基于單片機的信號發(fā)生器的設(shè)計課程設(shè)計

1、摘要隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，單片機在生活以及工業(yè)生產(chǎn)中擔任著越來越重要的角色，因而掌握好單片機的知識對我們信息專業(yè)的學生來說非常重要。本文介紹一種用at89c52單片機接一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的單片機波形發(fā)生器，可產(chǎn)生較清晰的方波、三角波、鋸齒波和正弦波4種波形信號，用示波器可以顯示輸出的波形，波形的周期可用程序改變，并可根據(jù)需要選擇單極性輸出或雙極性輸出，信號的周期則通過一個電位器可以調(diào)節(jié)，可以輸出集中頻率的波形，本設(shè)計電路具有線路簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、性能優(yōu)越等特點。關(guān)鍵詞： 信號發(fā)生器at89c52單片機 adc0808目 錄摘要i第1章 緒論1第2章 系統(tǒng)設(shè)計22.1設(shè)計思路22.2設(shè)計功能2第

2、3章 過程論述33.1 硬件設(shè)計33.2 軟件設(shè)計5第4章 電路實現(xiàn)10第5章 波形仿真115.1正弦波的仿真115.2方波的仿真115.3鋸齒波的仿真125.4 三角波的仿真12第6章 課程設(shè)計總結(jié)13參考文獻14附錄 源程序清單15第一章 緒論 隨著信息技術(shù)的飛鼠發(fā)展，單片機技術(shù)作為計算機技術(shù)的一個分支，廣泛地應用于工業(yè)控制，智能儀器儀表，機電一體化產(chǎn)品，家用電器等各個領(lǐng)域。成為現(xiàn)代化電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具。因而掌握一定的單片機技術(shù)對與工科類的學生來說十分重要。信號發(fā)生器應用廣泛，種類繁多，性能各異，分類也不盡一致。按照頻率范圍分類可以分為：超低頻信號發(fā)生器、低頻信號發(fā)生器、視頻信號

3、發(fā)生器、高頻波形發(fā)生器、甚高頻波形發(fā)生器和超高頻信號發(fā)生器。按照輸出波形分類可以分為：正弦信號發(fā)生器和非正弦信號發(fā)生器，非正弦信號發(fā)生器又包括：脈沖信號發(fā)生器，函數(shù)信號發(fā)生器、掃頻信號發(fā)生器、數(shù)字序列波形發(fā)生器、圖形信號發(fā)生器、噪聲信號發(fā)生器等。按照信號發(fā)生器性能指標可以分為一般信號發(fā)生器和標準信號發(fā)生器。前者指對輸出信號的頻率、幅度的準確度和穩(wěn)定度以及波形失真等要求不高的一類信號發(fā)生器。后者是指其輸出信號的頻率、幅度、調(diào)制系數(shù)等在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，并且讀數(shù)準確、穩(wěn)定、屏蔽良好的中、高檔信號發(fā)生器。信號發(fā)生器是一種常用的信號源，廣泛應用于科學研究、生產(chǎn)實踐和教學實驗等領(lǐng)域。特別是在通信系統(tǒng)的

4、科研實驗中，常常需要用到多種不同頻率和相位的信號，如正弦波、三角波、方波和鋸齒波等，因此多功能信號發(fā)生器應用十分廣泛。在數(shù)字化時代的今天，經(jīng)典的由模擬電路組成的信號發(fā)生器已經(jīng)漸漸遠離了人們，取而代之的是電路簡潔、功能多樣、功耗低的數(shù)字電路。在以后的時間里，將會有越來越多的數(shù)字化的信號發(fā)生器運用在各種科學技術(shù)領(lǐng)域和工程實踐中，給人們的日常生活帶來更多的便利。本文是做基于單片機的信號發(fā)生器的設(shè)計，將采用編程的方法來實現(xiàn)三角波、鋸齒波方波、正弦波的發(fā)生。根據(jù)設(shè)計的要求，對各種波形的頻率和幅度進行程序的編寫，并將所寫程序裝入單片機的程序存儲器中。在程序運行中，當接收到來自外界的命令，需要輸出某種波形時

5、再調(diào)用相應的中斷服務子程序和波形發(fā)生程序，經(jīng)電路的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器和運算放大器處理后，從信號發(fā)生器的輸出端口輸出第二章 系統(tǒng)設(shè)計2.1設(shè)計思路數(shù)字信號可以通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號，因此可通過產(chǎn)生數(shù)字信號再轉(zhuǎn)換成模擬信號的方法來獲得所需要的波形。at89c52單片機本身就是一個完整的微型計算機，具有組成微型計算機的各部分部件：中央處理器cpu、隨機存取存儲器ram、只讀存儲器rom、i/o接口電路、定時器/計數(shù)器以及串行通訊接口等，只要將at89c52再配置鍵盤及其接口、數(shù)模轉(zhuǎn)換及波形輸出、指示燈及其接口等三部分，即可構(gòu)成所需的波形發(fā)生器，其信號發(fā)生器構(gòu)成原理框圖如圖所示。2圖2.1 原理圖2

6、.2設(shè)計功能（1）本方案利用4個獨立式按鍵。其中“k0”號鍵代表方波輸出，“k1”號鍵代表鋸齒波輸出，“k2”號鍵代表三角波輸出，“k3” 號鍵代表正弦波輸出。（2）利用dac0808接變阻器可對信號源幅度的調(diào)節(jié)，（3）頻率范圍：101000hz。第3章 過程論述3.1 硬件設(shè)計本系統(tǒng)由單片機、顯示接口電路，波形轉(zhuǎn)換（d/a）電路和電源等四部分構(gòu)成。硬件原理方框圖如圖所示。圖3.1 硬件原理方框圖3.1.1 按鍵接口電路圖4.1.1為鍵盤接口電路的原理圖，圖中“k1”號鍵控制方波輸出，“k2”號鍵控制鋸齒波輸出。 “k3”號鍵控制三角波輸出，“k4”號鍵控制正弦波輸出。圖3.2 按鍵接口圖3.

7、1.2 d/a轉(zhuǎn)換電路由于單片機產(chǎn)生的是數(shù)字信號，要想得到所需要的波形，就要把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，所以該文選用價格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易并具有8位分辨率的數(shù)模轉(zhuǎn)換器dac0808。dac0832主要由8位輸入寄存器、8位dac寄存器、8位d/a轉(zhuǎn)換器以及輸入控制電路四部分組成。dac0808輸出的電量也不是真正能連續(xù)可調(diào)，而是以其絕對分辨率為單位增減，是準模擬量的輸出。dac0808是電流型輸出，在應用時外接運放使之成為電壓型輸出。如圖3.1.2所示圖3.3 d/a轉(zhuǎn)換圖3.1.3 單片機控制電路如圖4.1.3所示，at89c52從p3口接收來自按鍵信號，并通過p0口輸出一些控制信號

8、，將其輸入到dac0808輸出特定的信號。圖3.4 單片機控制電路圖3.2 軟件設(shè)計3.2.1主程序流程圖圖3.5 主程序流程圖3.2.2 子程序流程圖（1）方波程序流程圖圖3.6 方波程序流程圖（2） 鋸齒波程序流程圖圖3.7 鋸齒波程序流程圖（3）三角波程序流程圖圖3.8 三角波程序流程圖（4）正弦波程序流程圖圖3.9 正弦波程序流程圖第4章 電路實現(xiàn)如圖4.1 為本設(shè)計的電路圖圖4.1 總電路圖第5章 波形仿真5.1正弦波的仿真如圖6.1所示，為正弦波的仿真圖，由于電路上的某些缺陷導致信號幅度有時有些跳變。1圖5.1 正弦波仿真圖5.2方波的仿真如圖6.2為方波的仿真圖，可以看出，方波的

9、仿真效果較好圖5.2 方波仿真圖5.3鋸齒波的仿真圖5.3 鋸齒波仿真圖5.4 三角波的仿真圖5.4 三角波仿真圖第6章 課程設(shè)計總結(jié)課程設(shè)計鍛煉同學們獨立動手能力，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的重要環(huán)節(jié)。對于同學們能力的提高具有很大的作用。一方面他能幫助同學們鞏固學過的知識，另一方面又能幫助我們學到一些新的知識。因此，它是非常有意義的。 在剛拿到這個題目的時候，腦袋里還是一塌糊涂，根本還不知道到底該如何動手，但在老師的精心指導下。發(fā)現(xiàn)他并不是之前想象的那么難。很多大的問題把它化解成小問題，再把小問題逐個解決后，大的問題也就沒有了。其中還發(fā)現(xiàn)一個很大的問題：就是很難將書本上的東西靈活地運用到這里面來，自

10、己的動手能力還有待提高。這次課程設(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多問題，這在平時的學習當中是沒有法相的，比如數(shù)模轉(zhuǎn)換器的應用以及它的附加電路，平時就沒有和足以到。這次的課程設(shè)計業(yè)相當于對自己學過的知識進行了一次比較全面的總結(jié)于檢查，他涉及到很多方面的知識，如：電路，匯編語言，單片機等，對學生的動手能力要求比較高。最后我要對在這次課程設(shè)計中的指導老師表示感謝同時也對所有幫助過我的同學們表示衷心的感謝！參考文獻1 李泉溪，單片機原理與應用實例仿真,北京，北京航空航天大學出版社，20092 江世明，基于protues的單片機應用技術(shù)，北京，電子工業(yè)出版社，20093 張克農(nóng)，數(shù)字電子技術(shù)，高等教

11、育出版社，北京，2009附錄 源程序清單squ_k bit p3.4saw_k bit p3.5tri_k bit p3.6sin_k bit p3.7squ_l bit p1.0saw_l bit p1.1tri_l bit p1.2sin_l bit p1.3 org 00hstart: mov p1,#0ffh ;將p1初始化為0ffh mov p2,#0ffh mov p3,#0ffh mov dptr,#sin_tab ;將dptr指向正弦數(shù)據(jù)表頭 main: mov p0,#00h ;將p0初始化為00h jnb squ_k,s1 ;檢測方波選擇端squ_k，若squ_k=0,程序

12、轉(zhuǎn)向s1 setb squ_l ;將squ_l置1 jnb saw_k,s2 setb saw_l jnb tri_k,s3 setb tri_l jnb sin_k,s4 setb sin_l sjmp main s1: clr squ_l ;清除squ_l lcall square ;調(diào)方波子程序 sjmp main s2: clr saw_l lcall sawtooth ;調(diào)鋸齒波子程序 sjmp main s3: clr tri_l lcall triang sjmp main ;調(diào)三角波子程序 s4: clr sin_l lcall sinwave ;調(diào)正弦波子程序square:

13、mov r0,#00h j11: mov p0,#0ffh ;p0口輸出0ffh mov p2,#0ffh mov a,p2 ;讀p2口狀態(tài) cpl a ;取反 mov r3,a l11: dec r3 cjne r3,#255,l11 ;比較若r3不等于255，轉(zhuǎn)向l11 inc r0 cjne r0,#254,j11 ;比較若r3不等于254，轉(zhuǎn)向j11 mov r0,#00h ;r0清0 j12: mov p0,#00h ;p0口輸出00h mov p2,#0ffh mov a,p2 cpl a mov r3,a l12: dec r3 cjne r3,#255,l12 ;比較若r3不等

14、于255，轉(zhuǎn)向l12 inc r0 cjne r0,#254,j12 ;比較若r0不等于254，轉(zhuǎn)向j12 mov r0,#00h ret sawtooth: clr a mov r7,a j21: mov p0,r7 ;p0口輸出00h mov p2,#0ffh mov a,p2 cpl a mov r3,a l21: dec r3 cjne r3,#255,l21 inc r7 cjne r7,#255,j21 ret triang: mov r7,#00h j31: mov p0,r7 mov p2,#0ffh mov a,p2 cpl a mov r3,a l31: dec r3 cj

15、ne r3,#255,l31 inc r7 cjne r7,#255,j31 j32: mov p0,r7 mov p2,#0ffh mov a,p2 cpl a mov r3,a l32: dec r3 cjne r3,#255,l32 dec r7 dec r7 cjne r7,#00,j32 ret sinwave: mov r0,#00h ;r0指向正弦數(shù)據(jù)表頭 k41: mov a,r0 movc a,a+dptr ;查表 mov p0,a ;輸出數(shù)據(jù) inc r0 mov p2,#0ffh mov a,p2 cpl a mov r3,a l41: dec r3 cjne r3,#255,l41 cjne r0,#92,k41 k42: dec r0 mov a,r0 movc a,a+dptr mov p0,a mov p2,#0ffh mov a,p2 cpl a mov r3,a l42: dec r3 cjne r3,#255,l42 cjne r0,#0,k42 ret sin_tab: db 0,0,0,0,1,1,2,3,4,5,6,8,9,11 db 13,15,17,19,22,24,27,30,33,36,39 db 42,46,49,53,56,60,64