畢業(yè) 基于單片機的函數(shù)信號發(fā)生器

本文格式為Word版，下載可任意編輯——畢業(yè)基于單片機的函數(shù)信號發(fā)生器濱州學院本科畢業(yè)設計（論文）

其次章系統(tǒng)的總體設計及目標

2.1本次設計的任務及功能的實現(xiàn)

由MCS-51單片機的自帶時鐘，作為基準頻率，通過DAC0832芯片進行轉換輸出信號，并經過運算放大電路進行放大作為最終信號。輸出的信號可分為三角波，方波，正弦波，且各個波形的頻率在10HZ—100HZ可調，幅度在1V-10V可調，并將其幅度和頻率在LED數(shù)碼管顯示出來，協(xié)同電阻旋鈕調理即可選擇適合的函數(shù)信號。

各部分功能實現(xiàn)：MCS-51單片機通過中斷的方式進行工作，不斷對鍵盤依照一定頻率鍵盤進行掃描，對獲得的信號進行中斷處理，并串行口上輸出信號。之后通過譯碼器好和8255芯片對LED數(shù)碼管進行置位，來顯示獲得的信號頻率和電壓幅度。當然僅有單片機的傳信號的副度還太小，必需加一個放大電路對信號進行放大，使之在1-10v間可調。

圖2-1理想中輸出的波形曲線

1.能產生頻率范圍在10HZ—100HZ和幅度在1-10V間可調的常見信號。2.電路板性價比高，可靠性強。

3.人機界面友好，使用靈活便利，操作簡單明白。

方法：采用AT80C51單片機，DAC0832芯片，ADC0855芯片等連接鍵盤和led顯示管。

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2.2設計所需要的材料及軟件

硬件：MCS-51，8255芯片，DAC0832芯片，74HC138譯碼器，示波器，電腦，四行程開關，導線若干。

軟件：匯編語言編譯器，PROTEUS。

匯編語言用于對單片機編程所用，PROTEU是一個專業(yè)的電路繪圖軟件，可以畫出詳細的電路圖，并列出詳細的元件清單，最終我們可以利用其來進行仿真，對設計結果進行驗證及測試，這樣減少了硬件之中不可避免的兼容性問題，減少硬件之間的損耗和誤差匹配。2.3總體設計方案

設計總體可分為四個模塊：運算處理模塊，輸入模塊（每次的有新的輸入時，都要單片機中斷讀取，并將新的信號輸出），輸出模塊，數(shù)據(jù)顯示模塊。

課程設計需要各個波形的基本輸出。如輸出鋸齒波、三角波、方波、正弦波。這些波形的實現(xiàn)的具體步驟：鋸齒波實現(xiàn)很簡單，只需要一開始定義一個初值，然后不斷的加一，當溢出后又重初值開始加起，就這樣循環(huán)下去。三角波的試驗過程是先加后減，實現(xiàn)方法是先是從00H開始加1直到溢出后就執(zhí)行減1操作，就這樣不斷調用這個循環(huán)。方波的實現(xiàn)方法是連續(xù)輸出一個數(shù)，到某個時候就改變一下值，可以把值定義為正極性的，也可以是負極性。正弦波的實現(xiàn)是十分麻煩的。它的實現(xiàn)過程是通過定義一些數(shù)據(jù)，然后執(zhí)行時直接輸出定義的數(shù)據(jù)就可以了也就是所謂的查表輸出。

頻率的設定我們通過一個滑動變阻器來改變，并經過模數(shù)轉換將數(shù)據(jù)送入單片機進行處理，在輸出給LED數(shù)碼管進行顯示。不同的頻率可以通過相應的延時子程序來完成，每次輸出地信號都要進過一個延時，以輸出正弦波為例，每次查表得延時時間都根據(jù)所設的頻率來決定，這樣就可以得到不同頻率的正弦波信號。

幅值的設定可以通過運算放大器來實現(xiàn)，這里我們采用反比例放大電路較為簡便，最外圍是一個可調變阻器，運算放大器所得到單片機的信號幅值是一定的，通過改變反比例系數(shù)來改變幅值，這里也是數(shù)模轉換檢測這一反比例系數(shù)并送入單片機，處理后對這一幅值通過另一LED數(shù)碼管顯示。

數(shù)碼管顯示部分，每次新的信號來時，就對信號進行鎖存，需要單片機一直循環(huán)掃描。多個數(shù)碼管通過7448并聯(lián)起來，單片機只要輸入一個具體的數(shù)即可而不必

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要對每一個數(shù)據(jù)處理，這些工作交給7448就可以了，提高單片機的效率，減少誤差。

系統(tǒng)方塊圖：

圖2-2系統(tǒng)方塊圖

鍵盤信號掃描單片機運算處理D\\A轉換或查表輸出信號運算放大器進行信號放大波形輸出經LED數(shù)碼管顯示相應的頻率和幅值

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第三章硬件電路設計

3.1主要硬件介紹

80C51單片機.

80C51單片機屬于MCS-51系列單片機，由Intel公司開發(fā)，其結構是8048的延伸，改進了8048的缺點，增加了如乘（MUL）、除（DIV）、減（SUBB）、比較（PUSH）、16位數(shù)據(jù)指針、布爾代數(shù)運算等指令，以及串行通信能力和5個中斷源。采用40引腳雙列直插式DIP（DualInLinePackage），內有128個RAM單元及4K的ROM。80C51有兩個16位定時計數(shù)器，兩個外中斷，兩個定時計數(shù)中斷，及一個串行中斷，并有4個8位并行輸入口。80C51內部有時鐘電路，但需要石英晶體和微調電容外接，本系統(tǒng)中采用12MHz的晶振頻率。由于80C51的系統(tǒng)性能滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及時間精度的要求，而且產品產量豐富來源廣，應用也很成熟，故采用來作為控制核心[5]。

圖3-1單片機引腳圖

引腳功能：MCS-51是標準的40引腳雙列直插式集成電路芯片

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lP0.0~P0.7P0口8位雙向口線（在引腳的39~32號端子）。2P1.0~P1.7P1口8位雙向口線（在引腳的1~8號端子）。3P2.0~P2.7P2口8位雙向口線（在引腳的21~28號端子）。4P3.0~P3.7P2口8位雙向口線（在引腳的10~17號端子）。這4個I/O口具有不完全一致的功能，

P0口是一個八位的接口，具有雙重功能，其內部有一個可控制的選擇開關。當開關打到下方時，該位用作數(shù)據(jù)端口的I/O功能。輸出時，cpu寫入鎖存器的數(shù)據(jù)可由該位P0.X輸出；當該位用作數(shù)據(jù)輸入時，必需保證其內部的晶體管截止。

P1口是一個8位的雙向數(shù)據(jù)的I/O端口，它的功能單一，只用作數(shù)據(jù)的輸入或者輸出。

P2口也是一個八位的具有雙重功能的接口?？勺龅刂肪€的高八位，也可當數(shù)據(jù)I/O端口來用。

P3口有兩個功能：

除了作為I/O使用外（其內部有上拉電阻），還有一些特別功能，由特別寄放器來設置。如下表所示：

表3-1z單片機P3口的其次功能表

端口引腳P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7

其次功能RXD(串行輸入口)TXD(串行輸出口)INT0（外部中斷0）INT1（外部中斷1）T0（定時、計數(shù)器0）T1（定時、計數(shù)器1）WR（外部數(shù)據(jù)寫端口）RD（外部數(shù)據(jù)讀端口）有內部EPROM的單片機芯片（例如8751