基于51單片機(jī)的 正弦信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)

1、 西安文理學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 第一章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)考慮，我們確定方案如下：利用AT89S52單片機(jī)采用程序設(shè)計(jì)方法產(chǎn)生鋸齒波、正弦波、矩形波三種波形，再通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，濾波放大，最終由示波器顯示出來(lái)，通過(guò)鍵盤來(lái)控制三種波形的類型選擇、頻率變化，最終輸出顯示其各自的類型以及數(shù)值。1.1 設(shè)計(jì)要求 1)、利用單片機(jī)采用軟件設(shè)計(jì)方法產(chǎn)生三種波型2）、三種波形可通過(guò)鍵盤選擇 3）、波形頻率可調(diào)4）、需顯示波形的種類及其平率 1.2方案設(shè)計(jì)與論  1.2.1  信號(hào)發(fā)生電路方案論證方案一 ：通過(guò)單片機(jī)控制D

2、/A，此方案電路簡(jiǎn)單、成本低。方案二 ：使用傳統(tǒng)的鎖相頻率合成方法。通過(guò)芯片IC145152，壓控振蕩器搭接的鎖相環(huán)電路輸出穩(wěn)定性極好的正弦波，再利用過(guò)零比較器轉(zhuǎn)換成方波，積分電路轉(zhuǎn)換成三角波。此方案，電路復(fù)雜，干擾因素多，不易實(shí)現(xiàn)。方案 三 ：利用MAX038芯片組成的電路輸出波形。MAX038是精密高頻波形產(chǎn)生電路，能夠產(chǎn)生準(zhǔn)確的三角波、方波和正弦波三種周期性波形。但此方案成本高，程序復(fù)雜度高。以上三種方案綜合考慮，選擇方案一。1.3總體系統(tǒng)設(shè)計(jì)該系統(tǒng)采用單片機(jī)作為數(shù)據(jù)處理及控制核心，由單片機(jī)完成人機(jī)界面、系統(tǒng)控制、信號(hào)的采集分析以及信號(hào)的處理和變換，采用按鍵輸入，利用液晶顯示電路輸出數(shù)字

3、顯示的方案。將設(shè)計(jì)任務(wù)分解為按鍵電路、液晶顯示電路等塊。圖（1）為系統(tǒng)的總體框圖圖（1）總體方塊圖1.4硬件實(shí)現(xiàn)及單元電路設(shè)計(jì)  1.4.1單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 89C51是片內(nèi)有ROM/EPROM的單片機(jī)，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠。用80C51單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可，如圖（2） 89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)所示。由于集成度的限制，最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。其應(yīng)用特點(diǎn)： (1) 有可供用戶使用的大量I/O口線。 (2) 內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限。(3)

4、60;應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)具有特殊性。圖（2） 89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)1.4.2 波形產(chǎn)生模塊設(shè)計(jì)  由單片機(jī)采用編程方法產(chǎn)生三種波形、通過(guò)DA轉(zhuǎn)換模塊DAC0832在進(jìn)過(guò)濾波放大之后輸出。其電路圖如下：圖（3）DA轉(zhuǎn)換圖（4）DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.4.3 顯示模塊的設(shè)計(jì) 通過(guò)液晶1602顯示輸出的波形、頻率，其電路圖如下： 圖（5）液晶顯示圖（6）八位二進(jìn)制圖（7）幅度調(diào)節(jié)如上圖所示，1602的八位數(shù)據(jù)端接單片機(jī)的P1口，其三個(gè)使能端RS、RW、E分別接單片機(jī)的P3.2P3.4。通過(guò)軟件控制液晶屏可以顯示波形的種類以及波形的頻率。1

5、.5 軟件設(shè)計(jì)流程 本系統(tǒng)采用AT89S52單片機(jī)，用編程的方法來(lái)產(chǎn)生三種波形，并通過(guò)編程 來(lái)切換三種波形以及波形頻率的改變。 具體功能有：（1）各個(gè)波形的切換；（2）各種參數(shù)的設(shè)定；（3）頻率增減等。 軟件調(diào)通后，通過(guò)編程器下載到AT89S52芯片中，然后插到系統(tǒng)中即可獨(dú)立完成所有的控制。軟件的流程圖如下： 圖（8）程序流程圖 1.6 源程序ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0100HMAIN: JNB P1.0,P10 JNB P1.1,P11 JNB P1.2,P12 JNB P1.3,P13 LJMP

6、MAINP10: MOV R7,#00H LCALL SQU LJMP MAINP11: MOV R7,#01H LCALL SAW LJMP MAINP12: MOV R7,#02H LCALL TRI LJMP MAINP13: MOV R7,#03H LCALL SIN LJMP MAINSQU: JNB P1.1,N1 JNB P1.2,N2 JNB P1.3,N3 LJMP SSQUN1: MOV R7,#01H LJMP TC0N2: MOV R7,#02H LJMP TC0N3: MOV R7,#03H LJMP TC0SSQU: CJNE R7,#00H,TC0 MOV R0,

7、#00H ;MOV DPTR,#7FFFHK00: ;MOV A,#0FFH ;MOVX DPTR,A MOV P0,#0FFH MOV P2,#0FFH MOV A,P2 CPL A MOV R3,AL00: DEC R3 CJNE R3,#255,L00 INC R0 INC R0 CJNE R0,#254,K00 MOV R0,#00HK01: ;MOV A,#00H ;MOVX DPTR,A MOV P0,#00H MOV P2,#0FFH MOV A,P2 CPL A MOV R3,AL01: DEC R3 CJNE R3,#255,L01 INC R0 INC R0 CJNE R0

8、,#254,K01 LJMP SQUTC0: RETSAW: JNB P1.0,N4 JNB P1.2,N5 JNB P1.3,N6 LJMP SSAWN4: MOV R7,#00H LJMP TC1N5: MOV R7,#02H LJMP TC1N6: MOV R7,#03H LJMP TC1SSAW: CJNE R7,#01H,TC1 MOV R0,#0FFH ;MOV DPTR,#7FFFHK10: ;MOV A,R0 ;MOVX DPTR,A MOV P0,R0 MOV P2,#0FFH MOV A,P2 CPL A MOV R3,AL10: DEC R3 CJNE R3,#255,L

9、10 INC R0 CJNE R0,#255,K10 LJMP SAWTC1: RETTRI: JNB P1.0,N7 JNB P1.1,N8 JNB P1.3,N9 LJMP TTRIN7: MOV R7,#00H LJMP TC2N8: MOV R7,#01H LJMP TC2N9: MOV R7,#03H LJMP TC2TTRI: CJNE R7,#02H,TC2 MOV R0,#00H ;MOV DPTR,#7FFFHK20: ;MOV A,R0 ;MOVX DPTR,A MOV P0,R0 MOV P2,#0FFH MOV A,P2 CPL A MOV R3,AL20: DEC R

10、3 CJNE R3,#255,L20 INC R0 INC R0 CJNE R0,#254,K20K21: ;MOV A,R0 ;MOVX DPTR,A MOV P0,R0 MOV P2,#0FFH MOV A,P2 CPL A MOV R3,AL21: DEC R3 CJNE R3,#255,L21 DEC R0 DEC R0 CJNE R0,#0,K21 LJMP TRITC2: RETSIN: JNB P1.0,N10 JNB P1.1,N11 JNB P1.2,N12 LJMP SSINN10: MOV R7,#00H LJMP TC3N11: MOV R7,#01H LJMP TC3

11、N12: MOV R7,#02H LJMP TC3SSIN: CJNE R7,#03H,TC3 MOV R0,#00H ;MOV DPTR,#7FFFHK30: MOV A,R0 MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR ;MOV DPTR,#7FFFH ;MOVX DPTR,A MOV P0,A INC R0 MOV P2,#0FFH MOV A,P2 CPL A MOV R3,AL30: DEC R3 CJNE R3,#255,L30 CJNE R0,#255,K30 LJMP SINTC3: RETTAB: DB 80H,82H,84H,86H,88H,8AH,8CH,8E

12、H,90H,92H,94H,96H,98H,9AH,9CH,9EH DB 0A0H,0A2H,0A4H,0A6H,0A8H,0AAH,0ABH,0ADH,0AFH,0B1H,0B2H,0B4H,0B6H,0B7H,0B9H,0BAH DB 0BCH,0BDH,0BFH,0C0H,0C1H,0C3H,0C4H,0C5H,0C6H,0C8H,0C9H,0CAH,0CBH,0CCH,0CDH,0CEH DB 0CEH,0CFH,0D0H,0D1H,0D1H,0D2H,0D2H,0D3H,0D3H,0D4H,0D4H,0D4H,0D4H,0D5H,0D5H,0D5H DB 0D5H,0D5H,0D5H

13、,0D5H,0D4H,0D4H,0D4H,0D4H,0D3H,0D3H,0D2H,0D2H,0D1H,0D1H,0D0H,0CFH DB 0CEH,0CEH,0CDH,0CCH,0CBH,0CAH,0C9H,0C8H,0C6H,0C5H,0C4H,0C3H,0C1H,0C0H,0BFH,0BDH DB 0BCH,0BAH,0B9H,0B7H,0B6H,0B4H,0B2H,0B1H,0AFH,0ADH,0ABH,0AAH,0A8H,0A6H,0A4H,0A2H DB 0A0H,9EH,9CH,9AH,98H,96H,94H,92H,90H,8EH,8CH,8AH,88H,86H,84H,82H

14、DB 80H,7DH,7BH,79H,77H,75H,73H,71H,6FH,6DH,6BH,69H,67H,65H,63H,61H DB 5FH,5DH,5BH,59H,57H,55H,54H,52H,50H,4EH,4DH,4BH,49H,48H,46H,45H DB 43H,42H,40H,3FH,3EH,3CH,3BH,3AH,39H,37H,36H,35H,34H,33H,32H,31H DB 31H,30H,2FH,2EH,2EH,2DH,2DH,2CH,2CH,2BH,2BH,2BH,2BH,2AH,2AH,2AH DB 2AH,2AH,2AH,2AH,2BH,2BH,2BH,2

15、BH,2CH,2CH,2DH,2DH,2EH,2EH,2FH,30H DB 31H,31H,32H,33H,34H,35H,36H,37H,39H,3AH,3BH,3CH,3EH,3FH,40H,42H DB 43H,45H,46H,48H,49H,4BH,4DH,4EH,50H,52H,54H,55H,57H,59H,5BH,5DH DB 5FH,61H,63H,65H,67H,69H,6BH,6DH,6FH,71H,73H,75H,77H,79H,7BH,7DH END第二章 輸出波形的種類與頻率的測(cè)試2.1測(cè)量?jī)x器及測(cè)試說(shuō)明 測(cè)量?jī)x器：穩(wěn)壓電源、示波器、數(shù)字萬(wàn)用表。 

16、測(cè)量說(shuō)明：正弦波、矩形波、三角波信號(hào)的輸出，通過(guò)對(duì)獨(dú)立鍵盤來(lái)實(shí)現(xiàn)其的不同波形的輸出以及其頻率的改變。2.2 三種波形的仿真波形圖如下:圖（9）正弦波圖形 圖（10）方波圖形  圖（11）三角波圖（12）鋸齒波2.3、測(cè)試結(jié)果     各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到要求。 測(cè)試數(shù)據(jù)如下：  1）、產(chǎn)生正弦波、方波、三角波、鋸齒波基本實(shí)現(xiàn) 2）、四種波形的頻率都可調(diào)，但不能步進(jìn)的調(diào)節(jié)，可調(diào)范圍最廣為10HZ1KHZ 3）、顯示部分基本實(shí)現(xiàn) 4）、鍵盤功能實(shí)現(xiàn) 第三章 設(shè)計(jì)心的

17、及體會(huì)通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我深刻地認(rèn)識(shí)到學(xué)好專業(yè)知識(shí)的重要性，也理解了理論聯(lián)系實(shí)際的含義，并且檢驗(yàn)了大學(xué)三年的學(xué)習(xí)成果，進(jìn)一步加深了我對(duì)專業(yè)知識(shí)的了解和認(rèn)識(shí)以及動(dòng)手的能力。雖然在這次設(shè)計(jì)中對(duì)于所學(xué)知識(shí)的運(yùn)用和銜接還不夠熟練，作品完成的還不是很出色。但是我將在以后的工作和學(xué)習(xí)中繼續(xù)努力、不斷完善。這個(gè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們過(guò)去所學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)提高和擴(kuò)充的過(guò)程，為今后的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。致謝：這次作品能順利完成，要感謝陳老師和楊老師的指導(dǎo)，還有楊浩輝同學(xué)的講解與幫助。在此對(duì)老師表示衷心的感謝。第四章 附錄4.1 參考文獻(xiàn)  1  戴仙金主編 51單片機(jī)及其C語(yǔ)言