波形發(fā)生器報(bào)告匯總

1、通信工程學(xué)院實(shí)訓(xùn)報(bào)告實(shí)訓(xùn) 名 稱波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)專業(yè)班級學(xué)生 姓 名學(xué)號實(shí)習(xí) 地 點(diǎn)信息樓 b101指導(dǎo) 教 師實(shí)習(xí)起止時(shí)間： 2016年 10月 9日至 2016年11月 4日目錄1.項(xiàng)目目的與意義及所承擔(dān)工作 .12.研究背景、現(xiàn)狀及應(yīng)用前景 .12.1項(xiàng)目的研究背景 .13.項(xiàng)目原理的簡述 .14.方案分析與總體設(shè)計(jì) .25.各功能模塊實(shí)現(xiàn)原理與實(shí)現(xiàn) .35.1控制模塊 .35.2按鍵模塊 .35.3液晶顯示模塊 .35.4 DAC 模塊 .35.5軟件設(shè)計(jì) .46.測試結(jié)果與分析 .56.1三角波仿真結(jié)果 .56.2正弦波仿真結(jié)果 .56.3方波波仿真結(jié)果 .56.4鋸齒波波仿真結(jié)果

2、.67.實(shí)訓(xùn)中遇到的問題與解決途徑及方法.78.總結(jié)與展望 .79.參考文獻(xiàn) .7附錄 1 .8電路原理圖 .8附錄二 .8PCB 板圖 .8附錄 3 .9實(shí)物調(diào)試結(jié)果圖 .91.項(xiàng)目目的與意義及所承擔(dān)工作隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，波形發(fā)生器已被廣泛運(yùn)用于各類電子設(shè)備、儀器儀表的測試、校準(zhǔn)和故障檢修等。 通過本項(xiàng)目的實(shí)訓(xùn)，結(jié)合軟硬件的設(shè)計(jì)與調(diào)試，可以掌握單片機(jī)控制、 DAC 設(shè)計(jì)等方面內(nèi)容，綜合有效地提高解決實(shí)際問題的能力。我在小組里面所承擔(dān)的工作主要是電路板的設(shè)計(jì)及繪制，軟件的仿真實(shí)驗(yàn)，還有硬件電路面包板的搭建及調(diào)試運(yùn)行。所應(yīng)用到的軟件是keil 和 proteus。研究背景、現(xiàn)狀及應(yīng)用前景2

3、.1 項(xiàng)目的研究背景波形發(fā)生器是一種廣泛地應(yīng)用于電子電路、自動控制系統(tǒng)和教學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域。函數(shù)信號發(fā)生器在電路實(shí)驗(yàn)和設(shè)備檢測中具有十分廣泛的用途， 函數(shù)信號發(fā)生器是一種能夠產(chǎn)生多種波形，如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波的電路。過對函數(shù)波形發(fā)生器的原理以及構(gòu)成分析，可設(shè)計(jì)一個(gè)能變換出三角波、正弦波、方波的函數(shù)波形發(fā)生器。目前使用的信號發(fā)生器大部分是函數(shù)信號發(fā)生器，且特殊波形發(fā)生器的價(jià)格昂貴。所以本設(shè)計(jì)使用的是DAC0832 芯片構(gòu)成的發(fā)生器，可產(chǎn)生三角波、方波、正弦波等多種特殊波形和任意波形，波形的頻率可用程序控制改變。在單片機(jī)上加外圍器件距陣式鍵盤，通過鍵盤控制波形頻率的增減以及波形的

4、選擇，并用了LCD 顯示頻率大小。在單片機(jī)的輸出端口接DAC0832 進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換，再通過運(yùn)放進(jìn)行波形調(diào)整，最后輸出波形接在示波器上顯示。本設(shè)計(jì)具有線路簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格低廉、性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)。3.項(xiàng)目原理的簡述利用單片機(jī)產(chǎn)生正弦波、三角波、鋸齒波、方波的波形，單片機(jī)通過DA 轉(zhuǎn)換對單片機(jī)的控制， 從而實(shí)現(xiàn)頻率和占空比的步進(jìn)調(diào)控，在頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生任意正弦波、三角波、鋸齒波和方波。 用液晶模塊 LCD12864 可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示波形的類型、頻率、幅度和占空比等功能；。經(jīng)多次測試，本設(shè)計(jì)整機(jī)具有波形清晰，頻率、相位和幅度相對穩(wěn)定，沒有明顯的失真，采用鍵盤輸入， LCD 顯示，操作顯示界面簡單直

5、觀，實(shí)現(xiàn)按步進(jìn)進(jìn)行調(diào)整。本設(shè)計(jì)的指標(biāo)要求是：（1）能產(chǎn)生三角波、方波和正弦波三種波形。（2）要求輸出波形頻率在100Hz 到 20KHz 之間，頻率范圍0.01Hz10k 可調(diào)，頻率分辨率達(dá)10Hz ；（ 3）輸出波形峰峰值05V 可調(diào)，步進(jìn)0.1V 。軟件包括KEIL 開發(fā)環(huán)境、 AltiumDesigner 用于 PCB 設(shè)計(jì)；硬件包括必要的測量儀器、焊接與調(diào)試實(shí)驗(yàn)場地、制作PCB 或用萬能板搭接電路。14.方案分析與總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)的原理框圖如圖1。按鍵控制單片機(jī)控制DA輸出波形DAC幅度調(diào)節(jié)液晶顯示圖1系統(tǒng)原理圖圖 1本系統(tǒng)由單片機(jī)、按鍵控制、DAC 數(shù)模轉(zhuǎn)換和液晶顯示等模塊組成。單片機(jī)在

6、波形產(chǎn)生程序的控制下，生成波形樣值編碼，經(jīng)過D/A 轉(zhuǎn)換芯片DAC0832 ，將生成的波形編碼值，轉(zhuǎn)換成模擬量輸出。單片機(jī)通過按鍵調(diào)節(jié)數(shù)字編碼，不同的編碼會產(chǎn)生不同的輸出值，這些值作為 PCF8591 的參考電壓，使輸出波形信號時(shí)，其幅度是可調(diào)的。圖2 為系統(tǒng)的硬件仿真圖。圖 225.各功能模塊實(shí)現(xiàn)原理與實(shí)現(xiàn)5.1 控制模塊用單片AT89C52 作為系統(tǒng)的主控核心。單片機(jī)具有體積小，使用靈活的，易于人機(jī)對話和良好的數(shù)據(jù)處理，有較強(qiáng)的指令尋址和運(yùn)算功能等優(yōu)點(diǎn)。且單片機(jī)功耗低，價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)。5.2 按鍵模塊按鍵采用傳統(tǒng)的獨(dú)立式按鍵。5.3 液晶顯示模塊采用RT-1602C 來當(dāng)顯示模塊。表 .1

7、 LCD 的引腳說明引腳編號引腳符號引腳說明引腳編號引腳符號引腳說明1VSS電源極9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VEE對比度調(diào)整11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù) /命令12D5數(shù)據(jù)5RW讀 /寫13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BL A背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BL B背光源負(fù)極5.4 DAC模塊軟件 采用 DAC0832模塊。主要參數(shù)有： 分辨率為8 位；電流穩(wěn)定時(shí)間1us ；可單緩沖、雙緩沖或直接數(shù)字輸入；只需在滿量程下調(diào)整其線性度；單一電源供電（+5V +15V）；低功耗，20mWDAC0832的結(jié)構(gòu)為：D0 D7：8 位數(shù)據(jù)輸入線，TTL 電平，有效時(shí)間應(yīng)大于90ns(

8、否則鎖存器的數(shù)據(jù)會出錯(cuò)) ；ILE ：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號輸入線，高電平有效；CS：片選信號輸入線（選通數(shù)據(jù)鎖存器），低電平有效；WR1：數(shù)據(jù)鎖存器寫選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns ）有效。由3ILE 、 CS、 WR1的邏輯組合產(chǎn)生LE1，當(dāng) LE1 為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存器狀態(tài)隨輸入數(shù)據(jù)線變換，LE1 的負(fù)跳變時(shí)將輸入數(shù)據(jù)鎖存；XFER：數(shù)據(jù)傳輸控制信號輸入線，低電平有效， 負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns ）有效；WR2： DAC寄存器選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns ）有效。由WR2、XFER的邏輯組合產(chǎn)生LE2，當(dāng) LE2 為高電平時(shí)，DAC寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變

9、化，LE2 的負(fù)跳變時(shí)將數(shù)據(jù)鎖存器的內(nèi)容打入DAC寄存器并開始 D/A 轉(zhuǎn)換。IOUT1：電流輸出端1，其值隨DAC寄存器的內(nèi)容線性變化；IOUT2：電流輸出端2，其值與IOUT1 值之和為一常數(shù)；Rfb ：反饋信號輸入線，改變Rfb 端外接電阻值可調(diào)整轉(zhuǎn)換滿量程精度；Vcc：電源輸入端，Vcc 的范圍為 +5V +15V；VREF：基準(zhǔn)電壓輸入線，VREF的范圍為 -10V +10V；AGND：模擬信號地。5.5 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)流程如圖3開始初始化N檢測按鍵Y波形選擇增加頻率減少頻率幅度控制液晶顯示結(jié)束圖 3軟件設(shè)計(jì)流程圖46.測試結(jié)果與分析本次的設(shè)計(jì)主要應(yīng)用了protues 和 keil

10、c 軟件進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真，經(jīng)過仿真后，結(jié)果較好，示波器可以正確的輸出方波、正弦波、三角波、鋸齒波，并且頻率可調(diào)。三角波和正弦波的仿真結(jié)果如下，其他波形省略。6.1 三角波仿真結(jié)果6.2 正弦波仿真結(jié)果6.3 方波波仿真結(jié)果56.4 鋸齒波波仿真結(jié)果67.實(shí)訓(xùn)中遇到的問題與解決途徑及方法周期通過定時(shí)器控制，比如你要產(chǎn)生1KHz 的正弦波，要先存儲一個(gè)周期的波形（如32個(gè)點(diǎn)，數(shù)據(jù)類型根據(jù)你的DAC 位數(shù)確定），那么每隔1/（ 32*1000 ） s 就要向 DAC 發(fā)一次數(shù)據(jù)，得到一個(gè)電壓。依次產(chǎn)生下一個(gè)電壓。直到32 個(gè)點(diǎn)輪完，再重復(fù)。這時(shí)你在DAC的輸出端得到一個(gè)階梯狀的正弦波，用個(gè)二階低通

11、就可以得到光滑的正弦波。簡單說， 你的工作就是做個(gè) DDS。至于信號的幅度，由 DAC 的最大輸出電壓和你的那 32 個(gè)點(diǎn)中的最大值決定。8.總結(jié)與展望本次的設(shè)計(jì)中利用AT89C51 和 DAC0832 以及放大器完成電路的設(shè)計(jì)，用開關(guān)來控制各種波形的發(fā)生及轉(zhuǎn)換，用單片機(jī)輸出后，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器生成波形，最終可以通過示波器觀察。在這次的軟件設(shè)計(jì)中， 程序設(shè)計(jì)采用的是匯編語言。 匯編語言具有速度快，可以直接對硬件進(jìn)行操作的優(yōu)點(diǎn)，它可以極好的發(fā)揮硬件的功能。但是匯編語言也存在編寫的代碼非常難懂，不好維護(hù)，很容易產(chǎn)生bug，難于調(diào)試的缺點(diǎn)。因此，在大型程序的設(shè)計(jì)中，多采用 C 語言進(jìn)行程序編譯。 C 語言簡潔高效，是最貼近硬件的高級編程語言， 經(jīng)過多年的發(fā)展， 現(xiàn)在已成熟為專業(yè)水平的高級語言。 而且，現(xiàn)在單片機(jī)產(chǎn)品推出時(shí)紛紛配套了 C 語言編譯器，應(yīng)用廣泛。不過就本次課程設(shè)計(jì)來說，匯編語言還是適用的。9.參考文獻(xiàn)何立民 . 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程 M. 北京 :北京航空航天大學(xué)出版社， 2001.8趙亮 .單片機(jī) C 語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì) M. 北京 : 北京航空航天大學(xué)出版社 . 2003