信號發(fā)生器的設計

1、北方民族大學 實訓報告 系（部、中心） 姓 名 學 號 專 業(yè) 班 級 同組人員 課程名稱 實訓題目名稱 起止時間 成 績 指導教師簽名 北方民族大學教務處制 評語： 成績： （1）：答辯（%） （2）：報告（%） （3）：平時（%） 總成績： 指導老師： 年 月 日 目錄 一、設計目的及原理 .4 1、設計目的 .4 2、設計原理 .4 二、設計方案 .5 2.1 方案的選擇.5 2.2 方案的確定.5 2.3 系統(tǒng)總體框圖 .5 三、系統(tǒng)硬件設計 .6 3.1 系統(tǒng)主芯片為 AT89S51.6 3.2 系統(tǒng) D/A 轉換芯片 DAC0832 .10 3.3 系統(tǒng)的放大輸出芯片 OP07.1

2、2 3.4 信號發(fā)生器硬件電路（proteus） .14 3.5 系統(tǒng)供電電源.15 3.6 系統(tǒng)的晶振復位電路.15 四、系統(tǒng)軟件設計.16 五、信號發(fā)生器 protel .19 六、信號發(fā)生器實物圖.20 七、實訓元件清單.21 八、實訓心得.21 九、參考文獻.22 一、一、設計目的及原理設計目的及原理 1、設計目的 隨著社會的發(fā)展，科學的進步，人們 的生活水平在逐步的提高，尤其是微電子技術的發(fā)展，猶 如雨后春筍般的變化，單片機的應用已經(jīng)越來越貼近生活， 信號系統(tǒng)在電子工業(yè)中的應用也越來越廣泛，基于這樣的 理念，本次設計是用單片機來設計的信號發(fā)生器。該設計 系統(tǒng)是以 AT89S51 為單

3、片機，DAC0832 為 D/A 轉換器， OP07 作為放大輸出設計的信號發(fā)生系統(tǒng)，實現(xiàn)信號的產生 與輸出放大，通過本次設計，要求熟練掌握單片機的應用， 熟悉電子產品的制作流程，對電子產品的設計制作過程有 一定的認識，并學會熟練使用 Protues 、Keil 和 Protel 等軟件。 2、設計原理 信號發(fā)生系統(tǒng)利用單片機與 D/A 轉換 芯片的應用，利用單緩沖方式連接單片機與 DAC0832，通過 單片機輸入數(shù)據(jù)控制 DAC0832 輸出模擬信號，最終信號利 用放大器 OP07 的放大作用放大輸出的電流信號，使信號發(fā) 生器輸出各種設定的波形。 二、二、設計方案設計方案 2.1方案的選擇

4、方案一、利用單片機與信號發(fā)生器 MAX038，通過控制 單片機的輸出引腳控制 MAX038 的輸入 A0、A1，信號發(fā)生器 的輸入變化來輸出不同的波形。 方案二、通過單片機輸出不同波形的數(shù)字量，將數(shù)字 量傳輸給 D/A 轉換器，通過 D/A 轉換器將數(shù)字量轉化為模擬 量，從而實現(xiàn)波形的輸出。 2.2方案的確定 單片機控制的 DAC0832 D/A 轉換器是是 8 位分辨率 D/A 轉換集成芯片，與處理器完全兼容，其價格低廉，接口 電路及程序簡單，轉換控制容易，而且輸出較為穩(wěn)定， 可實現(xiàn)具體穩(wěn)定波形的輸出。 2.3 系統(tǒng)總體框圖 AT89S51 開關控制 D/A 轉換器 穩(wěn)壓電源 晶振電路 OP

5、07 放大 輸出 三、三、系統(tǒng)硬件設計系統(tǒng)硬件設計 3.1 系統(tǒng)主芯片為 AT89S51 AT89S51 是一個低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機，片 內含 4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密 度、非易失性存儲技術制造，兼容標準 MCS-51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結構，芯片內集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元，AT89S51 在眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)中得到廣 泛應用。 V VC CC C：電源電壓輸入端。 G GN ND D：電源

6、地。 P P0 0 口口：P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可 吸收 8TTL 門電流。當 P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為 高阻輸入。P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義 為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在 FIASH 編程時，P0 口作為原碼輸 入口，當 FIASH 進行校驗時，P0 輸出原碼，此時 P0 外部必 須被拉高。 PDIP 封裝的 AT89S51 管腳圖 P P1 1 口口：P1 口是一個內部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。P1 口管腳寫入 1 后， 被內部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉

7、為低電平時， 將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校 驗時，P1 口作為第八位地址接收。 P P2 2 口口：P2 口為一個內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL 門電流，當 P2 口被寫 “1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此 作為輸入時，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由 于內部上拉的緣故。 P2 口當用于外部程序存儲器或 16 位地 址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。在 給出地址“1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址 數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄

8、存器的內容。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P P3 3 口口：P3 口管腳是 8 個帶內部上拉電阻的雙向 I/O 口， 可接收輸出 4 個 TTL 門電流。當 P3 口寫入“1”后，它們被 內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉 為低電平，P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口除了作為普通 I/O 口，還有第二功能： P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷 0） P3.3 /INT1（外部中斷 1） P3.4 T0（T0 定時器的外部計數(shù)輸入） P3.5 T1（T

9、1 定時器的外部計數(shù)輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器的寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器的讀選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 I/O 口作為輸入口時有兩種工作方式，即所謂的讀端口與 讀引腳。讀端口時實際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)，而是把端口 鎖存器的內容讀入到內部總線，經(jīng)過某種運算或變換后再寫 回到端口鎖存器。只有讀端口時才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入 到內部總線。89C51 的 P0、P1、P2、P3 口作為輸入時都是準 雙向口。除了 P1 口外 P0、P2、P3 口都還有其他的功能。 R RS ST T：復位輸入端，高電平有效。當振蕩器復位器件時， 要保持 R

10、ST 腳兩個機器周期的高電平時間。 A AL LE E/ /P PR RO OG G：地址鎖存允許/編程脈沖信號端。當訪問外部 存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字 節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻 率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。 然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此 時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另 外，該引腳被略微拉高。如果微

11、處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE 禁止，置位無效。 P PS SE EN N：外部程序存儲器的選通信號，低電平有效。在由 外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。 但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不 出現(xiàn)。 E EA A/ /V VP PP P：外部程序存儲器訪問允許。當 /EA 保持低電平 時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000H-FFFFH），不管是 否有內部程序存儲器。注意加密方式 1 時，/EA 將內部鎖定 為 RESET；當/EA 端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（VPP）。 X

12、 XT TA AL L1 1：片內振蕩器反相放大器和時鐘發(fā)生器的輸入端。 X XT TA AL L2 2：片內振蕩器反相放大器的輸出端。 3.2系統(tǒng) D/A 轉換芯片 DAC0832 DAC0832 是雙列直插式 8 位 D/A 轉換器。能完成數(shù)字量輸 入到模擬量(電流)輸出的轉換。圖 1-1 和圖 1-2 分別為 DAC0832 的引腳圖和內部結構圖。其主要參數(shù)如下：分辨率為 8 位，轉換時間為 1s，滿量程誤差為1LSB，參考電壓為 (+10-10)V，供電電源為(+5+15)V，邏輯電平輸入與 TTL 兼 容。從圖 1-1 中可見，在 DAC0832 中有兩級鎖存器，第一級鎖 存器稱為輸

13、入寄存器，它的允許鎖存信號為 ILE，第二級鎖存 器稱為 DAC 寄存器，它的鎖存信號也稱為通道控制信號 /XFER。 圖 1-1 中，當 ILE 為高電平，片選信號 /CS 和寫信號 /WR1 為 低電平時，輸入寄存器 控制信號為 1，這種情 況下，輸入寄存器的輸 出隨輸入而變化。此后， 當 /WR1 由低電平變高 時，控制信號成為低電 平，此時，數(shù)據(jù)被鎖存到輸入寄存器中，這樣輸入寄存器的輸 出端不再隨外部數(shù)據(jù) DB 的變化而變化。 對第二級鎖存來說，傳送控制信號 /XFER 和寫信號 /WR2 同 圖圖 1-1、DAC0832 引腳圖引腳圖 時為低電平時，二級鎖存控制信號為高電平，8 位的

14、 DAC 寄存 器的輸出隨輸入而變化，此后，當 /WR2 由低電平變高時，控 制信號變?yōu)榈碗娖?，于是將輸入寄存器的信息鎖存到 DAC 寄存 器中。 圖 1-1 中其余各引腳的功能定義如下： (1)、DI7DI0 ：8 位的數(shù)據(jù)輸入端，DI7為最高位。 (2)、IOUT1 ：模擬電流輸出端 1，當 DAC 寄存器中數(shù)據(jù)全為 1 時，輸出電流最大，當 DAC 寄存器中數(shù)據(jù)全為 0 時，輸 出電流為 0。 (3)、IOUT2 ：模擬電流輸出端 2， IOUT2與 IOUT1的和為一個常 數(shù)，即 IOUT1IOUT2常數(shù)。 (4)、RFB ：反饋電阻引出端，DAC0832 內部已經(jīng)有反饋電阻， 所以

15、RFB端可以直接接到外部運算放大器的輸出端，這樣 相當于將一個反饋電阻接在運算放大器的輸出端和輸入端 之間。 (5)、VREF ：參考電壓輸入端，此端可接一個正電壓，也可接 一個負電壓，它決定 0 至 255 的數(shù)字量轉化出來的模擬量 電壓值的幅度，VREF范圍為(+10-10)V。VREF端與 D/A 內 部 T 形電阻網(wǎng)絡相連。 (6)、Vcc ：芯片供電電壓，范圍為(+5 15)V。 (7)、AGND ：模擬量地，即模擬電路接地端。 (8)、DGND ：數(shù)字量地。 圖圖 1-2、DAC0832 內部結構圖內部結構圖 3.3 系統(tǒng)的放大輸出芯片 OP07 op07的功能介紹：Op07芯片是

16、一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的 雙極性運算放大器集成電路。由于 OP07具有非常低的輸入失調 電壓（對于 OP07A 最大為25V） ，所以 OP07在很多應用場合不 需要額外的調零措施。OP07同時具有輸入偏置電流低（OP07A 為2nA）和開環(huán)增益高（對于 OP07A 為300V/mV）的特點，這 種低失調、高開環(huán)增益的特性使得 OP07特別適用于高增益的測 量設備和放大傳感器的微弱信號等方面。 特點： 超低偏移： 150V 最大 。 低輸入偏置電流： 1.8nA 。 低失調電壓漂移： 0.5V/ 。 超穩(wěn)定，時間： 2V/month 最大 高電源電壓范圍： 3V 至22V 3.4 信號發(fā)生器硬

17、件電路（proteus） 3.5系統(tǒng)供電電源 本設計的供電電路主要變壓器、整流橋、濾波電路和 7805 芯片組成。電源供電電路如圖所示： 3.6系統(tǒng)的晶振復位電路 四四、系統(tǒng)軟件設計系統(tǒng)軟件設計 #include #include #define DAC0832 XBYTE0 x0fff float code table2= 100.0000 , 102.4541 , 104.9068 , 107.3565 , 109.8017 ,112.2411 , 114.6730 , 117.0962, 119.5090, 121.9101 , 124.2980, 126.6713 , 129.0285

18、, 131.3682 , 133.6890 , 135.9895, 138.2683, 140.5241, 142.7555 , 144.9611, 147.1397, 149.2898 ,151.4103 , 153.4998 , 155.5570, 157.5808 , 159.5699, 161.5232 , 163.4393 , 165.3173, 167.1559 , 168.9541, 170.7107, 172.4247 , 174.0951, 175.7209, 177.3010 , 178.8346, 180.3208 , 181.7585 , 183.1470, 184.4

19、854 , 185.7729, 187.0087 ,188.1921, 189.3224 , 190.3989 , 191.4210 , 192.3880 , 193.2993 , 194.1544 , 194.9528 , 195.6940 , 196.3776, 197.0031 , 197.5702 , 198.0785, 198.5278 , 198.9177 , 199.2480 , 199.5185 , 199.7290, 199.8795, 199.9699 , 200.0000 , 199.9699, 199.8795 , 199.7290 , 199.5185 , 199.2

20、480 ,198.9177 ,198.5278, 198.0785, 197.5702, 197.0031 , 196.3776, 195.6940 , 194.9528 , 194.1544, 193.2993 , 192.3880, 191.4210 , 190.3989 , 189.3224 , 188.1921, 187.0087, 185.7729 , 184.4854, 183.1470, 181.7585, 180.3208, 178.8346 , 177.3010, 175.7209 , 174.0951 , 172.4247 , 170.7107, 168.9541 , 16

21、7.1559, 165.3173 , 163.4393 , 161.5232, 159.5699 , 157.5808 , 155.5570 , 153.4998 ,151.4103 , 149.2898, 147.1397 , 144.9611 , 142.7555 , 140.5241 , 138.2683 , 135.9895 , 133.6890, 131.3682, 129.0285, 126.6713 , 124.2980 , 121.9101 , 119.5090 , 117.0962 , 114.6730 , 112.2411, 109.8017, 107.3565, 104.

22、9068, 102.4541 , 100.0000 , 97.5459 , 95.0932, 92.6435, 90.1983 , 87.7589 , 85.3270, 82.9038 , 80.4910 , 78.0899 , 75.7020 , 73.3287 , 70.9715, 68.6318, 66.3110 , 64.0105, 61.7317 , 59.4759 , 57.2445 , 55.0389, 52.8603 , 50.7102 , 48.5897, 46.5002 , 44.4430, 42.4192 , 40.4301, 38.4768 , 36.5607 , 34

23、.6827, 32.8441 , 31.0459 , 29.2893 , 27.5753, 25.9049, 24.2791, 22.6990 , 21.1654 , 19.6792 , 18.2415 , 16.8530 , 15.5146 , 14.2271, 12.9913, 11.8079, 10.6776, 9.6011 , 8.5790, 7.6120, 6.7007, 5.8456 , 5.0472, 4.3060 , 3.6224 , 2.9969 , 2.4298 , 1.9215 , 1.4722 , 1.0823 , 0.7520 , 0.4815, 0.2710 , 0

24、.1205, 0.0301 , 0 , 0.0301 , 0.1205 , 0.2710 , 0.4815 , 0.7520, 1.0823 , 1.4722 , 1.9215 , 2.4298, 2.9969 , 3.6224 , 4.3060 , 5.0472 , 5.8456, 6.7007 , 7.6120 , 8.5790, 9.6011 , 10.6776, 11.8079 , 12.9913 , 14.2271, 15.5146, 16.8530 , 18.2415, 19.6792 , 21.1654 , 22.6990 , 24.2791 , 25.9049 , 27.575

25、3 , 29.2893, 31.0459 , 32.8441 , 34.6827, 36.5607 , 38.4768 , 40.4301, 42.4192 , 44.4430 , 46.5002, 48.5897 , 50.7102 , 52.8603, 55.0389 , 57.2445 , 59.4759, 61.7317 , 64.0105 , 66.3110, 68.6318 , 70.9715 , 73.3287 ,75.7020 , 78.0899, 80.4910, 82.9038 , 85.3270 , 87.7589, 90.1983, 92.6435 , 95.0932 , 97.5459 , 100.0000 ; sbit K1 = P10; sbit K2 = P11; sbit K3 = P12; sbit K4 = P13; /*延時函數(shù)*/ void delay(unsigned int i) while(i-); /*方波*/ void fang() DAC0832=0; delay(15); DAC0832=0 xff; delay(15); /*鋸齒波*/