低频信号发生器毕业论文

毕业设计（论文）低频信号发生器系 别： 电气电子工程系 学生姓名： 专业班级： 应用电子技术 学 号： 指导教师： 2012 年 03 月 20 日毕业设计（论文）独创性声明本人声明所呈交的毕业论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期： 年 月 日毕业论文版权使用授权书本毕业论文作者完全了解学校有关保留、使用毕业论文的规定，即：学校有权保留并向有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 XX 职业技术学院要以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文。保密，在_年解密后适用本授权书.本论文属于不保密。（请在以上方框内打“” ）毕业论文作者签名： 指导教师签名：日期： 年 月 日 日期： 年 月 日毕业设计（论文）I摘 要本系统是基于 AT89C52 单片机的数字式简易低频信号发生器。用程序实现方波、锯齿波、三角波等信号，并在 Protues 电子设计平台上对方案进行了仿真。消除了传统信号发生器存在元器件分散性造成波形失真的弊端。系统采用 AT89C52 单片机作为控制核心，外围采用数字/模拟转换电路（DAC0832） 、按键电路。通过按键控制可产生方波、锯齿波、正弦波。波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变，其设计简单、性能优良，可用于多种需要低频信号源的场所，具有一定的实用性。关键词：单片机；信号发生器；D/A 转换毕业设计（论文）II目 录摘要.I 1 课题背景. .(1)2 系统设计.(3)2.1 系统方案比较.(3)2.2 实验芯片简介.(3)2.2.1 AT89C52.(3)2.2.2 DAC0832.(5)3 软件设计.(8)3.1 初始化子程序.(8)3.2 键扫描子函数.(9)3.3 波形数据产生子函数.(9)3.4 主函数.(10)4 硬件设计.(11)4.1 系统总体框图设计.(11)4.1.1 单片机晶振电路.(11)4.1.2 单片机复位电路.(12)5 调试及仿真波形.(13)结 论.(16)附录 电路原理图.(17)致谢.(18)毕业设计（论文）III参考文献.(19)毕业设计（论文）11 课题背景基于单片机的信号发生器设计，该课题的设计目的是充分运用大学期间所学的专业知识，考察现在正在使用的信号发生器的基本功能，完成一个基本的实际系统的设计全过程。关键是这个实际系统设计的过程，在整个过程中我可以充分发挥自动化的专业知识。特别是这个信号发生器的设计中涉及到一个典型的控制过程。通过单片机控制一个有特殊功能的信号发生芯片，可以产生一系列有规律的幅度和频率可调的波形。这样一个信号发生装置在控制领域有相当广泛的应用范围。在现代社会中，自动化技术已经渗透到社会生活的各个领域中。在超声波测量技术中,超声换能器(发射换能器和接收换能器) 是超声波检测技术的核心部件。高精度、宽频率范围、高稳定性的激励源对于发射换能器及超声检测系统性能的改善和提高起着至关重要的作用。传统的波形发生器通常由晶体管、运放 IC 等分离元件制成。与此相比,基于集成芯片的波形发生器具有高频信号输出、波形稳定、控制简便等特点。其中，信号发生器是自动化领域中的一个典型应用。因为现代的自动化控制中基本都会利用信号来控制设备的工作。利用信号的产生进行仪器的控制已经是自动控制中的一个重要的手段，那么一个幅度、频率、占空比以及波形可调的信号发生器的设计和完成更具有使用价值。只要将这个信号发生器设计的基本思路掌握，不但可以融会贯通所学的专业知识还可以在以后工作中利用到，作为用来控制其他设备或设计的一个参考。信号发生器是电子实验室的基本设备之一，目前各类学校广泛使用的是标准产品，虽然功能齐全、性能指标较高，但是价格较贵，且许多功能用不上。本文介绍一种由单片机 AT89C52 设计的简易信号发生器，该仪器结构简单，虽然功能及性能指标赶不上标准信号发生器，但满足一般的实验要求。其成本低、体积小、便于携带等特点，亦可作为电子产品维修人员的重要随身设备之一。本文主要分五大部分：绪论、系统概述和设计方案、硬件部分、软件部分，总结。绪论，首先对课题研究背景和所涉及的相关技术领域进行了介绍；第一章对系统所要完成的功能和可扩展的功能进行描述，确定系统的设计方案主要参数计算，第二章对系统的硬件结构和各部分组成作了简要的介绍和讲解；第毕业设计（论文）2三章是软件部分，这部分重点介绍了主程序的流程框图及各个子程序的流程框图。最后对整篇文章进行了总结。毕业设计（论文）32 系统设计 2.1 系统方案比较方案一：采用函数信号发生器 ICL8038 集成模拟芯片，（如图 2-1）它是一种可以同时产生方波、三角波、正弦波的专用集成电路。但是这种模块产生的波形都不是纯净的波形，会寄生一些高次谐波分量，采用其他的措施虽可滤除一些，但不能完全滤除掉。方案二：采用分立元件实现非稳态的多谐振振荡器，然后根据需要加入积分电路等构成正弦、矩形、三角等波形发生器。这种信号发生器输出频率范围窄，而且电路参数设定较繁琐，其频率大小的测量往往需要通过硬件电路的切换来实现，操作不方便。方案三：采用单片机和 DAC0832 数模转换器生成波形，由于是软件滤波，所以不会有寄生的高次谐波分量，生成的波形比较纯净。它的特点是价格低、性能高，在低频范围内稳定性好、操作方便、体积小、耗电少。经比较，方案三既可满足课程设计的基本要求又能充分发挥其优势，电路简单，易控制，性价比较高，所以采用该方案。2.2 实验芯片简介2.2.1 AT89C52图 2-1 方案一方框图D/A键 盘 单片机ICL8038 运算电路显 示D/A输出毕业设计（论文）4AT89C52 是一种低功耗、高性能的片内含有 8 kB 可编程/可擦除只读存储器的 8 位 CMOS 微控制器,使用高密度、非易丢失存储技术制造,并且与 80C51 的引脚和指令系统完全兼容。芯片上的 Flash 存储器允许在线编程或采用通用的非易丢失存储编程器重复编程。AT89C52 将具有多种功能的 8 位 CPU 与 Flash存储器结合在一个芯片上,为很多嵌入式控制应用提供了非常灵活而又价格适宜的方案,其性能价格比远高于 8751。89C52 的主要性能包括:片内有 8 kB 可在线重复编程的快闪擦写存储器;宽工作电压范围 VCC 可为 2. 7V6V;全静态工作可从 0Hz 至 33Hz;程序存储器具有 3 级加密保护; 32 条可编程 I/O 线; 3 个 16 位定时器/计数器;中断结构具有 8 个中断源; 21 个特殊功能寄存器; 1 个可编程全双工串行通道;空闲状态维持低功耗和掉电状态保存存储内容。AT89C52 的引脚图及作用如下：P0 口：P0 口是一组 8 位漏极开路型双向 I/O 口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动 8 个 TTL 逻辑门电路，对端口 P0 写“1”时，可作为高阻抗输入端使用。在访问外部数据存储器时，这组口线分时转换地址（低 8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在 Flash 编程时，P0 口接收指令字节。而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1 口：P1 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对端口写“1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。毕业设计（论文）5P2 口：P2 口是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 的输出缓冲可驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对端口 P2 写“1” ，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。P3 口是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。P2 的输出缓冲可驱动（吸收或输出电流）4 个 TTL 逻辑门电路。对 P3 口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的 P3 口将用上拉电阻输出电流。此外，P3 口还接收一些用于 Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。RET：复位输入。当振荡器工作时，RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。ALE/ :当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）PROG输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。一般情况下，ALE 仍以时钟震荡频率的1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲。:程序存储允许输出的是外部程序存储器的选通信号，当 AT89C52 由PSEN外部程序存储器取指令（或数据时） ，每个机器周期两次 有效，即输出两PSEN个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次 信号。/VPP:外部访问允许。欲使 CPU 仅访问外