重要基于51单片机的低频信号发生器(C语言).docx

重庆大学电类课程设计报告课题名称基于单片机的低频信号发生器设计专班业级学生姓名学号指导教师2011 年6 月摘要本文设计低频信号发生器，以 AT89C51 单片机为核心，通过键盘输入控制信号类型和频率的的选择，采用 DA 转换芯片输出相应的波形，同时以 LED 显示器进行实时显示信号相关信息。我们采用 C 语言进行编程，可实现方波，三角波，锯齿波和正弦波四种波形的产生，且波形的频率可调。经测试该设计方案线路优化，结构紧凑，性能优越，满足设计要求。关键字：单片机，DA 转换，信号发生器1目录摘要. 1第一章 绪论.11.1 选题背景及其意义.11.2 单片机概述.31.3 信号发生器分类-11.4 研究题目及其意义-11.5 章节安排设计的任务和要求-2第二章 信号发生器方案设计与选择-22.1 方案的设计与选择-22.2 设计原理简介-32.3 设计功能-4第三章 主要电路元器件介绍-53.1 AT89C51 单片机简介-53.1.1 单片机简介-53.1.2 主要特性-53.1.3 管脚功能说明-53.2 DAC0809-63.2.1 工作原理-63.2.2 DAC0832的主要特性参数-73.2.3 DAC0832 引脚功能简介-83.3 数码显示管-83.3.1 原理及分类-83.3.2 显示器的工作方式-83.3.3 显示管字型码-9第四章 单元电路的硬件设计-104.1 硬件又原理框图 -104.2 单片机 AT89C51 系统的设计-104.3 时钟电路-114.4 复位电路-114.5 键盘接口电路-124.6 LED 显示电路-124.7 数、模转换及放大电路-132第五章 系统软件设计-145.1 主函数-145.1.1 程序流程图-145.1.2 简介-145.2 信号频率数据采集程序-145.2.1 正弦波产生-155.1.2 三角波产生-155.1.3 锯齿波产生-165.1.4 方波产生-17第六章 设计总结-19参考文献-20附件 A 主要元器件清单-21附件 B 系统电路图-223第一章 绪论1.1 选题背景及其意义信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如方波、锯齿波、三角波、正弦波的电路被称为函数信号发生器。在通信、广播、电视系统，在工业、农业、生物医学领域内，函数信号发生器在实验室和设备检测中具有十分广泛的用途。1.2 单片机概述单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器 CPU 随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、多种 I/O 口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片机具有集成度高、系统结构简单、使用方便、实现模块化、可靠性高、处理功能强、速度快等特点，因为被广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。1.3 信号发生器分类信号发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。因其应用广泛，种类繁多，特性各异，分类也不尽一致。按信号波形可分为正弦信号、函数信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类；按频率覆盖范围分为低频信号发生器、高频信号发生器和微波信号发生器；按输出电平可调节范围和稳定度分为简易信号发生器、标准信号发生器和功率信号发生器；按频率改变的方式分为调谐式信号发生器、扫频式信号发生器、程控式信号发生器和频率合成式信号发生器等。信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。1.4 研究题目及其意义信号发生器是一种经常使用的设备，由纯粹物理器件构成的传统的设计方法存在许多弊端，如：体积较大、重量较沉、移动不方便、信号失真较大、波形形状调节过于死板，无法满足用户对精度、便携性、稳定性等要求，研究设计出一种具有频率稳定、准确、波形质量好、输出频率范围宽、便携性好等特点的波形发生器具有较好的市场前景。以满足工业领域对信号源的要求。本次试验实现利用单片机 AT89S52 和 8 位 D/A 转换芯片 DAC0832 共同实现方波、锯齿波、三角波、正弦波这四种常用波形的发生。根据设计的要求，对各种波形的频率和1幅度进行程序的编写，并将所写程序装入单片机的程序存储器中。在程序运行中，当接收到来自外界的命令，需要输出某种波形时再调用相应的中断服务子程序和波形发生程序，经电路的数/模转换器和运算放大器处理后，从信号发生器的输出端口输出。并且可以通过数码管和键盘显示模块，键盘可以实现对几种波形的切换。1.5 章节安排设计的任务和要求第一章 绪论：介绍选题的背景意思，单片机的概述，信号发生器的分类等第二章 方案设计 ：介绍系统功能要求和整体结构，包括数码管的显示信号频率，按键波形选择及信号频率调整等。第三章 系统的硬件设计：介绍各单元电路设计，主要介绍单片机主控制器，信号产生电路、显示电路、键盘电路等第四章 系统的软件设计：介绍各子程序的算法和流程，包括主程序、方波、锯齿波、三角波、正弦波的信号产生、数码管显示、键盘扫描、按键处理等。第五章 总结：设计体会，设计过程中俄困难与收获。第二章 信号发生器方案设计与选择信号发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。按信号波形可分为正弦信号、波形信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。本文利用单片机构造低频信号发生器，可产生正弦波，方波，三角波，锯齿波四种波形，再通过 D/A 转换器 DAC0832 把数字信号转变为模拟信号，经 OP07 放大输出到示波器，与此同时外接 8 位 LED 显示输出信号的类型和频率。2.1 方案的设计与选择方案一：采用单片函数发生器可产生正弦波、方波等，操作简单易行，用 D/A 转换器的输出来改变调节电压，可以实现数控调整频率，但产生信号的频率稳定度不高。方案二：利用芯片组成的电路输出波形，MAX038 是 MAXIM 公司生产的一个只需要很少外部元件的精密高频波形产生器，他能产生准确的高频正弦波、三角波、方波。输出频率和占空比可以通过调整电流、电压或电阻来分别地控制。所需的输出波形可由在 A0和 A1 输入端设置适当的代码来选择，且具有输出频率范围宽、波形稳定、失真小、使用方便等特点。方案三：采用 Atmel 公司的 AT89C51 单片机编程方法实现，该方法的可以通过编程的方法控制信号波形的频率和幅度，而在硬件电路不便的情况下，通过程序实现频率的2变化和输出波形的选择，并同时在显示器显示相应的结果。方案一输出信号频率不够稳定；方案二成本高，程序复杂度高；方案三，软硬件结合，硬件成本低，软件起点低，优化型相对比较好，容易实现，且满足设计要求。综合考虑，我们采用了方案三，用 AT89C51 单片机设计低频信号发生器，能够满足信号的频率稳定性和精度的准确行。2.2 设计原理简介该设计设计一个低频信号发生器，我们采用的是 AT89C51 单片机用软件实现信号的输出。该单片机是一个微型计算机，包括中央处理器 CPU，RAM，ROM、I/O 接口电路、定时计数器、串行通讯等，是波形设计的核心。该信号发生器原理框图如图 2.1，总体原理为：利用 AT89C51 单片机构造低频信号发生器，可产生正弦波，方波，三角波，锯齿波四种波形，通过 C 语言对单片机的编程即可产生相应的波形信号，并可以通过键盘进行各种功能的转换和信号频率的控制，当输出的数字信号通过数模转换成模拟信号也就得到所需要的信号波形，通过运算放大器的放大输出波形，同时让显示器显示输出的波形信息。键盘输入AT89C51单片机接口电路数/模准换器DAC0832UA741运放放大输出图 2.1 信号发生器原理框图本方案其主要模块包括复位电路、时钟信号、键盘控制、D/A 转化及 LED 显示。其各个模块的工作原理如下：（1）复位电路是为单片机复位使用，使单片机接口初始化；89C51 等 CMOS51 系列单片机的复位引脚 RET 是施密特触发输入脚，内部有一个上拉低电阻，当振荡器起振以后，在 RST 引脚上输出 2 个机械周期以上的高电平，器件变进入复位状态开始，此时 ALE、PSEN、P0、P1、P2、P4 输出高电平，RST 上输入返回低电平以后，变退出复位状态开始工作。该方案采用的是人工开关复位，在系统运行时，按一下开关，就在 RST 断出现一段高电平，使器件复位。（2）时钟信号是产生单片机工作的时钟信号，控制着计算机的工作节奏，可以通过提高时钟频率来提高 CPU 的速度。89C51 内部有一个可控的反相放大器，引脚 XTAL1、XTAL2 为反相放大器输入端和输出端，在 XTAL1、XTAL2 上外接 12MHZ 晶振和 30pF 电容便组成振荡器。时钟信号常用于 CPU 定时和计数。（3）键盘模块是是用于控制信号输入的类型，当按键按下时，可以通过单片机编3程读取闭合的键号，实现相应的信号输出。其步骤主要是 a、判断是否有键按下；b、去抖动，延时 20ms 左右；c、识别被按下的键号；d、处理，实现功能。（4）D/A 转换也称为数模转换，是把数字量变换成模拟量的线性电路。单片机产生的数字信号通过 DAC0832 转化成模拟信号，输出相应的电流值，通过 OP07 集成运算放大器可以取出模拟量得电压值，最后利用示波器获得输出的模拟信号的波形；衡量数模转换的性能指标有分辨率、转换时间、精度、线性度等。LED 显示器用由若干个发光二极管按一定的规律排列而成，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光用于是显示相关输出波形的信息，包括信号的类型和频率。2.3 设计功能（1）本方案利用利用 2 位（P1.0 和 P1.1）控制开关信号输入类型，其中当 P1.0=0，P1.1=0 输出正弦波；当 P1.0=0，P1.1=1 输出三角波；当 P1.0=1，P1.1=0 输出锯齿波；当 P1.0=1，P1.1=1 输出方波。（2）本方案输出利用 8 位 LED 显示器，该显示器为共阴极，输入段选码低电平有效，用于显示输出信号的类型和频率，如 1KHz 正弦波，显示为 1.1000。根据设计要求，我们在系统启动时，还要在 LED 中显示“COE 学号加上后 4 位”5 秒钟，即显示“CEO3632”。（3）利用 DAC0832 数模转换芯片实现信号的转换，并通过集成运算放大器将信号放大，输出信号能够在 Proteus 软件中的示波器中显示。（4）信号频率范围要求：11KHz。（5）输出信号幅度：05V。4第三章 主要电路元器件介绍3.1 AT89C51 单片机简介3.1.1 单片机简介AT89C51 是一种带 4K 字节 FLASH 存储器的低电压、高性能 CMOS 8 位微处理器，俗称单片机。该芯片具有优异的性价比，集成度高，体积小，可靠性强，控制功能强等优点。其外形及引脚排列如图 3.1 所示。3.1.2 主要特性 兼容性能强 4K 字节可编程 FLASH 存储器 全静态工作：0Hz-24MHz图 3.1AT89C51 引脚图 1288 位内部 RAM 32 可编程 I/O 线 两个 16 位定时器/计数器 5 个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路3.1.3 管脚功能说明 VCC：供电电压 46V 典型值 5V）； GND：接地；_ EA/ Vpp ：运行方式时， EA 为程序存储器选择信号， EA 接地时 CPU 总是从外部存_储器中取指令， EA 接高电平时 CPU 可以从内部或外部取指令；FLASH 编程方式时，该引脚为编程电源输入端 Vpp（=5V 或 12V）；_PSEN :外部程序存储器读选通信号，CPU 从外部储存器取指令时，从 PSEN 引脚输通信ALE / PROG :运行方式时，ALE 为外部储存器低 8 位地址锁存信号，FLASH 编程方式时，该引脚为负脉冲输入端；5：复位引脚输入高电平使89C51复位，返回低电平退出复位；_出读选_号（负脉冲）； XTAL1，XTAL2 为内部振荡器电路(反相放大器)的输入端和输出端，外接晶振电路； P0 口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P0 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当 FIASH进行校验时，P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高； P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校验时，P1 口作为第八位地址接收； P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出 4个 TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号； P3 口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL 门电流。当 P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3 口也可作为AT89C51 的一些特殊功能口如表 2.1。表 2.1P3 口第二功能3.2 DAC08093.2.1 工作原理6口引脚定义第二功能口引脚第二功能P3.0RXD（串行输入口）P3.4T0（记时器 0 外部输入）P3.1TXD（串行输出口）P3.5T1（记时器 1 外部输入）P3.2/INT0（外部中断 0）P3.6/WR（外部数据存储器写选通）P3.3/INT1（外部中断 1）P3.7/RD（外部数据存储器读选通）DAC0832 是 8 分辨率的 D/A 转换集成芯片，由 8 位输入锁存器、8 位 DAC 寄存器、8 位 D/A 转换器及转换控制电路四部分构成。8 位输入锁存器用于存放主机送来的数字量，使输入数字得到缓冲和锁存，并加以控制；8 位 DAC 寄存器用于存放存放待转换的数字量，并加以控制；8 位 D/A 转换器输出与数字量成正比的模拟电流，由与门、与非门组成的输入控制的输入电路来控制 2 个寄存器的选通或锁存状态，其原理框图如 3.3。当 WR2 和 XFER 同时有效时，8 位 DAC 寄存器端为高电平“1”，此时 DAC 寄存器的输出端 Q 跟随输入端 D 也就是出入寄存器 Q 端得电平变化，反之，当端为低电平“0”时，第一级 8 位输入寄存器 Q 端得状态则锁存到第二级 8 位 DAC 寄存器中，图 3.2 DAC0832 引脚图以便第三极 8 位 DAC 转换器进行 D/A 转换。图 3.3 DAC0832 原理图3.2.2 DAC0832的主要特性参数 分辨率为 8 位；电流稳定时间 1us； 可单缓冲、双缓冲或直接数字输入； 只需在满量程下调整其线性度； 单一电源供电（+5V+15V）；7 低功耗，20mW。3.2.3 DAC0832 引脚功能简介 D0D7：8 位数据输入线，TTL 电平，有效时间应大于 90ns(否则锁存器的数据会出错)； ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效； CS：片选信号输入线（选通数据锁存器），低电平有效； WR1：数据锁存器写选通输入线，负脉冲（脉宽应大于 500ns）有效。由 ILE CS、WR1 的逻辑组合产生 LE1，当 LE1 为高电平时，数据锁存器状态随输入数据线变换，LE1 的负跳变时将输入数据锁存； XFER：数据传输控制信号输入线，低电平有效，负脉冲（脉宽应大于 500ns）有效； WR2：DAC 寄存器选通输入线，负脉冲（脉宽应大于 500ns）有效。 IOUT1：电流输出端 1，其值随 DAC 寄存器的内容线性变化； IOUT2：电流输出端 2，其值与 IOUT1 值之和为一常数； Rfb：反馈信号输入线，改变 Rfb 端外接电阻值可调整转换满量程精度； Vcc：电源输入端，Vcc 的范围为+5V+15V； VREF：基准电压输入线，VREF 的范围为-10V+10V；AGND：模拟信号地DGND：数字信号地3.3 数码显示管3.3.1 原理及分类一位 LED 显示器由 8 个发光二极管组成，其中 7 个发光二极管 a-h控制 7 个笔画段的亮或暗，另一位控制一个小数点的亮和暗。LED 显示器有共阴极和共阳极 2 种形式，其结构如图 3.4 所示。共阳极显示器是发光二极管的阳极连接在一起，当需要显示某字符时，只需要将共阳极端接高电平，a-h 中外形结构共阴极图 3.4 数码管结构图共阳极某些位接低电平即可。共阴极显示器是发光二极管的阴极连接在一起，8当需要显示某字符时，只需要将共阴极端接低电平，a-h 中某些位接高电平即可。3.3.2 显示器的工作方式显示器的工作方式分为静态显示方式和动态显示方式两种。静态显示方式就是显示器在显示一个字符时，相应的发光二极管恒定的导通或截止，例如 a、b、c、e、f 导通，g 截止时显示“0”，这种使显示器显示字符的字形数据常称为段数据。静态显示方式的每一个七段显示器，需要由一个 8 位并行口控制。优点是显示稳定，提高了工作效率，缺点是位数较多时显示口随之增加。动态显示方式是一位一位的轮流点亮各位显示器，对于每一位显示器来说，每隔一段时间点亮一次。显示器的亮度既与导通电流有关，也与点亮时间和间隔时间的比例有关。调整电流和时间参数可以实现亮度较高较稳定的显示，如显示器的位数不大于 8 位，则控制显示器公共极的电位只需要一个 8 位口（位数据口），控制字形也需要一个 8 位口（段数据口）。3.3.3 显示管字型码要使显示管显示不同的数字或者字符，需要使端口输出相应的字型码，显示器的字形与字码关系如表 3.1：表 3.1 显示器字形与字型码对应关系表9显示字符字形共阳极共阴极dpgfedcba字型码dpgfedcba字型码0011000000C0H001111113FH1111111001F9H0000011006H2210100100A4H010110115BH3310110000B0H010011114FH441001100199H0110011066H551001001092H011011016DH661000001082H011111017DH7711111000F8H0000011D7H881000000080H011111117FH991001000090H011011116FH第四章 单元电路的硬件设计硬件原理硬件电路的设计决定一个系统的的功能，是设计的基础所在，而一般设计的目标：可靠，简洁，高效，优化，好的硬件电路可以给程序的编写带来极大的优势，同时使可以很好的提高该信号设计的精度和灵敏度，使整个系统工作协调有序。4.1 硬件原理框图对于该低频信号发生器的设计，我们采用了以 AT89C51 单片机芯片作为核心处理器，编程实现各种不同类型信号的产生，最后通过 DA 转换输出到示波器。结构简单，思路仅仅有条，而根据设计的基本要求，我们又把其细分为不同的功能模块，各个功能模块相互联系，相互协调，通过单片机程序构成一个统一的整体，其整体电路原理框图如图4.1 所示：键盘输入单片机LED显示时钟复位AT89C51D/A转换放大电路波形显示图 4.1 硬件原理框图4.2 单片机 AT89C51 系统的设计89C51 单片机是该信号发生器的核心，具有 2 个定时器，32 个并行 I/O 口，1 个串行 I/O 口，5 个中断源。由于本设计功能简单，数据处理容易，数据存储空间也足够，因为我们采用了片选法选择芯片，进行芯片的选择和地址的译码。在单片机最小最小系统中，单片机从 P1 口接收来自键盘的信号，并通过 P0 口输出控制信号，通过 DA 转换芯片最终由示波器显示输出波形，P2 控制显示器段选码，P3口 P3.4-P3.6 通过 74LS138 译码器控制位选码，输出显示信息。如果有键盘按下，则在控制器端产生一个读信号，使单片机读入信号，如果有信号输出，则在写控制端产生一个写信号，并通过示波器和显示器显示相应的信息。单片机引脚分配如下： XTAL1，XTAL2：外接晶振，产生时钟信号；10 RST：复位电路； P0 口：键盘输出信号。具体为：P1.0、P1.1 波形选择；P1.2、P1.3、P1.4 频率个位，十位，百位调节；P1.5 频率加减控制；P1.6 跳出循环。 P1 口：8 位数字信号输出输出，外接 DAC0832; P2 口：LED 显示器段选码； P3 口：P3.0 锁存器 74HC573 片选信号；P3.2 中断控制；P3.4-P3.6 为 74LS138 输入信号，译码控制 LED 显示器位选。P3.7 为 74LS138 片选码。4.3 时钟电路单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到：内部振荡和外部振荡方式。在引 脚XTAL1 和 XTAL2 外接晶体振荡器，构成了内部振荡方式。由于单片机内部有一个高增益的反相放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡，并产生振动时钟脉冲。晶振通常选用 6MHZ、12MHZ、24MHZ。本设计中时钟电路图如图 4.2，我们选择了 12MHZ和晶振分别接引脚 XTAL1 和XTAL2，电容 C1，C2 均选择为 30pF，对振荡器的频率有稳定作用，当频率较大时，正弦波、方波、三角波及锯齿波中每一点的延时时间为几微妙，故延时时间还要加上指令时间才能获得较大的频率波形。4.4 复位电路复位引脚 RST 通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，在每个机器周期的 S5P2，斯密特触发器的输出电平由复位电路采样一次，然后才能得到内部复位操作所需要的信号。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。本设计选择了按键复位如图 4.3,在系统运行时，按一下开关，就在 RST 断出现一段高电平，使图 4.2 时钟电路图11器件复位。此时 ALE、PSEN、P0、P1、P2、P4 输出高电平，RST 上输入返回低电平以后，变退出复位状态开始工作。图 4.3 按键复位4.5 键盘接口电路常用的键盘电路一般为矩阵式，但是对于此设计，为了方便程序的简单化，我们采用了一般的键盘接口，键盘输出信号。具体为：P1.0、P1.1波形选择，其中当 P1.0=0，P1.1=0 输出正弦波，当 P1.0=0，P1.1=1 输出三角波，当 P1.0=1，P1.1=0输出锯齿波；当 P1.0=1，P1.1=1 输出方波。；P1.2、P1.3、P1.4 频率个位，十位，百位调节；P1.5 频率加减控制；P1.6 跳出循环。图 4.4 键盘接口电路4.6LED 显示电路本设计选择了 8 位共阴极数码管如图 4.5，它的 8 个发光二极管的阴极（二极管正端）连接在一起，通常公共阴极接低电平电平，其它管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为低电平时，则该端所连接的字段导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。此时，要求段驱动电路能吸收额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。12显示电路用于显示信号的波形种类和信号的频率，并且使系统能根据按键实时显示先关信息。该系统中添加 74LHC573 锁存器，用于驱动数码显示管，使其更易于控制，增加显示的准确性。使用 74LS138 译码器，利用 P3.4-P3.6 控制数码管的位选。图 4.5 极数码管显示电路4.7 数、模转换及放大电路由于单片机输出的是数字信号，因为要得到模拟信号的波形就必须对其进行数模转换。我们采用了 DAC0832 数模转换器，该芯片具由 8 位输入锁存器、8 位 DAC 寄存器、8 位 D/A 转换器及转换控制电路四部分构成。由于其输出为电流输出，因为外加运算放大器 OP07 使之装换为电压输出。最后通过示波器显示输出的波形。图 4.6D/A 转换电路13第五章 系统软件设计5.1 主函数5.1.1 程序流程图开始显示 COE-36385 秒系统初始化按键是否按下计算相关参数定时中断查询选择波形送显示端口LED 显示波形输出5.1.2 整体简介首先对程序初始化，先静态显示学号约 5 秒。再判断若有按键按下，则计算相关参数，一方便利用中断定时和查询查表输出波形，另一方便送段选口和位选口数据使 LED显示相关波形类型和频率，最后反馈回去构成循环，判断按键相关信息。5.2 信号频率数据采集程序本设计将各种波形的数据通过 P1.0 口和 P1.1 口选择，送往在单片机的程序储存器里，通过改变信号的频率的个位，十位，百位来改变这个频率，然后计算其技术初值，开启中断，通过改变 D/A 转换器输出波形。电路较为简单，成本较低。145.2.1 正弦波产生（1）输出波形图 5.1 正弦波仿真波（2）程序如下：形if(P1_0=0&P1_1=0) /正弦s1+;ss1=tosins1;P0=ss1;tp=0;5.2.2 三角波产生（1）产生三角波的原理设个自变量 S2,让其不断地自加 1，直到加到 255 时，再求其对 S2 进行不断地自减一直减到 0，加减的控制利用 SS2 控制。再不断地重复上述过程而产生三角波。（2）输出波形15图 5.2 三角波仿真波形（3）三角波程序if(P1_0=0&P1_1=1) /三角if(s2=255)ss2=1;if(ss2=0)s2+;if(ss2=1)s2-;if(s2=0)ss2=0;P0=s2;tp=1;5.2.3 锯齿波产生（1）产生锯齿波的原理锯齿波中的斜线用一个个小台阶来逼近，在一个周期内从最小值开始逐步递增，当达到最大值后回到最小值，如此循环，当台阶间隔很小时，波形基本上近似与直线。适当选择循环的时间，可以得到不同周期的锯齿波。锯齿波发生原理与方波类似，只是高低两个延时的常数不同，所以用延时法，来产生锯齿波，设个自变量 S3 让它不断地自加 1，直到加到 255，又自动归 0。然后再不断地重复上述过程而产生锯齿波。（2）输出波形16图 5.3 锯齿波仿真波形（3）锯齿波程序if(P1_0=1&P1_1=0) /锯齿s3+;P0=s3;tp=2;5.2.4 方波产生（1）产生方波的原理设个自变量使之延时一段时间，再另自变量在 255 时在延时与为 0 相同的时间，然后在重复上述过程。（2）输出波形17图 5.4 方波输出仿真波形（3）正弦波程序：if(P1_0=1&P1_1=1) /方波if(ftemp20)P0=0xff; P0=P0;tp=3;18第六章 设计总结制作函数信号发生器随设计思想不同,具有多种方法,本文只是一种可能实现的方法。此法的频率控制和幅度控制分辨率高，且硬件集成度高,整机自动化程度高,性能优良,具有很高的实用价值。该信号发生器在调试时，总是出现许多的错误，软件上除了许多的