函数波形发生器

河北工业大学廊坊分校河北工业大学廊坊分校 电子设计与仿真电子设计与仿真 课程设计报告书课程设计报告书 课题名称课题名称 函数波形发生器函数波形发生器 姓姓 名名 学学 号号 院院 系系 部部 计算机电子学部计算机电子学部 专专 业业电子信息工程电子信息工程 指导教师指导教师 20172017 年年 1 1 月月 1 1 日日 20142014 级电子信息级电子信息学生学生 电子设计与仿真电子设计与仿真 课程设计课程设计 一 设计任务及要求 一 设计任务及要求 用中小规模集成芯片设计制作产生方波 三角波和正弦波等多种波形信号输出的波形 发生器 具体要求如下 1 输出波形工作频率范围为 0 02HZ 20KHZ 且连续可调 2 正弦波幅值 10V 失真度小于 1 5 3 方波幅值 10V 4 三角波峰 峰值 20V 各种输出波形幅值均连续可调 5 采用 proteus protel 软件仿真电路 给出并分析仿真结果 指导教师签名 2017 年 1 月 日 二 指导教师评语 二 指导教师评语 指导教师签名 2017 年 1 月 日 三 成绩三 成绩 指导教师签名 2017 年 1 月 日 摘摘 要要 利用单片机采用程序设计方法产生三角波 正弦波 方波三种波形 再 通过 D A 转换器 DAC0832 将数字信号转换成模拟信号 滤波放大 最终由示波 器显示出来 能产 1Hz 3kHz 的波形 通过键盘来控制三种波形的类型选择 频率变化 并通过液晶屏 1602 显示其各自的类型以及数值 系统大致包括信号 发生部分 数 模转换部分以及液晶显示部分三部分 其中尤其对数 模转换部 分和波形产生和变化部分进行详细论述 关键词关键词 单片机 AT89S52 DAC0832 1 1 系统设计系统设计 经过考虑 我们确定方案如下 利用 AT89S52 单片机采用程序设计方法产 生三角波 正弦波 方波三种波形 再通过 D A 转换器 DAC0832 将数字信号转 换成模拟信号 滤波放大 最终由示波器显示出来 通过键盘来控制三种波形 的类型选择 频率变化 最终输出显示其各自的类型以及数值 1 11 1 设计要求 设计要求 1 利用单片机采用软件设计方法产生三种波形 2 波形频率可调 3 需显示波形的种类及其平率 1 21 2 方案设计方案设计 通过单片机控制 D A 输出三种波形 此方案输出的波形不够稳定 抗干 扰能力弱 不易调节 但此方案电路简单 1 31 3 总体系统设计总体系统设计 该系统采用单片机作为数据处理及控制核心 由单片机完成人机界面 系 统控制 信号的采集分析以及信号的处理和变换 1 41 4 硬件实现及单元电路设计硬件实现及单元电路设计 1 4 1 单片机最小系统的设计 89C51 是片内有 ROM EPROM 的单片机 因此 这种芯片构成的最小系 统简单 可靠 用 80C51 单片机构成最小应用系统时 只要将单片机接上时钟 电路和复位电路即可 如图 2 89C51 单片机最小系统所示 由于集成度的 限制 最小应用系统只能用作一些小型的控制单元 其应用特点 1 有可供用户使用的大量 I O 口线 2 内部存储器容量有限 3 应用系统开发具有特殊性 89C51 单片机最小系统 1 4 波形产生模块设计 由单片机采用编程方法产生三种波形 通过 DA 转换模块 DAC0832 在进过滤 波放大之后输出 波形产生电路 单片机的 P0 口连接 DAC0832 的八位数据输入端 DAC0832 的输出端接放大器 经过放大后输出所要的波形 DAC0832 的为八位数据并行输入的 其结构图如 下 DAC0832 的内部结构 1 51 5 软件设计流程软件设计流程 本系统采用 AT89S52 单片机 用编程的方法来产生三种波形 并通过编程 来切换三种波形以及波形频率的改变 具体功能有 1 各个波形的切换 2 各种参数的设定 3 频率增 减等 软件调通后 通过编程器下载到 AT89S52 芯片中 然后插到系统中即可独 立完成所有的控制 2 2 输出波形的种类与频率的测试输出波形的种类与频率的测试 2 12 1 测量仪器及测试说明 测量仪器及测试说明 测量仪器 稳压电源 示波器 数字万用表 测量仪器 稳压电源 示波器 数字万用表 测量说明 正弦波 方波 三角波信号的输出 通过对独立键盘来实现其 的不同波形的输出以及其频率的改变 2 22 2 测试过程测试过程 正弦波 正弦波 1 180HZ 方方 波 波 1 3 3KHZ 三角波 三角波 1 180HZ 根据示波器的波形频率的显示计算出三种波形的频率计算公式如下 正弦波 f 1000 9 3 ys 方 波 f 100000 3 ys 三角波 f 1000 15 3 ys 其中 ys 为延时的变量 三种波形的仿真波形图如下 正弦波图形 方波图形 三角波图形 2 32 3 测试结果 测试结果 各项指标均达到要求 测试数据如下 1 产生正弦波 方波 三角波基本实现 2 三种波形的频率都可调 但不能步进的调节 其中方波的可调范围最 广为 1 3 3KHZ 其他两种波形的频率范围不大 1 180HZ 3 3 设计心的及体会设计心的及体会 通过这次设计 自己深刻地认识到学好专业知识的重要性 也理解了理论 联系实际的含义 并且检验了学习成果 进一步加深了我对专业知识的了解和 认识以及动手的能力 虽然在这次设计中对于所学知识的运用和衔接还不够熟 练 作品完成的还不是很出色 但是我将在以后的工作和学习中继续努力 不 断完善 这个设计是对我们过去所学知识的系统提高和扩充的过程 为今后的 发展打下了坚实的基础 总体原理设计图 三角波 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0100H MAIN MOV DPTR 7FFFH CLR A LOOP1 MOVX DPTR A INC A CJNE A 0FFH LOOP1 LOOP2 MOVX DPTR A DEC A JNZ LOOP2 SJMP LOOP1 END 方波 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0100H MAIN MOV DPTR 7FFFH LOOP MOV A 00H MOVX DPTR A ACALL DELAY MOV A 0FFH MOVX DPTR A ACALL DELAY SJMP LOOP DELAY MOV R7 0FFH DJNZ R7 RET END 正弦波 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0100H MAIN MOV R1 63 SIN MOV DPTR TAB MOV A R1 MOVC A A DPTR MOV DPTR 7FFFH MOVX DPTR A NOP D