简易函数信号发生器的分析与设计

i简易函数信号发生器的分析与设计【摘要】：函数信号发生器是一种常用的信号源，普遍应用于电子电路、自动控制和科研实验等领域。信号产生能够用模拟电路、专用硬件等方式。如果用模拟电路制作函数信号发生器，就可以同时产生方波、锯齿波、正弦波等波形，但是存在一些缺点，比如波形质量差、控制困难，能够调节的范围小，电路繁琐和体积庞大等缺点，且频率的调节是不便的。用硬件产生的信号虽然分辨率高，稳定性优良，容易调整，但是价格是昂贵的。用单片机编写程序产生信号源，产生的频率底线低，具有走线较低、体积小巧、价格低廉、稳定性好，应用范围广的优点。利用STC89C52和数模转换器DAC0832产生一个规律的电流信号，通过运放产生相应的电压信号，通过程序的控制，则可产生各种波形。对程序略加修改就可以产生想要的波形。本次设计能够产生三种波形，LCD显示各波形的频率，硬件电路简单，软件功能完善，基本上达到了预想效果。关键词：单片机最小系统LCD显示系统DAC0832运放仿真iiAbstract:Functiongeneratorisacommonsignalsource,widelyusedinthefieldofelectroniccircuitry,automaticcontrolsandscientificexperiments.Signalcanbegeneratedusinganalogcircuitry,dedicatedhardware,etc.Ifyouuseanalogcircuitproductionfunctionsignalgenerator,youcansimultaneouslyproduceasquarewave,sawtooth,sinewave,etc.,buttherearesomedrawbacks,suchaspoorwaveformqualitycontroldifficulties,abletoadjusttherangeofsmall,largecircuitcumbersomeandvolumeshortcomings,andfrequencyregulationisinconvenient.Althoughthesignalsgeneratedbyhardware,highresolution,goodstability,easytoadjust,butthepriceisexpensive.MCUprogrammingtogeneratethesignalsource,thebottomlinetoproducelowfrequency,withtraceslow,compact,inexpensive,goodstability,wideapplicationadvantages.STC89C52anddigitaltoanalogconverterDAC0832usethelawtoproduceacurrentsignalgeneratedbythecorrespondingopampvoltagesignalbythecontrolprogram,youcanproduceavarietyofwaveforms.Aslightlymodifiedversionoftheprogramcangeneratewaveformswant.Thisdesigncangeneratethreewaveforms,LCDdisplaythefrequencyofeachwave,thehardwarecircuitissimple,improvesoftwarefunctionality,basicallyachievedtheexpectedresults.Keywords:microcontrollerminimumsystemLCDdisplaysystemDAC0832opampsimulationiii目录前言.2第1章设计任务及要求.3第1.1节设计任务.3第1.2节设计要求.3第2章系统分析.4第2.1节单片机最小系统.5第2.2节LCD显示模块.5第2.3节系统电源模块.7第2.4节DAC0832模块.8第2.5节按键模块.11第3章系统设计.12第3.1节整体电路设计.12第3.2节系统整体流程.12第3.3节显示、延时等子程序设计.13第4章系统测试.14第4.1节KEIL软件程序编写.14第4.2节proteus软件仿真.14第4.3节STC-ISP程序烧录.16第4.4节硬件PCB焊接.17第4.5节硬件测试.18结论.21参考文献.21致谢.22附录.23附录1：实物照片说明.23附录2：部分源程序.23第0页前言本文以STC89C51单片机为核心设计了一个低频函数信号发生器。信号发生器采用数字波形合成技术,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出自定义波形,如正弦波、方波、三角波，波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变。波形和频率的改变通过软件控制，幅度的改变通过硬件实现。介绍了波形的生成原理、硬件电路和软件部分的设计原理。本系统可以产生最高频率700HZ的波形。该信号发生器具有体积小、价格低、性能稳定、功能齐全的优点。第1页第1章设计任务及要求第1.1节设计任务单片机制作简易函数信号发生器需要掌握单片机原理、接口的设计、微机程序等一系列知识。通过设计任务书，对简易函数信号发生器有个初步的了解，对软件和硬件进行调试，得到想要的波形。在单片机最小系统基础上制作一个简易函数信号发生器，需要使用数模转换芯片DAC0832。第1.2节设计要求根据任务书的要求，此设计需要涉及两个方面。一是单片机最小系统的设计。二是微机接口设计和存储器扩展设计。单片机的最小系统的应用包括复位电路的使用、各个引脚的作用、四个并口的使用。一个串口的应用以及51单片机内部结构。DAC0832工作方式不限，运放采用LM358且采用单电源供电。具体接法不限。第2页第2章系统分析此次设计的简易函数信号发生器以51单片为控制核心，可以完成运算控制、信号识别和显示波形和频率功能。单片机的使用，使电路更加简单，控制更加方便，功能更容易实现。此系统修改起来很方便，可通过程序的修改和设计很容易地制作出各种需要的波形。STC89C52最小系统是基础，设计的简易函数信号发生器能够输出三种波形，利用按键即可实现。且能够用LCD显示相应波形的频率。这是方案的大体思路。下面介绍方案设计的具体思想。利用STC89C52最小系统驱动LCD显示系统，LCD显示频率值。考虑到要把所有器件放在7x9cm的板子上，而要用到STC89C52、DAC0832等芯片，一定会造成空间布局的紧张，按键部分要尽量减小占地面积，所以设计方案中仅采用一个按键，通过按键的多次按下产生不同的波形，按键一直按，波形循环显示。本次设计能够在接通电源后通过按键切换依次显示正弦波、方波、锯齿波。DAC0832是数模转换芯片。数模转换芯片将数字信号先转换为变化的电流，由于是要产生波形，然后要将电流再转换为电压，运放LM358即可做到。DAC0832有多种工作方式可供选择，由于只是产生波形，直通工作方式便可满足要求，且接法简单，利于编程。对于LM358采用单电源供电，接法参照书单片机原理及接口技术。DAC0832接法：D0到D7接到51单片机的P1口，其他的采用直通工作方式进行连接。LCD接法：用P0口作为LCD的数据口，用P2口中的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3作为LCD中的4个控制口。按键接法：按键采用轻触开关，接在P3.7口，远离P1口，为DAC0832等器件腾出空间。具体接法见实际电路图。总设计框架如图2-1所示。第3页图2-1总体框图第2.1节单片机最小系统电路图中可以看出，单片机的最小系统的设计包括晶振时钟电路，按键复位电路，STC89C52芯片。如图2-2所示。图2-2时钟复位电路按下按键，将RESET上加5ms高电平使复位电路接通，如图中网络标号，可将单片机进行复位。当电路接通时，电容开始充电，随着电容储能的增加，电容两端的电压因此慢慢变大，导致通过电容的电流逐渐变小。这样就能够得到一个脉冲电压，调节电容和电阻的大小能够调节脉冲的持续时间。电阻R2连至单片机RESET端口，加上高电平导致复位。单片需要外接一个时钟，一般可用12MHz的晶振做时钟，可以使用10F的电解电容和搭配10k的电阻做复位元件制作，如图3-1所示。当按下复位按钮时，电源通过限流电阻从而复位电路接通。RESET端持续两个周期的高电平对单片机复位。根据设计需要的不同，单片机的定时控制功能可以使用时钟电路和振荡器实现。可以选择外部和内部连接两种连接方式。此次设计使用的是内部时钟方式。通过查阅资料可知，51单片机的内部有一个反相放大器，放大器有一个输入端和一个输出端。输入端为XTAL1，输出端为XTAL2，反相放大器产生时钟送至内部各元件。运算速度与时钟频率有关，频率越快，单片机的控制节拍就越快，因而运算速度也越快。电容C1，C2取值22pf，这样可以帮助振荡器起振也可以对振荡器的频率起到微调的作用。电容和外接晶振可以组成振荡器，不受软件控制，通过加电延迟一段时间振荡器第4页可以产生时钟，外接到单片机内部的线性反相放大器上。第2.2节LCD显示模块图2-3LCD显示模块如图2-3是LCD显示模块仿真截图。按键的电平变换通过P3口输入到单片机内部，经单片机内部系列处理后最终从P0输出，可有LCD显示屏显示此时的波形和频率。1602液晶显示模块1602液晶的实物图如图2-4所示：图2-41602液晶1602采用标准的16脚接口，其中：第1脚：VSS为电源地第2脚：VCC接5V电源正极第3脚：通过V0脚可对液晶显示器对比度进行调整。当V0端接正电源VCC时液晶屏对比度最弱。接地电源GND时液晶屏对比度最高。第4脚：RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。第5脚：RW为读写信号线。RW端为高电平时进行读操作。低电平时进行写操作。第6脚：E(或EN)端为使能端。E端为高电平时读取信息，负跳变时执行指令。第714脚：D0D7为8位双向数据端。15脚背光正极，16脚背光负极。此项目使用的的1602液晶也叫1602字符型液晶。1602液晶是一种专门显示字符、数字、符号的点阵型液晶模块。1602由若干个5*7或者5*11等点阵字符位组成，显示清晰。每个字符由每个点阵字符显示，字符之间各有一个点距的间隔。考虑到其使用的便第5页捷性与价格上的优势，在满足本次设计的功能前提下，本次设计决定采用1602液晶进行显示系统的设计。设计中使用105电阻对1602的背光进行调节，使得1602的背光能够改变以适合和不同的场合。显示模块如图2-5所示：GND1VC2O3RS4WE6B0789LAK晶P.图2-5显示模块电路如图所示，此次设计选用单片机的P2口作为LCD的控制口状态口：P2.0接LCD的RS引脚，控制单片机从LCD中读数据。P2.1接LCD的RW引脚，控制单片机向LCD中写数据。P2.2接LCD的使能端口，高电平有效，控制LCD的读写操作。P0口分别连至LCD的8位并行数据口D0D7，双向，三态，把单片机中的数据并行传输给LCD。VSS接5V高电平，VEE连至滑动变阻器可调端，小心调节滑动变阻器可以改变LCD的亮度，使LCD达到最佳的清晰度。排阻RP1选用RESPACK-8，对数据起到缓冲隔离作用，接在单片机P0口，对P0口起到上拉作用。第2.3节系统电源模块如图2-6系统电源模块包括LED一个，自锁开关一个，限流电阻一个。TXI蓝白自锁开关U_Headr图2-6电源模块开关控制电源接通与否，led亮显示电源接通否则表示电源未接通。如所示，其中1口VCC接正电源与USB相连。4口接地。2、3口用作控制口，当向单片机中写入程序时起作用。自锁开关S5按下之后，按钮不会自行跳起，这是处于锁定的状态。两个输入口第6页IN1、IN2.两个输出口O1、O2。再按一次，解锁完全跳起。原理图如图2-7。图2-7自锁开关原理图如图3-6未按下时一边连接，按下时另一边连接，中间引脚一般接电源或者接地。焊接时需要区分引脚。第2.4节DAC0832模块包括DAC0832芯片，运放Lm358以及电阻3个，滤波电容两个。如图2-8是该模块的仿真电路。P1.0.P1.2.3P1.4.5P1.6.7CSWRVREF8GND3VC20CS1WR12I34DI25I16DI07B9GND10IOUT11I22DI713I64DI515I46XFER17W28ILE(BY1/BY)19U2DAC0832+5vR41k32184U1:ALM358R510KR31KC40.7ufABCD25%RV21k图2-8DAC0832模块DAC0832介绍此次项目选用8分辨率的DAC0832的D/A转换集成芯片。DAC0832芯片价格便宜，而且接口电路简单，与微处理器完全兼容，机构简单且容易控制，非常适合与51单片机搭配使用。查阅资料可知此次使用的转换D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路等构成。图2-9是DAC0832的引脚图。各个引脚的功能如下第7页图2-9DAC0832引脚DAC0832引脚功能：*D0D7：八位数据输入线。TTL电平，有效时间应大于90ns*ILE：数据锁存允许控制信号输入线。当其为高电平有效，引脚有效；*CS：片选信号输入线（选通数据锁存器）。当其为低电平有效，引脚有效；*WR1：数据锁存器写选通输入线。负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。可由ILE端、CS端、WR1端进行逻辑组合产生LE1。*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。由WR2、XFER的逻辑组合产生LE2，当LE2为高电平时，DAC寄存器的输出随寄存器的输入而变化，LE2的负跳变时将数据锁存器的内容打入DAC寄存器并开始D/A转换。*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。工作原理：DAC0832主要由8位输入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换器以及输入控制电路四部分组成。8位输入寄存器用于存放主机送来的数字量，使输入数字量得到缓冲和锁存，由加以控制；8位DAC寄存器用于存放待转换的数字量，由加以控制；8位D/A转换器输出与数字量成正比的模拟电流；由与门、非与门组成的输入控制电路来控制2个寄存器的选通或锁存状态。在此次的设计中：P1口P1.0P1.7与8位数字量输入端D0D7相连。第8页WR1与WR2引脚接低电平，使8032内部的数据从数据线写至8位输入寄存器，再将数据输入至8位DAC寄存器。引脚CS片选信号与ILE输入锁存信号配合使用。当CS接地时，对输入锁存器进行写操作，这时将ILE接高电平，将数据线上的信息打入输入寄存器。XFER引脚数据传送信号，接低电平，将输入锁存器的内容打入DAC寄存器。DAC的两个电流输出端Iout1与Iout2是互补的，当输入的数字量为全1时，Iout1最大，Iout2为0；当输入的数字量全为0时，Iout2最大，Iout2为0。将Iout2接地连至LM324的正向端。Iout1接LM324的反相端，根据运放电路的虚短与虚段特性，能求得电压的放大比列。反馈电阻Ref接至运放输出端,起到反馈作用。LM358介绍LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。Lm358的优异特性使得它运用广泛。图2-10是Lm358引脚图。图2-10LM358引脚LM358特性：内部频率补偿直流电压增益高(约100dB)单位增益频带宽(约1MHz)电源电压范围宽：单电源(330V)双电源(1.5一15V)低功耗电流，适合于电池供电低输入偏流低输入失调电压和失调电流第9页共模输入电压范围宽，包括接地差模输入电压范围宽，等于电源电压范围输出电压摆幅大(0至Vcc-1.5V)此次设计中：运放LM358对电压起到放大作用。工作电压为5V，引脚8VCC接正电压。引脚4GND接地。电阻R5取10K接在LM358引脚2与Iout1之间，对起到限流作用。电阻R3一端接LM358的2引脚一端接LM358的输出端起到反馈作用。滑动变阻器RV2的可调端接至示波器，通过改变RV2的阻值调节输出波形的幅度。LM358的1引脚输出端由虚短、虚断可得放大倍数为（R3+R4）/R4第2.5节按键模块图2-11按键模块按键模块较为简单，功能和接法如图2-11。不过要注意在实际电路中按键为轻触开关，注意区分引脚。四个引脚中两两是相连的，可用万用表测定。当按键按下时，P3.7接地，RD信号有效，通过编写中断程序中断CPU的工作，转去处理中断服务程序即可调节波形。相同的，当按键按下，P3.7接地，RW信号有效，可以编写程序调节频率。第10页第3章系统设计第3.1节整体电路设计图3-1为整体电路。此图是仿真连线图。P0.1P0.2.3P0.4.5P0.6.7P0.1P0.2.3P0.4.5P0.6.7P1.0.P1.2.3P1.4.5P1.6.7RSWENP0.1P0.2.3P0.4.5P0.6.7P1.0.P1.2.3P1.4.5P1.6.7CSWRRSWENXTAL218XTAL119ALE301PSN29RST9P0./AD039.1/18P0.2/AD237.3/36P0.4/AD435.5/54P0.6/AD63.7/72P1.01.2P1.23.34P1.45.56P1.67.78P3.0/RXD10.1/TP3.2/IN012./IT13P3.4/014P3.7/RD17.6/W6.5/T15P2.7/A1528P2.0/A821.1/9P2./A023.3/14P2.4/A225.5/136.6/47UAT89C52234567891RP1ESACK-81KC12pFC2pFY12MR10kR21kC01uf36%RV11k电源模块D71463D5124D31029D1807E6RW5S4VS1D2VE3LCD1M06LVREF8GNDVC20CS1WR12I34DI25I16DI07B9GND10IOUT11I22DI713I64DI515I46XFER17W28ILE(BY1/BY)19U2AC0832+5vR41k32184U1:ALM358R510KR31KC40.7uf换波形ABCD换频率D1LE-RED10%RV21k图3-1整体电路第3.2节系统整体流程图3-2系统流程如图3-2为系统整体流程图，整体构成一个大循环。第11页系统流程：1、按下复位键，单片机复位，信号发生器回复到初始状态，无波形输出。2、按下“波形键”，输出波形为正弦波，初始频率为300HZ，LCD显示此时的波形名称与频率。3、再次按下“波形键”，输出波形为方波，初始频率为300HZ，可通过频率键调节，LCD显示此时的波形名称与频率。4、再次按下“波形键”，输出波形为锯齿波，初始频率为300HZ，可通过频率键调节，LCD显示此时的波形名称与频率。5、再次按下波形键，回到步骤一。第3.3节显示、延时等子程序设计对于显示函数，是用于让LCD显示输出波形频率的。设计中用LCD显示各个波形的频率，采用静态工作方式，波形一换，频率也跟着变换。这是显示函数的大致介绍。再然后便是延时函数，这个比较简单，用for语句便可实现。两个for语句便可实现延时的长短不一。在按键去抖延时函数中延时函数有很多调用，要求也不同，故两个for语句便可满足不同要求，这只是其中一个延时函数，因为需求不同，本设计程序还有一个延时函数，这方面可根据自己需要进行添加。定义好各函数，在主函数中便可直接调用。主函数中也要对各个量进行初始化，如LCD初始化等，这样整体程序思想便差不多了。第12页第4章系统测试第4.1节KEIL软件程序编写随着单片机开发技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断发展。KEIL软件是目前最流行的开发51单片机的软件，KEIL提供了包括51编译器、宏汇编。连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境。强大的软件仿真调试工具也会使开发人员事半功倍。KEILsoftware的8051开发工具提供以下程序，可以用来编译C源代码、汇编汇编语言源程序、连接和重定位目标文件和库文件、创建HEX文件、调试目标程序等。1：windows应用程序uVision2，一个集成开发环境，把项目管理源、代码编辑、程序调试等集成到一个功能强大的环境中。2：C51美国标准优化C交叉编译器，从C源代码产生可以重定位的目标文件。3：A51宏汇编器，从8051汇编源代码产生可以重定位的目标文件。4：BL51连接重定位器，组合有C51和A51产生的可以重定位的目标文件，产生绝对目标文件。5：LIB51库管理器，组合目标文件，产生可以被连接器使用的库文件。6：OH51目标文件到HEX格式的转换器，从目标文件创建IntelHEX格式的文件。7：RTX-51实时操作系统，简化了复杂和对时间要求敏感的软件项目。第4.2节proteus软件仿真Proteus软件是英国Labcenterelectronics公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于windows操作系统之上，可以仿真、分析各种模拟器件和集成电路。该软件的特点是：一、集原理图设计、仿真和PCB设计于一体，具有强大的原理图到PCB设计功能，可以输出各种格式的电路设计图表。二、具有模拟电路、数字电路、单片机应用系统、嵌入式系统的设计与仿真功能。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。Proteus是目前唯一能仿真微处理器的电子设计软件。三、具有全速、单步、设置断点等多种形式的调试功能。四、具有各种信号源和电路分析所需的虚拟仪表。如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。五、具有兼容性特点，支持KeilC51、MPLAB等第三方的软件编译和调试环境。第13页应用Proteus单片机应用系统仿真调试的过程启动ISIS7professional进入工作环境。将所需元器件加入到对象选择器窗口。按照电路原理图布局，放置元器件到图形编辑窗口。添加电源和接地引脚，为电源提供电源和地线。连线和放置网络标号，实现电气连接。用windows系统的记事本编写程序代码，保存为.ASM格式。加载程序文件。可以加载已存在的源程序文件进行编译。也可加载在Keil中编译好的HEX文件。模拟调试。可以单步模拟调试。可以设置断点。运行程序，检查运行结果。连接好电路图后，按下开始键进行仿真，从电路图的示波器中观察波形图4-1初始状态图4-2输出正弦波图4-3输出方波图4-4三角波如图4-1、图4-2、图4-3和图4-4，仿真分别能输出正弦波和方波、锯齿波，并且能显示他们的频率和波形，各个部件运行正常。按下“波形键按钮”出现正弦波，频率为300HZ如图4-5所示图4-5按住“频率键”，频率值开始增大如图4-6所示第14页图4-6调节滑动变阻器RV2改变输出波形幅度如图4-7所示图4-7按下“波形”按钮，调节波形，此刻输出三角波如图4-8所示图4-8再次按下“波形”键，此刻输出方波如图4-9所示图4-9说明仿真大致实现了预想功能，可以进行PCB板的绘制，最后完成焊接。第4.3节STC-ISP程序烧录第15页将程序烧录进单片机内可以选用STC-ISP。STC-ISP是一款专业的单片机下载编程烧录软件。有多种系列可以选择，例如STC89系列、12C2052系列和12C5410等系列的STC单片机。STC-ISP因其广泛的应用范围，简单的操作，很好的兼容性，受到广大单片机爱好者的喜爱。(1)先打开STC-ISP软件。找到MCUType栏目，从下拉表中找到单片机并选择合适的型号，如STC89C52RC；(2)根据此次设计的的情况和9针数据线连接情况从而选中COM端口。波特率保持默认设置。(3)当确定硬件连接正确后。点击“打开文件对话框”，在弹出的对话框中选择需要下载的HEX文件。(4)为了使每次编译KEIL时HEX代码能自动加载到STC-ISP，可以选择两个选项。点击“Download/下载”；(5)手动按下电源开关便即可把可执行文件HEX写入到单片机内。(6)如图4-10示程序写入完毕。目标板开始运行程序结果。图4-10程序写入通过仿真结果证实，程序达到预想效果。该设计方案同过52单片机的P0口作为数据输出，用P2口作为控制输出，静态扫描LED显示管，显示频率。并通过接在P3口的按键实现波形的切换。参见参考文献6第4.4节硬件PCB焊接PCB，中文名称为印制电路板，又称印刷电路板、印刷线路板。PCB是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的提供者。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。电子设备采用印制板，由于同类印制板的一致性，避免人工误差，切工业生产上可实现电子元器件自动插装或贴装、自动焊锡、自动检测，保证了电子设备质量，提高劳动生产率、降低成本，其在电子行业的应用也十分广泛。因此，PCB板的设计十分重要。如图4-11为本次设计PCB板布线图。第16页图4-11PCB布线图PCB制作流程设计前准备好所需器件及其型号、封装。利用altiumdesigner软件设计原理图，期间把所有器件从元件库中调取并进行合理布局，连好线，设置好网络标号，注意网络标号的位置要放好，各器件间要导线连接，。从封装库中调取各器件的合理封装建立工程，新建PCB文件设置好PCB板格式，如板的大小，板层等，注意PCB文件和原理图文件都在这个工程中。将器件从原理图或网络表里导入到PCB文件里面，进行合理布局，好的布局会带来整体的美观性及可靠性，然后进行布线，其中，如软件中的自动布线功能能带来极大的方便。布线完成检查是否达到自己想要的效果。参见参考文献710图4-12为DAC0832信号发生器的实物图。图4-12实物图第4.5节硬件测试焊接好实物便进入调试阶段，总体来说本次调试较为顺利。第17页将下载器接到实物接口上，点击下载，当STC-ISP软件界面上显示给MCU上电时，接通电源，但是电源显示灯不亮，不久电脑蓝屏。看来最小系统出了问题，接着本人对最小系统里的器件进行了逐一检查，发现复位电路中的电阻焊接错了一个引脚，将错误改正后，程序能正常下载到单片机中。显示正常，按键也正常。接下来便是检测是否能够输出各种波形，将输出端口接入示波器，示波器首先显示一条直线，当按下按键，LCD显示出正弦波形和频率，但示波器显示出一条不规整的线条，通过调试，示波器显示出一条正弦波，波形虽然不太完美，但大致上实现了预想功能。图4-13实物仿真图如图4-13，使用USB电源插口提供5V电压，示波器夹钩勾住PCB板上的并口输出第三通道，按下蓝白开关按钮，指示电源灯亮，单片机工作。图4-14实物仿真图如图4-14，按下波形键，LCD显示波形为正弦波，频率为50HZ。从示波器中可以检测出正弦波，幅度为2V，频率为51HZ，按下频率键，频率增加，调节滑动变阻器，幅度增大。第18页图4-15实物仿真图如图4-15，再次按下波形键，LCD显示波形为方波，频率为50HZ。从示波器中可以检测出方波，幅度为2V，频率为51HZ，按下频率键，频率增加，调节滑动变阻器，幅度增大。图4-16实物仿真图如图4-16，再次按下波形键，LCD显示波形为锯齿波，频率为50HZ。从示波器中可以检测出锯齿，幅度为2V，频率为51HZ，按下频率键，频率增加，调节滑动变阻器，幅度增大。本次设计能够输出正弦波，方波，锯齿波，接通电源，按一下按键显示正弦波，继续按依次显示方波和锯齿波，说明硬件调试成功，能够达到当初的设计要求。第19页结论函数信号发生器也叫做波形发生器，能够产生一些周期性的波形。此次设计的信号发生器可以产生正弦波、方波、锯齿波信号。频率可调范围为50300HZ，当然也可以根据实际需要修改程序得到想要的频率范围，考虑到51单片机的处理速度，因而此次设计的频率可调范围很低。除供通信、仪表和自动控制系统测试用外，还广泛用于其它非电测量领域。例如通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。总而言之，此次设计贴近生活、贴近实际应用。第20页参考文献1.析出责任者会议论文集中析出的题名A见(英文用In)：主编会议论文集名C(供选择项：会议名，会址，开会年)出版地：出版者，出版年：起止页码2.孙品一高校学报编辑工作现代化特征A见：中国高等学校自然科学学报研究会科技编辑学论文集(2)C北京：北京师范大学出版社，1998：10-223.李朝表.单片机原理与接口技术.北京:北京航空航天大学出版社，20054.康华光、陈大钦、张林等.北京:电子技术基础.高等教育出版社，20055.张晓林，等.嵌入式系统设计与实践.北京：北京航空航天大学出版社，20066.张静武.单片机原理应用与PROTEUS仿真.北京：电子工业出版社，20087.张有德，赵志英，涂世亮，单品微型机原理应用与实验.上海：复旦大学出版社，19968.江世明.基于Proteus的单片机应用技术.北京：电子工业出版社，20099.潘新民，王燕芳.微型计算机控制技术.北京：人民邮电出版社，199910.贾志平，等.嵌入式系统原理与接口技术.北京：清华大学出版社，2005第21页致谢时光飞逝，一转眼，半个多月天便过去了，本次的单片机简易函数信号发生器设计也完成了。俗话说“好的开始是成功的一半”。通过这次毕业设计，使我受益很多，毕业设计最重要的就是做好设计的前期预习，例如此次设计，就要对液晶屏的十六个引脚熟悉，如果没搞明白就开始盲目的去做是做不出来成品的。硬件的焊接需要耐心和细心，稍不注意就会焊接错误，软件的调试也需要耐心，一遍编的尝试，不过功夫不负有心人，最后很开心能看到自己制作的作品能够运作。制作当中也遇到很多问题。比如，第一，对课本理论不熟悉，粗心的焊接错误。第二，这次设计考验了我的学习态度。以后从事工程项目，细心和严谨是必要的。因为自己的不严谨发生许多错误。第三，在今后的生活上，不管做什么事情，要想成功必须要足够的坚强，有足够的毅力和勇气。在这次毕业设计中，我锻炼了独立思考能力和动手能力。焊接过程中就一不留神就会有虚焊，当进行硬件调试时会发生错误，比如液晶屏显示出线问题，无法显示具体的数值，这时就需要用电压表对液晶屏的16个引脚进行排查，发现读入信号正常，单片机的21、22、23脚与液晶屏连接也正常，再检测液晶屏的16引脚时发现与Vss引脚不通，发现错误后进行重新焊接，液晶屏正常工作。当进行频率的硬件测试时，发现按键不够灵敏，按下按键频率有时不能够调节，重新焊接新的按键，信号发生器运行正常。通过设计信号发生器，加强了我思考问题的严谨性和连续性以及和实际生活联系的可行性。在设计该项目的选择和芯片的选择，训练我们的供应链管理的综合应用能力，引脚功能的单片机也有了进一步的认识。锻炼了我查阅资料的能力，发现问题后自己想办法解决，也让我熟悉了有关器件的性能，会了很多测试的新方法。需要感谢魏老师对我的辅导以及同学对我的建议和帮助，让我对工程设计有了更深刻的认识，无论在生活上还是在工作上都有了更好的认识，做人要实实在在，做项目也要实实在在。第22页附录：中英文文献翻译名称DDS器件产生高质量波形：简单、高效而灵活第23页附录1：实物照片说明附录2：部分源程序#include#defineucharunsignedchar/宏定义#defineuintunsignedint#defineBOOLbitsbitlcdrs=P20;/LCD选通端口位定义,控制LCD数据或命令的读写sbitlcdrw=P21;sbitlcden=P22;sbits1=P37;/波形切换按键sbits2=P36;/频率调节按键ucharnum1,num2,num3,mode=0;/数码管的四个显示位uintfre=50;/代表频率uintdatalo=0;uintTTH0,TTL0,ys;/正弦波型表/矩形波型表/三角波型表ucharcodesin324=131,161,192,218,238,251,255,251,238,218,192,161,131,96,67,35,17,5,1,5,17,35,67,96,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,21,43,65,86,108,129,150,172,193,214,235,第24页255,235,214,193,172,150,129,108,86,65,43,21;voiddelay(uintz)/MS延时函数uinti,j;for(i=z;i0;i-)for(j=64;j0;j-);voidkeyscanf()/按键s1功能if(s1=0)delay(1);if(s1=0)delay(1);while(!s1);mode+;if(mode=3)mode=0;if(s2=0)delay(1);if(s2=0)delay(1);/while(!s2);fre+;if(fre=300)fre=50;/*检测LCD忙碌状态*/BOOLjudge_lcd()BOOLresult;lcden=0;lcdrs=0;第25页lcdrw=1;lcden=1;/P0=0XFF;delay(1);result=(BOOL)(P0delay(5);/状态位第7位为1时禁止读写，为0时可读写lcden=0;returnresult;voidwrite_com(ucharcom)while(judge_lcd();/检测LCD是否为忙碌状态lcdrs=0;lcdrw=