基于单片机的信号发生器设计-毕业论文

编 号：_审定成绩：_ 毕 业 设 计 （论 文）设计（论文）题目:_基于单片机的信号发生器设计_ 单 位（系别）：_学 生 姓 名：_专 业：_班 级：_学 号：_指 导 教 师：_答辩组负责人：_填表时间： 20 年 月重庆邮电大学移通学院教务处制重庆邮电大学移通学院（毕业设计）摘 要随着现代电子技术的飞速发展，电子测量技术不断完善，信号发生器作为电子测量技术的关键设备也不断更新，信号发生器的频率精度和频率稳定性已成为关注的焦点，国内信号发生器频率精度不高，频率稳定性差，成为约束信号发生器技术发展的瓶颈。本文从提高信号发生器的频率精度和稳定性的角度出发，利用单片机和频率控制实现信号幅度数字存储和转换的方案和实现。在本文中，对信号发生器硬件系统的设计过程进行了研究，并进行了电路设计，充分发挥了高精度，高稳定性的特点。然后，软件系统的设计从整体软件流程图计划。整个软件系统分为程序初始化模块，键盘显示模块，频率控制字计算模块，频率控制字传输模块等，频率输出控制更准确。在本文中，分析了数字信号发生器组装和调试的硬件系统，组装和调试过程，故障现象的组装和调试过程进行了分析和解决;在完成硬件系统的基础上，然后软件逐步调试，获得准确的测试数据，通过最终的测试数据验证数字信号发生器具有高精度和高稳定性的优异性能。最后，本文总结和展望了整个设计和验证过程，提出了进一步提高信号发生器精度和稳定性的思想。它还提出了如何提高输出频率范围的想法。如何进一步提高数字信号发生器的性能和未来的研究工作。【关键词】信号发生器 髙性能 高精度 高稳定度 单片机ABSTRACTWith the rapid development of modern electronic technology, electronic measurement technology continues to improve, the signal generator as the key equipment of electronic measurement technology is also constantly updated, the signal generator frequency accuracy and frequency stability has become the focus of attention, the domestic signal generator frequency Accuracy is not high, the frequency stability is poor, become a constraint signal generator technology development bottleneck. In this paper, the frequency and stability of the signal generator to improve the accuracy and stability of the use of single-chip and frequency control to achieve signal amplitude digital storage and conversion program and implementation.In this paper, the signal generator hardware system design process was studied, and the circuit design, give full play to the high precision, high stability characteristics. Then, the software system is designed from the overall software flow chart. The whole software system is divided into program initialization module, keyboard display module, frequency control word calculation module, frequency control word transmission module, focusing on frequency control word calculation method improvement, frequency output control more accurate.In this paper, the hardware system, the assembly and debugging process of the digital signal generator assembly and debugging are analyzed and the process of assembling and debugging the fault phenomena is analyzed and solved. On the basis of the hardware system, the software is gradually debugged and obtained accurately Of the test data, through the final test data to verify that the digital signal generator with high accuracy and high stability of the excellent performance.Finally, this paper summarizes and prospects the whole design and verification process, and puts forward the idea of further improving the accuracy and stability of the signal generator. It also raises the idea of how to increase the output frequency range. How to further improve the performance of digital signal generator and future research work.【Key words】signal generator high performance high precision high stability single chip目 录摘 要IABSTRACTII引 言1第一章 绪 论2第一节 研究背景2第二节 研究现状2第三节 研究目的及意义4第二章 方案设计6第一节 方案比较6一、方案一6二、方案二6三、方案三7四、选出方案7第二节 芯片选择7一、方案一7二、方案二8三、选出方案9第三章 电路设计10第一节 基本原理10第二节 单片机资源分配10一、单片机基本原理介绍10二、AT89S51工作原理14第三节 资源分配14第四节 电路原理15一、DAC0832芯片原理15二、DAC0832工作原理16第五节 MC140318第六节 LM324 电压放大器19第四章 软件设计20第一节 主程序框架20第二节 子程序框架21一、锯齿波形21二、三角波形22三、正弦波形22四、方波波形23五、延时程序24第五章 测试结果展示25第一节 仿真波形25一、锯齿波26二、三角波26三、正弦波27四、方波27第二节 产生各波形的数据28第三节 波形结果分析28总 结29参考文献30致 谢3132引 言如今是科技和仪器仪表高度智能化的信息社会快速发展的时代，电子技术进步，带来根本性的变化。在现代电子领域，单片机的应用不断深入，将导致传统的控制和检测技术的创新。该仪器由高可靠性，高性价比等组成。广泛应用于办公，家电，智能自动化系统等多个领域。从家里可以看到冰箱，电视和音响车。因此，单片机技术的发展和应用已经成为衡量一个国家工业发展水平的重要标准。信号发生器是一种常用的信号源，广泛应用于科研，生产实践和教学实验等领域。特别是在科学研究实验的通信系统中，通常需要使用各种不同的频率和相位信号，如正弦波，三角波，方波和锯齿波，因此多功能信号发生器被广泛应用。在今天的数字时代，由信号发生器组成的经典模拟电路已经逐渐远离人们，被简单的电路，多功能，低功耗的数字电路所取代。未来将会有越来越多的数字信号发生器在各种科技领域和工程实践中使用，为人们的日常生活带来更多的便利。第一章 绪 论第一节 研究背景信号发生器也称为信号源，是一种可以产生波形，频率和幅度的不同测试信号的仪器。是现代电子技术发展的重要组成部分，是电子测量技术的关键设备。广泛应用于生产实践，科研教学实验等诸多领域。信号发生器主要为被测电路提供所需的波形，然后使用其他仪器来测量所需的性能参数。信号发生器在各种实验测试和实验应用中不是一个测量仪器，而是作为信号源，根据不同需要生产各种不同频率，不同波形，不同幅度的测试信号提供给被测电路满足测量电路测量和各种电路调试的实际需要。信号发生器根据不同方式产生的信号，可分为正弦信号发生器，功能发生器，脉冲发生器，扫描发生器等。国产低端信号发生器一般由自激振荡信号产生，可产生正弦波，方波，三角波，锯齿波等常用标准波形。波形发生器一般采用模拟电路技术，由分立元件组成，电路结构复杂，只能产生几个简单的波形，输出波形幅度稳定性差，电路尺寸大，功耗大，频率可调频率，使用 的电位器进行频率调节，难以得到固定值的频率，输出频率精度和频率稳定性不高，调试困难，已经无法适应现代电子技术的发展要求。第二节 研究现状信号发生器又称函数发生器，指用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号的仪器。作为当前科研、教学、制造业中一种最常见的通用仪器，市场上常见的信号发生器波形种类有限，输出波形一般固定为正弦波、三角波、锯齿波和方波，不能实现有时在实验或工程应用中需要的特殊信号，给用户使用带来不便。传统的信号发生器作为一种实验用信号源设备，可以不采用单片机芯片，而完全利用555振荡电路由硬件搭接而成，但该结构产生的正弦波信号、矩形波信号和三角波信号却存在波形失真、操控难、频率范围小、结构复杂和体积大等缺陷。在生产实践和科技研究过程中，如工业、农业、通信、生物医学等领域常常要用到低频信号发生器。而由硬件电路构成的低频信号源因其所需的电阻和电容制作上较难，所以参数的精度难以保证；更因其存在体积大、损耗显著、漏电等弱点，在实际应用过程中，电路复杂程度会大大增加，性能往往难以令人满意。国外仪器制造商一直关注信号发生器的输出频率准确度和稳定性问题，长期在这一领域进行数字化频率的专项研究已取得重大突破，直接数字频率综合技术采用数字合成信号发生器正在成为信号源开发的最新方向。直接数字频率合成技术是近几年发展迅速的新技术。它是一种新的频率合成方法。采用数字处理技术，将先进的数字信号处理理论和方法引入频率合成领域。从相位的概念出发，采用数字采样技术，用高速内存做查找表，通过数字形式的波形，由高速数模转换器DAC产生所需的数字合成信号。它产生的信号具有频率分辨率高，波形稳定性好，变频速度快，频率分辨率高，连续输出相位，易于功能扩展和全数字集成的优点。因此，它广泛应用于通信，仪表，测控，自动控制等领域。因此，其应用越来越广泛，因为许多电子系统是不可或缺的重要组成部分。美国AD公司推出高度集成的频率合成器AD9850 DDS技术是典型的产品之一。单片机是将中央处理器、存储器、定时器/计数器、输入输出接口等主要计算机部件集成在一块芯片上，它是在大规模集成电路技术的基础上发展起来的。因其独特的结构形式，单片机承担了许多大中型计算机无法完成的工作，被广泛的应用于工农业生产、科研、国防及日常生活的各个领域。单片机的制造商主要有荷兰的Philip公司、日本的NEC公司以及美国的Intel、Motorola公司等。和通用微型机相比，单片机主要有以下几个方面的优势1.使用方便、可靠性高由于单片机内部功能强，系统扩展方便，因此系统的硬件设计非常简单。而且单片机采用三总线结构，减少了芯片之间的连线，抗干扰能力强，可靠性高。2.体积小、低功耗单片机把运算器等基本功能部件集成在一块芯片上，具有较高的集成度，因此单片 机应用系统结构简单、功能全、体积小，适合在强磁场环境下工作；而且所用电源单一，功耗低。3.功能强大、扩展性强为了满足工业控制要求，一般单片机的指令系统都有极丰富的转移指令，可以直接 对I/O 口进行各种操作，运算速度快，实时控制功能强。并能方便地扩展外部的ROM、 RAM及I/O接口，与许多通用的微机接口兼容，方便对应用系统的设计。 4.性价比较高、易于产品化单片机具有价格便宜、体积小、插接件少、调试安装简单等特点，使单片机系统拥 有很高的性能价格比。同时单片机开发工具都具有很强的软硬件调试体系，大大缩短了产品的开发周期，系统易于产品化，大量用于携带式产品和家用消费类产品。低频信号源采用单片机程序来设计产生，不仅可以有效的改善电路结构复杂、频率 覆盖系数难以达标、信号频率不够稳定等缺点，而且由于采用了软硬件结合的方式，在硬件电路连接不变的情况下，通过改变程序代码，就能实现频率的高低转换，频率稳定度高，抗干扰能力强。线路使用的都是常用元器件，构成简单，价格低廉。第三节 研究目的及意义随着中国现代化和经济发展的飞速发展，中国在各个科技和生产领域取得了长足的进步。这对相应的测试仪器和测试方法提出了更高的要求。输出频率范围宽，分辨率高，变频快速信号源成为现代测试技术中必备设备，数字合成信号发生器正在成为电子工程师信号仿真实验的理想工具。数字合成信号发生器的研究与开发正成为中国测量设备的紧迫任务。中国数字综合信号发生器技术近年来开始启动，发展水平落后于国外。过去两年，一些企业开始进入数字合成信号发生器的发展阶段，有几个相对形成的产品已逐渐上市，但这些数字合成信号发生器与国外同类产品相比，技术指标仍较大区别。由于设备进口昂贵，大部分是数千美元甚至数万美元，所以研发高性能信号发生器，提高国内生产率的高性能设备，培训工程技术人员实验技能水平，创造良好的经济效益等都具有非常现实的意义。本系统是基于AT89S52单片机的数字式低频信号发生器。采用AT89S52单片机作为控制核心，外围采用数字/模拟转换电路（DAC0832)、稳压电路（MC1403)、运放电路（UA741)、按键和液晶显示屏模块等。通过按键控制可产生方波、锯齿波、三角波、正弦波等，并能通过键盘的输入快速改变波的形状和频率，达到人机交互的目的，同时用液晶显示屏显示对应波形的名称和频率。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。第二章 方案设计第一节 方案比较一、方案一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。二、方案二运算电路显示采用函数信号发生器ICL8038集成模拟芯片如图一所示，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。输出ICL8038D/A单片机键盘D/A图一三、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，所以可以 有效的滤除高次谐波分量，生成的波形不失真。DAC0832主要由8位D/A转换器、8位 DAC寄存器、8位输入寄存器以及输入控制电路四部分组成。它的特点是在低频范围内 稳定性好、性能高，操作灵活、体积小、价格便宜。四、选出方案经比较，方案三既可满足毕业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。第二节 芯片选择一、方案一AT89S51单片机是一种高性能8位单片微型计算机。它把构成计算机的中 央处理器CPU、存储器、寄存器、I/O接口制作在一块集成电路芯片中，从而构成较为 完整的计算机。图二 AT89S51引脚图二、方案二C8051F005单片机是由Silicon Labs公司出品的一款完全集成的混合级芯片。它具有与AT80S51兼容的微控制器的内核，而且在AT80S51单片机的外部数字元件之外，片内还集成了能够完成数据采集、运算、存储、控制等功能的模拟元件和许多数字功能元件。图三 C8051F005引脚图三、选出方案方案二中C8051F005芯片系统内部结构复杂，不易控制，芯片成本高，对于本系统而言利用率低，AT89S51芯片比较常用，简单易控制，成本低，性能稳定故选用方案一。第三章 电路设计第一节 基本原理系统原理框架图图四 低频信号发生器系统框图低频信号发生器系统主要由CPU，D / A转换电路，参考电压电路，电流/电压转换电路，按键和波形指示电路，电源等电路组成。工作原理是当键盘上的不同键分别时，会有方波，锯齿波，三角波，正弦波和液晶显示同步显示的类型和频率。第二节 单片机资源分配一、单片机基本原理介绍近年来，MCS-51技术获得了飞速的发展，美国ATMEL公司生产的51兼容产品 AT89C51、AT89S51,具有更强的存储功能和兼容性能，目前已经成为了单片机应用 市场上的新宠儿，全球市场占有率排名第一。AT89C51是一种带有4KB闪烁可编程可擦除只读Hash存储器、低电压高性能 CMOS的8位微处理器，与MCS-51指令及引脚完全兼容，采用ATMEL高密度非易失 存储器(FLASH EEPR0M)技术制造，可擦写1000次以上，数据可保留10年以上，是 种高效能的微控制器。AT89S51与AT89C51的内核主要性能基本相同，釆用0.35um新工艺，成本 降低，而且增加很多新功能，最高工作频率提高到33MHz,性能有了更大提升，程 序的兼容性好，保密性强，价格基本不变，竞争力得到增强。AT89S51与AT89C51的主要区别在于89C51只支持并行写入程序，必须采用专 门的编程器才能编程；而AT89S51最主要的特色是具有ISP在线编程功能，在改写 单片机存储器内的程序时不需要把芯片从工作环境中剥离，采用45V低压串行写 入程序，速度更快，稳定性更好，烧写寿命更长，具有强大的易用性。图五 AT89S51引脚图VCC：电源电压输入。GND：电源地。端口0：端口0是8位开漏双向I/O端口，每个引脚可吸收8TTL栅极电流。当端口P1的引脚首次写入时，它被定义为高阻抗输入。 P0可用于外部程序数据存储器，可以将其定义为数据/地址的低8位。在FIASH编程中，P0端口作为原始代码输入端口，当FIASH检查时，P0输出代码，则P0必须拉出外部。端口1：端口1是具有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。端口1缓冲器可以接收4TTL栅极电流。P1端口引脚写1，内部上拉为高电平，可作为输入，P1端口由外部低电平下拉，输出电流，这是由于内部上拉原因。在FLASH编程和验证中，P1端口作为低8位地址接收。P2端口：端口2，用于内部上拉电阻8位双向I/O端口，P2端口缓冲器可以接收，输出四路TTL电流，当P2端口写入“1”时，引脚为内部拉电阻拉高并作为输入。因此，作为输入，端口2的引脚被外部拉低，并输出电流。这是由于内部上拉。P2端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访问时，P2端口输出地址的高8位。当给出地址“1”时，利用内部上拉优势，当外部八位字节数据存储器被读写时，端口2输出其特殊功能寄存器的内容。 P2端口在FLASH编程和验证中接收高八位字节地址信号和控制信号。P3端口：P3端口引脚为8，带有内部上拉电阻双向I/O端口，可接收输出四路TTL门电流。当端口3写入“1”时，它们被内部拉起并用作输入。作为输入，由于外部下拉电平低，端口P3将输出由于上拉引起的电流（ILL）。 P3端口除了作为一般的I/O端口外，还有第二个功能：P3.0 RXD（串行输入）P3.1 TXD（串行输出）P3.2 INT0（外部中断0）P3.3 INT1（外部中断1）P3.4 T0（T0定时器的外部计数输入）P3.5 T1（T1定时器的外部计数输入）P3.6 WR（外部数据存储器的写选通）P3.7 RD（外部数据存储器读选通）P3端口同时为闪存编程和编程检查接收一些控制信号。当有两种工作方式时，I / O端口作为输入端口，即所谓的读端口和读引脚。读取端口实际上并不是从外部数据读取，而是将端口锁存器的内容读入内部总线，经过一些操作或变换后再写入端口锁存器。当外部数据真正读入内部总线时，只读端口。89C51 P0，P1，P2，P3端口为准双向口。除了P1端口P0，P2，P3端口还有其他功能。RST：复位输入，高电平有效。当振荡器复位器件时，请将RST引脚保持在两个机器周期。ALE/PROG：地址锁存使能/编程脉冲信号端子。访问外部存储器时，地址锁存器允许使用输出电平来锁存地址的低字节。在FLASH编程期间，该引脚用于输入编程的脉冲。在正常情况下，ALE端子以恒定的频率周期输出正脉冲信号，这是振荡器频率的1/6。因此它可以用作外部输出的脉冲或用于计时。然而，应当注意，每当用作外部数据存储器时，将跳过ALE脉冲。如果要禁用ALE输出，可以在SFR8EH地址0中设置。此时，ALE只在执行MOVX时，MOVC指令只能工作。此外，引脚稍微拉高。如果微处理器处于外部执行状态，则ALE被禁止，该设置无效。PSEN：外部程序存储器的选通信号为低电平有效。在从外部程序存储器取出时，每个机器周期两次/PSEN有效。但是，访问外部数据存储器时，这两个活动PSEN信号将不会出现。EA/VPP：允许外部程序存储器访问。当/ EA保持低电平时，在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），无论是否存在内部程序存储器。请注意，当加密模式EA将内部锁定到RESET;当EA端保持高电平时，内部程序存储器在这里。该引脚还可用于在FLASH编程期间应用12V编程电源（VPP）。XTAL1：片内振荡器反相放大器和时钟发生器输入。XTAL2：片内振荡器反相放大器输出。端口引脚位置第一功能第二功能符号功能符号功能P039-32PO. 0-P0. 7通用I/O 口AD0-AD7地址数据总线P11-8P1.0-P1.7通用I/O 口P221-28P2. 0-P2. 7通用I/O 口A8-A15地址总线（高位）10P3.0RXD串行输入端11P3. 1TXD串行输出端12P3.2INTO外部中断0P313P3. 3通用I/O 口INTI外部中断114P3.4TO计数器0输入端口15P3.5T1计数器1输入端口16P3.6WR外部存储器写功能17P3.7RD外部存储器读功能表一二、AT89S51工作原理8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S51可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。第三节 资源分配晶振采用12MHZ内存分配1.P1 口的PI. 0-P1. 3分别与四个按键连接，分别控制锯齿波、三角波、正弦波和方波， P1.4-P1.7与四个发光二极管相连，按键一对应发光二极管一，依次类推，发光二极管四对应按键四，实现输出一个波形对应亮一个灯。2.P0口与DAC0832的DI0-DI7数据输入端相连。3.P2口用来控制DAC0832的输入寄存器选择信号CS、输入寄存器写选通信号WR1及 DAC寄存器写选通信号WR2和数据传送信号XFER。第四节 电路原理一、DAC0832芯片原理图六 DI7DIO: 8位的数据输入端，DI7为最高位。IOUT1:模拟电流输出端1，当DAC寄存器中数据全为1时，输出电流最大，当DAC 寄存器中数据全为0时，输出电流为0。IOUT2:模拟电流输出端2， IOUT 2与IOUT1的和为一个常数，即IOUT1 + IOUT2=常数。（1）RFB:反馈电阻引出端，DAC0832内部已经有反馈电阻，所以RFB端可以直接接到外部运算放大器的输出端，这样相当于将一个反馈电阻接在运算放大器的输出端和输入端之间。（2）VREF:参考电压输入端，此端可接一个正电压，也可接一个负电压，它决定0至255的数字量转化出来的模拟量电压值的幅度，VREF范围为(+10-10)V。VREF端与 D/A内部T形电阻网络相连。（3）Vcc:芯片供电电压，范围为(+5+15)V。（4）AGND:模拟量地，即模拟电路接地端。（5）DGND:数字量地。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也就是输入寄存器Q端的电平变化；反之，当端为低电平“0”时，第一级8位输入寄存器Q端的状态则锁存到第二级8位DAC寄存器中，以便第三级 8位DAC转换器进行D/A转换。般情况下为了简化接口电路，可以把WR2和XFER直接接地，使第二级8位DAC 寄存器的输入端到输出端直通，只有第一级8位输入寄存器置成可选通、可锁存的单缓冲输入方式。特殊情况下可采用双缓冲输入方式，即把两个寄存器都分别接成受控方式制作低频信号发生器有许多方案：主要有单缓冲方式，双缓冲方式和直通方式。单缓冲方式具有适用于只有一路模拟信号输出或几路模拟信号非同步输出的情形 的优点，但是电路线路连接比较简单。而双缓冲方式适用于在需要同时输出几路模拟信号的场合，每一路模拟量输出需一片DAC0832芯片，构成多个DAC0832同步输出电路，程序简单化，但是电路线路连接比较复杂。根据以上分析，我们的课题选择了单缓冲方式使用方便，程序简单，易操作。二、DAC0832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，加以控制；8位DAC寄存器用于存放待转换的数字量，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。DAC0832与反相比例放大器相连，实现电流到电压的转换，因此输出模拟信号的极性与参考电压的极性相反，数字量与模拟量的转换关系为Voutl=-VrefX (数字码/256)图七 D/A转换器双极性输出电路运算放大器A2的作用是把运算放大器A1的单向输出电压转换成双向输出电压。其原理是将A2的输入端S通过电阻R1与参考电压VREF相连，VREF经R1向A2提供一个偏流I1，其电流方向与I2相反，因此运算放大器A2的输入电流为I1、I2之代数和。图八 DAC0832电路原理图第五节 MC1403图九 MC1403引脚图MC1403是美国摩托罗拉公司生产的一种新型的参考电压器件，它是利用一个负温度系数的基射结正向电压VBE与正温度系数的工作在不同电流密度下，两个晶体管基射结电压差VBE相加而形成的零温度系数的参考电压源。该电路的特点是：（1）温度系数小；（2）噪声小；（3）输入电压范围大，稳定性能好,当输入电压从+45V变化到+15V时，输出电压值变化量小于3mV；（4）输出电压值准确度较高，y。值在2.475V2.525V 以内；（5）压差小，适用于低压电源；（6）负载能力小，该电源最大输出电流为10mA。在此项目里MC1403起到了稳压的作用，它基准了 DAC0832的8脚需要的2.5V。使其DAC0832能够正常工作。第六节 LM324 电压放大器 运算放大器LM324。LM324内部包括有两个独立的，高增益，运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用。对于LM324来说其内部含有四组运算放大器，本设计只使用其中之一。第四章 软件设计由于单片机技术比较成熟，开发过程可利用的资源和工具丰富，最大的优点是价格便宜，成本低。调试软件采用Keil c51. Keil uvison是众多单片机应用开发软件中优秀软件之一，界面简单易懂，便于操作。在调试程序中，软件仿真Protues功能也很强，软件调通，再通过编程器下载到AT89S51中，然后插到系统中即可独立完成所有的控制。根据功能不同，软件设计上分了主程序模块、延时子程序模块、正弦波模块、锯齿波模块、三角波模块、方波模块等几个模块编程。显示波形模块是利用DAC0832的8位特点，把波形的数据以8位数据的形势送进CPU中，只要一按键就能显示波形。第一节 主程序框架图十 系统框架图软件设计过程中主要实现利用按键来控制不同波形的输出，当按键1按下时，信号发生器就输出锯齿波；当按键2按下时，信号发生器就输出三角波；当按键3按下时，信号发生器就输出正弦波；当按键4按下时，信号发生器就输出方波。通过按任意键可以以循环方式输出不同波形。第二节 子程序框架一、锯齿波形图十 锯齿波流程图锯齿波产生首先将DAC0832口地址至为4000H，然后将00H送入寄存器A中，DAC0832 输出A中的内容，当A中的内容等于FOH返回开始，当A中的内容不为OFH时，A中的内容累加，从而输出波形。二、三角波形图十一 三角波程序流程图三角波产生首先将DAC0832 口地址至为4000H，通过A中数值的加一递升，当A中的内容为0时，与OFFH相比，相等时A中的内容减一递减，从而循环产生三角波。三、正弦波形图十二 正弦波流程图四、方波波形图十三 方波程序流程图方波产生首先将DAC0832 口地址至为4000H，当A中的内容为0时，输出对应模拟量，然后延时，当A中的内容为OFFH时，同样输出对应模拟量，再延时，从而得到方波。五、延时程序图十四 延时程序流程图延时程序如下:DELY: MOVR7，#10HDLY0: MOV R6, #OEDHNOPDLY1: DJNZR6, DLY1 DJNZ R7, DLY0RET方波的上限和下限的延时时间为：7ms S=l+(1+1+2*237+2)*16+1=7648S第五章 测试结果展示在确定编程思路以后将各部分的程序及各子程序编好，使用Keil进行编译，根据 提示的错误对程序进行修改。除了语法差错和逻辑差错外，当确认程序没问题时，通过直接加载到protues软件电路中进行仿真。图十四 原理图第一节 仿真波形一、锯齿波图十五 锯齿波锯齿波输出。对8位DAC0832来讲，锯齿波可以通过给DAC0832输入端子依次输入从0到255按比例增长的整数，到达255后置0再从0开始到255按比例进行增长，循环往复。通过按键Key2同样可以改变波形输出频率。二、三角波图十六 三角波三角波输出。三角波的输出可以通过对DAC0832输入依次从0增长到255，保持一段时问再由255衰减到0，循环往复。三、正弦波图十七 正弦波正弦波输出。一个周期正弦波采样点为256个，通过按键Key2可以通过调节正弦波点之问的延迟来调节正弦波的频率。四、方波图十八 方波方波输出。方波的输出相对来说比较简单，相当于对P0输出引脚等问隔输出0x00和0xFF。通过按键Key2调节高低电平的持续时问来调节信号的输出频率。第二节 产生各波形的数据锯齿波：VP-P=1.2vf=800Hz三角波：VP-P=1.5vf=5.6kHz正弦波：VP-P=3.5vf=l.3kHz方波： VP-P=5.2v f=100Hz从本设计不难看出，Proteus不但具有强大的仿真功能，同时具有强大的制图功能。本设计对采用AT89S51单片机的简易函数信号发生器的原理图进行设计，通过keil软件与Proteus软件进行联调，验证了设计的可行性。通过按键控制可产生方波、锯齿波、三角波、正弦波等，同时用LH)显示灯指示对应的形。本系统设计简单、性能较好，在经后只要加以适当的改进就可具有一定的实用性。第三节 波形结果分析先将电路连接完好，再将程序下载至单片机中进行实际电路的测试时，在输出端基本上都可以看到四种波形。其中方波波形较为理想，而正弦波、三角波以及锯齿波的输出存在失真，但基本上能够符合设计要求。锯齿波和三角波输出波形与实际要求存在一些误差，主要表现为杂波成分较大，这些误差的产生主要是由程序的时间延迟以及电路的具体参数设置不妥所引起的。在实际电路测量时，实验环境的好坏也会对输出波形产生一定的干扰，这些干扰主要是使输出波形产生高频谐波分量，