函数发生器论文

1、绥化学院本科毕业论文（设计）函数发生器学生姓名： 高庆国 学 号： 专 业： 电子信息工程系 年 级： 2008级 指导教师： 罗永辉 Suihua University Graduation Paper Function GeneratorStudent name Gao Qingguo Student number Major Electronic Information Engineering Supervising teacher Luo Yonghui Suihua University摘 要该函数发生器采用AT89S51 单片机作为控制核心，外围采用模拟/数字转换电路（DAC083

2、2）、运放电路（LM324）、按键和LED显示灯电路等。电路采用AT89S51单片机和一片DAC0832数模转换器组成数字式低频信号发生器。函数信号发生器，它具有价格低、性能高和在低频范围内稳定性好、操作方便、体积小、耗电少等特点。由于采用了LM324运算放大器，使其电路更加具有较高的稳定性能且性价比高。出现故障容易查找错误，操作简单、方便。通过按键控制可产生方波、锯齿波、三角波、正弦波等，同时用LED显示灯指示对应的波形。所产生的波形在一定频率范围可调，波形准确并且平滑。本系统设计简单、性能优良，具有一定的实用性。关键词:AT89s51；低频信号；发生器；运放器AbstractThe fun

3、ction generator using AT89S51 microcontroller as control core, the external analog / digital conversion circuit (of DAC0832), op-amp circuit (the LM324) button and the LED indicator circuit.Circuit of AT89S51 microcontroller and a DAC0832 DAC digital low-frequency signal generator. Function signal g

4、enerator, it has a low price, high performance and low frequency range, good stability, easy operation, small size, low power consumption. As a result of the LM324 op amp, so that the circuit has more high stability, performance is high. This circuit is a clear failure is easy to find the error, sim

5、ple and convenient operation.Button control can produce a square wave, saw tooth wave, triangle wave, sine wave and so on, and LED indicator lights to indicate the corresponding waveform. Waveform generated by a certain frequency range, adjustable, accurate and smooth waveform. The system is simple

6、in design, excellent performance, has a certain practicality. The practice of scientific research and production, such as industrial process control, biomedical, seismic modeling, mechanical vibration and other fields often use low-frequency signal source.Key words:AT89S51; low frequency signal; Pro

7、ducer; Player Win目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论1第1节 信号发生器现状1第2节 单片机在低频信号发生器中的应用1第2章 系统设计3第1节 系统方案的比较3第2节 芯片选择模块3第3章 硬件电路的设计4第1节 系统框图如图3-1所示:4第2节 资源分配4第3节 单片机的基本结构4第4节 单片机最小系统6第5节 时钟电路7第6节 复位电路8第4章 软件设计10第1节 主程序流程10第2节 方波程序流程图10第3节 三角波程序流程图11致 谢12参考文献13附件一：总体原理图14第1章 绪论第1节 信号发生器现状采用555振荡电路发生正弦波、三角波和方波的电路便是可

8、取的路径之一，不用依靠单片机。但是这种电路信号发生器作为一种常见的应用电子仪器设备，传统的可以完全由硬件电路搭接存在波形质量差，控制难，可调范围小，电路复杂和体积大等缺点。而由硬件电路构成的低频信号其性能难以令人满意，而且由于低频信号源所需的RC很大；大电阻，大电容在制作上有困难，参数的精度亦难以保证；体积大，漏电，损耗显著更是其致命的弱点。一旦工作需求功能有增加，则电路复杂程度会大大增加。第2节 单片机在低频信号发生器中的应用1.2.1具有优异的性能价格比单片机尽可能地把应用所需的存储器，各种功能的I/O 接口集成在一块芯片内，因而其性能很高，而价格却相对较低廉，即性能价格比很高。1.2.2

9、控制功能强单片机体积虽小，但“五脏俱全”，它非常适用于专门的控制用途。为了满足工业控制要求，一般单片机的指令系统中有极丰富的转移指令，I/O口的逻辑操作指令以及位操作指令。其逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微机。1.2.3集成度高、体积小、可靠性高单片机把各种功能部件集成在一块芯片上，因而集成度高，均为大规模或超大规模集成电路。又内部采用总线结构，减少了芯片之间的连线，这大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力。同时，其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适合于在恶劣环境下工作。1.2.4低电压、低功耗单片机大量用于携带式产品和家用消费类产品，低电压和低功耗尤为重要。目前，许多单片机已可

10、在2.2V电压下运行，有的已能在1.2V或0.9V下工作，功耗降至A级，一粒钮扣电池就可长期使用。这里介绍一种采用AT89S51单片机和一片DAC0832数模转换器做成的数字式低频信号发生器，它的特点是价格低、性能高，在低频范围稳定性好、操作方便、体积小、耗电少等。信号发生器与其它相比还具有如下优点：较分立元件信号发生器而言，具有频率高，工作稳定，容易调试等特性；较专用DDS芯片的信号发生器而言，具有结构简单，成本低等特性。第2章 系统设计第1节 系统方案的比较2.1.1选题论证制作低频信号发生器可以用一片DAC0832来实现，它可以分为单极性和双极性。而本项目选择了单片双极性。之所以选单片双

11、极性是因为其精度高，滤波好，抗干扰效果好。2.1.2方案AT89S51芯片中只有一路模拟输出或几路模拟信号非同步输出，这种情况下CPU对DAC0832 执行一次写操作，则把一个数据直接写入DAC寄存器，DAC0832的输出模拟信号随之对应变化。输出波形稳定，精度高，滤波好，抗干扰效果好，连接简单，性价比高。第2节 芯片选择模块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。第3章 硬件电路的设计第1节 系统框图如图3-1所示:波形指示键盘AT89S51电源A/D转换基准电压电流/

12、电压转换输出图3-1 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、基准电压电路、电流/电压转换电路、按键和波形指示电路、电源等电路组成。第2节 资源分配软、硬件设计是设计中不可缺少的，为了满足功能和指标的要求，资源分配如下1晶振采用12MHZ；2内存分配第3节 单片机的基本结构AT89S52单片机是一款低功耗、低电压、高性能CMOS8位单片机，片内含8KB（可经受1000次擦写周期）的FLASH可编程可反复擦写的只读程序存储器（EPROM）。AT89S52具有以下主要性能：1. 8KB可改编程序FLASH存储器；2. 全表态工作 ：024HZ；3. 256X8字节内部

13、RAM；4. 32个外部双向输入，输出（I、O）口；引脚说明如图2-2。图3-2 AT89S51引脚说明在访问外部数据储存器或程序储存器时，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。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。P3除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，具体功能说明如表2-1所示。表2-1 P3口的第二功能表端口引脚第二功能P3.0RXD(穿行输出口)P3.1TXD(穿行输入口)P3.2INT0（外部中断0）P3.3INT1（外部中断1）P3.4T0(定时/计数器0)P3.5T1(

14、定时/计数器0)P3.6WR(外部数据写选通)P3.7RD(外部数据读选通)第4节 单片机最小系统单片机最小应用系统，是指用最少的原件组成的单片机可以工作的系统。对51系列单片机来说，最小系统应包括单片机、晶振电路、复位电路。下面介绍51单片机的最小系统电路图。图3-3 单片机最小系统第5节 时钟电路图3-4 时钟电路XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端，XTAL2则是输出端，使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到XTAL1，而XTAL2悬空。内部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频，如晶振为12MHz，时钟频率就为6MHz。晶振的频率可以在1MHz-24MHz内选择。电容取30PF左右。

15、系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。AT89单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。因此，此系统电路的晶体振荡器的值为12MHz，电容应尽可能的选择陶瓷电容，电容值约为22F。在焊接刷电路板时，晶体振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电

16、容，更好地保证震荡器稳定和可靠地工作。第6节 复位电路在振荡器运行时，有两个机器周期（24个振荡周期）以上的高电平出现在此引腿时，将使单片机复位，只要这个脚保持高电平，51芯片便循环复位。复位后P0P3口均置1引脚表现为高电平，程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零。当复位脚由高电平变为低电平时，芯片为ROM的00H处开始运行程序。复位是由外部的复位电路来实现的。片内复位电路是复位引脚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，它的输出在每个机器周期的S5P2，由复位电路采样一次。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式，此电路系统采用的是上电与按钮复位电路。当

17、时钟频率选用6MHz时，C取22F，Rs约为200，Rk约为1K。复位操作不会对内部RAM有所影响。常用的复位电路如下图所示： 图3-5 复位电路图第4章 软件设计三角波模块、锯齿波模块、正弦波模块、软件设计上，根据功能分了几个模块编程。模块主要有：主程序模块、方波模块、延时子程序模块等。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1节 主程序流程 本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KEY1按下1次时，函数发生器就输出方波；当按键KEY1按下2次时，函数发生器就输出三角波；当按键KEY1按下3次时，函

18、数发生器就输出锯齿波；当按键KEY1按下4次时，函数发生器就输出正弦波。按键KEY2按下时复位。第2节 方波程序流程图图4-1 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0FFH时，同样输出对应模拟量，再延时，从而得到方波。第3节 三角波程序流程图图4-2 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0FFH相比，相等时A中的内容减一递减，从而循环产生三角波。致 谢经过近半年的锻炼和学习，我学到了许多书本上没有的知识，从方案的论证、课题的选择、

19、电路原理，到电路上元器件的焊接、电路的调试，程序的编写，调试下载，一步步，我受益匪浅。在设计中，我力求硬件电路简单，充分发挥软件灵活方面的特点，满足系统设计要求。这中间，我也遇到了许多困难，在老师和同学的悉心的帮助下，我终于收获了最后的成功。 首先要感谢学校给我提提供了做这个系统的机会，感谢学校的各位领导和老师一直以来对我的教导和帮助。感谢学校其他老师和同学给予的帮助和支持。经过近半年的锻炼和学习，我学到了许多书本上没有的知识，从方案的论证、课题的选择、电路原理，到电路上元器件的焊接、电路的调试，程序的编写，调试下载，一步步，我收获很大。在设计中，我力求硬件电路简单，充分发挥软件灵活方面的特点

20、，满足系统设计要求。这中间，我遇到了许多困难，在老师的帮助下，一个个也都战胜了。参考文献1 穆 兰，单片微型机计算机原理及接口技术 M，北京：机械工业出版社，（2001）：123-1252 杨叶珍，单片机与单片机入门(一) J，电子制作，2005，23(10)：25-263 蒋智勇等，单片微型计算机原理及应用 M，沈阳：辽宁科学技术出版社，（1998）：145-1564 王自力，S波段频率合成源的研制 J，安徽大学学报(自然科学版)，2004，(03)：56-585 李朝青，单片机原理及接口技术 M，北京:北京航空航天大学出版社，（2006）：245-2566 王自力，S波段频率合成源的研制

21、J，安徽大学学报(自然科学版)，2004，23(03)：12-14附录一：总体原理图绥化学院本科毕业论文创作声明本人郑重声明：此处所提交的毕业论文函数发生器，是本人在导师指导下，在绥化学院学习期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明的部分外不包含他人已发表或撰写的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名： 日期：年月日绥化学院本科毕业论文使用授权书函数发生器系本人在绥化学院学习期间在导师指导下完成的本科毕业论文。本论文的研究成果归绥化学院所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。 本人完全

22、了解绥化学院关于保存、使用学位论文的规定，同意学院保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权绥化学院, 可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。作者签名： 日期：年月日导师签名： 日期：年月日本科毕业论文指导教师意见学生姓名高庆国学号教学单位电子工程系专业电子信息工程年级2008级指导教师姓名罗永辉学位硕士职称助教论文题目函数发生器字数5633指导教师评语：指导教师意见：指导教师签字： 年 月 日指导教师评价表（实验类）学生姓名： 高庆国 总分： 指导教师： 评价项目分值具 体 要 求得 分ABCDE文献调研10能独立查阅文献和从

23、事其他调查研究；108642有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。外语水平5外语摘要书写规范、准确、流畅。54321能够阅读外文文献。实验方案10能周密、合理地设计实验方案。109876实验能力10有较强的实际动手能力和计算机应用能力。109876工作态度10按期完成规定的任务；108642遵守纪律，严谨务实，未出现任何事故；撰写质量20结构严谨，逻辑性强，论述清晰；2018161412文字通顺，无错别字，技术用语准确；数据、图表规范，论文格式符合撰写规范。综合能力20能运用所学知识和技能解决实际问题；2018161412能对课题进行理论分析，得出正确结论；能正确处理实验数据。学术创新5有创

24、新意识，对前人工作有改进或突破。54321成果价值10成果突出，有一定的理论或应用价值。109876毕业设计答辩评分表（实验类）学生姓名： 高庆国 答辩成绩： 评价内容分值 具 体 要 求评 分ABCDE背景阐述10问题的产生、意义、研究状况等阐述清晰；108642文献内容、作者、年代等引用准确。结论阐述10前提、结论表述清晰，语言准确。108642研究内容10符合题目设定的要求，文题相符。108642实验方法10实验设计周密、合理；109876采用了新的方法、技术，简化了实验条件。研究结果10研究结果达到或超出预期目标；109876具有应用价值或理论价值。问题回答20有理论根据，基本概念清楚

25、；20161284全面、准确、有深度；掌握了专业基础理论和基本知识；有较强的分析问题和解决问题的能力。撰写质量20写作格式符合学院的规范；20161284文字通顺，图表和技术用语标准；设计中的图纸制作规范，符合国家有关标准。学术创新10对前人工作有改进或突破，有独特见解。109876答辩小组成员签名： 本科毕业设计学位委员会意见学生姓名高庆国学号教学单位电子工程系专业电子信息工程年级2008级指导教师姓名罗永辉学位硕士职称助教论文题目函数发生器字数5633论文（设计）最终成绩： 学位分委员会意见：分委员会主席签字：年 月 日学位委员会意见： 委员会主席签字： 年 月 日tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGtgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1