基于单片机的波形发生器设计与实验（软件部分）论文初稿

1、西安工业大学北方信息工程学院本科毕业设计(论文)题目：基于单片机的波形发生器设计与实验（软件部分）毕业设计（论文）任务书系别 专业 班级 姓名 学号 毕业设计（论文）题目： 题目背景和意义： 设计(论文)的主要内容（理工科含技术指标）： 设计的基本要求及进度安排（含起始时间、设计地点）： 毕业设计（论文）的工作量要求 实验（时数）*或实习（天数）： 图纸（幅面和张数）*： 其他要求： 指导教师签名： 年 月 日 学生签名： 年 月 日 系主任审批： 年 月 日基于单片机的波形发生器设计与实验（软件部分）摘 要函数发生器是一种用于产生标准信号的电子仪器，它广泛用于工业生产、科研和国防等各个领域中

2、，所以论文选题具有一定的实用意义。本文介在绍了函数发生器的基本概念及原理的基础上，采用AT89C51单片机为核心，完成了简易的DDS函数发生器的硬件设计和软件编程，并通过调试实现了其功能和主要技术指标。在系统的硬件部分，设计了由单片机最小系统为核心、通过接口设计，扩展了DAC转换模块、按键和LED显示模块。其中，采用两片DAC0832实现了全数字化的频率合成器(简称DDS)。系统的软件设计是在keil uVision4的集成开发环境下，采用C语言完成了应用系统软件编程，包括主程序、产生四种常用信号的程序、按键功能和显示子程序等电脑模块；模块化的编程使得程序具有可读性和易于维护的特点。关键词：信

3、号发生器 单片机 keilBased on SCM waveform generator designAbstractFunction generator is used to produce a standard signal electronic instrument, it is widely used in industrial production, scientific research and national defense, and other fields, so the thesis has certain practical significance. This pap

4、er in shaoxing interface the function generator of basic concepts and principles, and on the basis of the AT89C51 microcontroller as the core, the completion of the simple DDS function generator hardware design and software programming, and through the debugging realized its function and the main te

5、chnical indexes. In the system hardware part, designed by single chip minimize system as the core, through the interface design, expanded the DAC conversion module, keys and LED display module. Among them, the two pieces of DAC0832 realized the full digital frequency synthesizer (hereinafter referre

6、d to as DDS). The software design is in the system of the keil uVision4 integrated development environment, using C language completed application system software programming, including the main program, produce four common signal procedures, key functions and display subroutines computer module; Mo

7、dular programming makes the program has a readable and easy maintenance characteristic.Key words：Signal generator Single-chip microcomputer keilc51第一章 绪 论1.1波形发生器概述函数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,如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、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、生物医学等领域内，函数信号发生器在实

8、验和设备检测中具有十分广泛的用途。1.1.1波形发生器发展情况函数发生器既可以构成独立的信号源，也可以是高性能网络分析仪、频谱仪及其它自动测试设备的组成部分。函数发生器的关键技术是多种高性能仪器的支撑技术，因为它能够提供高质量的精密信号源及扫频源，可使相应系统的检测过程大大简化，降低检测费用并极大地提高检测精度。美国安捷伦生产的33250A型函数任意波形发生器可以产生稳定、精确和低失真的任意波形，其输出频率范围为1Hz80MHz，而输出幅度为10mVpp10Vpp；该公司生产的8648D射频信号发生器的频率覆盖范围更可高达9kHz4GHz。国产SG1060数字合成信号发生器能双通道同时输出高分

9、辨率、高精度、高可靠性的各种波形，频率覆盖范围为1Hz60MHz；国产S1000型数字合成扫频信号发生器通过采用新技术、新器件实现高精度、宽频带的扫频源，同时应用DDS和锁相技术，使频率范围从1MHz1024MHz能精确地分辨到100Hz，它既是一台高精度的扫频源，同时也是一台高精度的标准信号发生器。还有很多其它类型的信号发生器，他们各有各的优点，但是函数发生器总的趋势将向着宽频率覆盖、高频率精度、多功能、多用途、自动化和智能化方向发展。目前，市场上的信号发生器多种多样，一般按频带分为以下几种：超高频：频率范围1MHz以上，可达几十兆赫兹。高频：几百KHZ到几MHZ。低频：频率范围为几十HZ到

10、几百KHZ。超低频：频率范围为零点几赫兹到几百赫兹。超高频信号发生器，产生波形一般用LC振荡电路。高频、低频和超低频信号发生器，大多使用文氏桥振荡电路，即RC振荡电路，通过改变电容和电阻值，改变频率。用以上原理设计的信号发生器，其输出波形一般只有两种，即正弦波和脉冲波，其零点不可调，而且价格也比较贵，一般在几百元左右。在实际应用中，超低频波和高频波一般是不用的，一般用中高频，即几十HZ到几MHZ。用单片机AT89C51,加上一片DAC0832,就可以做成一个简单的信号发生器，其频率受单片机运行的程序的控制。我们可以把产生各种波形的程序，写在ROM中，装入本机，按用户的选择，运行不同的程序，产生

11、不同的波形。再在DAC0808输出端加上一些电压变换电路，就完成了一个频率、幅值、零点均可调的多功能信号发生器的设计。这样的机器体积小，价格便宜，耗电少，频率适中。1.1.2国内外波形发生器产品比较我国的电子测量技术起步较晚，虽然在一些领域也取得了许多突破性进展，但是与世界先进领先水平相比，仍然存在着很大的差距。因此提到国内外电子测量仪器的研制水平，加强核心技术的研究，对我国发展电子测量技术有着重要的意义。我国的信号发生器起步比较晚，但我国在这一领域取得了很大的发展，国产SG1060数字合成信号发生器能双通道同时输出高分辨率、高精度、高可靠性的各种波形，频率覆盖范围为1Hz60MHz；国产S1

12、000型数字合成扫频信号发生器通过采用新技术、新器件实现高精度、宽频带的扫频源，同时应用DDS和锁相技术，使频率范围从1MHz1024MHz能精确地分辨到100Hz，它既是一台高精度的扫频源，同时也是一台高精度的标准信号发生器。国安捷伦生产的33250A型函数任意波形发生器可以产生稳定、精确和低失真的任意波形，其输出频率范围为1Hz80MHz，而输出幅度为10mVpp10Vpp；该公司生产的8648D射频信号发生器的频率覆盖范围更可高达9kHz4GHz。他们各有各的优点，但是函数发生器总的趋势将向着宽频率覆盖、高频率精度、多功能、多用途、自动化和智能化方向发展。1.2方案论证与比较1.2.1方

13、案一：用差分放大电路实现三角波到正弦波以及集成运放组成的电路实现函数发生器。波形变换的原理是利用差分放大器的传输特性曲线的非线性，传输特性曲线越对称，线性区域越窄越好;三角波的幅度应正好使晶体接近饱和区域或者截至区域。1.2.2方案二：利用单片机STC90C52RC、PWM和DDS共同实现正弦波、方波，三角波这三种波形的发生，并且频率调节直接由软件实现，幅值调节由外围硬件电路实现以上两种方案综合考虑，选择方案一。第二章 单片机的波形发生器的原理与分析2.1主控器单片机概述单片机是一种集成电路芯片，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、

14、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微型计算机系统，在工业控制领域的广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的32位300M的高速单片机。本课题主要研究关于STC系列单片机，STC单片机在8位的MCS51内核单片机行列中逐渐被认可，在单片机教学实验系统中普遍应用。由于STC单片机问世时间短，大部分写录器不能支持或仅支持它的部分功能，STC单片机在出厂时已经为用户写入程序做了充分的准备，在单片机内部设计了ISP在线下载模块，使得用户可以自行设计程序下载器

15、但其提供的PC机程序下载软件只能通过Rs232串口下载程序，而目前一般的计算机特别是笔记本大多数没有配置RS232串行接口而只配置了USB串口为此，我们设计了STC单片机程序下载器，它利用F'1232BM组成串口转换器，将USB串口虚拟成RS232串121解决了此问题。2.1.1 主要性能 STC90C52RC系列单片机是宏晶科技推出的一款高速、低功耗、超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统的8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期任意选择，并且内部集成了MAX810专用复位电路。STC90C52RC系列单片机具有成本低、性能高的特点，支持ISP（在系统编程）及IAP（在

16、应用编程）技术。使用ISP技术可不需要编程器，而直接在用户系统板上烧录用户程序，修改调试非常方便。利用IAP技术能将内部部分专用Flash当作EEPROM使用，实现停电后保存数据的功能，擦写次数为100000次以上，可省去外接EEPROM（如93C46、24C02等）。而且与传统8051单片机程序兼容，硬件无需改动。电压3.4V-6V，超强抗干扰（电源、复位电路都经过特殊处理）每个I/O口接有二极管箝位保护、超低功耗（正常工作模式4mA-7mA，空闲模式2mA，掉电模式0.5uA）、无法解密（用户程序是用ISP/IAP机制写入，一边校验一边写，无读出命令）、降低EMI（电磁干扰），单片机在运行

17、时自身会产生一些电磁干扰，而该系列单片机具有三大措施来降低EMI：1）可禁止ALE引脚时钟信号输出（由用户程序中指令设定），而传统8051单片机在运行时ALE引脚使终以1/12时钟输出信号。2）6时钟模式（在ISP烧录软件中设定）可使外部晶振或时钟频率低一半，而传统8051单片机为12个时钟一机器周期。3）单片机内部时钟振荡器增益降低一半（在ISP烧录软件将OSDN设为1/2gain），可有效降低单片机时钟高频部分对外界的干扰。如图2.12.1.2 CPU的结构CPU是单片机的核心部件。它由运算器和控制器等部件组成。运算器运算器以完成二进制的算术/逻辑运算部件ALU为核心。它可以对半字节、单字

18、节等数据进行操作。例如，能完成加、减、乘、除、加1、减1、BCD码十进制调整、比较等算术运算，完成与、或、异或、求反、循环等逻辑操作，操作结果的状态信息送至状态寄存器。运算器还包含有一个布尔处理器，用于处理位操作。它以进位标志位C为累加器，可执行置位、复位、取反、位判断转移，可在进位标志位与其他可位寻址的位之间进行数据传送等操作，还可以完成进位标志位与其他可位寻址的位之间进行逻辑与、或操作。程序计数器PCPC是一个16位的计数器，用于存放一条要执行的指令地址，寻址范围为64KB,PC有自动加1功能，即完成一条指令的执行后，其内容自动加1。指令寄存器指令寄存器用于存放指令代码，CPU执行指令时，

19、由程序存储器中读取的指令代码送入指令寄存器，由指令译码器译码后由控制电路产生相应的控制信号，完成指令功能。（1）输入/输出引脚（I/O口线）P0.0P0.7：P0口8位双向I/O口，占3932脚；P1.0P1.7：P1口8位准双向I/O口，占18脚；P2.0P2.7：P2口8位准双向I/O口，占2128脚；P3.0P3.7：P3口8位准双向I/O口，占1017脚；（2）控制口线PSEN(29脚)：外部程序存储器读选通信号。ALE/PROG（30脚）：地址锁存允许/编程信号。EA/VPP(31脚)：外部程序存储器地址允许/固化编程电压输入端。RST/VPD(9脚)：RST是复位信号输入端，VPD

20、是备用电源输入端。（3）电源及其它VCC(40脚)：电源端+5V。GND(20脚)：接地端。XTAL1、XTAL2(1918脚)：时钟电路引脚。当使用内部时钟时，这两个引脚端外接石英晶体和微调电容。当使用外部时钟时，用于外接外部时钟源。2.1.3程序存储器与数据存储器90系列单片机可寻址的内部和外部程序存储器总空间为64KB。每个外部程序和数据存储器可寻址范围高达64KB。它没有采用程序存储器分区的方法，64KB的地址空间是统一的。数据存储器在物理上和逻辑上都分为两个地址空间：一个为256字节的内部数据存储空间，一个为64KB外部数据存储空间。2.1.4 多功能I/O口STC90C52RC共有

21、4个8位的并行I/O口：P0、P1、P2、P3端口。 P0口的功能：P0口有两种功能：第一，P0口可以作为通用的I/O接口使用，P0.7-P0.0用于传送CPU输入/输出数据。输出数据时可以得到锁存，不需要外接专用锁存器，输入数据可以得到缓冲。第二，P0.7-P0.0在CPU访问片外存储器时用于传送片外存储器低8位地址，然后传送CPU对片外存储器的读写。P1口的功能：P1口的功能仅用于传递I/O输入/输出数据。P2口的功能：P2口既能作为通用的I/O口使用，也能作为地址总线用于输出片外存储器的高8位地址。P3口的功能：P3口既能作为通用的I/O口使用，也能做控制用，每个引脚都不同。2.1.5时

22、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。如图，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。2.1.6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。2.2 PWM波原理跟踪控制技术在电力电子领域中发挥着重要的作用。由于跟踪

23、型的PWM控制技术具有响应速度快，控制精度高，鲁棒性强等优点，而且属于闭环bang-bang控制，所以该方法在电力电子变换电路中得到广泛应用。目前大量应用的逆变电路中，绝大部分是PWM型逆变电路。可以说PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才发展的比较成熟，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。PWM控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的波形（含形状和幅值）。在采样控制理论中有一个重要的结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。冲量即指窄脉冲的面积。这里所说的效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。如

24、果把各输出波形用傅立叶变换分析，则其低频段非常接近，仅在高频段不相同。例如图1-1所示的三个窄脉冲形状不同，其中（a）为矩形脉冲，（b）为三角形脉冲，（c）为正弦半波脉冲，但是它们的面积（即冲量）都是1，那么它们分别加在具有惯性的同一环节上时，其输出响应基本相同。当窄脉冲变为（d）的单位脉冲函数时，环节的响应既为该环节的脉冲过渡函数。 (a) (b) (c) (d)图2-1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲如果将这些脉冲当作输入加在可以看成惯性环节的R-L电路上，设其电流i(t)为电路的输出。可以清楚的看出在i (t)的上升段，脉冲形状不同时，电流的形状略有不同，但其下降段则几乎完全相同。脉冲越

25、窄，各i (t)波形的差异也越小。如果周期性地施加上述脉冲，则响应i (t)也是周期性的。用傅立叶级数分解后可以看出，各i (t)在低频段的特性将非常接近，仅在高频段有所不同。上述原理可以称为面积等效原理，它是PWM控制技术的重要理论基础。在用一系列等幅不等宽的脉冲代替一个正弦半波中，如图1-2所示，正弦半波分成N等份，就可以把正弦半波看成是由N个彼此相连的脉冲序列所组成的波形。这些脉冲宽度相等，但幅值不等，且脉冲顶部不是水平直线，而是曲线，各脉冲的幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲序列利用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合，且使矩形脉冲和相应的正

26、弦波部分面积（冲量）相等，就得到符合正弦波变化规律相应的脉冲序列，这就是SPWM波形。可以看出，各脉冲的幅值相等，而宽度是按正弦规律变化的。根据面积等效原理，PWM波形和正弦半波是等效的。 对于正弦波的负半周，也可以用同样的方法得到PWM波形。像这种脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形，也称SPWM波形。要改变等效输出正弦波的幅值，只要按照一系列的比例系数改变上述各脉冲的宽度即可。 PWM波形可分为等幅PWM波和不等幅PWM波形两种。有直流电源产生的PWM波通常是等幅PWM波。如直流斩波电路和PWM逆变电路，其PWM波都是由直流电源产生，由于直流电源电压幅值基本恒定，因此PWM波

27、形是等幅的。斩控式交流调压电路和矩阵式变频电，其输入电源都是交流，因此所得到的PWM波形是不等幅的。但是，不管是等幅PWM波还是不等幅PWM波，都是基于面积等效原理来进行控制的，因此其本质是相同的。 （a）图2-2 用PWM代替正弦半波本节主要介绍了PWM的基本原理，下节将讨论PWM逆变电路及其控制方法。2.3 定时器原理单片机中的定时器和计数器其实是同一个物理的电子原件,只不过计数器记录的是单片机外部发生的事情(接受的是外部脉冲),而定时器则是由单片机自身提供的一个非常稳定的计数器,这个稳定的计数器就是单片机上连接的晶振部件; 在本设计中，主控器单片机采用的是STC90C52RC单片机，此单

28、片机主要的定时原理有：1）两个可编程的定时器计数器T0、T1。2）都有定时和事件计数的功能。3）可用于定时控制、延时、对外部事件计数。2.4 C语言的三种结构从程序流程的角度来看，程序可以分为三种基本结构， 即顺序结构、分支结构、循环结构。这三种基本结构可以组成所有的各种复杂程序。C语言提供了多种语句来实现这些程序结构。 a.C程序的语句 C程序的执行部分是由语句组成的。 程序的功能也是由执行语句实现的。C语句可分为以下五类：（1）表达式语句；表达式语句由表达式加上分号“；”组成。其一般形式为： 表达式；执行表达式语句就是计算表达式的值。例如： x=y+z；a=520； 赋值语句；y+z；加法

29、运算语句，但计算结果不能保留，无实际意义；i+； 自增1语句，i值增1。（2）函数调用语句；由函数名、实际参数加上分号“；”组成。其一般形式为： 函数名(实际参数表) ； 执行函数语句就是调用函数体并把实际参数赋予函数定义中的形式参数，然后执调用库函数，输出字符串。 （3）控制语句 控制语句用于控制程序的流程， 以实现程序的各种结构方式。它们由特定的语句定义符组成。C语言有九种控制语句。 可分成以下三类： 1）条件判断语句 if语句、switch语句； 2) 循环执行语句 do while语句、while语句、for语句； 3) 转向语句 break语句、goto语句（此语句尽量少用，因为这不

30、利结构化程序设计，滥用它会使程序流程无规律、可读性差）、continue语句、return语句。 （4）复合语句 把多个语句用括号括起来组成的一个语句称复合语句。 在程序中应把复合语句看成是单条语句，而不是多条语句，例如 x=y+z；a=b+c；printf(“%d%d”，x，a)； 是一条复合语句。复合语句内的各条语句都必须以分号“；”结尾；此外，在括号“”外不能加分号。 5） 空语句 只有分号“；”组成的语句称为空语句。 空语句是什么也不执行的语句。在程序中空语句可用来作空循环体。例如 while(getchar()!='n')； 本语句的功能是，只要从键盘输入的字符不是回

31、车则重新输入。这里的循环体为空语句2.5 波形产生原理2.5波形产生原理图2.3 主程序流程图2.5.1正弦波产生原理根据面积等效原理，把脉冲序列利用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替，且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积（冲量）相等。T0控制周期，T1控制占空比。例如：实现周期为1000us,占空比为20%的PWM，用P1.0实现。首先设置T0为65536-1000 (16M晶振)，T1为65536-200首先初始化P1.0=1，两个定时器同时打开，在定时器T1中断时拉低P1.0，在定时器T0中断时在拉高P1.0,同时将两定时器初始值初始化T0为65536-1000 ，T1为65536-20

32、02.5.2方波产生原理变量初值：D2=1，定时计数为1500，定时时间到，D2=0；循环定时实现方波产生。图2.4 方波产生流程图2.5.3三角波产生原理三角波是通过方波积分形成，是由硬件电路形成的。在三角波产生电路中，会对由单片机输出的方波信号进行积分的电路。PWM信号经过平移放大，再进行积分，平移放大电路部分，以及后续放大跟随电路跟产生正弦波电路中相同，故不再做讲解。此处必须说明，要产生三角波，必须先对PWM波进行平移，使波形正负幅值相等，才能产生三角波。在积分电路中，当输入信号为阶跃电压时，在它的作用下，电容器将以近似恒流方式进行充电，输出电压于时间t成近似线性关系，因此有： （3-4

33、）为积分时间常数。当时，.当t，增大，直到，即运放输出电压的最大值受直流电源电压的限制，致使运放进入饱和状态，保持不变而停止积分，这就是积分电路的原理。而在本次设计中，取R=100K，C=0.01F，积分电路中的运放电源采用12V，而在实际中，经过积分电路后输出的信号幅值不可能超过11V，所以的取值范围为-11+11V，的取值为V，所以通过计算得到，经过积分后所产生的三角波的最大周期为2.2ms，最低频率约为4.56×Hz。2.5.4实现频率可调原理STC90C52RC晶振为16MHz，频率调节通过T1调节，最大频率fmax=16M/(12× 32× 256)，所

34、以，最小周期Tmin=1/fmax，每按一下频率减小键时：T=T1+10，周期增加时间，t=12×32×10/16M；周期T1=Tmin+t。第3章 试验程序设计法3.1 KEIL软件简介Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目

35、标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。Keil C51单片机软件开发系统的整体结构C51工具包的整体结构，uVision与Ishell分别是C51 for Windows和for Dos的集成开发环境(IDE)，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。然后分别由C51及A51编译器编译生成目标文件(.OBJ)。目标文件可由LIB51创建生成库文件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS)。ABS文件由OH51转换成标准的Hex文件，以供调试器dS

36、cope51或tScope51使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM中。KEILC51标准C编译器为8051微控制器的软件开发提供了C语言环境,同时保留了汇编代码高效,快速的特点。C51编译器的功能不断增强, 使你可以更加贴近CPU本身,及其它的衍生产品。C51已被完全集成到uVision2的集成开发环境中,这个集成开发环境包含：编译器,汇编器,实时操作系统,项目管理器,调试器。uVision4 IDE可为它们提供单一而灵活的开发环境。 第二部分 uVision4集成开发环境一项目管理 工程(project)是由源文件、开发工具选项以及

37、编程说明三部分组成的。 一个单一的uVision4工程能够产生一个或多个目标程序。产生目标程序的源文件构成“组”。开发工具选项可以对应目标，组或单个文件。 uVision4包含一个器件数据库(device database)，可以自动设置汇编器、编译器、连接定位器及调试器选项，来满足用户充分利用特定 微控制器的要求。此数据库包含：片上存储器和外围设备的信息，扩展数据指针(extra data pointer)或者加速器(math accelerator)的特 性。uVision4可以为片外存储器产生必要的连接选项：确定起始地址和规模。第三部分编辑器和调试器 一、源代码编辑器 uVision4编

38、辑器包含了所有用户熟悉的特性。彩色语法显像和文件辩识都对C源代码进行和优化。可以在编辑器内调试程序，它能提供一种自然的调试环境，使你更快速地检查和修改程序。 二、断点 uVision4允许用户在编辑时设置程序断点（甚至在源代码未经编译和汇编之前）。用户启动V2调试器之后，断点即被激活。断点可设置为条件表达式，变量或存储器访问，断点被触发后，调试器命令或调试功能即可执行。 在属性框(attributes column)中可以快速浏览断点设置情况和源程序行的位置。代码覆盖率信息可以让你区分程序中已执行和未执行的部分。 三、调试函数语言 uVision4中，你可以编写或使用类似C的数语言进行调试。

39、1.内部函数：如printf, memset, rand及其它功能的函数。 2.信号函数：模拟产生CPU的模拟信号和脉冲信号(simulate analog and digital inputs to CPU)。 3.用户函数：扩展指令范围，合并重复动作。3.2 波形产生程序3.2.1 正弦波产生程序3.2.2 方波产生程序3.2.3 三角波的程序三角波是通过方波积分形成，是由硬件电路形成的。3.2.3 频率增加程序3.3.4频率减小程序第4章 仿真研究4.1 PROTEUS简介Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风

40、标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和M

41、SP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。 功能特点Proteus软件具有其它EDA工具软件（例：multisim）的功能。这些功能是： （1）原理布图 （2）PCB自动或人工布线 （3）SPICE电路仿真 革命性的特点 （1）互动的电路仿真 用户甚至可以实时采用诸如RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。 （2）仿真处理器及其外围电路 可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型 上编

42、程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Proteus建立了完备的电子设计开发环境。 功能模块（1）智能原理图设计（ISIS）（2）完善的电路仿真功能（Prospice）（3）独特的单片机协同仿真功能（VSM） （4）实用的PCB设计平台资源丰富（1）Proteus可提供的仿真元器件资源：仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件，有30多个元件库。 （2）Proteus可提供的仿真仪表资源 ：示波器、逻辑分析仪、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器、信号发生器、模式发生器、交直流电压表。理论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。 （3）除了现

43、实存在的仪器外，Proteus还提供了一个图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来，其作用与示波器相似，但功能更多。这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影响。 （4）Proteus可提供的调试手段 Proteus提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。4.2 仿真结果各项指标均达到要求。测试数据如下： 产生正弦波、方波、三角波基本实现三种波形的频率都可调，但不能步进的调节。键盘功能实现第五章 总结本文介绍了波形发生器的背景和意义，信号发生器的分类，以及国内外的相关研究情况，具体介绍了波形发生器的硬件设计框图和各模块所应用的原理，详细画出了各模块的电路图。本文研究的波形发生器是基于单片机的基础上，通过外围电路可以产生正弦波、方波、三角波三种波形。并可以通过键盘输入来进行三种波形的切换，频率的上升和下降。本设计的线路简单，结构紧凑，