多功能信号发生器-毕业设计论文 精品

摘要多功能信号发生器是是一种常用的信号源能产生模拟电压波形广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。且特殊波形发生器的价格昂贵。目前使用的信号发生器大部分是函数信号发生器，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。本设计信号发生器采用A单片机作为控制核心，外围采用了包括电源模块、数字/模拟转换电路（）、运放电路LM324）、键盘块等。设计采AT89S52单片机和一片D数模转换器以及一些外围电路组成低频信号发生器此发生器能产生从1HZ-1MHZ的低失真正弦波，三角波，方波，矩形波，锯齿波等信号。输出波形的频率和种类可用程序控制改变。在单片机上加外围按键，通过按键控制波形频率的增减以及波形的选择。在单片机的输出端口接DAC0832进行D/A转换，再通过运算放大器进行波形幅度调整，最后输出波形接在示波器上显示。本设计根据要求主要研究了软件编程实现波形和频率的可调。外围电路实现数模转换和信号波形放大。由于采用了L运算放大器和稳压电路，使其电路更加具有较高的稳定性能，性能比高。此电路清晰，出现故障容易查找错误，操作简单、方便。具有典型性。[键词]：函数信号发生器；单片机；DAC0832；摘要generatorisacommonsignalanvoltage，widelyusedelectroniccircuits,otherfields.waveformgeneratorspecialof。itlowhighgoodstabilitylowwithinrange,smallsize,on.heusingmicrocontrollerthecontrol,external/digitalconversioncircuit(DAC0832),amplifierscircuit(LM324),LCDliquidcircuit.etc..DesignmicrocontrollerDAC0832aswellsomeperipherallowperiodofwave.canproducefromthe,200-2000HZ,low-distortiontrianglewave,squarewavesignal,etc..periodofwavecancontrolledatcirclesparepartofmachine,plusindependencetype,whichcancontrolwaveorofform-frequencythechoiceofwave-form,atsametimeLEDdisplayfrequencyoutputofthemachinetocarryaDAconversionagainoperationamplifiertoputanendexportationwave-form.Thedesignrequiredstudywaveformadjustable.toenlarge.BecauseusetheLM324operationalamplifierregulatorcircuit,socircuitiswithhighclear,easyfinderror,simpleIsatypicalcircuitKey：generator;SCM;DAC0832;1摘要目录摘................................................................................................................................................第一章绪..................................................................................................................................1.1课题背景、目的及意...................................................................................................31.2设计要求和任...............................................................................................................31.3单片机概.......................................................................................................................单片机的发.........................................................................................................单片机的应.........................................................................................................1.4AT89S52单片................................................................................................................1.5信号发生器概...............................................................................................................81.6本论文主要研究的内...................................................................................................9第二章系统设计方..............................................................................................................2.1系统分.........................................................................................................................问题定...............................................................................................................11系统可行性分...................................................................................................2.2系统需求分.................................................................................................................2.3总体方案设.................................................................................................................第三章硬件设......................................................................................................................133.1总体硬件设.................................................................................................................3.2系统模块设.................................................................................................................电源设...............................................................................................................14显示器接口设...................................................................错！未定义书。复位与时钟电路设...........................................................................................15键盘接口设.......................................................................................................D/A换设........................................................................................................17I/V转换波形输出电路.........................................................................................第四章软件设计及测............................................................................................................234.1软件总体设..................................................................................................................4.2软件功能设.................................................................................................................系统总流程图如下图4-1..................................................................................................23图4-1系统总流程框图.......................................................................................................244.3软件仿真.......................................................................！未定书签。4.4系统测试报.................................................................................................................结论与展..................................................................................................................................29致..........................................................................................................................................30参考文......................................................................................................................................31附录一源程............................................................................................................................32附录二电路原理....................................................................................................................40附录三硬件实物....................................................................................错！未定书签附录四外文资料翻................................................................................错！未定义书。2摘要第一章论1.1课背、的意随着电子测量及其他部门对各类信号发生器的广泛需求及电子技术的迅速发展使信号发生器种类增多，性能提高。尤其随着年代微处理器的出现，更促使信号发生器向着自动化、智能化方向发展。现在，许多信号发生器带有微处理器，因而具备了自校、自检自动故障诊断和自动波形形成和修正等功能以和控制计算机及其他测量仪器一起方便的构成自动测试系统当前信号发生器总的趋势是向着宽频率覆盖低功耗高频率精度、多功能、自动化和智能化方向发展。在科学研究、工程教育及生产实践中，如工业过程控制、教学实验、机械振动试验、动态分析、材料试验生物医学等领域常常需要用到低频信号发生器而在我们日常生活中以及一些科学研究中锯齿波和正弦波信号是常用的基本测试信号信号发生器作为一种通用的电子仪器，在生产、科研、测控、通讯等领域都得到了广泛的应用。但市面上能看到的仪器在频率精度带宽形种类及程控方面都已不能满足许多方面实际应用的需求之各类功能的半导体集成芯片的快速生产使我们研制一种低功耗频带，能产生多种波形并具有程控等低频的信号发生器成为可能。该设计课题的研究和制作全面说明对低频信号发生系统要有一个全面的解频信号的发生原理要理解掌握以及低频信号发生器工作流程波形的设定D/A换，单片机（51片机，键盘控制示和各模块的连接通信等各个部分要熟练联接调试，能够正确的了解常规芯片的使用方法掌握简单信号发生器应用系统软硬件的设计方法进一锻炼了我们在信号处理方面的实际工作能力。1.2设要和务熟悉和掌握单片机的结构和工作原理了解信号发生器的工作原理握以单片机为核心的电路设计的基本方并通过实际程序的设计和调试，逐步掌握模块化程序的设计方法和调试技术解开发单片机应用系统的全过程运用所学专业知识解决工程问题。具体设计要求如下：具有产生正弦波、三角波、方波、矩形波、锯齿波波形的功能。信号的频率范围为1Hz-1MHz。信号的输出波形幅度Vp-p调。通过键盘输入任意频率数值和选择任意波形。3摘要1.3单机述单片微型计算（单片机作为微型计算机的一个很重要的分支，自问世以来，以其极高的性价比，受到人们的重视和关注，因此应用广泛，发展迅速。相对而言，单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强，对环境要求不高，并且价格低廉、可靠性高、灵活性好，开发较为容易。目前，在我国，单片机已经广泛地用于智能仪表、机电设备过程控制、自动检测、家用电器和数据处理等各个方面。单片机的展单片机诞生于20世纪年代。最初的单片机是利用大规模集成电路技术把中央处理单元（简称CPU据存储器（序存储器(ROM)及其他通信口集成在一块芯片上构成一个最小的计算机系统现代的单片机则增加了更多的片内外（比如定时器、计数器、串行口、中断、并I/O，甚至包括A/D转换器、脉宽调制器PWM等使得单片机的功能越来越强大，应用领域越来越广泛。因为这样一块芯片就具有一台计算机的功能因而被称为单片微型计算机简称单片机由于单片机的硬件结构和指令系统都是按照工业控制要求来设计的常用在工业的检查控制装置中因而也被称为微控制器（单片机按照其用途可以划分为通用型和专用型两大类所说的单片机是指通用型单片机。通用型单片机是把可开发资源（如ROM，RAM，口）全部提供给使用者。专用型单片机的硬件结构和指令是按照某个特定用途而设计的，如：频率合成调谐器（DDSUSB制器、收音机机芯控制器、打印机控制器等。（1）片机发展历史20纪70代，微电子技术正处于发展阶段，集成电路属于中规模发展时期，各种新材料、新工艺尚未成熟。1976公司推出了单片，这个时期的单片机才是真正的8单片微型计算机，并推向市场。80代初，单片机已经发展到了高性能阶段。80代，世界各大公司竞相研制出品种多、功能强的单片机，约有几十个系列300多个品种，此时的单片机均属于真正的单片化，大多集成CPU、RAM、ROM、数目繁多的I/O接口、多种中断系统，甚至还有一些带转换器。其发展到了一个全新的阶段，应用领域更加广泛。在众多品种的单片机中MCS-51系列是我国较早引进的Intel公司的单片机产品由于其性能优良已经被国内外用户广泛认可和采用占据了重要的4摘要市场份额。（2）片机发展特点单片机技术从出现至今已走过多年的发展路程30年来单片机的发展历程，单片机技术以微处理器技术及超大规模集成电路技术的发展为先导泛的应用领域为动力，表现出极具个性的发展特点。主要表现在以下几点：命长、8位16、32位共同发展、运行速度越来越快、低电压与低功耗、低噪声与高可靠性技术OTP技术、MTP可多次编程。（3）片机发展趋回顾历史，在Intel公司推出了MCS-51不久便实施了最彻底的技术开放政策。在众多电器商导体商的积极参与下MCS-51展成了众多型号系列的80C51ControllerUnit微控制器)家族。MCS-51经典的体系结构、极好的兼容性和Intel公司的开放政策不仅使众多厂家参与发展，也诱使半导体厂家对MCS-51行为所欲为的改造。从各种新型单片机的性能可以看出单片机是向大容量高性能化外围电路内集成化几方面发展。其中主要表现在以下及方面：功能的加强、存储器的发展、片内I/O的改进、片内资源的增加、调试方式的改进等。单片机的用单片机以其卓越的性能小巧的体积极高的性价比在国民经济的各个领域中得到了广泛的应用但是由于单片机自身的一些特点实际应用中又有着自己的应用特性和应用范围。（1）用特点基于单片机的应用系统和其他一般的微型机相比具有以下一些特点小巧灵活可靠性高、使用方便，容易扩展、性价比高，容易产品化等等。（2）用领域智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个方面：在智能仪器仪表上的应用、在工业控制中的应用在家用电器中的应用在计算机网络和通信领域中的应用在医用设备领域中的应用等等。此外，单片机在工商金融、科研、教育和国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。5摘要1.4单机（1）能特性描述AT89S52是一种低功耗高性能MOS8位微控制器有8在系统可编程lash存储器。AT89S52具有以下标准功能：字节lash，256字节R，位I/O口线，看门狗定时器，两个数据指针，三位定时器/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。（2）脚功能AT89S52单片机有44个引脚LCC和T形封装形式40个引脚的双列直插式封装形式，最常用的40个引脚封装形式及其配如图所示，各个引脚功能说明如下：图单片机的引脚VCC：电源，接+：接地P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O。作为输出口，每位能驱动个T逻辑电平。对0端口写“1时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8地址/数据复用。在这种模式下P0具有内部上拉电阻。f编程时，P0口也用来接收指令字节在程序校验时出指令字节程序校验时需要外部上拉电阻。P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I口输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。端口写“1时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作6摘要为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL此外和1.2分别作定时器计数器2的外部计数输入（和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EXflash编程和校验时，P1口接收低8地址字节。P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I口输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。端口写“1时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流IIL访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存器（例如执行MOVX@DPTR）时，口送出高八位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1在使用8位地址（如MOVX@RI）访问外部数据存储器P2口输出P2锁存器的内容。f编程和校验时，P2也接收高8地址字节和一些控制信号。P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻8位双向I/O口，P3出缓冲器能驱动4个TL逻辑电平。端口写“1时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流IIL亦作为AT89S52特殊功能。在f编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。RST：复位输入。晶振工作时，RST脚将持2个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，脚输出96个晶振周期的高电平。特殊寄存AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能无效。默认状态下，复位高电平有效。PROG：地址锁存控制信号ALE）是访问外部程序存储器时，锁存位地址的输出脉冲。在f编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。外部程序存储器选通信PSEN是外部程序存储器选通信号A从外部程序存储器执行外部代码时，在每个机器周期被激活两次而在访问外部数据存储器时，将不被激活。访问外部程序存储器控制信号为使能从000H到F的外程序存储器读取指令必须接G。为了执行内部程序指令应该接V在f编程期间也接收12伏VPP电压。：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。：振荡器反相放大器的输出端。711摘要（3）的存储器结构器件有单独的程序存储器和数据存储器。外部程序存储器和数据存储器都可以址。程序存储器果引脚接地序读取只从外部存储器开始于接VCC，读写程序先从内部存储器（地址为0000H～）开始，接着从外部寻址，寻址地址为：2000H～FFFFH。数据存储器：有字节片内数据存储器。高1字节与特殊功能寄存器重叠。也就是说高128字节与特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分开的。当一条指令访问高于7的地址时，寻址方式决定C访问高128字节RAM还是特殊功能寄存器空间。直接寻址方式访问特殊功能寄存器（SFR（4）时器①系列中子系列有两个位的可编程定时计数器时计数器T0和定时/计数器，52系列有三个，还有一个定时/计器T2。②

每个定时/计数器既可以对系统时钟计数实现定时可以对外部信号计数实现计数功能，通过编程设定来实现。③

每个定时/计数器都有多种工作方式其中T0有四种工作方式T1有三种工作方式，T2有三种工作方式。通过编程设置其方式寄存器TMOD可设定定时器工作于某种方式。④

每一个定时/计数器定时计数时间到时产生溢出，使控制寄存器CON中相应的溢出位置位，溢出可通过查询或中断方式处理。（5）断有6中断源两个外部中（和定时中（定时器0、1、2）和一个串行中断。每个中断源都可以通过置位或清除特殊寄存器IE中的相关中断允许控制位分别使得中断源有效或无效。1.5信发器述目前，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：几百到几MHZ。8摘要低频：频率范围为几十HZ到几百。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。依据以上可以用单片机上一片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，产生不同的波形。再DAC0832出端加上一些电压变换电路，就完成了一个频率、幅值可调的多功能信号发生器的设计。1.6本文要究内本设计采用89S52其外围扩展系统，软件方面主要是应用C语言设计程序。系统以89S52片机为核心，配置相应的外设及接口电路，用C语言开发，组成一个多功能信号发生系统。硬件电路设计具有典型性，电路设计具有实用性。本设计将完成以下几个方面的工作：选芯片，尽量满足一般工业控制要求、以增强其实用性。原理图设计在保证正确的前提下，尽量采用典型的电路设计。固化于单片机芯片中的软件采用模块设计层次清楚具有上电复位及初始化功能，具有很好的软件开发框架。掌握单片机仿真软件KEIL的使用。为此，论文包括以下内容：绪论。主要介绍单片机发展概况和信号发生器的概述，为以后几章的介绍奠定基础。系统总体方案设计。本章主要考虑系统性能、功能和器件选择。包括两个主要内容，系统分析和系统总体方案设计。系统的硬件设计。本章完成系统的硬件总体设计，详细说明了设计思路。④系统软件设计实现。本章是系统的具体实现，对系统按功能模块进行介绍。以及系统的测试结果总结。9摘要10摘要第二章

系统设计案2.1系分析基于单片机的信号发生系统是一个实际应用系统，可为相关实验及实际应用提供支持。本论文包括硬件系统的详细设计及语言在基本控制中的应用。此系统具有的功能如下：硬件部分单片机所需的平稳电压（电源设计独立键盘；时钟电路与复位电路；具有8精度的D/A转换功能；波形产生与电压变换功能；软件部分系统复位初始化；键盘扫描与处理；按键服务程序；定时器0断服务程序；正弦波，三角波，方波，矩形波，锯齿波发生程序；系统可行分析（1）计环境本设计主要用子设计软件进行电子线路的设计路原理图的设计是仿真中的第一步也是非常重要的一步电路原理图设计得好坏将直接影响到后面的工作电路原理图的设计过程可分为以下几个步骤：①设置电路图纸参数及相关信息11摘要装入所需要的元件设置元件连线电路图调整、检查和修改补充完善（2）行性分析根据技术指标及系统设计目的，经研究芯片的选择如下：主控芯片采用ATMEL公司的；采用12MHz的晶振器为AT89S52提供时钟信号；稳压块选用78127805串联，提供12V和5V电压7912产生-电压；④对于89S52P0口的数据经DAC0832行D/A转换；8D/A转换器采用DAC0832；运算放大器采用LM324。（设计中可能存在的问题及解决方案——除问题的可行性讨论此设计要求最终制作出实体因此设计原理图时应着重考虑设计最终的电路板的可行性在设计时要对每一个电路模块仔细检查查阅其他书籍进行校对还要进行实物实验以确保设计的可实现性在最后的电路板的调试阶段需要诊断模块程序和单片机仿真机合作进行，从而克服调试程序本身的不可靠性，可方便地进行调试及错误诊断。(4)经济上的可行性讨论本设计是一个实验系统芯片的选择在前面已经讨论前面的讨论中可见芯片大部分都是常用芯片。因此设计费用主要集中在购买元器件上，而大部分的元器件，在市场上很容易找到不是很贵，所以经济上本设计完全可行。2.2系需求分析（1）系统功能要求系统具有D/A转换功能，信号幅度放大功能，上电自动复位功能，键盘输入接口。（2）统性能要求系统的D/A转换功能具有8位精度；89S52片机时钟信号为12MHZ；系统上电自动复位；12摘要2.3总方案设计算法设计：本设计涉及的算法较少，将在第四章软件设计中介绍。系统总体结构框图设:一个单片机主系统的硬件电路设计包含两部分内容：一是单片机系统扩展部分设计包括存储器扩展和接口扩展储器扩展指EPROMEEPROM和RAM扩展接口扩展是指各接口芯片以及其他功能器件的扩展二是各功能模块的设计，如信号检测功能模块、信号控制功能模块、人机对话功能模块、通讯功能模块等，根据系统功能要求配置相应的D/A键盘显示器等外围设备本设计主要包括硬件设计和软件设计。其中硬件主系统框图如图所示。电流电压转电路复位电路AT89S52

转换芯片按键波形输出图2-1主统结构框图13摘要第三章

硬件设计3.1总体硬件设计单片机应用系统的硬件电路设计包含两部分内容一是系统扩展单片机内部的功能单元（如、I/O、定时/计数器等）容量不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择适当的芯片计适当的电路。二是系统配置，即按照功能要求配置外围设备如显示设备、D/A换等。(1)程序存贮器89S52部自带8K的ROM，的RAM，所以不需要对其扩展存储器。(2)键盘接口本设计使用按键较少，采用独立式键盘控制。(3)D/A转换本设计D/A转换部分采用DAC0832芯片，由于它自带锁存器，故在使用时不必加进行数据锁存。(4)信号变换部分对信号的变换部分采用四运放集成芯片LM324，它采14双列直插塑料封装它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器。3.2系统模块设计稳压电源是单片机控制系统的重要组成部分，它不仅为测控系统提供多路电源电压，还直接影响到系统的技术指标和抗干扰性能。本机使用三种共地电源：+12V－12V，+5V硬件设计中采用自带稳压电源方式，此电源稳压主要采用稳压块79127805，使这些稳压块，稳压效果比较好，使用较方便。14摘要图3稳压电源模块电路图（1）复位电路设计单片机的复位是靠外电路实现的，在时钟电路工作后，只要在单片机的脚上出现24时钟振荡脉冲（2个机器周期）以上的高电平，单片机便实现初始化状态复位。为了保证应用系统可靠地复位通常是脚保持10ms以上的高电平位电路连接如图所示。此电路仅用一个电容及一个电阻。系统上电时，在电路充电程中，由于电容两端电压不能跳变，故使RESET端电平呈高电位，系统复位。经过一段时间，电容充电，使RESET端呈低电位，复位结束。+5V

C1

R1

图复位电路（2）钟电路设计8051列单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到内部振荡方式和外部振荡方式。本设计采用内部震荡方式。在引脚XTAL1和XTAL2外接晶体振荡器（简称晶振就构成了内部振荡方式由于单片机内部有一个高增益反向放大器当外接晶振后就构成了自激振荡器，并产生振荡时钟脉冲。晶振通常选、12MHZ24MHZ。内部15摘要振荡方式如图3-5所示。图中电C1、稳定振荡频率、快速起振的作用。电容值一般5～。内部振荡方式所得时钟信号比较稳定，实用电路中使用较多。图内部振荡键（1）机交互接口的设计所谓人机交互接口，是指人与计算机之间建立联系、交互信息的输入出设备的接口。这些输入/输出设备主要有键盘、显示器和打印机等。是控制系统与操作人员之间的交互窗口键盘的结构形式一般有两种独立式键盘与矩阵式键盘本次主要介绍设计所用的独立键盘的工作方式。（2）盘设计需要解决的几个问题①按键的确认键盘实际上是一组按键开关的集合其中每一个按键就是一个开关量输入装置的闭合与否决于机械弹性开关的通状态应在电压上就是呈现出高电平或低电平，若高电平表示断开，那么低电平键闭合。所以，通过电平状态（高或低）的检测，便可确定相应按键是否已被按下。②重键与连击的处理实际按键操作中若无意中同时或先后按下两个以上的键系统确定哪个键操作是有效的完全取决设计者的意图如视按下时间最长者为有效键或认为最先按下的键为当前的按键也可以将最后释放的键看成是输入键不过单片机控制系统的资源有限交互能力不强，通常总是采用单键按下有效，多键同时按下无效的原则。有时由于操作人员按键动作不够熟练会使一次按键产生多次击键的效果及重键的情形为消除重键的影响编制程序时可以将键的释放作为按键的结束等键释放电平后再转去执行相应的功能程序，以防止一次击键多次执行的错误发生。16摘要③按键防抖动技术键盘作为向系统提供操作人员的干预命令的接口特定的按键代表着各种确定操作命令以准确无误地辨认每个键的动作及其所处的状态统能否正常工作的关键。多数键盘的按键均采用机械弹性开关。一个电信号通过机械触点的断开、闭合过程，完成高低电平的切换由于机械触点的弹性作用一个按键开关闭合及断开的瞬间必然伴随有一连串的抖动。消除按键盘抖动通常有两种方法硬件消抖和软件消抖通过硬件电路消除按键过程中抖动的影响是一种广为采用的措施。这种做法，工作可靠，且节省机时。硬件消抖是通过在按键输出电路上加一定的硬件线路来消除抖动，一般采用RS触发器或单稳态电路。独立式键盘就是各按键相互独立，每个按键各接一根线，每根I/O口线上的按键都不会影响其它的线，示例如图所示。矩阵式键盘又叫行列式键盘用I/O口线组成行、列结构，键位设置在行列的交点上。例如4×4的行、列结构可组成16个键的键盘，比一个键位用一根I/O线的独立式键盘少了一半的I/O线。对矩阵键盘的工作过程可分两步：第一步是先检测键盘上是否有键按下；第二步是再识别是哪一个键按下。图独立式键盘转DAC0832CMOS工艺制造的8位D/A换器8位电流输出型D/A转换器，转换时间为1us片内带输入数字锁存器DAC0832与单片机接成数据直接写入方式当单片机把一个数据写入DAC寄存器时的输出模拟电压信号随之对应变化利用D/A转换器可以产生各种波形，如方波、三角波、正弦波、锯齿波等以及它们组合产生的复合波形和不规则波形。（1）主要性能17摘要输入的数字量为8；采用CMOS工艺，所有引脚的逻辑电平与TTL兼容；数据输入可以采用双缓冲、单缓冲和直通方式；转换时间：1us分辨率：8；单一电源：515V，功耗20mw；参考电压：-12—+12V；（2）DAC0832内部结构资料芯片内有两级输入寄存器，DAC0832具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要(如要求多路D/A异步输入、同步转换)D/A转换结果采用电流形式输出。要是需要相应的模拟信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现这个功能。运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻，还可以外接。该片逻辑输入满足TTL电压电平范围，可直接与TTL电路或微机电路相接，下面是芯片电路原理图3。图3DAC0832路原理图待转换的8数字量由芯片的8位数据输入线D0D7输入，经转换后，通过2电流输出端IOUT1IOUT2输出，IOUT1是逻辑电平为"1"的各位输出电流之和IOUT2是逻辑电平为"的各位输出电流之和另外ILE、WR1WR1是控制转换的控制信号。DAC08328输入寄存器8DAC寄存器和8D/A转换电路组成输入寄存器和DAC寄存器作为双缓冲，因为CPU数据线直接接到DAC0832输入端时，数据18摘要在输入端保持的时间仅仅是在行输出指令的瞬间内，输入寄存器可用于保存此瞬间出现的数据有时微机控制系统要求同时输出多个模拟量参数此时对应于每一种参数需要一片DAC0832，每片DAC0832的转换时间相同，就可采用DAC寄存器对分时输入到输入寄存器的各参数在同一时刻开始锁存，进而同时产生各模拟信号。DAC0832数据输出方式在微机应用系统中通常使用的是电压信号而输出的是电流信号这就需要由运算放大器组成的电路实现转换其中有输出电压各自极固定的单极性输出和随系统变化输出电压有正负极性的双极性输出两种输出方式。（3）芯片原理ILE是输入数据锁存信号，高电平有效

是片选信号，低电平有效。

信号，低电平有效。当ILE同时有效时LE=1入寄存器的输出随输入而变化。由低到高跳变时将输入数据锁存到输入寄存器。X移控制信号，低电平有效。写信号，低电平有效。当

、WR2同时有效时，，DAC寄存器输出随输入而变化。现由低到高电平上跳变时将入数据锁存到寄存器，数据进入D/A换器开始D/A转换。IOUT1模拟电流输出端1当输入数字全“1是出电流最大约为FB,是“0”是输出电流为零。IOUT2模拟电流输出端2IOUT1+IOUT2=常数。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电路线路连接比较简单本设计主要用单缓冲方式主要介绍单缓冲工作方式单缓冲工作方式DAC寄存器工作处于直通状态，输入寄存器工作于受控锁存器状态，此时需要一19摘要次写操作就开始转换转换一个数据的主要过程首先去数字量而后依次打开第一级锁存和第二级锁存。D/A转换简单说就是应用电阻解码网络，将N位数字量逐位转化为模拟量并求和，从而实现将N位数字量转化为模拟量（简单的说就是加权，比如十进制的，只是在这里应用的是二进制算法）（4）同CPU的连接微处理器与D之间可以不加锁存器，而是利D内部锁存器，将PU过数据总线直接向D输出的停留时间很短的数据保存，直至转换结束。DAC0832同C的接口如图3所示DAC0832作微处理器的一个端口用地址2H的选通作CS和WR1的控制信号，微处理器的写信号直接来控XFERWR2图3D/A转电路图I/VDAC0832电流输出型转换器一般要求输出是电压以还必须经过一个外接的运算放大器转换成电压。如图3-9所示为一种用两级运算放大器组成的模拟电压输出电路第一个运放输出为单极性模拟电压，从第二个运放输出为双极性模拟电压。如果参考电压为+5V，则点a输出电压为0-5V，点输出电压为5V。20摘要图I/V转波形发生电路（1）LM324简介LM324是四运放集成电路，它采用14双列直插塑料封装。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外,四组运放相互独立。每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其“+”、-为两个信号输入端，V”、V-为正、负电源端，“Vo为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端V的信号与该输入端的相位相反Vi+（）为同相输入端，表示运放输出Vo的信号与该输入端的相位相同LM324的引脚排列见3-10中图2由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。图LM423外与内部结构（2）

双极性输出的实现若D/A转换器输出为双极性，则设计如图3-11示。21RRREFREFRRREFREF摘要+5V1fb2

R1=2RBI1

R3=2RCt1t2

R2=R

Vout2Vref=(-128)/128I2R图3转器双极性输出电路图3中，运算放大器A的作用是把运算放大器A的单向输出电压转换成双向输出电21压。其原理是将A的输入端过电阻与参考电压V相连，V经R向A提供一个偏21REF2流I其电流方向I相反因此运算放大器A的输入电流为II之代数和。换器1221的总输出电压为：RWRWUREF

REF

D'256

3-2）V

为DAC0832供的参考电压DR

n

输入的波形数据。由上式和3-2可得：RWRW1U)25621

时U1n1

2R2

'1280；'时，1U1

2R2

由上述分析可看出D

取不同数据时（0～255得对称的双极性波形输出。再取，则式（）可表示为：

REF

D128

由上式可知，输出信号的幅度

REF

的改变而改变。22摘要第四章件设计及测试4.1件体计应用系统中的应用软件是根据系统功能要求而设计的，能可靠地实现系统的各种功能。一个优秀的应用系统的应具有下列特点：根据软件功能要求系统软件分成若干个独立的部分计出软件的总体结构，使其结构清晰、流程合理。要树立结构化程序设计风格各功能程序模块化子程序化既便于调试链接，又便于移植、修改。建立正确的数学模型。即根据功能要求，描述各个输入和输出变量之间的数学关系，它是关系到系统好坏的重要因素。为提高软件设计的总体效率，以简明、直观法对任务进行描述，在编写应用软件之前，应绘制出程序流程图。要合理分配系统资源，包括、定时数器、中断资源等。注意在程序的有关位置处写上功能注释，提高程序的可读性。加强软件抗干扰设计，它是提高系统应用可靠性的有利措施。本系统的软件包括以下几个程序模块：初始化程序；显示程序；键盘扫描程序与处理程序；定时器0务程序；正弦波发生程序及其服务程序；三角波发生程序；方波发生程序；矩形波发生程序；锯齿波发生程序；4.2软功设系统总流程图如下图4-123摘要开始初始调用按键扫描子程序N是否有按键按下Y判断能调输出波形子程序图系总流程框图其中系统的初始化流程如图所示。设定初始值延时两秒转键盘扫描图初始化流程图（1）盘扫描及处理程序设计这部分程序包括如下几部分：①键盘扫描程序；24摘要先对P1数，行扫描；判断是否有键按下；延时10ms，软件去干扰；确认按键按下XP1，保存行扫描时有键按下时状态；列扫描；保存列扫描时有键按下时状态；取出键值；执行相应键值程序。下面分别介绍其功能及设计思想。键盘扫描程序：单片机系统中，键盘扫描是作的一个主要内容之一。CPU忙于各项工作任务时，如何兼顾键盘扫描。既保证不失时机的响应键盘操作，又不过多占用间。因此，要根据应用系统中的忙、闲情况，选择好键盘的工作方式。在单片机应用系统设计中了节省硬件常采用非编码键盘这种键盘结构中，单片机对它的控制有三种方式：程序控制扫描方式；定时扫描工作方式；中断工作方式。①程序控制扫描方式这种方式就是只有当单片机空闲时，才调用键盘扫描子程序，响应键盘的输入请求。②定时扫描方式这种方式就是每隔一定的时间对键盘扫描一次。通常是利用单片机内部定时器产生10ms的定时中断，响应定时器溢出中断请求，对键盘进行扫描，以响应键盘输入请求。③中断工作方式为进一步提高CPU效率，可以采用中断扫描工作方式。即在键盘有健按下时，才执行键盘扫描，执行该键功能程序。本系统采用程序控制扫描工作方式。在该设计中的键盘线连接于的P3口上。键盘扫描程序自复位后就开始工作时刻监视键盘有无键按下。在监视键盘过程中允许定时器中断，即同时动态显示数据和输出波形。一旦有键按下，先延时10ms，去除键的抖动，然后关中断，不允许定时器T0发生中断。其框图如图4-3所示：25摘要对P1数行扫描

保存列状态N判断有无键按下延时10ms确认按键保存行态确认按键保存行态

计算键值执行键值程序图键盘扫描键盘采用独立式键盘，由软件产生相应编码，再根据相应编码调用相应的子程序。（2）弦波三角波发生程序设计DAC08328的D/A转换器件，当输00字量的时候，输出为0V电压；当入80字量的时候，输出为2.5V电压；当输入数字量的时候，输出为5V电压。单片机的出均为+5V电平，因此产生的正弦波幅值为2.5V。将一个周期内的正弦波形等分为256，那么第1点的角度为，对应的正弦值为2.5sin0°；2的角度为360°/256，对应的正弦值2.5sin（）……，如此计算下去，将这些模拟量正弦值都转换为单极性方式下的数字量一张按照点号顺序排列的正弦波波形数据表格。而每次送到锁存器的八位数字量是根据查正弦波形数据表格而得到。其实在计算正弦波形数据的时候，并不需要算出整个—π区间的每一个值，而只需计算出0π中的值就行，其他区间的值都可以通过对—π中的值取不同的变换。1比如π—π的值可以和—π值一一对应，而—2的值可以对0π区间的值取反得2到。计算值可以用C语言程得到。幅度公式为Y=2.5［N］（N=0,1,2……64）26摘要相应的Y值数字化后的递增量δ=

5255

≈0.0196那么每一个点相对于起一个点的递增率为A=个点）

YY1

（Y2当前的点，Y1为前一所以每一个点的数字量与递增率A成一一对应关系。（3）齿波发生程序设计锯齿波中的斜线用一个个小台阶来逼近在一个周期内从最小值开始逐步递增达到最大值后又回到最小值如此循环当台阶间隔很小时，波形基本上近似于直线适当选择循环的时间可以得到不同周期的锯齿波锯齿波发生原理与方波类似只是高低两个延时的常数不同，所以用延时法，来产生锯齿波。4.3系统测试报告（1）统使用说明要产生一个波形，正确的操作过程如下：在接电源后，电源指示灯亮，按下复位键把本机右端两根标有“输出”字样的线接示波器输入端红线为波形输出线，黑线为地线。输入波形代号：按下键盘上k1键，可调节输入波形种类。选好波形代号后，选择，分别对频率进行增加降低调整。输入完波形代号与频率后，输出端将产生出想要的波形及相应的频率。K4键是停止输出。（2）系统性能指标①输出频率宽度正弦波：100Hz可按步进每次10Hz节三角波：500Hz可按步进每次50Hz节方波：2000Hz可按步进每次200Hz调节②输出波形的幅值本机设计目标是用于低频小信号范围。最高幅值：+5V。波形零点调节范围：0V～+5V。本机可带的负载：RL≥500Ω。27摘要⑤本机输出电流：I0+≤40mA，I0-mA。28摘要结论与展望（1）论单片机控制多功能信号可以用于“单片机技术”的教学践可以用于实验信号的产生其比较典型的接口电路设计也为实际应用提供参考仪器的研制既解决了实验教学的需求，也节约了实验设备投资降低了实验成本。经过进一步完善后，可由学生利用课程设计的机会亲自动手制作这样还可以进一步降低成本同时极大地提高了学生的动手能力，是一件一举多得的好事。随着科学技术的不断发展以及实验教学要求的不断更新要求我们开发的应用系统具有良好的可扩充性和更新能力作为一名技术人员应时刻跟踪科技发展的步伐不断丰富专业知识不断完善我们开发的系统本设计是是自己对“单片机技术”课程的理解和实际技术的总结。论文中可能会存在一些不足之处，敬请评审专家和各位老师批评指正。（2）望未来通过本次毕业设计，我感到自己应用基础知识及专业知识解决问题的能力有了很大的提高。并且这次毕业设计的选题一个实际应用工程。是我学完单片机课程后，自己动手做的一个大系统尽管在设计过程中碰到了不少“难题”通过自己翻阅大量资料解决了一个个难题。通过这次毕业设计，我深深体会到：世上无难题，只怕有心人。碰到难题不要惧怕，只要你肯钻研，问题总会有解决的办法。我想，通过这次毕业设计，到了工作单位后，我将能够更快的适应工作岗位和工作要求，我对自己未来充满信心。总之，这次毕业设计对我而言是受益匪浅的。29摘要致

谢首先,我感谢的是我的导师张建平老师。张老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，都给予我耐心的指导和帮助以说，没有张老师的耐心指导和帮助我是不可能顺利完成我的毕业设计的另外老师严谨的治学态度以及对待学生极端负责的精神给我留下很深的印象并将积极影响我今后的学习和工作其次感谢电信班的兄弟姐妹们是他们陪伴我度过愉快的大学四年生活最后我要感谢的是我亲爱的联网工程学院的每一位老师和同学。总之，感谢每一位关心过我，爱护过我的人。滴水之恩，当涌泉相报。最后，再次感谢我的导师张建平老师。30摘要参考文献[1]陈真等编新编全国大学生电子设计大赛题精解电子工业出版社[2]童白、华成英编著电子技术基北京高等教育出社，第一版[3]康光、陈大钦编著电技术基北京高等教育出版社，第四版1999[5]阎编.电技术基.京高等教育出版社，第五版，[6]李泉、黄昌宁编著集成运算放大器原理与应北科学出版社，第一版1980[7]陈真等编高效率开关电源设计与制北中国电路出版社，第一版2008[8]李春主.单片机原理及使用接口技术北京航空航天大学出社，第一版[9]李主.系单片机实用接口技北京航空航天出版社，第三版[10]张毅刚彭喜元主.片机原理与应用电子工业出版社，第一版[11]何民单片机应用系统北京航空航天大学出版社，第版[12]侯伯文单片微型计算机原理及应机械工业出版社，第一版[13]潘新民王燕芳编.型计算机控制技电子工业出版社，第版[14]

全国大学生电子设计竞赛组委会编五届全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编.北京理工大学出版社，第一版，[15]章忠全电子技术基础实验与课程设计.国电力出版社，第一版[16]黄远林C程设计基础.山大学出版社，第一版，2004[17]杨旭、庆等.语程序设计实用教程人邮电出版社，第一版[18]朱承学C语程序设计教中国水利水电出版社，第一版200431摘要附录一源程序unsignedunsignedint67Fosc24000000/12000000//12分频后的频率DAdata//DA数据端口DA_S1=P2^0;//控制DAC0832的8位输入寄存器，仅当都为0，可以输出数据(处于直通状态)，否则，输出将被锁存DA_S2=P2^1;//控制DAC0832的8位DAC存器当都为0时，可以输出数据(处于直通状态)，否则，输出将被锁存key=P3^2;//'抽点'计数//传递频率的中间变量//uint//方波输出函数中用于简单判别作用waveform;//其为0、1、时，分别代表三种波codefreq_unit[3]={10,50,200};//三种波的频率单位idatawavefreq[3]={1,1,1};//每种波定义一个数组单元，用于存放单位频率的个数codelcd_hang1[]={"Sine""Triangle""Square""Select""presskey!"};idatalcd_hang2[16]={"f=Hz"};/*ucharwave_freq_adjust[]={频率调整中间值0xff,0xb8,0x76,0x56,0x43,0x37,0x2e,0x26,0x20,0x1c,//弦波频率调整中间值//角波频率调整中间值0xff,0x8e,0x5a,0x41,0x32,0x28,0x20,0x1b,0x17,0x0e};uint//率调整中间值32摘要295,142,90,65,50,40,32,27,23,14,295,142,*//*uchar0xfc,0xfe,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfc,0xfe,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,code0x17,0x0b,0xb2,0x05,0x37,0x58,0x70,0x82,0x90,0x9b,//***********两组数组很重要，需要根据波形来调试，选择合适的值，使输出波形达到频率要求************//code0xfd,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfd,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,code0x06,0x8a,0x10,0x4e,0x78,0x93,0xa8,0xb3,0xbe,0xc6,弦波频率调整中间值0xac,0xde,0x48,0x7a,0x99,0xaf,0xbb,0xc8,0xd0,0xde,//三角波频率调整中间值0xff,0x8e,0x5a,0x41,0x32,0x28,0x20,0x1b,0x17,0x0e};codetriangle_tab[]={//隔数字8，采取一次0x00,0x08,0x10,0x18,0x20,0x28,0x30,0x38,0x40,0x48,0x50,0x58,0x60,0x68,0x70,0x78,0x80,0x88,0x90,0x98,0xa0,0xa8,0xb0,0xb8,0xc0,0xc8,0xd0,0xd8,0xe0,0xe8,0xf0,0xf8,0xff,0x78,0x70,0x68,0x60,0x58,0x50,0x48,0x40,0x38,0x30,0x28,0x20,0x18,0x10,0x08,0x00};codesine_tab[256]={//出电压从0到最大值（弦波部分）0x80,0x83,0x86,0x89,0x8d,0x90,0x93,0x96,0x99,0x9c,0x9f,0xa2,0xa5,0xa8,0xab,0xae,0x33摘要b1,0xb4,0xb7,0xba,0xbc,0xbf,0xc2,0xc5,0xc7,