基于STC89C52的简易波形发生器

摘要时间：2021.03.05创作：欧阳理本系统是基于STC89c52单片机利用DDS的合鼠原理的低频信号发皮器。束用STC89c52单片机作,控制核芯，外圉采用赵庄/核叔转换电路（DAC0832）、运致电路（LM358）、按诡著相戚卷个系疣。通过按诡控制可产成方波、三命波、正强波、锯齿波不可。微调频率大小。通过上候机可感通过PC可山迄蓿波彬制波形的频率。其世奸荀单、嘏怩优中，频率的褊液由DA和系统时替大小决是，所。很易的实现褊食倜卷，系统的嘏价比裔，可用于多种需要低频信号的场所，房有一关的实用槌。关桂词/STC89C52/DAC0832/关桂词LM358；DDS目录摘要I关键词I.设计任务与要求1.方案设计与论证1系统信号发生的方案设计1系统控制芯片的方案设计13硬件系统模块及理论分析2总体设计框架2最小系统模块电路2DAC0832模块电路3按键电路34.系统软件设计4主流程图5软件模拟仿真643方波仿真图6按键检测原理7总结7参考文献8附件9I源程序9II总电路图17III总图PCB18IV元器件清单18.设计任务与要求①利用单片机组成一个多波信号发生器。②能输出的波形为三角波、锯齿波、方波、正弦波。③输出波形频率f=l〜100Hz、。④输出波形频率通过PC机设置。.方案设计与论证系统信号发生的方案设计方案一、通过专用DDS芯片如AD9850作为信号发生器件，用专用芯片的特点是，产生的信号频率范围宽，可以产生很高的频率，频率的精度高。但是价格比较贵。方案二、通过产生PWM产生方波，通过低通滤波器变为正弦波，在加上其他外围电路可产生三角波、锯齿波、方波、正弦波。可实现题目要求，这种设计价格便，但是外围比较复杂，频率不好控制。方案三、通过单片机外围加上DA芯片代替专用的DDS芯片，同样应用DDS信号合成原理产生任意想要的信号，这样构造的系统简单，用廉价的DAC0832就可产生满足题目要求的低频信号。结论：通过上述三个方案可以知道，用专用DDS芯片合成性能比较高，价格贵，用于本设计就大材小用，用PWM价格便宜，但是性能不好，所以属于中间的DA芯片是理想的选择。系统控制芯片的方案设计方案一、选用STM32作为控制芯片，STM32内部资源丰富，时钟速度快，是一块性价比极高的芯片，用本系统会使得系统速度提升。尽管性价比高，还是比传统51单片机要贵点，控制指令多，相对于51单片机来说程序要比较复杂。方案二、选用STC公司的51单片机，STC89C52是对传统51做了增强，但是与传统51是兼容的，所以指令简单易于欧阳阳理创编 欧阳阳理创编 2021.03.04欧阳阳理创编 欧阳阳理创编 2021.03.04操作，12MHZ的系统完全满足题目涉及要求。结论：通过上述可以知道，STM32,性价比高，性能强大，但是用本系统是大材小用，而STC89c52则完全能满足题目要求而且价格比STM32要便宜，所以本设计选用STC89C52作为控制芯片。3硬件系统模块及理论分析总体设计框架图3.1总体系统框架是由按键、最小系统模块、DAC0832、转串口模块组成，这样就可以实现多函数输出和PC机通信。按键是为了实现波形的切换和频率的大小调节，最小系统是系统的主控制模块，是沟通按键、DAC0832模块、PC机的主控模块，是系统必不可少的模块。转串口模块式为了实现单片机与PC的通信，PC可以通过上位机控制波形的选择和频率大小设置。

最小系统模块电路■CK2--CMS«□€=■CK2--CMS«□€=^□O■cQC=^□O■cQC=*-x= <300 IX：---・quQ图3.2图3.2是STC89C52的最小系统图，组成部分有时钟电路和复位电路。实现的功能是控制DAC0832的模拟输出量的大小和输出的频率，以产生方波、三角波、正弦波、锯齿波，并通过与转串口电路的结合以实现与PC机之间的通信。

3.3DAC0832模块电路上图中DAC0832电路的接法是直通型接法，这种接法的最大特点就是只需要对DAC0832的数据口赋值就可以实现电压的输出，所以操作起来非常方便，而DAC0832输出的并不是电压，而是电流所以要在输出端加上一个运放实现电流到电压的转换。选用LM358的原因是它输出端的电压可以达到负电压，这样就可以实现单电源供电了。按键电路图3.4按键是通过单片机的P0口进行监控，当单片机检查到有按键按下时，单片机就会根据按键对DA输出进行相应的改变，这样就可以实现按键对输出波形的切换和频率的调节。转串口电路图3.5转串口用的芯片是CH340,CH340产家提供有两种接法，一种是可以把PC机串口的电平转变为USB电平，另外一种可以直接把单片机的电平转换为USB电平，本设计选用的是第二种接法，因为这样接就可以省去了MAX232把单片机电平转换外PC机电平，这样设计电路变得更加可靠稳定了，同时也可以节省成本，同样本电路也是需要时钟电路让CH340能正常工作。4.系统软件设计系统软件由主程序和产生波形的子程序组成，软件设计主要是产生各种波形的子程序的编程，通过编程可得到各种波形。周期的改变可采用插入延时子程序的方法来实现。主程序和几种常用波形子程序的流程图如图所示。

主流程图图41由图4.1可以简单的知道，程序的大概思路是，判断按键与上位机是否发送数据来觉得DA的输出量，初始化的时候程序是写输出频率为200HZ的方波信号。软件模拟仿真图4.2锯齿波仿真锯齿波产生是通过P2口将00H送入寄存器A中，DAC0832输出A中的内容，读取P2口的状态，取反后作为延时常数，当A中的内容不为0FFH时，A中的内容加1,当A中的内容等于FFH返回开始，从而输出波形。锯齿波程序voidjuchibo(void)jfbr(num=0;num<256;num++){cs=0;DAC0832=num;cs=l;wlule(a==0);a=0;}方波仿真图方波产生是通过P2口将00H输出给DAC0808,输出对应模拟量，然后读取P2口的状态，取反后作为定时器延时，延时时间到，将FFH输出时，同样输出对应模拟量，再延时，从而得到方波。方波程序如下：voidfangbo(void)sfbr(num=0;num<127;num++){cs=0;DAC0832=0XFF;cs=l;while(a=0);a=0：};fbr(num=127;num>0;num-){cs=0;DAC0832=0X00;cs=l;while(a==0);a=0;};按键检测原理voidchangbo(void)jiif(P32=0);delav(20);if(P32=0)flag++；if(flag>=4)flag=0;}总结通过设计简易的函数发生器，我学会了自己查资料，通过大量的资料结合，最终决定了现在所选用的方案，接下来就是运用之前学习过的Protel99se画板技术，成功的画出了电路图。接着是电路的调试，这一个步骤是最难的，当然遇到的挫折也是最多的，例如开始的时候没有对DAC0832深入了解造成了，电路设计没错就是不能正常工作，最后慢慢的调节，发现原来是自己所选用的参考电压出问题，本来应该选用负电压作为参考电压，按照手册提供的经典电路才能得到一个正电压，但是由于没注意到这点所以画了很多的时间。能够把电路正常的调处来还要感谢同学对我的帮忙，因为他们做过这样给我更加大的信心。调完了电路后接下来的是进行写程序，开始调式程序的时候有点乱，因为没有画完流程图在调，所以思路会比较混乱。不过后来通过参照网上的程序，终于实现了题目所要的功能。参考文献[1]周明德.微型计算机系统原理及应用[M].北京：清华大学出版社，2002.341〜364.[2]刘乐善.微型计算机接口技术及应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2001.258-264.[3]童诗白.模拟电路技术基础[M].北京：高等教育出版社，2000.171-202.[4]杜华.任意波形发生器及应用[J].国外电子测量技术，2005.1：38〜40.[5]张友德.单片微型机原理、应用与实践[M].上海：复旦大学出版社，2004.40〜44.[6]程朗.基于8051单片机的双通道波形发生器的设计与实现[J].计算机工程与应用，2004.8：100-103.[7]张永瑞.电子测量技术基础[M].西安：西安电子科技大学出版社,2006.61-101.[8]李叶紫.MCS-51单片机应用教程[M].北京:清华大学出版社，2004.232〜238.附件I源程序/********************************************时间：2013年6月23日15:33:43硬件条件：stc89c521c单片机上项目：函数发生器作者：龙腾跃准备知识：通过DACO832实现信号的发生，DAC0832选用的是直通型输出方式修改：*********************************************/#mchide<REGX52.H>#includeHDelay_time.hM#includeHUart.hH#mclude<intruis.h>//#mcludeHboxmg.hHsbitCS=P3A7;sbitup=P0z0;sbitdown=P0Al;bitflag=0.flagl=0.flag2=Lflag3=0.flag5=0,flag6=l,cont=l;unsignedmtnum4=l70aium3=l88.nuin2=0,numl=0;unsignedchaiinaik=0;unsignedchark=l;unsignedcharN=0x00;unsignedmttmp;unsignedchari=0;unsignedmtt=2;unsignedchaitable[4];voidTnangleQ;〃输出三角波voidSquare。； 〃方波voidsinQ;〃正弦波voidSawtooth。；〃锯齿波voidchaiige();unsignedcharcodesm_tab[]=〃正弦波输出表(0x80,0x83,0x86,0x89,0x8D,0x90,0x93,0x96,0x99.0x9C.0x9F,0xA2,0xA5,0xA&0xAB,0xAE,0xBl,0xB4,0xB7,0xBA.0xBC,0xBF,0xC2,0xC5,0xC7,0xCA,0xCC,0xCF,0xD1,0xD4,0xD6,0xD8,0xDA,0xDD,0xDF,0xEL0xE3,0xE5,0xE7,0xE9,0xEA,0xEC,0xEE,0xEF,0xFl,0xF2,0xF4,0xF5,0xF6,0xF7,0xF8,0xF9,0xFA.0xFB,0xFC,0xFD,0xFD,0xFE,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF.0xFF.0xFF,0xFF,0xFE,0xFD,0xFD,0xFC,0xFB,0xFA,0xF9,0xF8.0xF7.0xF6,0xF5,0xF4,0xF2,0xF1,0xEF,0xEE,0xEC,0xEA,0xE9,0xE7,0xE5,0xE3,0xE1,0xDF,0xDD,0xDA,0xD8,0xD6,0xD4,0xDl,0xCF,0xCC,0xCA,0xC7,0xC5,0xC2,0xBF,0xBC,0xBA,0xB7,0xB4,0xB1,0xAE,0xAB,0xA8,0xA5,0xA2,0x9F,0x9C,0x99.0x96,0x93,0x90.0x8D.0x89,0x86,0x83,0x80,0x80,0x7C,0x79,0x76,0x72,0x6F.0x6C,0x69,0x66,0x63,0x60,0x5D,0x5A,0x57,0x55,0x51,0x4E,0x4C,0x48,0x45,0x43,0x40,0x3D.0x3A,0x38,0x35,0x33,0x30,0x2E,0x2B,0x29.0x27,0x25,0x22,0x20,0xlE,0xlC,0x1A,0xl8,0x16,0x15,0x13,0x11,0x10,OxOE,0x0D,0x0B,0x0A,0x09,0x08,0x07,0x06,0x05,0x04,0x03,0x02,0x02,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0xOO.OxOO,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x02,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09,0x0A,0x0B.0x0D,OxOE,0x10.0x11.0x13,0x15,0x16,0x18,0x1A,OxlC,OxlE,0x20,0x22,0x25,0x27,0x29,0x2B,0x2E,0x30,0x33,0x35,0x38,0x3A,0x3D,0x40,0x43,0x45,0x48,0x4C,0x4E,0x51,0x55,0x57,0x5A,0x5D,0x60,0x63,0x66,0x69,0x6C,0x6F,0x72,0x76,0x79,0x7C,0x7Evvoidmaui()sUan_nut();Delayimis(lOOO);send_stnng("作者:龙腾跃Delayimis(lO);Entei();send_string("作品:简易信号发")；Delayimis(lO);send_string(“生器)Entei();send_stnng("初始波形为200HZ");Delayimis(lO);send_string("方波)CS=O;up=l；down=l;wlule(l)(if(flag)TuangleQ;Sawtooth。；if(flag2)SquaieQ;if(flag3)SU10；change();if(flag5&&flag6){if(iiiaik==4&&cont)inum4=170-t;flag=O;flagl=O;flag2=0;flag3=l;send_data(num4);}if(iiiaik==3&&cont)jinum3=(200.0/t)*188;flag=O;flagl=O;flag2=l;flag3=0;seiid_stnng("频率：”);send_data(t);send_string(MHZM);}if(maik==2&&cont)ji

nuin2=t;flag=0;flagl=l;flag2=0;flag3=0;send_data(num2);if(inaik==l&&cont)(numl=5-t/10;flag=l;flagl=0;flag2=0;flag3=0;send_data(t);)flag5=O;〃串口中断子函数j〃串口中断子函数voidUan(void)intemipt4using1if(l=RI)〃必须进行判断才可以实现中断的对应响应(RI=0;table[i]=SBUF;1++;t=(table⑵-48)*100+(table[3]-48)*10+(table[0]-48);maik=table[l]-48;flag5=l;TR0=0;1=0；flag6=^flag6;cont=l;产********************************************************输出三角波*********************************************************/voidTnangle()(unsignedchai1;unsignedintj;fbr(l=O;K255;l=l+k)(P2=l;wlule(j<numl)(J++；)J=o；}fbi(l=255;l>l;l=l-k)(wliile(j<numl)(J++；)J=o；P2=l;}j/*********************************************************输出方波函数*********************************************************/voidSquaie()unsignedintj=O;N=~N;P2=N;while(j<num3)J++；}J=o；}/*********************************************************输出正弦波函数*********************************************************/voidsm()unsignedintij=0;fbr(i=O;i<256;i++J=0)J++；}P2=sm_tab[i];)}/*********************************************************输出锯齿波函数********************************************