信号发生器的设计

1、北方民族大学 实训报告 系（部、中心） 姓 名 学 号 专 业 班 级 同组人员 课程名称 实训题目名称 起止时间 成 绩 指导教师签名 北方民族大学教务处制 评语： 成绩： （1）：答辩（%） （2）：报告（%） （3）：平时（%） 总成绩： 指导老师： 年 月 日 目录 一、设计目的及原理 .4 1、设计目的 .4 2、设计原理 .4 二、设计方案 .5 2.1 方案的选择.5 2.2 方案的确定.5 2.3 系统总体框图 .5 三、系统硬件设计 .6 3.1 系统主芯片为 AT89S51.6 3.2 系统 D/A 转换芯片 DAC0832 .10 3.3 系统的放大输出芯片 OP07.1

2、2 3.4 信号发生器硬件电路（proteus） .14 3.5 系统供电电源.15 3.6 系统的晶振复位电路.15 四、系统软件设计.16 五、信号发生器 protel .19 六、信号发生器实物图.20 七、实训元件清单.21 八、实训心得.21 九、参考文献.22 一、一、设计目的及原理设计目的及原理 1、设计目的 随着社会的发展，科学的进步，人们 的生活水平在逐步的提高，尤其是微电子技术的发展，犹 如雨后春笋般的变化，单片机的应用已经越来越贴近生活， 信号系统在电子工业中的应用也越来越广泛，基于这样的 理念，本次设计是用单片机来设计的信号发生器。该设计 系统是以 AT89S51 为单

3、片机，DAC0832 为 D/A 转换器， OP07 作为放大输出设计的信号发生系统，实现信号的产生 与输出放大，通过本次设计，要求熟练掌握单片机的应用， 熟悉电子产品的制作流程，对电子产品的设计制作过程有 一定的认识，并学会熟练使用 Protues 、Keil 和 Protel 等软件。 2、设计原理 信号发生系统利用单片机与 D/A 转换 芯片的应用，利用单缓冲方式连接单片机与 DAC0832，通过 单片机输入数据控制 DAC0832 输出模拟信号，最终信号利 用放大器 OP07 的放大作用放大输出的电流信号，使信号发 生器输出各种设定的波形。 二、二、设计方案设计方案 2.1方案的选择

4、方案一、利用单片机与信号发生器 MAX038，通过控制 单片机的输出引脚控制 MAX038 的输入 A0、A1，信号发生器 的输入变化来输出不同的波形。 方案二、通过单片机输出不同波形的数字量，将数字 量传输给 D/A 转换器，通过 D/A 转换器将数字量转化为模拟 量，从而实现波形的输出。 2.2方案的确定 单片机控制的 DAC0832 D/A 转换器是是 8 位分辨率 D/A 转换集成芯片，与处理器完全兼容，其价格低廉，接口 电路及程序简单，转换控制容易，而且输出较为稳定， 可实现具体稳定波形的输出。 2.3 系统总体框图 AT89S51 开关控制 D/A 转换器 稳压电源 晶振电路 OP

5、07 放大 输出 三、三、系统硬件设计系统硬件设计 3.1 系统主芯片为 AT89S51 AT89S51 是一个低功耗，高性能 CMOS 8 位单片机，片 内含 4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存储器，器件采用 ATMEL 公司的高密 度、非易失性存储技术制造，兼容标准 MCS-51 指令系统及 80C51 引脚结构，芯片内集成了通用 8 位中央处理器和 ISP Flash 存储单元，AT89S51 在众多嵌入式控制应用系统中得到广 泛应用。 V VC CC C：电源电压输入端。 G GN ND D：电源

6、地。 P P0 0 口口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可 吸收 8TTL 门电流。当 P1 口的管脚第一次写 1 时，被定义为 高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义 为数据/地址的第八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输 入口，当 FIASH 进行校验时，P0 输出原码，此时 P0 外部必 须被拉高。 PDIP 封装的 AT89S51 管脚图 P P1 1 口口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后， 被内部上拉为高，可用作输入， P1 口被外部下拉

7、为低电平时， 将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校 验时，P1 口作为第八位地址接收。 P P2 2 口口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 口缓冲器可接收，输出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写 “1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此 作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由 于内部上拉的缘故。 P2 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存取时， P2 口输出地址的高八位。在 给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址 数据存储器进行读写时， P2 口输出其特殊功能寄

8、存器的内容。 P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P P3 3 口口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口， 可接收输出 4 个 TTL 门电流。当 P3 口写入“1”后，它们被 内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉 为低电平，P3 口将输出电流（ ILL）这是由于上拉的缘故。 P3 口除了作为普通 I/O 口，还有第二功能： P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） 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（T

9、1 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（外部数据存储器的读选通） P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 I/O 口作为输入口时有两种工作方式，即所谓的读端口与 读引脚。读端口时实际上并不从外部读入数据，而是把端口 锁存器的内容读入到内部总线，经过某种运算或变换后再写 回到端口锁存器。只有读端口时才真正地把外部的数据读入 到内部总线。89C51 的 P0、P1、P2、P3 口作为输入时都是准 双向口。除了 P1 口外 P0、P2、P3 口都还有其他的功能。 R RS ST T：复位输入端，高电平有效。当振荡器复位器件时， 要保持 R

10、ST 脚两个机器周期的高电平时间。 A AL LE E/ /P PR RO OG G：地址锁存允许/编程脉冲信号端。当访问外部 存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字 节。在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时， ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频 率的 1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。 然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。此 时， ALE 只有在执行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另 外，该引脚被略微拉高。如果微

11、处理器在外部执行状态ALE 禁止，置位无效。 P PS SE EN N：外部程序存储器的选通信号，低电平有效。在由 外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 /PSEN 有效。 但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 /PSEN 信号将不 出现。 E EA A/ /V VP PP P：外部程序存储器访问允许。当 /EA 保持低电平 时，则在此期间外部程序存储器（ 0000H-FFFFH），不管是 否有内部程序存储器。注意加密方式 1 时，/EA 将内部锁定 为 RESET；当/EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（VPP）。 X

12、 XT TA AL L1 1：片内振荡器反相放大器和时钟发生器的输入端。 X XT TA AL L2 2：片内振荡器反相放大器的输出端。 3.2系统 D/A 转换芯片 DAC0832 DAC0832 是双列直插式 8 位 D/A 转换器。能完成数字量输 入到模拟量(电流)输出的转换。图 1-1 和图 1-2 分别为 DAC0832 的引脚图和内部结构图。其主要参数如下：分辨率为 8 位，转换时间为 1s，满量程误差为1LSB，参考电压为 (+10-10)V，供电电源为(+5+15)V，逻辑电平输入与 TTL 兼 容。从图 1-1 中可见，在 DAC0832 中有两级锁存器，第一级锁 存器称为输

13、入寄存器，它的允许锁存信号为 ILE，第二级锁存 器称为 DAC 寄存器，它的锁存信号也称为通道控制信号 /XFER。 图 1-1 中，当 ILE 为高电平，片选信号 /CS 和写信号 /WR1 为 低电平时，输入寄存器 控制信号为 1，这种情 况下，输入寄存器的输 出随输入而变化。此后， 当 /WR1 由低电平变高 时，控制信号成为低电 平，此时，数据被锁存到输入寄存器中，这样输入寄存器的输 出端不再随外部数据 DB 的变化而变化。 对第二级锁存来说，传送控制信号 /XFER 和写信号 /WR2 同 图图 1-1、DAC0832 引脚图引脚图 时为低电平时，二级锁存控制信号为高电平，8 位的

14、 DAC 寄存 器的输出随输入而变化，此后，当 /WR2 由低电平变高时，控 制信号变为低电平，于是将输入寄存器的信息锁存到 DAC 寄存 器中。 图 1-1 中其余各引脚的功能定义如下： (1)、DI7DI0 ：8 位的数据输入端，DI7为最高位。 (2)、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。 (3)、IOUT2 ：模拟电流输出端 2， IOUT2与 IOUT1的和为一个常 数，即 IOUT1IOUT2常数。 (4)、RFB ：反馈电阻引出端，DAC0832 内部已经有反馈电阻， 所以

15、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。 (5)、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。 (6)、Vcc ：芯片供电电压，范围为(+5 15)V。 (7)、AGND ：模拟量地，即模拟电路接地端。 (8)、DGND ：数字量地。 图图 1-2、DAC0832 内部结构图内部结构图 3.3 系统的放大输出芯片 OP07 op07的功能介绍：Op07芯片是

16、一种低噪声，非斩波稳零的 双极性运算放大器集成电路。由于 OP07具有非常低的输入失调 电压（对于 OP07A 最大为25V） ，所以 OP07在很多应用场合不 需要额外的调零措施。OP07同时具有输入偏置电流低（OP07A 为2nA）和开环增益高（对于 OP07A 为300V/mV）的特点，这 种低失调、高开环增益的特性使得 OP07特别适用于高增益的测 量设备和放大传感器的微弱信号等方面。 特点： 超低偏移： 150V 最大 。 低输入偏置电流： 1.8nA 。 低失调电压漂移： 0.5V/ 。 超稳定，时间： 2V/month 最大 高电源电压范围： 3V 至22V 3.4 信号发生器硬

17、件电路（proteus） 3.5系统供电电源 本设计的供电电路主要变压器、整流桥、滤波电路和 7805 芯片组成。电源供电电路如图所示： 3.6系统的晶振复位电路 四四、系统软件设计系统软件设计 #include #include #define DAC0832 XBYTE0 x0fff float code table2= 100.0000 , 102.4541 , 104.9068 , 107.3565 , 109.8017 ,112.2411 , 114.6730 , 117.0962, 119.5090, 121.9101 , 124.2980, 126.6713 , 129.0285

18、, 131.3682 , 133.6890 , 135.9895, 138.2683, 140.5241, 142.7555 , 144.9611, 147.1397, 149.2898 ,151.4103 , 153.4998 , 155.5570, 157.5808 , 159.5699, 161.5232 , 163.4393 , 165.3173, 167.1559 , 168.9541, 170.7107, 172.4247 , 174.0951, 175.7209, 177.3010 , 178.8346, 180.3208 , 181.7585 , 183.1470, 184.4

19、854 , 185.7729, 187.0087 ,188.1921, 189.3224 , 190.3989 , 191.4210 , 192.3880 , 193.2993 , 194.1544 , 194.9528 , 195.6940 , 196.3776, 197.0031 , 197.5702 , 198.0785, 198.5278 , 198.9177 , 199.2480 , 199.5185 , 199.7290, 199.8795, 199.9699 , 200.0000 , 199.9699, 199.8795 , 199.7290 , 199.5185 , 199.2

20、480 ,198.9177 ,198.5278, 198.0785, 197.5702, 197.0031 , 196.3776, 195.6940 , 194.9528 , 194.1544, 193.2993 , 192.3880, 191.4210 , 190.3989 , 189.3224 , 188.1921, 187.0087, 185.7729 , 184.4854, 183.1470, 181.7585, 180.3208, 178.8346 , 177.3010, 175.7209 , 174.0951 , 172.4247 , 170.7107, 168.9541 , 16

21、7.1559, 165.3173 , 163.4393 , 161.5232, 159.5699 , 157.5808 , 155.5570 , 153.4998 ,151.4103 , 149.2898, 147.1397 , 144.9611 , 142.7555 , 140.5241 , 138.2683 , 135.9895 , 133.6890, 131.3682, 129.0285, 126.6713 , 124.2980 , 121.9101 , 119.5090 , 117.0962 , 114.6730 , 112.2411, 109.8017, 107.3565, 104.

22、9068, 102.4541 , 100.0000 , 97.5459 , 95.0932, 92.6435, 90.1983 , 87.7589 , 85.3270, 82.9038 , 80.4910 , 78.0899 , 75.7020 , 73.3287 , 70.9715, 68.6318, 66.3110 , 64.0105, 61.7317 , 59.4759 , 57.2445 , 55.0389, 52.8603 , 50.7102 , 48.5897, 46.5002 , 44.4430, 42.4192 , 40.4301, 38.4768 , 36.5607 , 34

23、.6827, 32.8441 , 31.0459 , 29.2893 , 27.5753, 25.9049, 24.2791, 22.6990 , 21.1654 , 19.6792 , 18.2415 , 16.8530 , 15.5146 , 14.2271, 12.9913, 11.8079, 10.6776, 9.6011 , 8.5790, 7.6120, 6.7007, 5.8456 , 5.0472, 4.3060 , 3.6224 , 2.9969 , 2.4298 , 1.9215 , 1.4722 , 1.0823 , 0.7520 , 0.4815, 0.2710 , 0

24、.1205, 0.0301 , 0 , 0.0301 , 0.1205 , 0.2710 , 0.4815 , 0.7520, 1.0823 , 1.4722 , 1.9215 , 2.4298, 2.9969 , 3.6224 , 4.3060 , 5.0472 , 5.8456, 6.7007 , 7.6120 , 8.5790, 9.6011 , 10.6776, 11.8079 , 12.9913 , 14.2271, 15.5146, 16.8530 , 18.2415, 19.6792 , 21.1654 , 22.6990 , 24.2791 , 25.9049 , 27.575

25、3 , 29.2893, 31.0459 , 32.8441 , 34.6827, 36.5607 , 38.4768 , 40.4301, 42.4192 , 44.4430 , 46.5002, 48.5897 , 50.7102 , 52.8603, 55.0389 , 57.2445 , 59.4759, 61.7317 , 64.0105 , 66.3110, 68.6318 , 70.9715 , 73.3287 ,75.7020 , 78.0899, 80.4910, 82.9038 , 85.3270 , 87.7589, 90.1983, 92.6435 , 95.0932 , 97.5459 , 100.0000 ; sbit K1 = P10; sbit K2 = P11; sbit K3 = P12; sbit K4 = P13; /*延时函数*/ void delay(unsigned int i) while(i-); /*方波*/ void fang() DAC0832=0; delay(15); DAC0832=0 xff; delay(15); /*锯齿波*/