测控系统原理课程设计汇本

摘要

本系统以AT89C52为核心器件，设计一种函数信号发生器，AT89C52是一个低电压高性能CMOS 8位单片机，片含8k bytes的课反复擦写的Flash只读存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM）。本系统大致可分为四个模块，单片机控制模块（AT89C52），波形输出模块（DAC0832、UA741），显示模块（数码管、电阻），按键模块。可以输出三角波、正向锯齿波、负向锯齿波和方波，波形清晰，系统采用按键输入，利用数码管显示电路输出数字显示的方案，其中：0为方波、1为正向锯齿波、2为负向锯齿波、3 为三角波。

目录

第一章设计容及要求 (2)

第二章需求分析与设计思路 (2)

第三章总体方案设计 (3)

3.1硬件设计 (3)

3.1.1 硬件设计系统总体框图 (3)

3.1.2单片机控制系统电路 (3)

3.1.3波形输出模块电路 (3)

3.1.4显示模块 (3)

3.1.5按键模块 (3)

3.2软件设计 (4)

第四章详细设计 (4)

4.1硬件电路原理图 (4)

4.2元件清单并说明元件选择及参数选择的依据 (5)

4.3仿真运行结果 (6)

4.4 单片机片资源分配图 (7)

4.5 软件流程图 (8)

4.6程序清单及注释 (8)

第五章使用说明 (9)

5.1性能和功能介绍 (9)

5.2各操作开关、按钮、指示灯、显示器等的作用介绍 (9)

5.3使用操作步骤 (9)

5.4故障处理 (9)

第六章设计体会 (9)

第七章参考文献 (10)

附录 (10)

第一章设计的容及要求

运用所学单片机、模拟和数字电路、以及测控系统原理与设计等方面的知识，设计出一台以AT89C52为核心的函数发生器，能分别产生三角波、正向锯齿波、负向锯齿波和方波，完成输出信号的产生、显示及键盘接口电路等部分的软、硬件设计，要求采用DAC0832 实现D/A转换，利用按键（自行定义）进行输出波形选择，同时将当前输出波形代号显示在LED上：0为方波、1为正向锯齿波、2为负向锯齿波、3 为三角波。

要求：

1、设计接口电路，将这些外设构成一个简单的单片机应用系统。

2、函数发生器要求如下：

1）1位数码显示

2）输出信号：0~5V。

3）按键切换输出波形。

第二章需求分析与设计思路

本次设计要求设计一台以AT89C52为核心函数信号发生器，由单片机完成人机界面、系统控制、信号的采集分析以及信号的处理和转换，系统采用按键输入，利用数码管显示电路输出数字显示的方案。故将设计分解为四个模块，单片机控制模块（AT89C52），数模转换放大（DAC0832、UA741），显示模块（数码管、电阻），按键模块。波形的产生是通过AT89C52 执行某一波形发生程序，向D/A转换器的输入端按一定的规律发生数据，从而在D/A转换电路的输出端得到相应的电压波形。在AT89C52的P1口接4个按扭,通过软件编程来选择各种波形、幅值电压和频率，另有P1.4口管脚接七段数码管芯片，以驱动数码管显示电压幅值和频率，每种波形对应一个按钮。其中单片机控制电路主要是形成扫描码，键值识别、键处理、参数设置；形成显示段码；产生定时中断；形成波形的数字编码，并输出到D/A接口电路和显示驱动电路。显示电路则驱动1位七段数码管显示，扫描按钮。波形转换电路将波形样值的编码转换成模拟值，完成单极性的波形输出。单片机向0832发送数字编码，产生不同的输出。先利用采样定理对各波形进行抽样，然后把各采样值进行编码，的到的数字量存入各个波形表，执行程序时通过查表方法依次取出，经过D/A转换后输出就可以得到波形。利用按键进行输出波形选择，同时将当前输出波形代号显示在LED上：0为方波、1为正向锯齿波、2为负向锯齿波、3 为三角波。

第三章总体方案设计

3.1硬件设计

3.1.1系统硬件总体框图如下：

3.1.2单片机控制系统电路

AT89C52是片有ROM/EPROM的单片机，因此，这种芯片构成的最小系统简单、可靠。其主要功能是形成扫描码，键值识别、键处理、参数设置；形成显示段码；产生定时中断；形成波形的数字编码，并输出到D/A接口电路和显示驱动电路。

3.1.3波形输出模块电路

由于单片机采用编程方法产生四种波形、通过D/A转换模块DAC0832转换成模拟量在经过UA741进行放大之后输出。

DAC0832芯片是一种具有两个输入数据寄存器的8位DAC，它能直接与MCS51单片机接口。目前生产的DAC芯片分为两类，一类芯片部设子有数据寄存器，不需要外加电路就可以直接与微型计算机接口。另一类芯片部没有数据寄存器，输出信号随数据输入线的状态变化而变化，必须通过并口接口与微型计算机接口。DAC0832是具有20条引线的双列直插式CMOS 器件，它部具有两级数据寄存器，完成8位电流D/A转换，故不需外加电路。单片机向0832发送数字编码，产生不同的输出。先利用采样定理对各波形进行抽样，然后把各采样值进行编码。

3.1.4显示模块

功能：驱动LED，数码管显示数。

数码管为共阴极，没有译码器再加上单片机电流不是很大，我们不接电阻让数码管最亮。

3.1.5按键模块

需要选择四种波，所以选用四个按键。选用独立式键盘连接方式，各按键相互独立，每个按键的“接零端”均接地，每个按键的“测试端”分别接入AT89C51的一根输入线，即P1.0接方波输入，P1.1接正向锯齿波，P1.2接负向锯齿波，P1.3接三角波。

3.2软件设计

软件由主程序和产生波形的子程序组成，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。并且，我们要选中DAC0832,对它进行清零。利用按键来控制来控制不同波形的输出。

软件结构框图如下

第四章详细设计

4．1硬件电路原理图

①硬件电路原理图如下所示