函数发生器 课程设计

函数发生器设计

摘要

波形发生器是一种常用的信号源，广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。本函数发生器采用STC89C52单片机作为控制核心，外围采用数字/模拟转换电路(DAC0832)、运放电路(uA741)、按键和LCD显示电路等。电路采用STC89C52单片机和一片DAC0832数模转换器组成数字式低频信号发生器。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。由于采用uA741运算放大器和滤波电路，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。

通过按键控制可产生方波、三角波、正弦波，同时用LCD1602显示|幅值和频率。所产生的波形Vp-p范围为0-5V。本系统设计简单、性能优良，具有一定的实用性。

关键词 STC89C52，DAC0832，uA741

目录

摘要

1 系统方案 (2)

1.1 信号发生部分 (2)

1.2 显示部分 (3)

2 系统设计 (3)

2.1 总体设计思路 (3)

2.2 总体框图 (3)

3 硬件电路 (4)

3.1 单片机电路 (4)

3.1.1 功能与基本原理 (4)

3.1.2资源分配 (5)

3.2 波形转换(D/A)电路 (5)

3.3 显示接口电路 (7)

3.4 键盘接口电路 (7)

3.5 电源电路 (8)

4 软件设计及流程 (9)

4.1 主程序流程图 (10)

4.2 幅值频率设定子程序流程图 (11)

4.3 显示子程序流程图 (12)

4.4中断子程序流程图 (12)

5.结束语 (14)

参考文献 (15)

附录 (16)

1 系统方案

题目对于功能的要求:利用D/A转换器，系统能输出三角波、梯形波、锯齿波信号，使用键盘或电位器来调整输出频率，并能在显示器显示设定值。使用按键切换上述三种输出波形。

对于硬件要求:使用D/A、LED显示器、按键或电位器等。LED显示器、按键数目尽量少，但要说明显示方式和操作步骤。

根据要求对下面方案进行论证。

1.1 信号发生部分

采用单片机和数模/转换DAC0832实现波形的产生。波形的产生是通过STC89C52执行方波波形发生程序，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89C52的Pl口接5个按扭，通过软件编程来选择各种波形、幅值电压和频率，每种波形对应一个按钮。此方案的优点是电路原理比较简单，实现起来比较容易。

此方案地实现题目要求，三种波形的产生可由程序控制，并通过按键选择波形输出，在示波器上显示波形。波形的周期与频率步进也可以用程序改变。在本设计的基础上，加上LCD显示器，则可通过按钮设定所需要的波形频率，并在LCD上显示频率、幅值电压。输出波形稳定，精度高，滤波好，抗干扰效果好，连接简单，性价比高。

1.2 显示部分

LCD液晶显示，LCD液晶不但能显示字符和数字，而且显示效果较好，容易编程实现。

2 系统设计

2.1 总体设计思路

根据题目要求，经过仔细考虑，充分考虑各种因素，制定了整体设计方案:以STC89C52单片机为控制核心，P0口接DAC0832信号输入并数模转换，程序控制产生三种波形，通P1口接5个按键，控制频率、幅值和占空比，由按键选择三种波形的输出。由uA741运放实现DAC0832输出电流到电压的转换，在LCD1602上实时显示频率与幅值，波形在示波器上显示。

2.2 总体框图

本系统总体框图如图2.1所示：

图2-1 系统框图

3 硬件电路

本系统由单片机、波形转换(D/A)电路、显示接口电路、键盘接口电路等部分构成。

3.1 单片机电路

3.1.1 功能与基本原理

功能: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D/A接口电路和显示驱动电路。

AT89S51外接12M晶振作为时钟频率，并采用电源复位设计。复位

电路采用上电复位，它的工作原理是，通电时，电容两端相当于短路，于是RST引脚上为高电平，然后电源通过对电容充电。RST端电压慢慢下降，降到一定程序，即为低电平，单片机开始工作。产生方波程序思路:根据定时器溢出的时间，将频率值换算为定时器溢出的次数(T1–over-num)。使用变量(T1-cnt)暂存定时器Tl的溢出次数，当达到规定的次数(Tl-over-num)肘，将输出管脚的状态取反达到方波的产生。另外，采用查询的方式实现按键的扫描和LCD液晶的显示，中断服务程序实现方波的产生和连续按键的计时功能。

3.1.2资源分配

软、硬件设计是设计中不可缺少的，为了满足功能和指标的要求，资源分自己为:单片机用12M晶振，P0口与DAC0832相连;P1口接六个按键，实现频率、幅度、占空比的调节，以及波形选择; P口接LCD1602液晶显示器，实时显示频率与幅值。

3.2 波形转换(D/A)电路

功能:将波形样值的编码转换成模拟值，完成的波形输出。

由一片0832和uA741运放组成。DAC0832是一个具有两个输入数据寄存器的8位DAC。目前生产的DAC芯片分为两类，一类芯片内部设置有数据寄存器，不需要外加电路就可以直接与微型计算机接口。另一类芯片内部没有数据寄存器，输出信号随数据输入线的状态变化而变化，因此不能直接与微型计算机接口，必须通过并行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，它内部具有两级数据寄存器，完成8位电流D/A转换，故不需要外加电路。0832是电流输