基于系列单片机的多功能波形发生器及特定波形幅值调节
基于单片机的波形发生器设计及实现
基于单片机的波形发生器设计及实现引言：波形发生器是电子设备中常用的测试设备，它可以产生各种波形信号，如正弦波、方波、三角波等，对于电子工程师来说是非常重要的仪器。
本文将介绍一种基于单片机的波形发生器的设计及实现方法。
设计目标：1.可以产生正弦波、方波和三角波等多种波形信号。
2.波形发生器的频率范围可以调节，并且稳定可靠。
3.实现简单、成本低廉、易于维护。
硬件设计和实现：波形发生器的核心部件是单片机，通过单片机的高精度计数器和时钟模块可以实现频率的调节和控制。
其基本原理是通过单片机的IO口输出不同的电平来产生不同的波形。
1.信号发生部分：通过单片机的IO口输出电平控制信号发生电路。
正弦波的发生电路可以采用RC振荡器电路，方波和三角波的发生电路可以采用计数器和比较器。
2.频率调节和控制部分：使用单片机内部的定时器和计数器来控制波形的频率和周期。
通过改变定时器的工作模式和计数器的计数值，可以实现不同频率的波形信号输出。
3.显示和控制部分：通过LCD显示屏显示波形参数和频率，并且可以使用按键控制频率的调节和选择不同的波形。
软件设计和实现：1.初始化设置：包括单片机的IO口设置、定时器和计数器的初始化、LCD显示屏的初始化等。
2.频率调节和控制：通过按键扫描和中断处理函数来实现频率的调节和控制。
按键的按下和释放可以触发相关的中断服务程序，从而实现频率的增加和减少。
3.波形产生：通过定时器中断来控制波形的产生。
当定时器溢出时，会触发中断服务程序，从而改变IO口的电平状态，实现不同波形信号的输出。
测试与结果：进行相应的软硬件调试后，我们可以成功实现基于单片机的波形发生器。
通过按键可以选择不同的波形类型，并且可以根据需要调节波形的频率。
总结：本文介绍了一种基于单片机的波形发生器的设计与实现方法。
通过使用单片机的IO口、定时器和计数器，可以实现不同波形信号的输出和频率的调节。
这种波形发生器具有成本低廉、稳定可靠、易于维护等优点，可以满足电子工程师对波形发生器的基本需求。
单片机波形发生器频率调节
单片机波形发生器频率调节
单片机波形发生器是一种能够生成各种波形（如方波、三角波、锯齿波、正弦波等）的设备，其频率调节通常通过软件编程实现。
以下是一个基于单片机波形发生器的频率调节的基本过程：
1. 初始化单片机：首先，需要对单片机进行初始化，包括设置时钟、I/O端口、中断等。
2. 编写波形生成程序：根据需要生成的波形类型，编写相应的程序。
例如，生成正弦波需要计算每个采样点的正弦值，生成方波则需要在一个周期内输出高低电平。
3. 频率计算：根据所要生成的波形的频率，计算出每个周期内需要多少个时钟周期，以及每个时钟周期内需要多长时间。
4. 定时器设置：在单片机中设置一个定时器，用于定时产生中断，从而控制波形的输出。
定时器的时钟源可以是系统时钟、外部时钟或者定时器自身产生的时钟。
5. 中断服务程序：当定时器达到预设的计数值时，将产生中断。
在中断服务程序中，根据波形生成程序的指令，改变输出波形的电平状态。
6. 输出波形：通过单片机的I/O端口，输出波形信号。
如果需要，可以通过DAC（数字模拟转换器）将数字信号转换为模拟信号。
7. 频率调节：通过改变定时器的计数值或者波形生成程序的参数，可以实现波频率的调节。
例如，增加计数器的值将降低输出频率，减少计数器的值则提高输出频率。
8. 测试与校准：对生成的波形进行测试，确保其频率和形状符合要求。
如有必要，进行校准。
在实际应用中，可能还需要考虑波形的非线性失真、噪声、电源波动等因素，这些因素都可能影响波形的质量。
因此，频率调节不仅仅是简单的数字操作，还需要结合实际的硬件特性进行细致的调整。
基于单片机的多波形信号发生器设计
基于单片机的多波形信号发生器设计
单片机多波形信号发生器是一种可以在微控制器芯片上合成不同波形的电路。
该电路可以生成正弦波、方波、三角波等多种波形，也可以通过设置不同的频率、幅值和相位来调节波形。
单片机多波形信号发生器被广泛应用于各种实验中，如音频信号处理、电子测量和信号仿真等领域。
以下是单片机多波形信号发生器设计的步骤：
1. 确定系统主要功能要求。
2. 选择合适的单片机芯片和外围电路。
3. 根据所选芯片的不同特点编写程序，并在仿真软件中进行测试。
4. 设计输出电路，包括输出放大电路和输出滤波电路。
5. 根据实际需要设计显示电路，用于控制波形参数和频率。
6. 进行系统调试和测试，对系统进行优化和改进。
7. 构建原型并进行实验验证，进一步检验系统性能是否能够满足所需的功能要求。
总结而言，单片机多波形信号发生器设计的关键是合理选择芯片和外围电路，并编写合适的程序用于控制波形参数。
同时，开发人员需要进行充分的调试，以确保系统运行稳定、波形输出准确、频率稳定。
基于51单片机的波形发生器的设计
基于51单片机的波形发生器的设计引言：波形发生器是一种可以生成特定频率、特定波形的电子设备。
它广泛应用于科研、教学和产业生产等领域，可以用于信号发生、信号测试、信号仿真等各种任务。
本文将介绍一个基于51单片机的波形发生器的设计方案。
一、系统硬件设计1.系统框架该波形发生器系统采用51单片机作为主控芯片，主要包括三个部分：信号生成模块、显示模块和控制模块。
其中，信号生成模块负责产生各种特定频率、特定波形的信号；显示模块用于展示信号参数等相关信息；控制模块负责接收用户输入并对波形发生器进行控制。
2.硬件连接信号生成模块与主控芯片之间通过I/O接口相连，用于传输数据和控制信号。
显示模块通过串口与主控芯片相连，用于显示相关信息。
控制模块通过按键、旋钮等输入设备与主控芯片相连，用于接收用户输入。
二、系统软件设计1.系统初始化在系统初始化阶段，主控芯片需要完成引脚、定时器、串口等相关资源的初始化工作。
同时，还需要设置一些全局变量和参数的初始值。
2.信号生成模块信号生成模块通过定时器产生特定频率的时钟信号，并根据用户输入的参数生成相应的信号波形。
主控芯片利用定时器中断函数进行波形生成，并将生成的信号数据存放在缓冲区中。
3.显示模块显示模块负责将信号波形显示在液晶屏上，并显示相关参数，如频率、幅度等。
主控芯片将信号数据从缓冲区中读取，并通过串口发送给显示模块进行显示。
4.控制模块控制模块负责接收用户输入的控制指令，并通过按键、旋钮等输入设备完成用户交互。
主控芯片通过中断函数实时读取用户输入并进行相应的控制操作。
三、系统功能设计1.频率设置功能用户可以通过控制模块设置波形发生器的频率，可以选择固定频率或者可调频率。
利用定时器时钟频率与定时器中断的时间间隔来控制波形的频率。
2.波形选择功能用户可以通过控制模块选择不同的波形类型，如正弦波、方波、三角波、脉冲波等。
主控芯片根据用户指令设置波形参数，并生成相应的波形信号。
基于51单片机的波形发生器设计报告
基于51单片机的波形发生器设计报告波形发生器是一种电子设备，用于产生各种不同类型和频率的电信号波形。
基于51单片机的波形发生器设计是一种常用的工程设计。
下面是一个关于基于51单片机的波形发生器设计的报告，详细介绍了设计的原理、步骤、电路、程序和性能。
一、设计原理：二、设计步骤：1.确定波形发生器的输出频率范围和分辨率要求。
2.选择适当的定时器/计数器模块来实现频率的计时和控制。
3.设计电路，包括定时器/计数器模块、晶振、滤波电路和输出接口等。
4.编写程序，配置定时器/计数器模块的工作模式、计数值和中断服务程序。
5.调试和测试电路和程序，确保波形发生器正常工作并满足设计要求。
三、电路设计：1.定时器/计数器模块：选择一个合适的定时器/计数器模块，如51单片机的定时器/计数器T0或T1、根据设计要求，设置工作模式、计数器模式和计数值。
2.晶振：选择适当的晶振频率，一般为11.0592MHz，将晶振连接到单片机的晶振引脚。
3.滤波电路：根据需要，设计一个滤波电路来滤除不需要的高频噪声和杂散信号。
4.输出接口：设计一个输出接口电路来连接单片机和外部电路，使用电平转换电路将单片机的低电平（0V）输出转换为所需的电平电压。
四、程序设计：1.配置定时器/计数器模块的工作模式和计数值，设置中断服务程序。
2.在中断服务程序中，根据设计要求生成矩形波信号，并将信号输出到输出端口。
3.在主程序中，初始化单片机和定时器/计数器模块，使波形发生器开始工作。
4.在主循环中，可以设置按键输入来改变输出频率，通过调整计数值来实现不同的频率输出。
五、性能评估：1.输出频率范围：根据设计要求，测试波形发生器的最低和最高输出频率是否在设计范围内。
2.分辨率：对于指定频率范围，测试波形发生器的输出频率的分辨率，即最小可调节的频率。
3.稳定性：测试波形发生器的输出信号的稳定性和准确度，是否有漂移和偏差。
4.噪声：测试波形发生器的输出信号是否有杂散噪声和幅度波动。
基于单片机的波形发生器_毕业设计论文
基于单片机的波形发生器_毕业设计论文摘要：本文详细介绍了一种基于单片机的波形发生器的设计与实现。
波形发生器是一种广泛应用于电子测量、科研和教学等领域的仪器设备。
本设计采用了单片机作为控制芯片，利用其强大的计算和控制能力实现了多种波形的生成。
通过研究和分析不同波形的特点，采用相应的算法和模拟电路设计，实现了正弦波、方波和三角波的发生功能。
本文还介绍了硬件电路的设计和软件的编写，并对波形发生器的性能进行了测试和分析。
1.引言波形发生器是一种可以产生各种形状的周期信号的仪器设备，广泛应用于电子测量、科研和教学等领域。
随着数字技术和单片机技术的发展，基于单片机的波形发生器具有体积小、成本低、灵活性强等优点，逐渐代替了传统的模拟波形发生器。
2.系统设计2.1系统框架本系统采用了单片机作为控制芯片，配合DAC芯片和锁相环电路，构建了一个完整的波形发生器系统。
单片机负责控制波形的生成参数，通过DAC芯片将数字信号转化为模拟电压输出，锁相环电路则负责对时钟信号进行处理和同步。
2.2波形生成算法根据不同波形的特点，本设计实现了正弦波、方波和三角波的发生功能。
正弦波的生成采用了Taylor级数展开方法，方波的生成利用了比较器的电平调制，而三角波的生成则通过DAC芯片将数字递增或递减的信号转化为模拟电压输出。
3.硬件设计3.1单片机选型与外围电路设计本设计选用了XX单片机作为控制芯片，并根据其技术手册设计了相应的外围电路。
外围电路包括时钟电路、复位电路和供电电路等，保证了单片机的正常运行。
3.2DAC芯片选型与接口设计为了将数字信号转化为模拟电压输出，本设计选用了XXDAC芯片，并设计了合适的接口电路。
通过控制单片机的输出端口和DAC芯片的输入端口连接，实现了数字到模拟的转换。
3.3锁相环电路设计为了保证波形的准确性和稳定性，本设计添加了锁相环电路。
该电路利用比较器和VCO实现了对时钟信号的同步与输出。
4.软件设计4.1系统初始化系统初始化包括单片机寄存器的初始化和外围设备的初始化，为后续的波形生成做好准备。
基于单片机的波形发生器设计及实现
基于单片机的波形发生器设计及实现一、设计方案波形发生器是一种能够产生不同频率、幅度和波形形式的信号的电路设备。
在本设计中，我们将采用单片机作为控制核心，利用其内部计时器和输出引脚来实现波形的产生。
具体的设计方案如下：1. 选择单片机：选用一款适合波形产生器设计的单片机，如ATmega328P等。
2.编程开发：利用单片机的C语言编程开发，在程序中实现波形发生器的控制逻辑，包括波形形状、频率、幅度等参数的设定和控制。
3.输出电路设计：设计适合单片机输出信号的电路，包括放大、滤波和隔离等功能，以确保输出信号的质量和稳定性。
4.外部控制接口：设计外部控制接口，包括旋钮、按键等，方便用户对波形发生器进行参数设定和调节。
5.功率供应：提供稳定的电源供应，确保波形发生器正常工作。
二、实现过程1.单片机编程：首先编写C语言程序，实现波形发生器的控制逻辑。
通过设置定时器的计数值和输出引脚的状态来产生不同形状的波形，如正弦波、方波、三角波等。
同时，通过按键和旋钮来实现频率和幅度的调节。
2.输出电路设计：设计一个简单的输出电路，将单片机的输出信号放大和滤波，以获得较为稳定和可靠的输出信号。
同时，通过隔离电路来防止单片机受到外部干扰。
3.外部控制接口：设计旋钮和按键的连接电路，将它们与单片机的GPIO引脚相连，实现参数的设定和调节。
通过旋钮来调节频率，通过按键来切换波形形状和设定幅度。
4.功率供应：设计一个合适的功率供应电路，为单片机和输出电路提供稳定的电源，以保证波形发生器的正常工作。
5.调试测试：将所有部件组装在一起，通过示波器等仪器对输出信号进行观测和测试，调节参数使得波形发生器产生符合要求的波形，并记录各种参数值，以便后续使用和改进。
三、实现效果经过上述步骤的设计和实现，我们成功地搭建了一个基于单片机的波形发生器。
该波形发生器可以产生多种波形形状，如正弦波、方波、三角波等，同时支持频率和幅度的调节。
通过外部控制接口，用户可以方便地对波形发生器进行参数的设定和调节，使得波形发生器具有较好的灵活性和易用性。
基于51单片机的波形发生器的设计讲解
基于51单片机的波形发生器的设计讲解波形发生器是电子设备中常见的一种电子设备，它可以产生各种不同形状的波形信号。
在这篇文章中，我们将会详细介绍基于51单片机的波形发生器的设计。
一、波形发生器的原理及分类波形发生器的原理是利用电子元件、电路以及控制信号源，将一定幅度的电压信号变化成为需要的各种形状的波形信号。
根据波形的形状分类，可以将波形发生器分为以下几种类型：1.正弦波发生器：产生正弦波信号的发生器，常用于音频设备中。
2.方波发生器：产生方波信号的发生器，常用于数字电路中，也可用于频率测量和脉冲调制等应用。
3.三角波发生器：产生三角波信号的发生器，常用于音频设备以及频率测试等领域。
4.锯齿波发生器：产生锯齿波信号的发生器，常用于音频设备、测试仪器以及数据采集和测量等领域。
二、基于51单片机的波形发生器设计下面我们将详细介绍基于51单片机的波形发生器的设计步骤。
1.硬件设计：在基于51单片机的波形发生器设计中，我们需要准备的硬件元件有：-51单片机控制芯片-芯片烧录器-液晶显示屏-按键开关-电源模块-杜邦线等电子连接线2.硬件连接：根据电路原理图进行将电子元件进行正确的电路连接。
其中，51单片机作为核心控制芯片，负责生成波形信号，液晶显示屏用于显示波形信号，按键开关用于控制波形发生器的启动、停止以及参数调整等操作。
3.软件设计：利用Keil C编译软件进行51单片机的软件设计，根据控制芯片的指令集编写相应的程序代码，实现以下几个功能：-波形信号的产生：根据选择的波形类型（正弦波、方波、三角波或锯齿波），利用特定的算法生成相应形状的波形信号。
-参数调节：通过按键开关控制波形的频率、幅度以及相位等参数的调节，使波形发生器能够产生不同特性的波形信号。
-波形信号显示：通过LCD显示屏将生成的波形信号进行实时显示，以方便观察和调试。
4.软硬件的调试与优化：三、波形发生器的应用1.音频设备：波形发生器可以生成不同频率的正弦波信号，用于音频信号的发生和测试等应用。
基于单片机的波形发生器设计
基于单片机的波形发生器设计
基于单片机的波形发生器设计是一种新兴的技术，它利用单片机
来发出不同的波形信号，以满足不同的测量需求。
这种技术的核心部
分就是使用微处理器（单片机）来生成和控制信号，以及支持信号实验。
首先，为了发出不同的波形，使用微处理器（单片机）需要进行
控制程序设计，以将不同的波形转变为数字信号。
这要求开发者在硬
件上设计一个模拟输入的控制信号，以便发出不同的波形。
程序设计
中需要考虑波形的持续时间、信号的幅度等，并编写相应代码来表示
不同的波形。
一旦波形发生器已经通过发出不同的波形通过单片机设计，就可以将此模拟信号输出到一系列设备。
此外，为了确保实验能够取得有效的结果，还需要对基于单片机
的波形发生器进行测试和校准。
在这方面，使用电子测量仪表来检查
实验中的信号，确保不同的波形能够准确的在一系列的设备中传播，
以及数据采集是否能被准确的捕获。
同时，根据波形的持续时间，来
进行相应调整，确保发出不同波形的准确性。
总而言之，基于单片机的波形发生器设计是一项很有前景的技术，可以有效的处理和传送信号，同时也为测量和实验提供准确的信号。
然而，这也要求开发者具有扎实的单片机知识和信号处理能力，以及
对测量仪表、信号传输和数据采集的理解，才能将这项技术发挥出最
大的效果。
基于单片机的波形发生器设计
基于单片机的波形发生器设计波形发生器是一种可以产生不同形状、不同频率的信号波形的设备。
它在电子仪器、通信、测量等领域中广泛使用。
本文将介绍基于单片机的波形发生器的设计。
波形发生器的设计主要包括下面几个步骤：1.硬件设计：选择合适的单片机芯片，并连接相应的外围电路。
波形发生器的硬件主要包括时钟电路、数字到模拟转换电路、放大电路等。
a.时钟电路：使用晶振或者时钟发生器提供单片机的时钟信号。
b.数字到模拟转换电路：使用DAC（数字模拟转换器）将单片机输出的数字信号转换为模拟信号。
c.放大电路：将转换后的模拟信号放大到合适的电平。
2.程序设计：通过编程控制单片机输出不同形状和频率的波形信号。
a.选择合适的发生算法：根据需要选择合适的发生算法，例如正弦波的发生可以使用查表法或者数学运算法。
b.编写波形生成函数：根据选择的发生算法编写相应的波形生成函数，输出所需的波形信号。
c.控制频率和幅值：根据需要通过修改单片机的输出频率和幅值来生成不同形状和频率的波形信号。
3.调试与测试：对设计好的波形发生器进行调试和测试，确保它能够正常输出所需的波形信号。
a.测量输出波形：使用示波器或者频谱分析仪测量输出波形的频率、幅值、失真等参数，与设计要求进行对比。
b.调整参数：根据测试结果对波形发生器进行调整，使其输出尽可能接近设计要求的波形信号。
4.优化与改进：根据实际需要对波形发生器进行优化和改进，提升其性能和功能。
a.增加多种波形的支持：添加更多的发生算法和相应的波形生成函数，使波形发生器能够输出多种形状的波形信号。
b.添加触发功能：增加外部触发引脚，使波形发生器在接收到触发信号时开始输出波形信号。
c.增加存储功能：添加存储器或者接口，使波形发生器可以存储和回放多种波形信号。
基于单片机的波形发生器具有灵活性高、成本低、可编程性强等优点，因此得到了广泛的应用。
通过合理的硬件设计和程序编写，可以实现高精度、高稳定性、多功能的波形发生器。
基于51单片机波形发生器课程设计
任务名称：基于51单片机波形发生器课程设计项目背景和目标波形发生器是电子学中常用的实验设备之一，用于产生不同形状和频率的电信号。
在本课程设计中，我们将使用51单片机设计和实现一个基本的波形发生器。
该波形发生器将具备以下功能： 1. 发生正弦波、方波和三角波等不同形状的波形。
2. 支持用户输入频率和幅度参数。
3. 以可视化的方式显示波形输出。
硬件需求在实现波形发生器的过程中，我们需要以下硬件设备： 1. 51单片机开发板：用于运行波形发生器的程序，控制波形的生成和输出。
2. 信号发生器电路：用于将数字信号转换为模拟信号输出。
3. 示波器：用于验证波形输出的准确性和稳定性。
软件设计软件设计方案1.编写主程序：利用51单片机的C语言开发环境编写主程序，实现波形的生成和输出。
2.设计波形生成模块：根据用户输入的频率和幅度参数，生成对应形状的波形。
3.设置输出端口：将波形数据通过51单片机的输出端口发送给信号发生器电路。
4.配置信号发生器电路：将51单片机生成的数字信号转换为模拟信号输出。
5.连接示波器：将信号发生器的输出连接到示波器，验证波形输出的准确性和稳定性。
主程序设计以下是主程序的设计思路：#include <reg51.h>// 定义波形类型的枚举enum WaveType {Sine,Square,Triangle};// 定义全局变量enum WaveType waveType; // 波形类型int frequency; // 波形频率int amplitude; // 波形幅度// 定义函数原型void generateWave();void setOutputPort();void configureSignalGenerator();void connectOscilloscope();void main() {// 获取用户输入的波形参数// TODO: 实现获取用户输入的函数// 波形类型可以通过按键切换，频率和幅度可以通过调节旋钮获取// 生成波形generateWave();// 设置输出端口setOutputPort();// 配置信号发生器电路configureSignalGenerator();// 连接示波器connectOscilloscope();while (1) {// 循环执行波形生成和输出generateWave();setOutputPort();}}// 生成波形函数void generateWave() {switch (waveType) {case Sine:// 生成正弦波形的代码break;case Square:// 生成方波形的代码break;case Triangle:// 生成三角波形的代码break;}}// 设置输出端口函数void setOutputPort() {// 设置51单片机的输出端口的代码}// 配置信号发生器电路函数void configureSignalGenerator() {// 配置信号发生器电路的代码}// 连接示波器函数void connectOscilloscope() {// 连接示波器的代码}波形生成模块设计波形生成模块根据用户输入的频率和幅度参数生成对应形状的波形。
基于单片机的波形发生器设计及实现
基于单片机的波形发生器设计及实现基于单片机的波形发生器是一种能够输出各种波形信号（如正弦波、方波、三角波等）的电子设备。
它通常由单片机、存储器、数字模拟转换器（DAC）、时钟电路、显示屏幕等组成。
本文将详细介绍基于单片机的波形发生器的设计和实现过程。
首先，我们选择一款合适的单片机作为波形发生器的控制核心。
在选择单片机时，需要考虑其计算能力、输入输出接口、外设资源等因素。
常见的单片机有STM32系列、Arduino等。
接下来，我们需要设计存储器组件来存储各种波形信号数据。
可以使用EEPROM或FLASH作为存储器，将波形信号经过编码后存储在其中。
编码方式有多种选择，如幅值编码、相位编码等。
在波形发生器中，我们需要存储多个波形信号的数据，因此需要设计合适的数据格式来存储不同波形信号的信息。
然后，我们需要设计数字模拟转换器（DAC）电路，将存储器中的数字信号转换为模拟信号输出。
DAC电路的设计需要考虑输出分辨率、精度以及电压范围等因素。
通常情况下，我们可以使用市场上现成的DAC芯片，如R-2R型DAC芯片。
接下来，我们需要设计时钟电路，用以控制波形信号的频率和相位。
时钟电路一般使用晶体振荡器提供稳定的时钟信号。
根据波形信号的需求，我们可以选择不同的工作频率和相位。
最后，我们需要选择合适的显示屏幕来显示输出的波形信号。
显示屏幕可以选择液晶显示屏或者OLED显示屏，具体选择则取决于要求和预算。
在实现基于单片机的波形发生器时，我们需要注意以下几点：首先，需要编写控制单片机的程序代码。
程序代码需要实现波形信号的生成、存储器数据的访问、DAC电路的控制以及时钟信号的生成等功能。
其次，需要进行电路布局设计和焊接工作。
通过将各个电路模块进行合理布局，以减小电路的干扰，提高波形发生器的性能。
最后，进行测试和调试工作。
在测试和调试时，我们需要对波形发生器输出的波形进行检测，以确保波形的准确性和稳定性。
同时，还需要对其他模块，如存储器、DAC、时钟电路等进行测试和调试。
基于单片机的波形发生器
基于单片机的波形发生器摘要随着电子技术的发展，电子产品越来越走进人们的生活，在电子产品的生产应用和调试检验中经常需要产生一定频率的仿真信号用于驱动仪表或仪器，同时，在教学实验中也有很多的应用。
所以，从实用性、可靠性及经济性上考虑，设计一种基于单片机新型的、性能稳定的波形发生器是十分必要的。
本论文详细的阐述了基于单片机的波形发生器的设计，着重就硬件电路以及应用软件的设计进行了研究，对总体设计思路进行了阐述，介绍了芯片的选择，外围电路设计及主要流程图。
在熟悉单片机和数模转换芯片工作原理和应用方法的基础上,设计了各个模块的接口电路，并分析了各模块的主要功能。
在硬件电路的基础上对个部分对应的软件也进行了设计。
本文设计的波形发生器可以产生多种波形，成本低廉且操作简洁方便。
波形由软件产生各种数据再经过D/A转换后输出,除了能产生所要求的正弦、三角、方波、锯齿等多种波形外，并可根据实际情况的需要在波形存储器中写入不同的波形可以随时添加。
并有键盘输入和显示，显示部分采用LED设计，主要显示输出频率，此方案产生的最大频率大约10KHz。
可满足精度误差要求达到5 %的,可满足多种低频信号源的使用场所。
在各大专院校及其他行业具有很广泛的应用前景和推广价值。
关键词：单片机，波形发生器，数模转换，波形存储，频率THE SCM WAVEFORM GENERATORABSTRACTAlong with electronic technology's development,the electronic products enter people's life more and more,the production of electronic products testing and debugging often need to have a certain frequency signal for the simulation-driven instruments or equipment,simultaneously, also has many applications in the teaching experiment.Therefore, considered the usability, the reliability and the efficiency , designs a new kind wave generator which is based on the microcontroller and have the stable performance is very necessary.This paper elaborats on the details of the Single Chip Microcontroller waveform generator's design,focused on hardware and software for the design.And the overall design ideas were expounded.IT introduced the chip choice, the peripheral circuit design and the main flow chart.Based on the understand of microcontroller and D/A converter chip,I design the interface circuit and analyse the main functions of each module.On the hardware circuits on the basis of the corresponding parts of the software have also carried out design.In this paper, the design of the waveform generator can produce a variety of wave, low-cost operation simple and convenient.Waveform data generated by the software,then through another D / A converter outputs.In addition to produce the required sine, triangle, square and sawtooth waveform,according to actual needs this waveform generator also can produce other waveform.And a keyboard input and display,the display adopt LED, main display output frequency.The maximum frequency of this design is aboat 10 KHz.To meet the requirements of precision of error of 5 percent,and to meet a variety of sources to use low-frequencysignals places.Have the very widespread application prospect and promoted value in various universities, colleges and institutes and other professionsKEY WORDS：Single Chip Microcontroller，Waveform Generator，D/A，Amplitude，Frequency目录前言 (1)第1章绪论 (3)§1.1 课题的研究目的和意义 (3)§1.2 多种波形发生器国内外现状 (3)§1.3 主要研究内容 (4)第2章总体系统方案设计 (6)§2.1 波形发生方案选择 (6)§2.2 波形发生器整体设计 (7)§2.2.1 主要设计思想 (7)§2.2.2 系统组成 (7)§2.2.3 系统功能 (8)第3章系统硬件设计 (9)§3.1 中央处理模块 (9)§3.1.1 控制芯片选择 (9)§3.1.2 AT89C51单片机结构特点 (9)§3.1.3 系统外围电路设计 (14)§3.2 数模转换模块 (15)§3.2.1 芯片选择 (15)§3.2.2 DAC0832结构 (16)§3.2.3 DAC0832应用电路 (18)§3.3 波形存储模块 (18)§3.4 键盘模块 (20)§3.5 显示模块 (22)第4章软件设计 (23)§4.1 软件调试环境简介 (23)§4.2 程序设计 (23)§4.2.1 主程序设计 (23)§4.2.2 键盘程序设计 (24)结论 (26)参考文献 (27)致谢 (29)附录 (30)前言在现代社会，电子产品越来越走进人们的生活，并在社会生活的各个方面得到普遍应用，在电子产品的生产应用和调试检验中经常需要产生一定频率的仿真信号用于驱动仪表或仪器。
基于51单片机的波形发生器设计报告
目录摘要 (2)一、题目要求及分析 (3)二、总体系统方案设计 (4)2.1总体设计思路 (4)2.2总体框图 (5)2.3信号发生部分 (5)2.4显示部分 (6)2.5按键部分 (6)三、硬件电路 (6)3.1功能与基本原理 (7)3.2资源分配 (8)3.2显示接口电路 (8)3.3波形转换（D/A）电路 (9)3.4红外电路 (10)3.5复位电路 (11)3.6外部时钟电路 (11)3.7 LCD显示部分电路 (12)3.8电源部分 (12)3.9独立按键部分 (13)3.10串口通信模块 (13)四、软件设计 (14)4.1程序流程图 (15)4.2 LCD显示流程图 (15)五、系统仿真 (16)5.1仿真电路图 (16)5.2输出波形图 (16)六、硬件和软件测试 (17)6.1硬件调试 (17)6.2软件调试 (18)七、设计心得 (18)八、参考文献 (20)九、附件 (21)摘要：本系统采用单片机C8051为控制核心,输出数字量,然后由DAC0832把数字量转换成模拟量;但是输出的是电流,需要用运放(OP07),把电流转换成电压量。
显示利用的是LCD1602的液晶，显示其波形，幅值。
按键应用的是独立按键，用来波形的切换，幅值，频率的调解。
其运算核心，我们通过MATLAB对正弦波，三角板，正弦波进行采样，得到一组组数据，然后同过数组存储；利用中断对数组进行扫描。
其频率的调解就是调节其中断间隔的时间，幅值就是调节其数字的大小（同时乘以某个小于1的数）。
为了波形的合成，我们采用的点的个数都是20个。
AT-89C51 DAC0832 独立按键OP07一、题目要求及分析设计任务：设计制作一个波形发生器，该波形发生器能产生正弦波、方波、三角波和由用户编辑的特定形状波形。
示意图如下：图1 设计要求图设计要求：1.具有产生正弦波、方波、三角波三种周期性波形的功能；2.用键盘输入编辑生成上述三种波形（同周期）的线性组合波形，以及由基波及其谐波（5次以下）线性组合的波形。
基于单片机的波形发生器
基于单片机的波形发生器一、波形发生器的技术1、波形：方波、正弦波、三角波、锯齿波2、幅值电压：0V到5V3、频率：0V到10K4、输出极性：双极型。
二、操作设计1、上电，系统初始化，数码管显示6个0，等待输入设置命令。
2、按“F”、“V”、“W”键，分别进入频率、幅值、波形设置，数码管显示“-”。
输入相应的参数，显示参数值，按“CL”键，清除所有已设定参数，参数设定完毕按“EN”键，数码管显示波形的编号、频率、电压幅值等。
3、波形发生器输出信号时，按下任意键可停止信号输出，等待重新设置参数。
4、要停止使用波形发生器，可按复位按键，将系统复位，然后关闭电源。
三、硬件组成由单片机、键盘/显示接口电路、波形转换(D/A)电路和电源等四部分构成。
1、单片机电路功能：扫描码，键值识别、键处理、码数设置；形成显示段码；产生定时中断；形成的数字编码，并输出到D/A接口电路。
电路如图1所示。
89C51的P0、P2口作为扩展I/O，与8255A、DAC0832、74LS373相连接，可寻址片外接口芯片和内部存储器统一编址，P0和P2提供16位地址线。
P1口的低4位接4只发光二极管，作为波形指示。
用T0定时/计数器作为中断源。
不同的频率值对应不同的定时初值，允许定时器溢出中断。
定时器中断的特殊功能寄存器设置如下：TCON=00010000B TMOD=00000000B IE=10000010B2、键盘/显示电路功能：驱动6位数码管动态显示，扫描键盘。
由并口扩展芯片8255、锁存器74LS273、74LS244、反向驱动器ULN2803A、6位共阴极数码管和4╳4键盘等组成。
8255的C口作键盘接口，C口的低4位输出扫描码，高4位作为行状态输入，A口作为数码管的段选口，与74LS244相连，B口作为位选口，与ULN2803相连接。
8255的寄存器地址如下：控制口：7FFFH、A口：7FFCH、B口：7FFDH、C口：7FFEH。
基于51单片机的波形发生器设计
基于51单片机的波形发生器设计本次课程设计旨在设计一个波形发生器，能够产生单极性、幅度可调、周期可调的方波、锯齿波、三角波和正弦波信号。
设计采用AT89C51单片机为核心，通过与8279芯片、38译码器和锁存器的配合，实现对键盘状态的检测和LED显示的控制。
通过D/A转换器、运算放大器和示波器，实现对波形的输出，并在8位LED显示器上显示波形类型的代号、幅值和频率。
键盘为4*8键盘，通过键盘摁键实现对波形种类、幅值和频率等的调节。
为了实现上述功能，我们需要选择合适的硬件。
首先，我们选择AT89C51单片机作为核心芯片。
AT89C51具有4k字节Flash闪速存储器、128字节内部RAM、32个I/O口线、两个16位定时/计数器、一个5向量两级中断结构、一个全双工串行通信口、片内振荡器及时钟电路等标准功能。
同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。
空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM、定时/计数器、串行通信口及中断系统继续工作。
掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
因此，AT89C51芯片具有优良的性能，符合题目的要求。
除了AT89C51单片机外，我们还需要选择其他硬件设备。
通过与8279芯片、38译码器和锁存器的配合，实现对键盘状态的检测和LED显示的控制。
D/A转换器、运算放大器和示波器用于实现波形的输出。
8位LED显示器用于显示波形类型的代号、幅值和频率。
键盘为4*8键盘，通过键盘摁键实现对波形种类、幅值和频率等的调节。
三．软件设计本次课程设计需要编写相应的软件程序，以实现波形发生器的各项功能。
软件设计主要涉及到以下几个方面：1.键盘扫描程序设计键盘扫描程序需要实现对键盘状态的检测，以获取用户输入的波形种类、幅值和频率等参数。
我们采用轮询的方式进行键盘扫描，即不断地检测键盘状态，直到用户输入了有效的参数为止。
基于系列单片机的多功能波形发生器及特定波形幅值调节
基于系列单片机的多功能波形发生器及特定波形幅值调节————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：创新性实验研究报告课程名称：基于51系列单片机的波形发生器研究实验项目名称多功能波形发生器及特定波形幅值调节姓名XXX＿学号＿XXXXXX手机XXXXXXXXX Email XXXXXXXXXXXX专业自动化＿班级＿XXXXXXX ＿指导教师及职称＿＿＿XXX＿＿开课学期2011 至2012 学年第一学期提交时间2011 年12 月29 日一、实验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。
例如在通信、广播、电视系统中都需要射频发射，这就需要信号发生器，在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振图像等，都需要功率或大或小、频率或高过低的信号。
在现代社会中，自动化技术早已渗透到社会生产的各个领域中，高精度、宽频率、高稳定性的信号发生器对于所属整体系统的性能改善和提高起着至关重要的作用。
多波形的函数信号发生器是电子实验室的基础设备之一，目前各类学校广泛使用的是标准产品，虽然功能齐全，性能指标高，但是价格昂贵，本文所研究的信号发生器采用单片机和DAC0832结合起来，通过数字电子电路向模拟电路转化，该系统虽然性能指标不如标准产品，但是它体积小，成本低，便于携带等特点，亦可作为电子随身设备之一。
本次创新性实验将由AT89C51单片机和DAC0832数模转换器构成波形发生器，此波形发生器可产生方波、三角波、锯齿波、梯形波、阶梯波等多种波形，波形的幅值可以用程序进行改变，并可根据需要选择单极性输出，具有线路简单、结构紧凑、价格低廉、性能优越等优点。
在本设计的基础上，加上按键用来更改不同波形之间的切换，实现不同波形的输出。
二、实验目的在电子设备中，经常需要产生各种波形，本设计要求利用单片机和模数转换芯片组成波形发生器硬件系统，需要完成下列任务：（1）能够通过按键控制，产生方波、三角波、锯齿波、梯形波、阶梯波五种波形。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基于系列单片机的多功能波形发生器及特定波形幅值调节————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：创新性实验研究报告课程名称：基于51系列单片机的波形发生器研究实验项目名称多功能波形发生器及特定波形幅值调节姓名XXX＿学号＿XXXXXX手机XXXXXXXXX Email XXXXXXXXXXXX专业自动化＿班级＿XXXXXXX ＿指导教师及职称＿＿＿XXX＿＿开课学期2011 至2012 学年第一学期提交时间2011 年12 月29 日一、实验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。
例如在通信、广播、电视系统中都需要射频发射，这就需要信号发生器，在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振图像等，都需要功率或大或小、频率或高过低的信号。
在现代社会中，自动化技术早已渗透到社会生产的各个领域中，高精度、宽频率、高稳定性的信号发生器对于所属整体系统的性能改善和提高起着至关重要的作用。
多波形的函数信号发生器是电子实验室的基础设备之一，目前各类学校广泛使用的是标准产品，虽然功能齐全，性能指标高，但是价格昂贵，本文所研究的信号发生器采用单片机和DAC0832结合起来，通过数字电子电路向模拟电路转化，该系统虽然性能指标不如标准产品，但是它体积小，成本低，便于携带等特点，亦可作为电子随身设备之一。
本次创新性实验将由AT89C51单片机和DAC0832数模转换器构成波形发生器，此波形发生器可产生方波、三角波、锯齿波、梯形波、阶梯波等多种波形，波形的幅值可以用程序进行改变，并可根据需要选择单极性输出，具有线路简单、结构紧凑、价格低廉、性能优越等优点。
在本设计的基础上，加上按键用来更改不同波形之间的切换，实现不同波形的输出。
二、实验目的在电子设备中，经常需要产生各种波形，本设计要求利用单片机和模数转换芯片组成波形发生器硬件系统，需要完成下列任务：（1）能够通过按键控制，产生方波、三角波、锯齿波、梯形波、阶梯波五种波形。
（2）能够通过原理图调试进行改变各个波形的幅度。
三、实验场地及仪器、设备和材料：（1）AT89C51芯片1个（2）DAC0832芯片1个（3）OPAMP放大器芯片1个（4）电阻2个电容3个可调电阻1个排阻1个（5）开关6个（6）Protues软件（7）晶振1个（8）示波器1台四、实验内容1、实验原理波形的产生是通过AT89C51单片机执行某一波形发生程序，向DAC0832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。
AT89C51单片机的最小系统有三种联接方式。
一种是两级缓冲器型，即输入数据经过两级缓冲器型，即输入数据经过两级缓冲器后，送D/A转换电路。
第二种是单级缓冲器型，输入数据经输入寄存器直接送入DAC寄存器，然后送D/A转换电路。
第三种是两个缓冲器直通，输入数据直接送D/A转换电路进行转换，本设计采用单缓冲方式。
此次实验设计由硬件设计和软件设计两部分组成，硬件部分利用proteus软件进行模拟仿真验证设计的正确性并产生不同波形，软件设计将利用汇编语言进行编程，通过Protues软件进行编译调试仿真，通过模拟示波器观察输出波形。
实验原理框图如下所示：图1.1 实验原理框图2、实验内容2.1 系统硬件设计本系统提供了五种不同的波形输出，通过五个按键控制相应的方波，锯齿波，三角波、梯形波和阶梯波。
每次只能有一个键按下，没有按键按下时没有波形产生，按键输入信号给单片机，单片机对按键的情况进行处理，例如第一个按键按下时，系统需要产生一个方波，那么单片机循环输出0和1，那么通过DAC0832就通过运放循环输出高低电平，这样系统就能够输出方波，同样的道理，锯齿波、三角波、梯形波和阶梯波的产生也可以采用相似的道理。
本设计的硬件系统分为三个模块：单片机系统模块，DA转换模块，软件设计模块。
2.2 系统各个模块的设计2.2.1单片机系统模块(1)配置●一个8位CPU,片内振荡器●并行I/O口，32根I/O口线●一个串行口●两个定时/计数器●4K Byte 的 ROM●128 Byte 的 RAM●5个中断源，两个中断优先级●可寻址64KB外部数据存储器空间单片机内部结构图如下所示：图2.2-1 单片机内部结构图(2)单片机管脚图及管脚功能介绍 单片机管脚图如下：图2.2-2 AT89C51单片机管脚图及并行口分布VCC ：供电电压。
GND ：接地。
P0口驱动器P2口驱动器P1口驱动器P3口驱动器RAM 地址 寄存器RAMP0口 锁存器 P2口锁存器ROM堆栈指针地址锁存器缓冲器PC 增量器程序计数器数据指针寄存器BTMP2TMP1ACC PSWALU定时和控制指令寄存器OSCP1口寄存器P3口寄存器P1.0-P1.7P3.0-P3.7P0.0-P0.7P2.0-P2.7Vcc GNDPSEN ALE/PROG EA/VppRSTSCON TMOD TMOD PCON TH0TL0TH1TL1SBUF (TX)SBUF(RX)IP IE 中断、串行口和定时器模块P0口：P0口为一个8位漏极开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
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。
P1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。
P2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。
P3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口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：管脚备选功能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 （定时器0外部输入）P3.5 T1 （定时器1外部输入）P3.6 /WR （外部数据存储器写选通）P3.7 /RD （外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：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地位字节。
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。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
89C51振荡器1819XTAL2XTAL2CYS C1C289C51XTAL21918悬空1XTAL1外部时钟信号(a)内部时钟方式(b)内部时钟方式/PSEN ：外部程序存储器的选通信号。
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。
/EA/VPP ：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 ）。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：来自反向振荡器的输出。
2.2.2 晶振时钟模块单片机的工作过程是：取一条指令、译码、进行微操作，再取一条指令、译码、进行微操作，这样自动的、一步一步的由微操作依序完成相应的指令规定的功能。
各指令的微操作在时间上有严格的次序，这种微操作的时间次序称作时序。
AT89C51单片机的时钟信号通常由两种方式产生。
一是内部时钟方式，二是外部时钟方式。
内部时钟方式如图2.2-3(a)所示。
只要在单片机的XTAL1和XTAL2引脚外接晶振即可。
图中，电容C1和C2的作用是稳定频率和快速起振，电容值在5-30pF,典型值为30pF 。
晶振CYS 的震荡频率要小于12MHz,典型值6MHz 、12MHz 或11.0592MHz 。
外部时钟方式是把外部已有的时钟信号引入到单片机内，如图2.2-3(b)所示。
此方式用于多片AT89C51单片机同时工作，并要求各单片机同步运行的场合。
图2.2-3 89C51单片机时钟方式实际应用中通常采用外接晶振的内部时钟方式，晶振的频率高一些时可以提高指令的执行速度，但相应的功耗和噪声也会增加，在满足系统功能的前提下，应选择低一些的晶振频率。
当系统要与PC 机通信时，应选择11.0592MHz 的晶振，这样便于将波特率设定为标称值。
2.2.3 复位电路模块复位是使单片机或系统中的其他部件处于某种确定的厨师状态。
单片机的工作就是从复位开始的。
当AT89C51的RST 引脚加高电平复位信号（保持2个以上机器周期）时，单片机内部就执行复位操作。
复位信号变低时，单片机开始执行程序。
实际操作中，复位操作有两种基本形式：一种是上电复位，另一种是上电与按键均有效的复位，如图2.2-4（a ）所示89C51RST+5VR19RST89C519+5VR1R2D（a ）上电复位电路（b ）按键与上电复位C1C1图2.2-4 单片机复位电路上电复位要求接通电源后，单片机自动实现复位操作。