四种波形发生器

学号

XXXX大学

单片机原理及应用A课程设计

设计说明书

四种波形发生器

起止日期：2017 年 5 月29 日至2017 年 6 月9日

学生

班级

成绩

指导教师(签字)

控制与机械工程学院

2017年6月9 日

目录

绪论 (1)

1、设计目的 (2)

2、课程设计题目和实现目标 (3)

3、设计方案 (4)

4、主要芯片介绍 (5)

4.程序流程图 (9)

5、Proteus仿真原理图 (10)

6、设计心得体会 (11)

参考文献 (12)

绪论

近年来，随着电子技术和微机计算机的迅速发展，单片机的档次不断提高，其应用领域也在不断的扩大，已在工业控制、尖端科学、智能仪器仪表、日用家电、汽车电子系统、办公自动化设备、个人信息终端及通信产品中得到了广泛的应用，成为现代电子系统中最重要的智能化的核心部件。单片机即单片微型计算机。（Single-Chip Microcomputer ）,是集CPU ,RAM ,ROM ,定时，计数和多种接口于一体的微控制器。它体积小，成本低，功能强，广泛应用于工业自动化上和智能产品。本次基于51系列单片机实验平台开发课程设计，是根据我们所学习的单片机课程，按照大纲要求对我们进行的一次课程检验，是进行单片机课程训练的必要任务，也对我们掌握单片机应用有很大的帮助。掌握单片机技术是一门不可或缺的技术，对我们将来的工作以及生活和学习都有很密切的联系。实验主要包括，以STC89C52RC 单片机作为核心板，实现电路原理图设计，LCD显示模块、串口通信模块、数码管显示模块、LED流水灯、按键操作等电路的设计、焊接与仿真。编程软件采用keil 4及proteus 7.8仿真软件进行仿真。

1、设计目的

（1）利用所学单片机的理论知识进行软硬件整体设计，锻炼学生理论联系实际、提高我们的综合应用能力。

（2）我们这次的课程设计是以单片机为基础，设计并开发能输出多种波形（正弦波、三角波、锯齿波、方波、梯形波等）且频率、幅度可变的函数发生器。

（3）掌握各个接口芯片(如0832等)的功能特性及接口方法，并能运用其实现一个简单的微机应用系统功能器件。

（4）在平时的学习中，我们所学的知识大都是课本上的，在机房的练习大家也都是分散的对各个章节的容进行练习。因此，缺乏一种系统的设计锻炼。在课程所学结束以后，这样的课程设计十分有助于学生的知识系统的总结到一起。

（5）通过这几个波形进行组合形成了一个函数发生器，使得我对系统的整个框架的设计有了一个很好的锻炼。这不仅有助于大家找到自己感兴趣的题目，更可以锻炼大家微机知识的应用。

2、课程设计题目和实现目标

本次课程设计的题目是；制作一个波形发生器，产生周期可调的方波、锯齿波、三角波、正弦波信号，不同波形用不同符号显示在一个LED上，用一个LCD显示幅值和频率。

本次课程设计的目标：设计一个波形发生器，带有四个按钮，分别是波形选择、增加频率、减少频率、调节幅度，并带有一个LCD和一个LED，LED用来显示波形的符号LCD用来显示频率、幅值。波形符号用1表示正弦波，2表示三角波，3表示方波，4表示锯齿波。频率的调节幅度是10HZ，幅值调节幅度分别是0.2V，0.02V,0.3V,0.4V。

3、设计方案

本次设计采用AT89C51及其外围扩展系统和PCF8591，软件方面主要是应用C语言设计程序。系统以AT89C51为核心，配置相应的外设及接口电路，用Keil C及Proteus等软件开发，用C语言编程，组成一个多功能信号发生器。用户通过按键选择输出实验室中经常使用到的几种基本波形：方波、锯齿波、正弦波和三角波。方波由AT89C51单片机将最大值和最小值输出给Ｄ／Ａ进行转换，并由用户通过键盘选择波形周期。

可采用单片机程序产生以上4种波形，并通过一片Ｄ／Ａ转换器输出。另外，采用一片Ｄ／Ａ转换器来控制前一片Ｄ／A转换器的参考电压，从而可以改变输出波形幅值。通过外接键盘来设定波形的类型、幅值和频率。

4、主要芯片介绍

（1）、PCF8591芯片介绍：

PCF8591是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bit CMOS数据获取器件。PCF8591具有4个模拟输入、1个模拟输出和1个串行I²C总线接口。PCF8591的3个地址引脚A0, A1和A2可用于硬件地址编程，允许在同个I2C总线上接入8个PCF8591器件，而无需额外的硬件。在PCF8591器件上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向I2C总线以串行的方式进行传输。

图1 PCF8591工作原理图

DAC0832的外部引脚及功能介绍图如下：

图2 PCF8591引脚图

AIN0～AIN3：模拟信号输入端。

A0～A2：引脚地址端。

VDD、VSS：电源端。（2.5～6V）

SDA、SCL：I2C 总线的数据线、时钟线。

OSC：外部时钟输入端，部时钟输出端。

EXT：部、外部时钟选择线，使用部时钟时 EXT 接地。

AGND：模拟信号地。

AOUT：D/A 转换输出端。

VREF：基准电源端。

（2）单片机AT89S52介绍：

AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52具有以下标准功能： 8k 字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

图3 AT89S52引脚图

AT89S52管脚说明：