51单片机-波形发生器

单片机课程设计报告

题目波形发生器

专业电子信息科学与技术

班级 2008级1班

学生姓名 *****

学号 **********

指导老师 *****

2011年 7 月 8 日

目录

一、设计目的……………………………………………………错误!未定义书签。

二、设计的主要内容和要求……………………………………错误!未定义书签。

2.1基本内容和要求…………………………………………………………错误!未定义书签。

2.2创新部分…………………………………………………………………错误!未定义书签。

三、整体设计思路………………………………………………错误!未定义书签。

3.1设计思路…………………………………………………………………错误!未定义书签。

3.2元件选型…………………………………………………………………错误!未定义书签。

3.3功能原理图………………………………………………………………错误!未定义书签。

四、方案论证…………………………………………………… - 3 -

五、硬件电路设计……………………………………………… - 4 -

5.1硬件连线图………………………………………………………………错误!未定义书签。

5.2主要芯片介绍……………………………………………………………错误!未定义书签。

六、软件设计………………………………………………………错误!未定义书签。

6.1正弦波的产生过程………………………………………………………错误!未定义书签。

6.2方波产生过程……………………………………………………………错误!未

定义书签。

6.3锯齿波的产生过程……………………………………………………错误!未定义书签。

6.4三角波的产生过程……………………………………………………错误!未定义书签。

6.5通过开关实现波形切换和调频…………………………………………错误!未定义书签。

6.7附程序代码………………………………………………………………错误!未定义书签。

七、调试与仿真……………………………………………………错误!未定义书签。

八、总结……………………………………………………………错误!未定义书签。

九、参考文献……………………………………………………错误!未定义书签。

波形发生器

一、设计目的

（1）利用所学单片机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、幅度可变的波形发生器。

（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单片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内容进行练习。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波形发生器，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

锻炼大家单片机知识的应用。

二、设计的主要内容和要求

1.1基本内容和要求

（1）设计一款能够产生3种波形的波形发生器；

（2）设计波形选择按钮；

（3）LED或LCD显示波形代号（如：1为正弦波，2为方波，3为锯齿波，4为三角波）；

（4）其他功能（创新部分）。

1.2创新部分

（1）波形频率调节；

（2）波形幅值调节；

（3）方波占空比调节；

（4）滤波。

三、整体设计思路

3.1设计思路

1、课设需要各个波形的基本输出。如输出正弦波、方波、锯齿波、三角波。

这些波形的实现的具体步骤：

（1）正弦波：通过手动的方法计算出输出各点的电压值，然后在编写程序时以数组的方式给出。当需要时，只要按照顺序进行输出即可。这种方法比在软件中计算速度快且曲线的形状修改灵活。在本设计中将一个周期（360度）分为256个点，则每两个点之间的间隔为1.4度，然后计算出每个点电压对应的数字量，形成数组。只要反复输出这组数据到DAC0832,就可以在系统输出端得到想要的正弦波。

（2）方波：按照设定的周期值将输出的电压改变即可。

（3）锯齿波：也使用查表法。将三角波的一个周期（360度）分为256个点，相邻点等差，生成数组。反复输出前128个数据到DAC0832,就可以在系统输出端得到想要的锯齿波。

（4）三角波：将（3）中的数组256个数据全部输出到DAC0832,循环，就可以在系统输出端得到想要的三角波。

2、通过P1口和轻触开关S1-S4相连接来切换波形输出（如按S1键输出正弦波，按S2键产生方波，按S3键产生锯齿波，按S4键产生三角波）。用P0口控制数码管静态显示波形代号。用P2口向DAC0832发送数据，经DAC0832转换后，再把信号放大，最后接到示波器上显示。

3.2元件选型

单片机AT89S52系统，DAC0832一片，PC机一台，运算放大器。

3.3功能原理图

四、方案论证

波形发生器的实现方法通常有以下几种：

方案1：用分立元件组成的波形发生器：通常是单函数发生器且频率不高，其工作不很稳定，不易调试。

方案2：可以由晶体管、运放IC等通用器件制作，更多的则是用专门的函数信号发生器IC产生。早期的函数信号发生器IC，如L8038、BA205、XR2207/2209等，它们的功能较少，精度不高，频率上限只有300kHz，无法产生更高频率的信号，调节方式也不够灵活，频率和占空比不能独立调节，二者互相影响。

方案3：利用专用直接数字合成DDS芯片的波形发生器：能产生任意波形并达到很高的频率。但成本较高。

方案4：采用AT89S52单片机和DAC0832芯片，直接连接键盘和显示。该种方案主要对AT89S52单片机的各个I/O口充分利用。P1口是连接键盘, P0口接显示电路，P2口连接DAC0832输出波形。这样总体来说，能对单片机各个接口都利用上，而不在多用其它芯片，从而减小了系统的成本。也对按照系统便携式低频信号发生器的要求所完成。占用空间小，使用芯片少，低功耗。

综合考虑，方案4各项性能和指标都优于其他几种方案，能使输出频率有较好的稳定性，充分体现了模块化设计的要求，而且这些芯片及器件均为通用器件，在市场上较常见，价格也低廉，样品制作成功的可能性比较大，所以本设计采用方案4。

五、硬件电路设计

5.1 电路连线图

通过P1.0-P1.3口和轻触开关S1-S4相连接来切换波形输出（如按S1键输出正弦波，按S2键产生方波，按S3键产生锯齿波，按S4键产生三角波），P1.4、P1.5接方波占空比调节开关，P1.6、P1.7接波形频率调节开关，如图2 所示。用P0口