基于单片机的波形发生器_毕业设计论文

毕业设计（论文）题目：基于单片机的波形发生器英文题目：Waveform generator based on MCU专业：电子信息工程二零一二年六月摘要随着电子测量技术与计算机技术的精密结合一种新的信号发生器便产生了，即任意波形发生器应运而生，所谓任意波形发生器是能够产生大量的标准信号和用户定义信号，并保证高精度、高稳定性、可重复性和易操作性的电子仪器，因而它具有广阔的应用前景。

这种基于单片机的波形发生器是以AT89S52单片机为控制核心，利用内部自带的计数器/定时器产生方波，并由用户通过小键盘选择波形周期。

与8位数模转换器DAC0832将数字量转化为模拟电压信号，通过运放进行波形调整得到三角波、正弦波等各种波形信号，波形保证了它的精度和平滑，最后通过LCD显示波形代号。

波形频率的改变可通过键盘输入，通过不同键盘的操作来改变其波形频率的改变以及不同波形之间的切换。

该波形发生器产生的信号干扰小，输出稳定，可靠性高，特别是操作简单方便，成本低，非常适合于物理实验室教学与实验使用。

关键词：AT89S52单片机； DAC0832； LCDABSTRACTWith electronic measurement technology and the sophisticated computer technology, a new signal generator creates, Arbitrary waveform generator that emerged, The so-called arbitrary waveform generator will be able to produce a large number of standard and user-defined signal, and to ensure high-accuracy, high-stability, repeatability and easy to operate electronic devices, thus it has broad application prospects.On the subject of a microcontroller based on the waveform generator, AT89S52 to control the core, Taking advantage of its internal built-in counter/timer produce square. By the user through small keyboard choice waveform cycle, Microprocessor compatible with the eight DAC0832 Digital to Analog conversion to digital simulation for the current signal the conversion circuit to be sawtooth and sinusoidal signal waveform ensure by LCD it is accuracy and smoothness.The frequency waveform can be changed by keyboard input. Through different keyboard to change it's operating frequency of the waveform change and to switch between the different waveforms.The waveform generator small signal interference, output stability, high reliability, in particular operation simple and convenient, low-cost, very suitable for teaching in the physics laboratory and experimental use.Key words：AT89S52 SCM；DAC0832；LCD目录摘要 (I)ABSTRACT (II)绪论 (1)1 系统方案设计与论证 (3)1.1 设计目的 (3)1.2 设计意义 (3)1.3 系统方案的比较 (3)1.4 控制芯片的选择 (4)1.5 改变幅度方案选择 (4)2 基于单片机的波形发生器的硬件设计 (5)2.1 基本原理 (5)2.2.1 单片机的介绍 (5)2.2.2 资源分配 (9)2.3 各部分电路原理 (9)2.3.1 DAC0832芯片原理 (9)2.3.2 键盘电路原理 (11)2.3.3 显示电路 (11)2.3.4 滤波电路图 (12)3 系统软件设计 (13)3.1 主程序流程图 (13)3.1.1 按键部分流程图 (14)3.2 子程序流程图 (14)3.2.1 锯齿波程序流程图 (14)3.2.2 三角波程序流程图 (15)3.2.3 正弦波程序流程图 (16)3.2.4 方波程序流程图 (17)3.3 通过开关实现波形切换和调频、调幅 (18)结论 (20)致谢 (21)参考文献 (22)附录A 程序清单 (23)附录B 电路原理图 (26)绪论波形发生器亦称函数发生器，作为实验用信号源，是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。

目前，市场上常见的波形发生器多为纯硬件的搭接而成，且波形种类有限，多为锯齿、正弦、方波、三角等波形。

信号发生器作为一种常见的应用电子仪器设备，传统的可以完全由硬件电路搭接而成，如采用555振荡电路发生正弦波、三角波和方波的电路便是可取的路径之一，不用依靠单片机。

但是这种电路存在波形质量差，控制难，可调范围小，电路复杂和体积大等缺点。

在科学研究和生产实践中，如工业过程控制，生物医学，地震模拟机械振动等领域常常要用到低频信号源。

而由硬件电路构成的低频信号其性能难以令人满意，而且由于低频信号源所需的RC很大；大电阻，大电容在制作上有困难，参数的精度亦难以保证；体积大，漏电，损耗显著更是其致命的弱点。

一旦工作需求功能有增加，则电路复杂程度会大大增加。

当今是科学技术及仪器设备高度智能化飞速发展的信息社会，电子技术的进步，给人们带来了根本性的转变。

现代电子领域中，单片机的应用正在不断的走向深入，这必将导致传统控制与检测技术的日益革新。

单片机构成的仪器具有高可靠性、高性能价格比，在智能仪表系统和办公自动化等诸多领域得以极为广泛的应用，并走入家庭，从洗衣机、微波炉到音响汽车，处处可见其应用。

因此，单片机技术开发和应用水平已逐步成为一个国家工业发展水平的标志之一。

一块单片机芯片就是一台计算机。

由于单片机的这种特殊的结构形式，在某些应用领域中，它承担了大中型计算机和通用微型计算机无法完成的一些工作。

使其具有很多显著的优点和特点，因此在各个领域中都得到了迅猛的发展。

单片机的特点归纳起来有以下几个方面。

（1）具有优异的性能价格比单片机尽可能地把应用所需的存储器,各种功能的I/O 接口集成在一块芯片内,因而其性能很高,而价格却相对较低廉,即性能价格比很高。

（2）集成度高、体积小、可靠性高单片机把各种功能部件集成在一块芯片上，因而集成度高，均为大规模或超大规模集成电路。

又内部采用总线结构，减少了芯片之间的连线，这大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力。

同时，其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适合于在恶劣环境下工作。

（3）控制功能强单片机体积虽小，但“五脏俱全”，它非常适用于专门的控制用途。

为了满足工业控制要求，一般单片机的指令系统中有极丰富的转移指令，I/O口的逻辑操作指令以及位操作指令。

其逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微机。

（4）低压、低功效。

单片机大量用于携带式产品和家用消费类产品，低电压和低功耗尤为重要。

目前，许多单片机已可在2.2V电压下运行,有的已能在1.2V或0.9V下工作，功耗降至μA级,一粒钮扣电池就可长期使用。

利用单片机采用程序设计方法来产生低频信号，其下限频率很低。

具有线路相对简单，结构紧凑，价格低廉，频率稳定度高，抗干扰能力强，用途广泛等优点，并且能够对波形进行细微调整，改良波形，使其满足系统的要求。

只要对电路稍加修改，调整程序，即可完成功能升级。

这里介绍一种采用AT89S52单片机和一片DAC0832数模转换器做成的数字式低频信号发生器，它的特点是价格低、性能高，在低频范围稳定性好、操作方便、体积小、耗电少等。

信号发生器与其它相比还具有如下优点：较分立元件信号发生器而言，具有频率高，工作稳定，容易调试等特性；较专用DDS芯片的信号发生器而言，具有结构简单，成本低等特性。

1 系统方案设计与论证1.1 设计目的（1）利用所学微机的理论知识进行软硬件整体设计，锻炼学生理论实践能力，提高我们的综合应用能力。

（2）我这次的论文设计是以微机为基础，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，这样的论文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。

1.2 设计意义波形发生器作为一种常用的信号源,是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之一。

在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都学要有信号源，由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其他仪器观察、测量被测仪器的输出响应，以分析确定它们的性能参数。

信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。

它可以产生多种波形信号,如正弦波,三角波,方波等,因而广泛用于通信、雷达、导航、宇航等领域。

1.3 系统方案的比较方案一：采用函数信号发生器ICL8038集成模拟芯片，它是一种可以同时产生方波、三角波、正弦波的专用集成电路。

但是这种模块产生的波形都不是纯净的波形，会寄生一些高次谐波分量，采用其他的措施虽可滤除一些，但不能完全滤除掉。