基于51单片机函数信号发生器设计
基于51单片机信号发生器的设计

专业方向课程设计报告设计课题:信号发生器的设计设计时间:2012年06月6日信号发生器的设计摘要:本文以STC89C51单片机为核心设计了一个低频函数信号发生器。
信号发生器采用数字波形合成技术,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出自定义波形,如正弦波、方波、三角波、三角波、梯形波及其他任意波形,波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变。
波形和频率的改变通过软件控制,幅度的改变通过硬件实现。
介绍了波形的生成原理、硬件电路和软件部分的设计原理。
关键词:低频信号发生器; 单片机;D/A转换1设计要求设计一个能产生方波、三角波、梯形波、锯齿波并且频率、幅度可调的信号发生器。
发挥部分:作品还能产生正弦波。
2系统概述2.1.1波形产生方案采用AT89C51单片机和DAC0832数模转换器生成波形,加上一个低通滤波器,生成的波形比较纯净。
它的特点是可产生任意波形,频率容易调节,频率能达到设计的500HZ 以上。
2.1.2改变幅度方案:方案一:可以将送给DA的数字量乘以一个系数,这样就可以改变DA输出电流的幅度,从而改变输出电压;但是这样做有很严重的问题,单片机在做乘法运算时需要很长的时间,这样的话输出波形的频率就会很低;并且该方案的输出电压做不到连续可调,当DA的输入数字量比较小时,输出的波形失真就会比较严重。
方案二:将输出电压通过一个运算放大器的放大。
这样还有个优点是幅度连续可调。
经比较,方案二既可满足课程设计的基本要求,并且电路也挺简单。
2.2工作原理数字信号可以通过数/模转换器转换成模拟信号,因此可通过产生数字信号再转换成模拟信号的方法来获得所需要的波形。
89C51单片机本身就是一个完整的微型计算机,具有组成微型计算机的各部分部件:中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行通讯接口等,只要将89C51再配置键盘及、数模转换及波形输出、放大电路等部分,即可构成所需的波形发生器,其信号发生器构成系统框图如图2.2所示。
基于单片机的函数信号发生器的设计与实现

基于单片机的函数信号发生器的设计与实现一、引言函数信号发生器是一种用于产生不同形式的函数信号的仪器。
在电子领域中,经常需要使用函数信号进行信号调试、测试和仿真。
传统的函数信号发生器通常较为昂贵,而基于单片机的函数信号发生器则能够以较低的成本实现,并且具有良好的可调节性和稳定性。
本文将介绍基于单片机的函数信号发生器的设计与实现。
二、设计原理基于单片机的函数信号发生器主要由以下几部分组成:单片机控制模块、波形发生模块、幅度控制模块、频率控制模块和显示模块。
其中,单片机控制模块采用单片机进行控制和信号生成,波形发生模块用于产生不同形式的函数信号,幅度控制模块用于调节信号的幅度,频率控制模块用于调节信号的频率,显示模块用于显示当前的信号参数。
三、基本功能和设计过程1.单片机控制模块的设计:选择合适的单片机,搭建合适的电路,并进行相应的编程。
具体的控制程序需根据单片机型号和要求进行设计和实现。
2.波形发生模块的设计:选择合适的波形发生电路,包括正弦波、方波、三角波等。
这些波形的发生可以采用基于单片机的数字方法生成。
3.幅度控制模块的设计:通过调节电路中的阻值来实现对信号幅度的调节。
可以使用模拟方法或者数字方法实现。
4.频率控制模块的设计:通过调节电路中的电容或者电阻来实现对信号频率的调节。
可以使用模拟方法或者数字方法实现。
5.显示模块的设计:选择合适的显示设备,如LCD液晶显示屏,将信号的参数通过单片机发送到显示设备上进行显示。
四、设计实例以基于PIC16F877A单片机的函数信号发生器为例,简要介绍其设计与实现步骤。
1.单片机控制模块的设计:选择PIC16F877A单片机,并搭建相应的电路。
使用C语言编写程序,根据用户的输入和要求,通过PWM或DAC控制输出信号的幅度和频率。
2.波形发生模块的设计:根据需要,选择合适的波形发生电路进行设计。
可使用PIC16F877A的PWM输出产生正弦波,方波和三角波等。
基于51单片机的函数发生器设计

课程设计报告课程名称51单片机设计题目基于51单片机的函数发生器的设计与制作系部名称机械电子工程学院专业班级2013级电子信息工程(2)班姓名段绍敏、徐敏、李观生学号134520、13452040、134520成绩指导教师胡子健2016年9月摘要函数发生器主要作为实验用信号源,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。
本次设计的主要目的就是为了学习基于单片机的函数发生器的工作原理,设计出一个低频的函数发生器。
从事本次设计不仅可以让我对函数发生器的原理有更深的了解,而且也对单片机的知识有更深的掌握。
单片机有很多种类,而且制作函数发生器的方案繁多,本次设计是以AT89C51单片机为核心,选用DAC0832为数模转换芯片,并辅以必要的模拟电路,设计出了一个基于AT89C51单片机的函数信号发生器。
其设计内容主要包括单片机最小系统的设计、DA转换模块的设计、键盘控制模块的设计及LCD显示模块的设计。
其中DA转换模块包括2块DAC0832芯片和OP07运放电路,第一块DA芯片的输出作为第二块DA芯片的参考电压,而第一块DA芯片的2.5V参考电压由MC1403芯片的输出来提供;键盘控制模块采用3个按键来选择波形类型及调节频率、幅值;显示模块则采用LCD1602来显示波形类型、频率及幅值;最终将设计好的函数发生器的输出接上示波器,在示波器上显示实际输出的波形。
本设计最终能达到预期的效果,能实现电压步进0.1V,方波能够任意调节占空比以及在LCD1602上显示波形类型、电压和频率,并且可以通过示波器来观察其输出的波形。
【关键词】AT89C51单片机DAC0832 LCD1602 按键目录前言 (5)第一章单片机概述 (6)第一节单片机的发展历史及趋势 (6)第二节AT89C51单片机结构简介 (8)一、AT89C51的基本特性 (8)二、AT89C51单片机的外部引脚介绍 (9)第三节本章小结 (10)第二章方案选择 (11)第一节波形生成方案 (11)第二节频率改变方案 (13)第三节本章小结 (14)第三章系统硬件设计 (15)第一节各模块硬件设计 (15)一、系统总体设计 (15)二、单片机最小系统设计 (16)三、8位DA转换器DAC0832 (18)四、2.5V基准电压模块设计 (21)五、系统显示功能设计 (22)六、系统按键功能设计 (26)第二节本章小结 (27)第四章系统软件设计 (29)第一节Keil C51开发环境简介 (29)一、Keil uVision3环境介绍 (29)二、利用Keil uVision3创建新项目 (31)第二节系统软件流程设计 (31)一、系统软件总体设计 (31)二、子系统软件设计 (32)三、系统详细流程 (35)第三节本章小结 (36)第五章设计成果 (37)第一节实物展示和性能说明 (37)一、系统设计的实物整体 (37)二、液晶显示模块 (38)三、示波器显示模块 (40)第二节本章小结 (42)结论 (43)致谢 (44)参考文献 (45)附录 (47)一、英文原文: (47)二、英文翻译: (52)三、工程设计图纸: (54)四、源程序: (56)前言本次设计的主要是学习基于单片机的函数发生器的工作原理,制作出一个低频的函数信号发生器。
基于51单片机的信号发生器设计报告

基于51单片机的信号发生器设计报告二零一四年十二月十一日摘要根据题目要求以及结合实际情况,本文采用一种以AT89C51单片机为核心所构成的波形发生器,可产生方波、三角波、正弦波、锯齿波等多种波形,波形的频率可用程序改变,并可根据需要选择单极性输出或双极性输出,具有线路简单、结构紧凑、性能优越等特点。
本设计经过测试,性能和各项指标基本满足题目要求。
关键词:信号发生器 DAC0832芯片 LM358运放 89C51芯片目录摘要...................................................................... 目录...................................................................... 第一章绪论.................................................................1.1单片机概述...........................................................1.2信号发生器的概述和分类..............................................1.3问题重述及要求....................................................... 第二章方案的设计与选择...................................................2.1方案的比较...........................................................2.2设计原理 .............................................................2.3设计思想 .............................................................2.4实际功能 ............................................................. 第三章硬件设计............................................................3.1硬件原理框图.........................................................3.2主控电路 .............................................................3.3数、模转换电路.......................................................3.4按键接口电路.........................................................3.5时钟电路 .............................................................3.6显示电路 ............................................................. 第四章软件设计............................................................4.1程序流程图........................................................... 参考文献.................................................................... 附录1 电路原理图 .......................................................... 附录2 源程序............................................................... 附录3 器件清单......................................................第一章 绪论1.1 单片机概述单片机(Single chip microcomputer )是一种集成电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU 、随机存储器RAM 、只读存储器ROM 、多种I/O 口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统,在工业控制领域广泛应用。
(完整word版)51单片机函数信号发生器.doc

基于 51 单片机的函数信号发生器设计报告队员 1姓名:杨颉学号: 2专业:电子信息科学与技术队员 2姓名:王鼎鸿学号: 2专业:电子信息科学与技术基于 51 单片机的函数信号发生器摘要本系统利用单片机AT89C52采用程序设计方法产生锯齿波、三角波、正弦波、方波四种波形,再通过D/A 转换器 DAC0832将数字信号转换成模拟信号,滤波放大,最终由示波器显示出来,能产生10Hz—10kHz的波形。
通过键盘来控制四种波形的类型选择、拨码开关控制频率的变化,并通过液晶屏1602 显示其各自的类型以及数值,系统大致包括信号发生部分、数/ 模转换部分以及液晶显示部分三部分,其中尤其对数 / 模转换部分和波形产生和变化部分进行详细论述。
关键词:单片机 AT89S52、DAC0832、液晶 1602目录1.系统设计1.1 设计要求1.2 方案设计与论证 1.2 方案设计与论证1.2.1信号发生电路方案论证1.2.2单片机的选择论证1.2.3显示方案论证1.2.4键盘方案论证1.3总体系统设计1.4 硬件实现及单元电路设计1.4.1单片机最小系统的设计1.4.2波形产生模块设计1.4.3显示模块的设计1.4.4键盘模块的设计1.5 软件设计流程1.6 源程序2.输出波形的种类与频率的测试2.1 测试仪器及测试说明2.2 测试结果3、附录3.1参考文献3.2附图1、系统设计经过考虑,我们确定方案如下:利用AT89C52单片机采用程序设计方法产生锯齿波、三角波、正弦波、方波四种波形,再通过D/A 转换器 DAC0832将数字信号转换成模拟信号,滤波放大,最终由示波器显示出来,通过键盘来控制四种波形的类型选择、频率变化,最终输出显示其各自的类型以及数值。
1.1 、设计要求1> 、利用单片机采用软件设计方法产生四种波形2)、四种波形可通过键盘选择3)、波形频率可调4)、需显示波形的种类及其频率1.2 方案设计与论证1.2.1信号发生电路方案论证方案一:通过单片机控制D/A,输出四种波形。
基于51单片机的信号发生器

哈尔滨工业大学(威海)课程设计报告
图 3-3 DAC0832 与单片机的接口电路
图 3-4 键盘和单片机的连接电路图
3.6 显示电路
(1)运算放大电路 运算放大器型号为 UA741,它是一种高增益运算放大器,用于军事、工业和商
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哈尔滨工业大学(威海)课程设计报告
业应用。这类单片硅整集成电路器件提供输出短路保护和闭锁自由运作。 运算放大器与 DAC0832 接口电路如图 3-5 所示。
信号发生器是一种经常使用的设备,若按照传统的设计方法,由纯粹的物理 器件构成,存在许多弊端,如:体积较大、重量较沉、移动不方便、信号失真较 大、波形形状调节过于死板,无法满足用户对精度、便携性、稳定性等要求。研 究设计出一种具有频率稳定、准确,波形质量好,便携性好等特点的波形发生器 来满足工业领域对信号源的要求,具有较好的市场前景。
(1)电流稳定时间 1us; (2)可单缓冲、双缓冲或直接数字输入; (3)单一电源供电(+5V~+15V); (4)低功耗,200mW。 DAC0832 结构: (1)D0~D7:8 位数据输入线,TTL 电平,有效时间应大于 90ns(否则锁 存器的数据会出错);
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哈尔滨工业大学(威海)课程设计报告
CS
VCC
WR1 ILE(BY1/BY2)
GND
WR2
DI3
XFER
DI2
DI4
DI1
DI5
DI0
DI6
VREF
DI7
RFB
IOUT2
GND
IOUT1
20 19 18 17 16 15 14 13 12 11
U3
A
DAC0832
B OP1P
基于51单片机的信号发生器-完整电路、程序.

摘要
本文以STC89C51单片机为核心设计了一个低频函数信号发生器。信号发生器采用数字波形合成技术,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出自定义波形,如正弦波、方波、三角波、三角波、梯形波及其他任意波形,波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变。波形和频率的改变通过软件控制,幅度的改变通过硬件实现。本文介绍了波形的生成原理、硬件电路和软件部分的设计原理。本系统可以产生最高频率798.6HZ的波形。该信号发生器具有体积小、价格低、性能稳定、功能齐全的优点。
2.1.2改变幅度方案:
将输出电压通过一个运算放大器的放大挺简单。
2.2工作原理
数字信号可以通过数/模转换器转换成模拟信号,因此可通过产生数字信号再转换成模拟信号的方法来获得所需要的波形。89C51单片机本身就是一个完整的微型计算机,具有组成微型计算机的各部分部件:中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行通讯接口等,只要将89C51再配置键盘及、数模转换及波形输出、放大电路等部分,即可构成所需的波形发生器,其信号发生器构成系统框图如下图所示。
主程序流程图
3.2.2中断服务程序:
本程序中两个外部中断分别起到了控制波形和频率的作用。在程序中还加入了消抖部分。
4.软件仿真
4.1系统仿真波形:
5设计总结
基于单片机的信号发生器设计,这个信号发生器的设计中涉及到一个典型的控制过程。通过单片机控制一个模数转换器DAC0832产生所需要的电流,然后使用运算放大器LM324可以将其电流输出线性地转换成电压输出,再将电压经过运算放大器的放大,可以得到足够幅度的信号。通过程序的控制,可以产生一系列有规律的波形。这样一个信号发生装置在控制领域有相当广泛的应用范围。
基于单片机的函数信号发生器设计设计

基于单片机的函数信号发生器设计设计基于单片机的函数信号发生器是一种能够产生各种波形信号的电子设备。
它利用单片机控制并产生不同频率、幅度和相位的信号,可以应用于实验室教学、科研实验、电子设备测试等领域。
本文将详细介绍基于单片机的函数信号发生器的设计原理、硬件实现、软件设计和功能实现等方面。
设计原理函数信号发生器的基本原理是使用振荡电路产生基准信号,再通过放大和滤波电路得到所需频率和幅度的信号。
传统的信号发生器采用模拟电路实现,如RC振荡器和多谐振荡器等。
而基于单片机的信号发生器则利用单片机高度集成的特点,通过软件控制实现信号的产生。
硬件实现振荡电路可以采用单片机内部的定时器/计数器模块来实现。
通过合理设置定时器的工作模式、时钟频率和计数值,可以产生所需的频率信号。
放大和滤波电路用于将振荡电路产生的小幅度信号放大到所需的幅度,并进行滤波处理,消除杂散和谐波。
AD转换电路用于将模拟信号转换为数字信号,以供单片机进行处理和输出。
可以采用单片机内部的ADC模块或外部的ADC芯片来实现。
软件设计单片机的驱动程序用于初始化相关外设,如定时器、IO口和ADC等,并提供相应的读写函数接口。
信号发生器的控制程序通过设置定时器的工作模式和时序控制,生成不同频率和波形的信号。
通过ADC转换获得外部设置的幅度参数,并通过PWM输出产生所需的幅度信号。
功能实现波形选择功能通过软件控制输出不同类型的波形信号,如正弦波、方波、三角波、锯齿波等。
频率调节功能通过改变定时器的工作模式和时钟频率,实现信号频率的调节。
可以设置不同的频率范围和分辨率,满足不同应用的需求。
幅度调节功能通过ADC转换获取外部设置的幅度参数,并通过PWM输出产生所需的幅度信号。
可以设置不同的幅度范围和分辨率,实现信号幅度的调节。
相位调节功能通过改变定时器的时序控制,实现信号相位的调节。
可以设置不同的相位范围和分辨率,满足不同实验或测试的需求。
总结基于单片机的函数信号发生器是一种功能强大、灵活性高的电子设备。
基于51单片机的简易函数信号发生器资料

创新性实验研究报告实验项目名称_简易函数信号发生器四、实验内容1、运用keil软件对程序进行编写,运行程序,并进行程序修改。
2、运用protues软件进行硬件电路仿真设计。
3、将程序下载到仿真单片机中,并观测输出波形。
4、对程序进行修改,再次运行仿真软件,直到输出理想的波形。
5、仿照仿真软件进行硬件电路的焊接。
6、将程序下载到单片机,并用示波器测试输出波形。
7、对程序进行修改,直到输出满意的波形为止。
3、实验步骤1、首先打开keil软件.2、运用keil软件对程序进行编写,程序见附件。
3、打开protues软件.4、运用protues软件对硬件电路进行设计。
9C51单片机是该信号发生器的核心,具有2个定时器,32个并行I/O口,1个串行I/O口,5个中断源。
由于本设计功能简单,数据处理容易,数据存储空间也足够,因为我们采用了片选法选择芯片,进行芯片的选择和地址的译码。
在单片机最小最小系统中,单片机从P1口接收来自键盘的信号,并通过P0口输出控制信号,通过DA转换芯片最终由示波器显示输出波形。
单片机引脚分配如下:�XTAL1,XTAL2:外接晶振,产生时钟信号。
�RST:复位电路;�P2口:8位数字信号输出输出,外接DAC0832;�P3.6口和P3.7口:DAC0832的时钟信号;单片机模块单片机输出的是数字信号,因为要得到模拟信号的波形就必须对其进行数模转换。
我们采用了DAC0832数模转换器,该芯片具由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换器及转换控制电路四部分构成。
由于其输出为电流输出,因为外加运算放大器LM324使之转换为电压输出。
最后通过示波器显示输出的波形。
数模转换模块运放模块整体硬件电路图五、实验结果与分析1、实验现象、数据记录仿真波形2、对实验现象、数据及观察结果的分析与讨论:经过观察调试,再观察,再调试,最终输出的波形较为理想。
此次试验经过一系列的调试,最终输出的波形为正弦波、方波、三角波。
--基于51单片机的简易函数信号发生器的设计与分析

基于51单片机的简易函数信号发生器的设计与分析郭 辉(阜阳师范学院信息工程学院,安徽阜阳,236037)摘要:函数信号发生器设计与分析是单片机实践中的一重要实验。
本文采用Proteus 对函数信号发生器的原理图进行设计,并通过Keil 软件编程验证该设计的可行性,通过调节按键,该简易函数信号发生器可以正确输出正弦波、锯齿波、梯形波、矩形波,并可以通过按键对相应波形的频率进行调节,最终通过Proteus 制作出该电路的PCB 原理图。
本设计对单片机项目设计与实现具有一定的指导意义。
关键词:信号发生器;AT89C51;Proteus ;Keil ;PCB 中图分类号:TP368.1 文献标识码:BDesign and analysis of a simple function signal generator based on 51 single chip microcomputerGuo Hui(College of Information Engineering,Fuyang Teachers' College,Fuyang Anhui,236037)Abstract :This paper uses the principle of figure Proteus function signal generator is designed,and the feasibility of the design is verified by Keil software programming,by adjusting the key,the simple function signal generator can output sine wave,Ju Chibo,trapezoidal wave,rectangular wave,and can be adjusted through the key corresponding to the frequency of the waveform, eventually produced by Proteus PCB principle diagram of the circuit.Keywords :signal generator;AT89C51;Proteus;Keil;PCB 0 引言Proteus 软件为英国Labcenter electronics 公司开发的EDA 工具软件。
基于51单片机的信号发生器-完整电路、程序

摘要本文以STC89C51单片机为核心设计了一个低频函数信号发生器。
信号发生器采用数字波形合成技术,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出自定义波形,如正弦波、方波、三角波、三角波、梯形波及其他任意波形,波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变。
波形和频率的改变通过软件控制,幅度的改变通过硬件实现。
介绍了波形的生成原理、硬件电路和软件部分的设计原理。
本系统可以产生最高频率798.6HZ的波形。
该信号发生器具有体积小、价格低、性能稳定、功能齐全的优点。
关键词:低频信号发生器;单片机;D /A转换;1设计选题及任务设计题目:基于单片机的信号发生器的设计与实现任务与要求:设计一个由单片机控制的信号发生器。
运用单片机系统控制产生多种波形,这些波形包括方波、三角波、锯齿波、正弦波等。
信号发生器所产生的波形的频率、幅度均可调节。
并可通过软件任意改变信号的波形。
基本要求:1. 产生三种以上波形。
如正弦波、三角波、矩形波等。
2.最大频率不低于500Hz。
并且频率可按一定规律调节,如周期按1T,2T,3T,4T或1T,2T,4T,8T变化。
3.幅度可调,峰峰值在0——5V之间变化。
扩展要求:产生更多的频率和波形。
2系统概述2.1方案论证和比较2.1.1总体方案:方案一:采用模拟电路搭建函数信号发生器,它可以同时产生方波、三角波、正弦波。
但是这种模块产生的不能产生任意的波形(例如梯形波),并且频率调节很不方便。
方案二:采用锁相式频率合成器,利用锁相环,将压控振荡器(VCO)的输出频率锁定在所需频率上,该方案性能良好,但难以达到输出频率覆盖系数的要求,且电路复杂。
方案三:使用集成信号发生器发生芯片,例如AD9854,它可以生成最高几十MHZ的波形。
但是该方案也不能产生任意波形(例如梯形波),并且价格昂贵。
方案四:采用AT89C51单片机和DAC0832数模转换器生成波形,加上一个低通滤波器,生成的波形比较纯净。
它的特点是可产生任意波形,频率容易调节,频率能达到设计的500HZ以上。
基于单片机的函数信号发生器设计

基于单片机的函数信号发生器设计引言:函数信号发生器是一种能够产生各种不同波形的仪器,广泛应用于电子实验、仪器仪表测试等领域。
传统的函数信号发生器通常由模拟电路实现,但使用单片机来设计函数信号发生器具有灵活性高、可编程性强的优点。
本文将介绍一种基于单片机的函数信号发生器的设计。
一、设计原理单片机函数信号发生器的设计基于数字信号处理技术,通过使用单片机的计时器和IO口来产生各种不同形状和频率的波形。
其主要步骤如下:1.选择适当的单片机选择一款拥有足够IO口和计时器功能的单片机作为控制核心。
可以使用常见的单片机如ATmega16、STM32等。
2.设计时钟电路通过外部晶振或者内部时钟源,提供稳定的时钟信号。
3.波形生成算法选择合适的波形生成算法,根据算法设计相应的程序来生成正弦、方波、三角波等不同波形。
4.输出接口设计设计输出接口,可以使用模拟输出电路将数字信号转化为模拟信号输出到外部设备,也可以使用DAC芯片来实现模拟输出。
二、硬件设计1.单片机选型在选择单片机时,需要考虑到所需的IO口数量、计时器数量和存储器容量等因素。
对于初学者来说,可以选择ATmega16单片机,它拥有足够的IO口和计时器资源。
2.时钟电路设计为了使单片机能够稳定工作,需要提供合适的时钟信号。
可以使用外部晶振电路或者内部时钟源。
同时,还需要添加滤波电路来排除干扰。
3.输入电路设计如果需要通过键盘或者旋钮来调节频率和幅度等参数,可以设计相应的输入电路。
可以使用AD转换器来将模拟信号转化为数字信号输入到单片机。
4.输出电路设计为了将数字信号转化为模拟信号输出到外部设备,可以使用RC电路或者声音音箱等输出装置。
三、软件设计1.程序框架设计设计程序框架,包括初始化配置、波形生成循环、参数调整等部分。
2.波形生成算法编写根据所选的波形生成算法,编写相应的程序代码。
可以使用数学函数来生成正弦波、三角波等形状,也可以采用查表法。
3.输入参数处理根据设计要求,编写处理输入参数的程序代码,实现参数调整、频率设置等功能。
基于FPGA和51单片机的信号发生器设计

基于FPGA和51单片机的信号发生器设计信号发生器又称为波形发生器是一种常用的信号源并且广泛应用于电子电路、通信、控制和教学实验等领域的重要仪器之一。
为了降低传统函数信号发生器成本,改善信号发生器低频稳定性。
笔者结合FPGA 和51 单片机产生0.596 Hz 频率精度函数信号。
笔者设计通过51 单片机控制函数信号类型以及相关参数,用户可通过按键设置需要的波形、波形幅度、波形频率以及方波的占空比、相位。
本文设计方案不仅具有良好的经济前景,也可以为当代高等教育深化改革做一个参考方向。
1 系统设计方案1.1 系统硬件设计本文中设计中硬件包括EP2C8Q20818N 芯片和C8051F0201 单片机、DAC0800 芯片,T6963 的LCD。
本文中主要利用FPGA(EP2C8Q20818N)桥接控制LCD、4 乘以4 键盘和DAC0800(C8051 单片机和DAC0800 有一条基准电压信号),系统硬件设计框1.1.1 EP2C8Q20818N 简介EP2C8Q20818N 是ALTERA 公司推出一款嵌入式FPGA(现场可编程门阵列)芯片。
具有182 管脚。
下面列出它的特性表,如1.1.2 C8051F0201 简介C8051F0201(以下简称51 单片机)器件是完全集成的混合信号系统级MCU 芯片,具有32 个数字I/O 引脚。
此款51 单片机具有高速、流水线结构的8051 兼容的CIP-51 内核(可达25 MIPS)。
全速、非侵入式的在系统调试接口(片内)。
12 位、100 ksps 的8 通道ADC,带PGA 和模拟多路开关。
8 位500 ksps 的ADC,带PGA 和8 通道模拟多路开关两个12 位DAC,具有可编程数据更新方式。
64 K 字节可在系统编程的FLASH 存储器。
4 352(4 096+256)字节。
基于单片机的函数信号发生器课程设计(毕业设计)完整版.

综合实验课程报告课题名称基于单片机的函数信号发生器摘要本文介绍一种用AT89C51单片机构成的波形发生器,可产生方波、三角波、正弦波、锯齿波等多种波形,波形的周期可用程序改变,并可根据需要选择单极性输出或双极性输出,具有线路简单、结构紧凑、性能优越等特点。
文章给出了源代码,通过仿真测试,其性能指标达到了设计要求。
关键词:单片机;DAC ;信号发生器目录摘要 ............................................................... 目录 ...............................................................第一章绪论 ..........................................................1.1单片机概述 ......................................................1.2信号发生器的分类 ................................................1.3研究内容 ........................................................第二章方案的设计与选择 ..............................................2.1方案的比较 ......................................................2.2设计原理 ........................................................2.3设计思想 ........................................................2.4设计功能 ........................................................第三章硬件设计 ......................................................3.1硬件原理框图 ....................................................3.2主控电路 ........................................................3.3数、模转换电路 ..................................................3.4按键接口电路 ....................................................3.5时钟电路 ........................................................3.6显示电路 ........................................................第四章软件设计 ......................................................4.1程序流程图 ......................................................第五章总结与展望 .................................................... 致谢 ............................................................... 参考文献 ............................................................. 附录1电路原理图 ..................................................... 附录2 源程序 . ........................................................ 附录 3 器件清单......................................................第一章绪论1.1单片机概述随着大规模集成电路技术的发展,中央处理器(CPU、随机存取存储器(RAM、只读存储器(ROM、(I/O接口、定时器/计数器和串行通信接口,以及其他一些计算机外围电路等均可集成在一块芯片上构成单片微型计算机,简称为单片机。
基于51单片机信号发生器的设计

2. D/A转换器选择:DAC0832
DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。与微处 理器完全兼容。这个DA芯片以其价格低廉、接口简 单、转换控制容易等优点,在单片机应用系统中得 到广泛的应用。D/A转换器由8位输入锁存器、8位 DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。
3.显示器LCD1602
指导老师:XXX 专业:电子信息工程 学生:XXX 学号:XXXX
第一章:绪论 第二章:方案论证 第三章:相关硬件介绍 第四章:相关软件介绍 第五章:电路设计与仿真 第六章:总结与展望
1.选题的意义,背景及现状
本章的前三节介绍了本次毕业设计的选题意义,背 景。并对现如今这一方面的研究现状作了一定的了解。
本次设计采用非编码键盘其硬件逻辑与按键编码不存在严格 的对应关系,而要由所用的程序来决定。非编码键盘的硬件接 口简单,但是要占用较多的CPU时间,通常采用可编程键盘管 理芯片来克服这个缺点。
1.Proteus软件介绍
Proteus软件是来自英Labcenter electronics公司的 EDA工具软件,除了其具有和其它EDA工具一样的原 理布图、PCB自动或人工布线及电路仿真的功能外, 其革命性的功能是,他的电路仿真是互动的。
2.KEIL C51编译器简介
KEIL C51标准C编译器为8051微控制器的软件开发 提供了C语言环境,同时保留了汇编代码高效,快速的特 点。
总体电路图
➢ 仿真结果
1、三角波仿真结果
2、方波仿真结果
3、正弦波仿真结果
总结
本次毕业设计是大学以来第一次独立完成的比较大 型的设计类课题。对本次毕业设计的主要内容以及在 其中学到的知识,遇到的问题,解决问题的方法做一 个具体总结。从中得到一定的经验。
基于单片机函数信号发生器的设计

基于单片机函数信号发生器的设计摘要:本文设计的函数发生器采用STC89C51 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(LM324)、按键和LED显示灯电路等。
电路采用AT89S51单片机和一片DAC0832数模转换器组成数字式低频信号发生器。
通过按键控制可产生方波、锯齿波、三角波、正弦波等,同时用LED 显示灯指示对应的波形。
所产生的波形幅度在一定范围内可调,波形准确并且平滑。
本文设计的函数信号发生器,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。
由于采用了LM324运算放大器,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。
关键词:单片机;信号发生器;运放器Signal generator established on The MCU function designAbstract:Function generator of this design uses STC89C51 microcontroller as the control core, the external D/A conversion circuit (DAC0832), op amp circuit (LM324), keyboard and LED display circuit etc.. The circuit uses AT89S51 microcontroller and a DAC0832 DAC digital low frequency signal generator. Through the button control can produce Fang Bo, sawtooth wave, triangle wave, sine wave, with LED display the corresponding waveform. The wave amplitude generated can be adjusted in a certain range, accurate and smooth waveform.Function signal generator is designed in this paper, it has the characteristics of low price, high performance and low frequency range, good stability, convenient operation, small size, less power consumption etc.. Due to the adoption of the LM324 operational amplifier, the circuit stability has more high, high performance. This circuit is clear, the fault is easy to find the error, simple operation, convenient.Keywords: Single chip microcomputer;Signal generator;Operational amplifier目录第一章绪论 (1)1.1单片机概述 (1)1.2课题研究的社会实用意义及应用领域 (1)1.3 研究内容 (1)第二章单元电路的设计 (2)2.1系统设计 (2)2.1.1系统方案的比较 (2)2.1.2芯片选择模块 (2)2.2单片机模块及电源模块的设计 (3)2.2.1单片机模块 (3)2.3D/A转换模块 (3)2.4显示模块的设计 (5)第三章硬件电路的设计 (6)3.1系统框图 (6)3.2资源分配 (6)3.3最小单片机系统设计 (6)3.3.1STC89C51的引脚图 (7)3.3.2管脚说明 (8)3.3.3STC89C51的晶振及其连接方法 (10)3.3.4STC89C51的复位 (11)3.3.5芯片擦除 (11)3.4各部分电路原理 (12)3.4.1DAC0832芯片原理 (12)3.4.2LM324工作原理 (14)第四章软件设计 (15)4.1主程序流程图 (15)4.2方波程序流程图 (16)4.3三角波程序流程图 (17)4.4锯齿波程序流程图 (17)4.5 正弦波程序流程图 (18)第五章系统测试及结论 (19)5.1产生各种波形电压输出范围及频率如下: (19)5.2示波器测试的波形 (19)5.3设计与实验中应注意的问题及解决问题的措施 (20)5.3.1安装与调试 (20)5.3.2遇到的问题与解决 (20)第六章结论与心得 (22)参考文献 (23)附录1 硬件电路元件装配图 (24)附录2 模拟组装和PC板连接线图 (25)附录3 波形发生器程序 (25)第一章绪论1.1单片机概述伴随着信息技术及集成电路技术的大规模快速发展,所谓单片机就是指“CPU即中央处理器、RAM即随机存取存储器、ROM只读存储器、(I/O)即输入输出接口、定时器/计数器,串行通信接口”,和其余一些关于计算机外部电路即外围等都可以聚集在相同的一块芯片上,从而组成了单片微型计算机”[1]。
基于51单片机的函数信号发生器的设计

111 前言波形发生器,是一种作为测试用的信号源,是当下很多电子设计要用到的仪器。
现如今是科学技术和设备高速智能化发展的科技信息社会,集成电路发展迅猛,集成电路能简单地生成各式各样的波形发生器,将其他信号波形发生器于用集成电路实现的信号波形发生器进行对比,波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标,集成电路实现的信号波形发生器都胜过一筹,随着单片机应用技术的不断成长和完善,导致传统控制与检测技术更加快捷方便。
2 系统设计思路文章基于单片机信号发生器设计,产生正弦波、方波、三角波,连接示波器,将生成的波形显示在示波器上。
按照对作品的设计研究,编写程序,来实现各种波形的频率和幅值数值与要求相匹配,然后把该程序导入到程序存储器里面。
当程序运行时,一旦收到外界发出的指令,要求设备输出相应的波形时,设备会调用对应波形发生程序以及中断服务子程序,D/A转换器和运放器随之处理信号,然后设备的端口输出该信号。
其中,KEY0为复位键,KEY1的作用是选择频率的步进值,KEY2的作用是增加频率或增加频率的步进值,KEY3的作用是减小频率或减小频率的步进值,KEY4的作用是选择三种波形。
103为可调电阻,用于幅值的调节。
自锁开关起到电源开关的作用。
启动电源,程序运行的时候,选择正弦波,红色LED灯亮起;选择方波,黄色LED灯亮起;选择三角波,绿色LED灯亮起。
函数信号发生器频率最高可达到100Hz,最低可达到10Hz,步进值0.1-10Hz,幅值最高可到3.5V。
系统框图如图1所示。
3 软件设计选用AT89C51单片机编写程序。
这种方法控制信号波形的频率和幅值是通过编写程序来实现,通过改变程序来实现频率的变化,且这种方法无需改变硬件电路。
这种方法可以使信号的精度很高(编程产生的是数字信号),并可使电路得到一定程度上的简化。
主程序和生成波形的子程序共同组成了系统软件设计,生成波形的子程序的编程是软件设计的主要内容,各种波形通过编程来得到。
基于单片机的函数信号发生器设计

基于单片机的函数信号发生器设计
近年来,随着科学技术的飞速发展,计算机的硬件设备和软件程序的逐步完善,信号发生器具有许多优点,如低成本、可靠性高、灵活性强等优点,已经被广泛应用于计算机技术和各种测量仪器中。
而基于单片机的函数信号发生器,则更具有可编程性能和更低的成本优势,深受广大科学家的青睐。
本文的目的是设计一种基于单片机的函数信号发生器,该发生器由一个单片机、一个发射机、一个接收机和一个调制解调组成,以及一个显示器来显示接收的信号。
首先,运用单片机作为控制器,将其与发射机连接,再将各种函数信号(如正弦波、方波、余弦波等)调制到发射机输出端,让发射机发射出各种函数信号。
接着,在接收机方面,我们使用一个调制解调器,接收机接收到发射机发出的函数信号后,将信号解调,重新调制成我们想要的函数信号,然后使用显示器来显示函数信号的波形,以便观察。
最后,在硬件的设计上,我们使用单片机作为控制器,发射机和接收机可以分别使用多种射频技术(如射频调制、无线电调制、数字调制等),发射机的输出功率可以通过改变电容电阻和其它技术来微调,以符合接收机所能处理的范围。
此外,显示器可以采用液晶显示屏,以显示函数信号的波形。
经过上述一系列设计,我们就可以构建一个可用于测量和发射函数信号的发生器,它具有低成本、可编程性高的优点,为科学研究提供了一种有效的发射和测量工具。
因此,我们可以简单总结:本文研究了一种基于单片机的函数信号发生器,它利用发射机发射不同函数信号,使用接收机接收并解调,然后将函数信号显示出来,最终利用发射机和接收机实现了函数信号的发射和接收,实现了低成本、可编程性高、灵活性强、可靠性高的性能。
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湘南学院 电子工程设计 题 目: 基于51单片机的函数信号发生器设计 学院(系): 电子信息与电气工程学院 年级专业: 2013级电子信息科学与技术 学 号: ************ ,************ 学生姓名: 周 慧 程迅 指导教师: * *
2016年 4 月 1 日 课程设计任务书 学生姓名:程迅 周慧 专业班级:电子信息科学与技术(一)班 指导教师:王 龙 工作单位:电子信息与电气工程学院 题 目: 基于51单片机的函数信号发生器的设计 初始条件: 1. 运用所学的单片机原理与接口技术知识和数字电路知识; 2. 51单片机最小系统; 3. PC机及相关应用软件。 要求完成的主要任务: 系统大致包括信号发生部分、数/模转换部分以及液晶显示部分三部分,通过程序设计方法产生锯齿波、正弦波、三角波、矩形波四种波形,通过按键来控制四种波形的类型选择、频率变化,并通过液晶屏1602显示其各自的类型以及频率值。 1.完成函数信号发生器的设计和调试。 2.撰写课程设计说明书,说明书使用A4打印纸计算机打印,用proteus等仿真软件绘制电子线路图纸。 基于51单片机的函数信号发生器的设计 摘 要 本系统利用单片机STC89C52采用程序设计方法产生锯齿波、正弦波、三角波、矩形波四种波形,再通过D/A转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号,滤波放大,最终由示波器显示出来,能产0Hz—535Hz的波形。通过按键来控制三种波形的类型选择、频率变化,并通过液晶屏1602显示其各自的类型以及数值,系统大致包括信号发生部分、数/模转换部分以及液晶显示部分三部分,其中尤其对数/模转换部分和波形产生和变化部分进行详细论述。
关键词:单片机STC89C52、DAC0832、液晶1602 目录 前言 .......................................................................... 1 第一章 系统设计要求及设计方案 .................................................. 2 1.1 设计要求 ................................................................. 2 1.2 方案设计与论证 ........................................................... 2 1.2.1 信号发生电路方案论证 ............................................... 2 1.2.2 单片机的选择论证.................................................. 2 1.2.3 显示方案论证 ..................................................... 3 1.2.4 键盘方案论证 ...................................................... 3 1.3 系统主要功能 ............................................................. 3 第二章 系统的硬件设计 .......................................................... 4 2.1 总体系统设计 ............................................................. 4 2.2 硬件实现及单元电路设计 ................................................... 4 2.2.1 振荡电路 .......................................................... 4 2.2.2 复位电路设计 ..................................................... 5 2.2.3 波形产生模块设计 .................................................. 6 2.2.4显示模块的设计 ..................................................... 7 2.2.5 键盘显示模块的设计................................................. 7 2.3 软件设计流程 ............................................................. 8 第三章 proteus的简介 .......................................................... 9 3.1 proteus介绍 ............................................................. 9 3.1.1 keil调试 ......................................................... 10 3.1.2 proteus仿真调试 .................................................. 10 3.2 测试过程 ................................................................ 11 附录一:总电路图.............................................................. 12 附录二:部分程序.............................................................. 12 1
前言 信号发生器是一种常用的信号源,广泛应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。信号的产生有模拟电路、专用硬件和软件产生等方法。采用模拟电路搭建函数信号发生器,可产生方波、三角波、正弦波、锯齿波,但不能产生任意波形,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,且频率调节不方便。专用硬件方法产生的信号频率分辨率高、稳定性好、在线调整方便,如目前在通讯系统中应 用广泛的直接数字频率合成( DDS)技术,例如 AD9854是一种典型的信号产生方法,但是价格昂贵。 利用单片机通过程序设计方法产生低频信号,其频率底线较低,具有线路简单、结构紧凑、体积小、价格低廉、频率稳定度高、抗干扰能力强、用途广泛等优点,且如需要产生新的波形时,只需对程序进行修改即可。该系统利用单片机STC89C52和D /A 转换器DAC0832 转换数字信号为 0 ~ 5 V 模拟电压信号,并在 LCD1602 显示,通过示波器就能得知产生的信号波形。 2
第一章 系统设计要求及设计方案 1.1 设计要求 1)、利用单片机采用软件设计方法产生四种波形 2)、四种波形可通过按键选择输出 3)、波形频率可调 4)、需显示波形的频率
1.2 方案设计与论证
1.2.1 信号发生电路方案论证
方案一:通过单片机控制D/A,输出三种波形。此方案输出的波形不够稳定,抗干扰能力弱,不易调节。但此方案电路简单、成本低。 方案二:使用传统的锁相频率合成方法。通过芯片IC145152,压控振荡器搭接的锁相环电路输出稳定性极好的正弦波,再利用过零比较器转换成方波,积分电路转换成三角波。此方案,电路复杂,干扰因素多,不易实现。 方案三:利用MAX038芯片组成的电路输出波形。MAX038是精密高频波形产生电路,能够产生准确的三角波、方波和正弦波三种周期性波形。但此方案成本高,程序复杂度高。 以上三种方案综合考虑,选择方案一。 1.2.2 单片机的选择论证 方案一:STC89C52单片机是一种高性能8位单片微型计算机。它把构成计算机的中央处理器CPU、存储器、寄存器、I/O接口制作在一块集成电路芯片中,从而构成较为完整的计算机、而且其价格便宜。 方案二:C8051F005单片机是完全集成的混合信号系统级芯片,具有与8051兼容的微控制器内核,与MCS-51指令集完全兼容。除了具有标准8052的数字外设部件,片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其他数字外设及功能部件,而且执行速度快。但其价格较贵。 以上两种方案综合考虑,选择方案一 3
1.2.3 显示方案论证 方案一:采用LED数码管。LED数码管由8个发光二极管组成,每只数码管轮流显示各自的字符。由于人眼具有视觉暂留特性,当每只数码管显示的时间间隔小于1/16s时人眼感觉不到闪动,看到的是每只数码管常亮。使用数码管显示编程较易,但要显示内容多,而且数码管不能显示字母。 方案二:采用LCD液晶显示器1602。其功率小,效果明显,显示编程容易控制,可以显示字母。 以上两种方案综合考虑,选择方案二。
1.2.4 键盘方案论证 方案一:矩阵式键盘。矩阵式键盘的按键触点接于由行、列母线构成的矩阵电路的交叉处。当键盘上没有键闭合时,所有的行和列线都断开,行线都呈高电平。当某一个键闭合时,该键所对应的行线和列线被短路。 方案二:独立点触按键。点触按键体积小,安装方便,成本低。 以上两种方案综合考虑,选择方案二。
1.3 系统主要功能 经过考虑,我们确定方案如下:利用STC89C52单片机采用程序设计方法产生锯齿波、正弦波、矩形波锯齿波四种波形,再通过D/A转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号,滤波放大,最终由示波器显示出来,通过按键来控制四种波形的类型选择、频率变化,最终输出显示其各自的类型以及数值。