(完整版)51单片机毕业课程设计波形发生器
单片机波形发生器课程设计
单片机波形发生器课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解单片机的基本原理，掌握单片机波形发生器的硬件组成及工作原理；2. 学会使用相关编程语言（如C语言）编写程序，实现对单片机波形发生器的控制；3. 掌握单片机波形发生器在不同波形（如正弦波、方波、三角波等）下的参数设置及其调整方法。
技能目标：1. 能够独立完成单片机波形发生器的硬件连接与调试；2. 能够运用所学编程知识，编写出实现不同波形的程序，并成功运行在单片机上；3. 学会分析并解决在单片机波形发生器使用过程中遇到的问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术的兴趣和热情，提高学生对单片机及其应用的重视程度；2. 培养学生的团队协作意识，学会在团队中发挥个人作用，共同完成项目任务；3. 培养学生勇于创新、敢于实践的精神，提高学生面对挫折和困难时的坚持与克服能力。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论教学，注重培养学生的实际操作能力。
学生特点：学生具备一定的电子基础和编程知识，对单片机有一定了解，但实践经验不足。
教学要求：教师应结合课程特点和学生实际情况，采用理论教学与实践操作相结合的方式进行教学，注重培养学生的动手能力和创新能力。
在教学过程中，分解课程目标为具体的学习成果，以便进行有效的教学设计和评估。
二、教学内容1. 理论部分：a. 单片机原理概述：讲解单片机的基本结构、工作原理及性能特点；b. 波形发生器原理：介绍波形发生器的功能、分类及其在电子技术中的应用；c. 编程语言基础：回顾C语言基础知识，重点讲解与单片机编程相关的语法和技巧。
2. 实践部分：a. 硬件连接与调试：指导学生完成单片机波形发生器的硬件连接，学习使用调试工具；b. 程序编写与烧录：教授学生编写控制单片机波形发生器的程序，并进行烧录；c. 波形参数调整：学习如何调整单片机波形发生器的参数，实现不同波形输出。
3. 教学大纲与进度安排：a. 第一周：单片机原理概述，波形发生器原理；b. 第二周：C语言回顾，编程语言基础；c. 第三周：硬件连接与调试；d. 第四周：程序编写与烧录；e. 第五周：波形参数调整，实践操作与总结。
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。
波形发生器单片机课程设计
波形发生器单片机课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解波形发生器的基本原理，掌握单片机在波形发生器中的应用；2. 学会使用编程软件进行单片机程序设计，实现常见波形的生成；3. 了解波形发生器的性能指标，如频率、幅度、相位等，并能进行简单计算。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识，设计并实现波形发生器单片机程序的能力；2. 提高学生动手实践能力，能够独立完成波形发生器的硬件连接与调试；3. 培养学生团队协作能力，通过小组合作完成课程设计。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对单片机及电子技术的兴趣，激发学生的学习热情；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的真实性，遵循实验操作规范；3. 培养学生的创新意识，鼓励学生勇于尝试，不断优化波形发生器设计。
分析课程性质、学生特点和教学要求：1. 课程性质：本课程属于电子技术领域，涉及单片机原理、编程及硬件设计；2. 学生特点：学生已具备一定的电子技术基础，熟悉单片机的基本操作，具有一定的编程能力；3. 教学要求：注重理论与实践相结合，强调动手实践，培养学生解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 波形发生器原理：介绍波形发生器的功能、分类及其在电子技术中的应用，重点讲解单片机波形发生器的原理及组成。
教材章节：《单片机原理与应用》第四章第三节2. 单片机程序设计：讲解如何使用编程软件（如Keil）进行单片机程序设计，实现常见波形（如正弦波、方波、三角波等）的生成。
教材章节：《单片机原理与应用》第五章3. 硬件设计与连接：介绍波形发生器硬件电路的设计方法，包括单片机、晶振、滤波器等元件的选型与连接。
教材章节：《电子电路设计》第二章4. 波形发生器性能指标：讲解波形发生器的主要性能指标，如频率、幅度、相位等，并进行简单计算。
教材章节：《电子测量与仪器》第三章5. 实践操作与调试：指导学生进行波形发生器硬件连接、程序下载和调试，确保波形发生器正常工作。
教材章节：《单片机原理与应用》第六章6. 课程设计：要求学生以小组为单位，设计并实现一个具有特定功能的波形发生器，完成课程设计报告。
基于51的波形发生器设计
目录1 概述 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 设计思想及基本功能 (1)2 总体方案设计 (2)2.1 方案选取 (2)2.2 系统框图 (2)3 硬件电路设计 (3)3.1 设计思路、元件选型 (3)3.2 原理图 (3)3.3 主要芯片介绍 (4)3.4 硬件连线图 (11)4 系统软件设计 (11)4.1 锯齿波的产生过程 (13)4.2 三角波的产生过程 (14)4.3 矩形波的产生过程 (15)4.4 梯形波的产生过程 (16)4.5正弦波的产生过程 (17)5 总结 (19)参考文献 (20)1 概述1.1 研究背景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。
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。
函数波形发生器具有连续的相位变换、和频率稳定性等优点，不仅可以模拟各种复杂信号，还可对频率、幅值、相移、波形进行动态、及时的控制，并能够与其它仪器进行通讯，组成自动测试系统，因此被广泛用于自动控制系统、震动激励、通讯和仪器仪表领域。
1.2 设计思想及基本功能随着电子技术的飞快发展，单片机也应用得越来越广泛，基于单片机的智能仪器的设计技术不断成熟。
单片机构成的仪器具有高可靠性，高性价比。
单片机技术在智能仪表和自动化等诸多领域有了极为广泛的应用，并用到各种家庭电器，单片机技术的广泛应用推动了社会的进步。
采用AT89C51单片机和DAC0832芯片，直接连接键盘和显示。
单片机波形发生器课程设计说明书
单片机课程设计说明书波形发生器的设计学院：机电工程学院专业：姓名：学号：指导教师：目录第1章绪论 (3)1.1课题背景 (3)1.2本文主要内容 (4)第2章51单片机的结构 (4)2.1内部结构概述 (4)2.2CPU结构 (5)2.2.1 运算器 (5)2.2.2 程序计数器PC (5)2.2.3 指令寄存器 (5)2.3存储器和特殊功能寄存器 (6)2.4P0~P3口结构及功能 (6)2.4.1 P0口结构及功能 (6)2.4.2 P1口结构及功能 (6)2.4.3 P2口结构及功能 (7)2.4.4 P3口结构及功能 (7)2.5时钟电路和复位电路 (8)2.5.1 时钟电路 (8)2.5.2 单片机的复位状态 (9)第3章系统的硬件设计 (10)3.1系统硬件总体设计 (10)3.2DAC0832的引脚及功能 (10)3.3系统硬件原理 (12)第4章系统的软件设计 (13)4.1主程序流程图 (13)4.2波形的产生 (14)4.2.1 设计思路 (14)4.2.2 锯齿波的产生 (15)4.2.3 方波的产生 (16)总结 (17)参考文献 (17)第1章绪论1.1 课题背景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。
函数波形发生器具有连续的相位变换、和频率稳定性等优点，不仅可以模拟各种复杂信号，还可对频率、幅值、相移、波形进行动态、及时的控制，并能够与其它仪器进行通讯，组成自动测试系统，因此被广泛用于自动控制系统、震动激励、通讯和仪器仪表领域。
在70 年代前，信号发生器主要有两类：正弦波和脉冲波，而函数发生器介于两类之间，能够提供正弦波、余弦波、方波、三角波、上弦波等几种常用标准波形，产生其它波形时，需要采用较复杂的电路和机电结合的方法。
这个时期的波形发生器多采用模拟电子技术，而且模拟器件构成的电路存在着尺寸大、价格贵、功耗大等缺点，并且要产生较为复杂的信号波形，则电路结构非常复杂。
基于51单片机的波形发生器的设计汇总
基于51单片机的波形发生器的设计汇总波形发生器是电子领域中常用的一种设备，用于产生各种不同形式的波形信号。
本文将基于51单片机的波形发生器的设计进行汇总。
设计思路如下：一、基本原理波形发生器的基本原理是通过控制数字信号的高低电平来产生不同的波形。
在这个设计中，我们将使用51单片机作为控制器来产生波形信号。
二、硬件部分1.时钟电路：使用一个晶体振荡器作为时钟源，提供稳定的时钟脉冲给51单片机。
2.电源电路：使用稳压电源提供稳定的电压给51单片机和其他电路。
3.单片机电路：将51单片机与其他电路进行连接，包括输入输出端口和相应的外部电路。
4.波形输出电路：根据需要产生不同的波形，设计相应的输出电路，包括滤波器、电阻、电容等元器件。
三、软件部分1.系统初始化：在系统上电后，进行相应的初始化工作，包括设置引脚功能、中断，设置计时器等。
2.波形生成算法：根据用户的选择，使用合适的算法生成相应的波形信号。
常见的波形有正弦波、方波、三角波等。
3.输出控制：根据生成的波形信号，通过设置相应的输出引脚，将波形信号输出到波形输出电路中。
4.用户界面：设计一个简单的用户界面，让用户可以选择不同的波形、调整频率、幅度等参数。
5.中断处理：使用中断功能来处理波形输出频率的控制，实现较高的输出稳定性。
四、设计考虑1.精度要求：根据具体应用场景，确定波形发生器的精度要求。
如果需要较高的精度，可能需要采用更复杂的算法和更精密的输出电路。
2.输出负载：考虑波形发生器的输出负载情况，选择合适的输出电路，以确保波形信号的准确性和稳定性。
3.电源稳定性：电源的稳定性对波形发生器的性能也有影响，需要注意电源供电的稳定性。
五、测试与优化完成波形发生器设计后，进行相应的测试与优化。
包括波形信号的频率、幅度等测试，以及对输出电路、算法等进行优化。
最后，通过以上的设计思路，我们可以完成基于51单片机的波形发生器的设计。
根据具体的应用需求，可能需要对硬件和软件进行相应的调整和优化。
(波形发生器) 单片机课程设计报告
单片机原理及系统课程设计专业：自动控制班级：姓名：学号：指导教师：评语：平时（40）修改（30）报告（30）总成绩兰州交通大学自动化与电气工程学院年月日波形发生器1 引言本系统是基于STC89C51单片机的波形发生器。
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）和按键等。
通过按键控制可产生方波、三角波、正弦波和锯齿波。
其设计简单、性能优良，具有一定的实用性。
文中简要介绍了DAC0832数模转换器的结构原理和使用方法，STC89C51的基础理论，着重介绍了如何利用单片机控制D/A转换器产生上述信号的硬件电路和软件编程。
2 设计方案及原理2.1设计原理及元件选型(1)设计原理该设计设计一个低频信号发生器，我们采用的是AT89C51 单片机用软件实现信号的输出。
该单片机是一个微型计算机，包括中央处理器CPU，RAM，ROM、I/O 接口电路、定时计数器、串行通讯等，是波形设计的核心。
该信号发生器原理框图如图1，总体原理为：利用A T89C51 单片机构造低频信号发生器，可产生正弦波，方波，三角波，锯齿波四种波形，通过汇编语言对单片机的编程即可产生相应的波形信号，并可以通过键盘进行各种功能的转换和信号频率的控制，当输出的数字信号通过数模转换成模拟信号也就得到所需要的信号波形，通过运算放大器的放大输出波形，同时让显示器显示输出的波形信息。
通过P1口和开关K0-K3相连接来控制各个波形的输出。
能根据k0-k4键状态进行波形切换，当某一按键按下时，输出相对应的波形。
(2) 元件选型单片机AT89C51系统，DAC0832一片，PC机一台，运算放大器2.2设计方案（1）总体方框图：单片机AT89C51DAC0832转换放大电路输出波形键盘输入接口电路图1 总体设计功能图（2）设计思路利用中断，当5个开关中有任意一个闭合时，跳转至中断程序，在中断程序中判断是哪一个按键闭合，跳转至相应的程序，执行输出波形的操作，每输出一个点之后，判断按键是否断开，如果依旧闭合，则继续输出，如果已经断开，则结束中断程序。
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。
(完整版),基于51单片机的波形发生器的设计汇总,推荐文档
系统主要部分设计框图如下图所示：
图 2：框图设计
以 AT89C51 单片机作为系统的控制核心，其中 P0 口接 DAC0832 作为信号输入同时 进行数模转换，P1 口用来接键盘，P2 口接 LED 显示器，由程序来控制 P0 口产生的波形， 再由按键和按键次数控制波形的种类、频率和幅值的大小，并且能够通过按键来控制波 形频率值和幅度值。由运算放大器 DAC0832 来实现输出电流到电压的转换，即实现数字 信号到模拟信号的转换。另外在 LED 上显示实时的频率值和幅度值，产生的波形在示波 器显示。并且通过按键来决定波形数据的存储方式，在按键按下后，就把当时的波形所 对应的幅度值、频率值等参数存储下来。
使用 DDS 和一些专用的波形产生芯片。并让系统的频率范围在 1Hz～1MHZ 可调节，在 频率范围在 1HZ～10KHz 时，步进小于或等于 10Hz，在频率范围在 10KHz～1MHz 时， 步进小于或等于 100Hz，并且电压在 0～5V 范围，能够实时的显示波形的类型、频率和 幅值。 2.1 方案的设计思路
目录
1 引言 ......................................................................1 1.1 题目要求及分析 ..........................................................1 1.1.1 示意图 ................................................................1 1.2 设计要求 ................................................................1 2 波形发生器系统设计方案 ....................................................2 2.1 方案的设计思路 ..........................................................2 2.2 设计框图及系统介绍 ......................................................2 2.3 选择合适的设计方案 ......................................................2 3 主要硬件电路及器件介绍 ....................................................4 3.1 80C51 单片机 .............................................................4 3.2 DAC0832 .................................................................5 3.3 数码显示管 ..............................................................6 4 系统的硬件设计 ............................................................8 4.1 硬件原理框图 ............................................................8 4.2 89C51 系统设计 ...........................................................8 4.3 时钟电路 ................................................................9 4.4 复位电路 ................................................................9 4.5 键盘接口电路 ...........................................................10 4.7 数模转换器 .............................................................11 5 系统软件设计 .............................................................12 5.1 流程图： ...............................................................12 5.2 产生波形图 .............................................................12 5.2.1 正弦波 ...............................................................12 5.2.2 三角波 ...............................................................13 5.2.3 方波 .................................................................14 6 结论 .....................................................................16 主要参考文献 ...............................................................17 致谢 .......................................................................18
基于51单片机波形发生器课程设计
基于51单片机波形发生器课程设计1. 引言波形发生器是电子技术领域中常用的仪器设备，用于产生各种不同形状的电信号波形。
在电子电路实验和测试中，波形发生器能够提供不同频率、幅度和相位的信号，用于测试和验证电路的性能。
本篇文章将介绍一个基于51单片机的波形发生器设计。
通过使用51单片机，我们可以实现一个简单但功能强大的波形发生器，并通过编程控制实现不同类型的波形输出。
2. 硬件设计2.1 51单片机51单片机是一种常见的8位微控制器，具有低功耗、高性能和广泛应用等特点。
在本设计中，我们选择使用51单片机作为主控芯片。
2.2 数模转换芯片为了将数字信号转换为模拟信号输出，我们需要使用一个数模转换芯片。
在本设计中，我们选择使用DAC0800芯片作为数模转换器。
2.3 操作面板为了方便用户操作和设置参数，我们设计了一个操作面板。
该面板包括按键、旋钮和显示屏等组件，用户可以通过操作面板来控制波形发生器的参数和功能。
2.4 输出接口为了将模拟信号输出到外部设备，我们设计了一个输出接口。
该接口可以连接到示波器或其他测试仪器，以便观察和测量输出信号。
3. 软件设计3.1 程序框架波形发生器的软件设计主要包括初始化设置、参数调整和波形生成等功能。
我们可以使用C语言编程，在51单片机上实现这些功能。
以下是程序框架的伪代码：void main(){初始化设置();while(1){获取用户输入();参数调整();波形生成();}}3.2 初始化设置在初始化设置阶段，我们需要对51单片机和数模转换芯片进行初始化配置。
这包括设置时钟频率、IO口方向、数模转换精度等。
以下是初始化设置的伪代码：void 初始化设置(){设置时钟频率();配置IO口方向();配置数模转换精度();}3.3 参数调整在参数调整阶段，用户可以通过操作面板来调整波形发生器的参数。
这包括选择波形类型、设定频率和幅度等。
以下是参数调整的伪代码：void 参数调整(){获取用户输入();if(用户选择了波形类型){设置波形类型();}if(用户设定了频率){设置频率();}if(用户设定了幅度){设置幅度();}3.4 波形生成在波形生成阶段，根据用户设定的参数，我们可以通过数模转换芯片来生成相应的波形信号。
基于51单片机的波形发生器毕业设计
基于单片机原理的波形发生器摘要：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。
关键词：AT-89C51 DAC0832 独立按键 OP07The Design of Waveform Generator Based on 51 Abstract：This system adopts single-chip C8051 as the control core, digital output, and then by DAC0832 convert digital to analog; But the output is current, the need to use operational amplifier (OP07), the amount of current into a voltage. Display using the LCD1602 LCD, display the waveform amplitude. Key applications is independent, switch to waveform, amplitude, frequency of mediation. Its core operation, we use MATLAB to sine wave, triangle, the sine wave samples, groups of data, and then with an array of storage; Using the interrupt for scanning array. The frequency of mediation is to adjust one interval time, amplitude is adjusting the size of its digital (multiplied by a certain number of less than 1) at the same time. For the waveform synthesis, we adopt the number of points is 20.Keywords：AT-89C51 DAC0832 Separate button OP07一、题目要求与分析设计任务：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。
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。
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。
- 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)。
河南理工大学《单片机应用与仿真训练》设计报告多功能信号发生器设计姓名：王彦凯王翱翔专业班级：电仪09-03指导老师：王莉所在学院：电气工程与自动化学院2012年6月25 日摘要本设计是多功能信号发生器，以 AT89S52 单片机为核心，通过按键输入控制输出信号的类型、频率和幅值，采用 DA 转换芯片DAC0832输出相应的波形，同时以LED 显示器进行实时显示信号相关信息。
我们采用 C 语言进行编程，可实现100-1Khz的方波，锯齿波，三角波和正弦波四种波形的产生，且波形的频率、幅值可通过按键调节，并显示在数码管上。
而且，波形的幅值还可通过电位器实现无极调幅，增加了可选幅值范围。
经测试该设计方案线路优化，结构紧凑，性能优越，满足设计要求。
关键字：单片机AT89S52，DAC0832，信号发生器目录第1章概述 (1)1.1选题背景及其意义 (1)1.2 单片机概述 (1)1.3 信号发生器分类 (1)1.4 研究题目及其意义 (2)第2章信号发生器方案设计与选择 (3)2.1 方案的设计与选择 (3)2.2 设计原理简介 (3)2.3 设计功能 (5)第3章主要电路元器件介绍 (6)3.1 AT89S52单片机简介 (6)3.1.1 单片机简介 (6)3.1.2主要性能 (6)3.1.3 管脚功能说明 (7)3.2 DAC0832简介 (8)3.2.1 DAC0832的主要特性参数 (8)3.2.3 DAC0832工作方式 (9)3.3 数码显示管 (10)3.3.1 原理及分类 (10)3.3.2 显示器的工作方式 (10)3.3.3 数码管字型码 (11)第4章单元电路的硬件设计 (12)4.1 硬件原理框图 (12)4.2 单片机 AT89S52 系统的设计 (12)4.3 时钟电路 (13)4.4复位电路 (13)4.5数码管电路 (14)4.6 DAC0832模数转换电路 (15)4.7 LM324运放电路和低通滤波电路 (16)4.8 按键和波形指示LED电路 (17)第5章系统软件设计 (18)5.1软件开发环境简介 (18)5.1.1 Keil uVision4简介 (18)5.1.2 Proteus7.10 简介 (19)5.1.3 Keil 与Proteus 联合调试仿真 (19)5.2主程序 (20)5.3按键处理程序 (21)5.4 数码管输出程序分析 (22)5.5 各种波形产生思路 (22)5.5.1 方波产生思路 (22)5.5.3 三角波产生思路 (23)5.5.4 正弦波产生思路 (23)5.6 仿真的各种波形效果 (23)第6章课程设计体会 (24)参考文献 (25)致谢 (26)附1：源程序代码 (27)1.主程序 (27)2.头文件 (27)附 2：系统原理图 (31)附 3：实物效果图 (32)第1章概述1.1选题背景及其意义信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。
能够产生多种波形，如方波、锯齿波、三角波、正弦波的电路被称为函数信号发生器。
在通信、广播、电视系统，在工业、农业、生物医学领域内，函数信号发生器在实验室和设备检测中具有十分广泛的用途。
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1.2 单片机概述单片机是一种集成在电路芯片，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 IO 口和中断系统、定时器计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、AD 转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
单片机具有集成度高、系统结构简单、使用方便、实现模块化、可靠性高、处理功能强、速度快等特点，因为被广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。
1.3 信号发生器分类信号发生器是指产生所需参数的电信号的仪器。
因其应用广泛，种类繁多，特性各异，分类也不尽一致。
按信号波形可分为正弦信号、函数信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类；按频率覆盖范围分为低频信号发生器、高频信号发生器和微波信号发生器；按输出电平可调节范围和稳定度分为简易信号发生器、标准信号发生器和功率信号发生器；按频率改变的方式分为调谐式信号发生器、扫频式信号发生器、程控式信号发生器和频率合成式信号发生器等。
信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
1.4 研究题目及其意义信号发生器是一种经常使用的设备，由纯粹物理器件构成的传统的设计方法存在许多弊端，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、输出频率范围宽、便携性好等特点的波形发生器具有较好的市场前景。
以满足工业领域对信号源的要求。
本次试验实现利用单片机 AT89S52 和 8 位 DA 转换芯片 DAC0832 共同实现方波、锯齿波、三角波、正弦波这四种常用波形的发生。
根据设计的要求，对各种波形的频率和幅度进行程序的编写，并将所写程序装入单片机的程序存储器中。
在程序运行中，当接收到来自外界的命令，需要输出某种波形时再调用相应的中断服务子程序和波形发生程序，经电路的数模转换器和运算放大器处理后，从信号发生器的输出端口输出。
并且可以通过数码管和键盘显示模块，键盘可以实现对几种波形的切换。
第2章信号发生器方案设计与选择信号发生器是指产生所需参数的电信号的仪器。
按信号波形可分为正弦信号、波形信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。
本文利用单片机构造低频信号发生器，可产生正弦波，方波，三角波，锯齿波四种波形，通过 DA 转换器 DAC0832 把数字信号转变为模拟信号，经 LM324 放大输出到示波器，与此同时外接 8 位 LED 数码管显示输出信号的类型、频率和幅值。
2.1 方案的设计与选择方案一：NE555数字芯片结合外围电路，组成波形发生器，能够产生，方波，三角波，锯齿波和正弦波，电路简单，而且，频率和幅值都能调节，但是不能显示频率。
方案二：采用单片函数发生器可产生正弦波、方波等，操作简单易行，用 DA 转换器的输出来改变调节电压，可以实现数控调整频率，但产生信号的频率稳定度不高。
方案三：利用芯片组成的电路输出波形，MAX038 是 MAXIM 公司生产的一个只需要很少外部元件的精密高频波形产生器，他能产生准确的高频正弦波、三角波、方波。
输出频率和占空比可以通过调整电流、电压或电阻来分别地控制。
所需的输出波形可由在 A0和 A1 输入端设置适当的代码来选择，且具有输出频率范围宽、波形稳定、失真小、使用方便等特点。
方案四：采用 Atmel 公司的 AT89S52单片机编程方法实现，该方法的可以通过编程的方法控制信号波形的频率和幅度，而在硬件电路不便的情况下，通过程序实现频率的变化和输出波形的选择，并同时在显示器显示相应的结果。
方案一和二输出信号频率不够稳定；方案三成本高，程序复杂度高；方案四，软硬件结合，硬件成本低，软件起点低，优化型相对比较好，容易实现，且满足设计要求。
综合考虑，我们采用了方案四，用 AT89S52 单片机设计多功能信号发生器，能够满足信号的频率稳定性和精度的准确行。
2.2 设计原理简介该设计设计一个多功能信号发生器，我们采用的是 AT89S52 单片机用软件实现信号的输出。
该单片机是一个微型计算机，包括中央处理器 CPU，RAM，ROM、IO 接口电路、定时计数器、串行通讯等，是波形设计的核心。
该信号发生器原理框图如图 2.1，总体原理为：利用 AT89S52 单片机构造多功能信号发生器，可产生正弦波，方波，三角波，锯齿波四种波形，通过 C 语言对单片机的编程即可产生相应的波形信号，并可以通过键盘进行各种功能的转换和信号频率的控制，当输出的数字信号通过数模转换成模拟信号也就得到所需要的信号波形，通过运算放大器的放大输出波形，同时让显示器显示输出的波形信息。
图2-1 系统框图本方案其主要模块包括复位电路、时钟信号、键盘控制、DA 转化及 LED 显示。
其各个模块的工作原理如下：1.复位电路是为单片机复位使用，使单片机接口初始化；89C51 等 CMOS51 系列单片机的复位引脚 RET 是施密特触发输入脚，内部有一个上拉低电阻，当振荡器起振以后，在RST 引脚上输出 2 个机器周期以上的高电平，器件变进入复位状态开始，此时 ALE、PSEN、P0、P1、P2、P4 输出高电平，RST 上输入返回低电平以后，变退出复位状态开始工作。
该方案采用的是人工开关复位，在系统运行时，按一下开关，就在 RST 断出现一段高电平，使器件复位。
2.时钟信号是产生单片机工作的时钟信号，控制着计算机的工作节奏，可以通过提高时钟频率来提高 CPU 的速度。
AT89S52 内部有一个可控的反相放大器，引脚 XTAL1、XTAL2 为反相放大器输入端和输出端，在 XTAL1、XTAL2 上外接 12MHZ 晶振和 30pF 电容便组成振荡器。
时钟信号常用于 CPU 定时和计数。
3.键盘模块是是用于控制信号输入的类型，当按键按下时，可以通过单片机编AT89S52单片机数模准换器、DAC0832、LM324、运放放大、接口电路、键盘输入程读取闭合的键号，实现相应的信号输出。
其步骤主要是a、判断是否有键按下；b、去抖动，延时 20ms 左右；c、识别被按下的键号；d、处理，实现功能。
4.DA 转换也称为数模转换，是把数字量变换成模拟量的线性电路。
单片机产生的数字信号通过 DAC0832 转化成模拟信号，输出相应的电流值，通过LM324 集成运算放大器可以取出模拟量得电压值，最后利用示波器获得输出的模拟信号的波形；衡量数模转换的性能指标有分辨率、转换时间、精度、线性度等。
LED 显示器用由若干个发光二极管按一定的规律排列而成，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光用于是显示相关输出波形的信息，包括信号的类型、频率和幅值。