基于51单片机正弦波发生器课程设计

《单片机课程设计》

设计报告

设计课题：正弦波信号发生器

专业班级：电子信息工程121班

学生姓名：万环

指导教师：蔡岗

设计时间： 2015.07.10 赣南师范学院科技学院数学与信息科学系

正弦波信号发生器

一、设计任务与要求

系统上电产生f=100Hz,Vpp<=5V 的正弦波。频率可通过按键在f=100Hz 到f=10Hz 之前切换。

二、方案设计与论证

1设计方案

本次课设的任务是基于AT89C51单片机的数字式简易低频信号发生器的设计，要求实现用程序产生正弦波，并可以通过键控在10—100Hz 之间切换。而且需在Proteus 电子设计平台上对设计方案进行仿真。采用了AT89C51单片机作为控制核心，外围采用数字模拟转换电路（DAC0832）来实现模数转换，从而输出正确的波形，设计中还连接了按键电路来实现键控改变频率。89C51是整个波形发生器的核心部分，通过程序的编写和执行，并从键盘接收数据产生100HZ-10HZ 正弦波信号。当数字信号电路到达转换电路，将其转换成模拟信号也就是所需要的输出波形。波形ROM 表是将信号一个周期等间距地分离成256个点，储存在单片机得RON 内。具体ROM 表是通过MATLAB 生成的，例如正弦表，MATLAB 生成的程序如下：x=0:2*pi/64:2*pi; y=round(sin(x)*127)+128

2 原理框图

单片机

数模转换电路

放大电路

低通滤波

按键电路电源

波形ROM 表

波形输出

图1 系统原理框图

三、电路设计

1 电路设计

图2 系统电路图

2.主要性能参数计算

第一级运算放大器的作用是将DAC0832输出的电流信号转化为电压信号V1，第二级运算放大器的作用是将V1通过反向放大电路-（R2/R1）倍。

第二个运算放大器的输出端连了一个低通滤波器。如果不加低通滤波器，也能够生成波形，但是产生的信号中毛刺很多，加一个低通滤波器不仅起到的滤波的作用，还起到了平滑的作用。低通滤波器的截止频率F=1/(2*pi*R3*C6),这里选择R3 为1K欧姆电阻，C6为104电容。

波形ROM表是将信号一个周期等间距地分离成64个点，储存在单片机得RON 内。具体ROM表是通过MATLAB生成的，例如正弦表，MATLAB生成的程序如下：x=2*pi /256; y=round(sin(x)*255)+256

该电路用11.0592MHz晶振，由于频率较大时，正弦波中每一点延时时间为几μ秒，故延时时间还要加上指令时间即可得到指定频率的波形。

3.程序流程图

图3.程序流程图4.系统仿真

图4.软件仿真图

四、电路制作及调试

1 实物图

通过以上步骤，制作出实物图。如图所示：`

图5.实物图正面

图6.实物图反面

2．电路调试测试

图7.电路测试波形

3 元件清单

器件型号数量单价合计

电阻1K、10k，20k1个1个、2个0.05元0.2元

电容0.1u 10u 2个、1个0.1元0.3元

晶振12M 1个0.2元0.2元

运放LM324 1个1元1元

DA芯片DAC0832 1个5元5元

单片机STC89C52 1个 3.2元 3.3元

合计12 10元

五参考文献

[1]潘永雄.沙河.电子线路CAD实用教程（第四版）[M].西安电子科技大学出版社，2012.

[2]高吉祥.电子技术基础实验与课程设计（第二版）[M].电子工业出版社，2005.

[3]王港元.电子设计制作基础[M].江西科学技术出版社，2011.

[4]彭介华.电子技术课程设计指导[M].高等教育出版社，2009

[5]阎石. 数字电子技术基础[M]. 北京：高等教育出版社，2001年

[6]王贺明编.电工电子技术实验与设计[M],北京:兵器工业出版社,1998年

附录：

#include

#include

sbit wr=P3^6; //P3.6为DAC0832输入寄存器的写信号WR1，低电平有效

sbit cs=P3^0; //P3.0为DAC0832片选信号CS，低电平有效

unsigned char k,t;

sbit key=P3^1;

void keyscan();

//正弦波数据

unsigned char code Table[]={0x80,0x83,0x86,0x89,0x8d,0x90,0x93,0x96,0x99,

0x9c,0x9f,0xa2,0xa5,0xa8,0xab,0xae,0xb1,0xb4,0xb7,0xba,0xbc,0xbf,0xc2,0xc5 ,0xc7,0xca,0xcc,0xcf,0xd1,0xd4,0xd6,0xd8,0xda,0xdd,0xdf,0xe1,0xe3,0xe5,0xe7, 0xe9,0xea,0xec,0xee,0xef,0xf1,0xf2,0xf4,0xf5 ,0xf6,0xf7,0xf8,0xf9,0xfa,0xfb, 0xfc,0xfd,0xfd,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff, 0xff,0xfe,0xfd ,0xfd,0xfc,0xfb,0xfa,0xf9,0xf8,0xf7,0xf6,0xf5,0xf4,0xf2,0xf1, 0xef,0xee,0xec,0xea,0xe9,0xe7,0xe5,0xe3,0xe1,0xde,0xdd,0xda ,0xd8,0xd6,0xd4, 0xd1,0xcf,0xcc,0xca,0xc7,0xc5,0xc2,0xbf,0xbc,0xba,0xb7,0xb4,0xb1,0xae,0xab, 0xa8,0xa5,0xa2,0x9f,0x9c,0x99 ,0x96,0x93,0x90,0x8d,0x89,0x86,0x83,0x80,0x80, 0x7c,0x79,0x76,0x72,0x6f,0x6c,0x69,0x66,0x63,0x60,0x5d,0x5a,0x57,0x55,0x51 ,0x4e,0x4c,0x48,0x45,0x43,0x40,0x3d,0x3a,0x38,0x35,0x33,0x30,0x2e,0x2b,0x29, 0x27,0x25,0x22,0x20,0x1e,0x1c,0x1a,0x18,0x16,0x15,0x13,0x11,0x10,0x0e,0x0d, 0x0b,0x0a,0x09,0x08,0x07,0x06,0x05,0x04,0x03,0x02,0x02,0x01,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x02 ,0x02,0x03,0x04,0x05, 0x06,0x07,0x08,0x09,0x0a,0x0b,0x0d,0x0e,0x10,0x11,0x13,0x15 ,0x16,0x18,0x1a, 0x1c,0x1e,0x20,0x22,0x25,0x27,0x29,0x2b,0x2e,0x30,0x33,0x35,0x38,0x3a,0x3d, 0x40,0x43,0x45,0x48,0x4c,0x4e,0x51,0x55,0x57,0x5a,0x5d,0x60,0x63,0x66 ,0x69, 0x6c,0x6f,0x72,0x76,0x79,0x7c,0x80};

void Delay(int Time_ms);

void main()

{

unsigned char i;

k=4;

cs=0; //DAC0832片选信号，低电平有效

while(1)

{

wr=1;

P0=Table[t];

wr=0;

keyscan();

Delay(k);

t++;

if(t==256) t=0;

}

void Delay(int Time_μ) {

int i;

for(i=0;i

{

_nop_();

{

}

}

}

void keyscan()

{

if(key==0)

k=k+10;

if(k==54)

k=4;

}

赣南师范学院科技学院

2014-2015学年第二学期期末考试

《单片机课程设计》成绩评定表

专业：电子信息工程班级： 121班学号：1220085118姓名：万环课题名称

设计

任务与要求（1）系统上电产生f=100Hz,Vpp<=5V的正弦波。（2）频率可通过按键在f=100Hz到f=10Hz之前切换

评分标准基本功能

（50）

焊接制作

（10）

程序设计

（10）

扩展功能

（20）

个人发挥

（10）

总分

（100）

指导老师

时间：年月日