基于AT89C51单片机的数字式简易低频信号发生器
89C51单片机设计多功能低频函数信号发生器,能产生方波、正弦波、三角波等信号波形
波形发生器是一种常用的信号源，广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。
本次课程设计使用的AT89S51 单片机构成的发生器可产生锯齿波、三角波、正弦波等多种波形，波形的周期可以用程序改变，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、结构紧凑等优点。
在本设计的基础上，加上按钮控制和LED显示器，则可通过按钮设定所需要的波形频率，并在LED上显示频率、幅值电压，波形可用示波器显示。
二、系统设计波形发生器原理方框图如下所示。
波形的产生是通过AT89S51 执行某一波形发生程序，向D/A转换器的输入端按一定的规律发生数据，从而在D/A转换电路的输出端得到相应的电压波形。
在AT89S51的P2口接5个按扭,通过软件编程来选择各种波形、幅值电压和频率，另有3个P2口管脚接TEC6122芯片，以驱动数码管显示电压幅值和频率，每种波形对应一个按钮。
此方案的有点是电路原理比较简单，实现起来比较容易。
缺点是，采样频率由单片机内部产生故使整个系统的频率降低。
1、波形发生器技术指标1）波形：方波、正弦波、锯齿波；2）幅值电压：1V、2V、3V、4V、5V；3）频率：10HZ、20HZ、50HZ、100HZ、200HZ、500HZ、1KHZ；2、操作设计1）上电后，系统初始化，数码显示6个…－‟，等待输入设置命令。
2）按钮分别控制“幅值”、“频率”、“方波”、“正弦波”、“锯齿波”。
3）“幅值“键初始值是1V，随后再次按下依次增长1V，到达5V后在按就回到1V。
4）“频率“键初始值是10HZ，随后在按下依次为20HZ、50HZ、100HZ、200HZ、500HZ、1000HZ循环。
三、硬件设计本系统由单片机、显示接口电路，波形转换（D/A）电路和电源等四部分构成。
电路图2附在后1、单片机电路功能：形成扫描码，键值识别、键处理、参数设置；形成显示段码；产生定时中断；形成波形的数字编码，并输出到D/A接口电路和显示驱动电路。
一种基于AT89C51低频信号源的设计
一种基于AT89C51低频信号源的设计函数是一种常用的信号源，它广泛地应用在技术试验。
目前常用的函数信号发生器，普通牢靠性较差，精确度较低，难以满足科研和高精度试验的需要。
现用和支持软件及其外设构成的智能函数信号发生器，采纳编程的办法来实现波形，将产生波形的程序用子程序的形式编写，在需要波形时再调用相应子程序，经过D／A转换、运算处理后，作为该信号源输出，其线路简捷、功能强大、性价比较高。
1 主要芯片介绍1.1 AT89C芯片1.1.1 引脚图本文采纳的单片机芯是AT89C51，它是采纳高速创造工艺，通用型为40脚双列直插封装方式，其引脚1所示。
只要将+5 V电源接到VCC和VSS 两端，将晶振接到XTAL1和XTAL2两端，给EA端加高电平控制，然后将机器码固化到AT89C51内就可以用法了。
1.1.2 单片机基本功能单片机基本系统即单片机正常工作不行缺少的部分，举行设计都要在此系统基础上举行。
(1)外接晶振引脚XTAL1与XTAL2单片机之所以要加是由于单片机内的CPU在执行指定程序时，要经过“取指”、“译码”，再定时给相关电路发出控制信号，以实现“机器码命令”所要求的功能。
这就要求内部必需有一个基及时钟。
可通过外接晶振或振荡信号二种方式来实现，普通采纳外接晶振的办法较便利。
XTAL1(19)，XTAL2(18)为外接晶振的两个引脚。
接入晶振时，还要接入两个20～30 pF的瓷片C1，C2，晶振频率因单片机工作速度而异，Intel MCS-51系列为1.2～12 MHz，ATMEL89C系列为0～24 MHz，目前常采纳6 MHz，11.059 MHz和12 MHz。
石英晶振起振后，XTAL2(18)脚有一个3 V左右的正弦波。
C1，C2短路、晶振不良，AT89C51(18)，第1页共6页。
基于at89c51单片机的信号发生器的设计
I
1.引言 在当今电子领域尤其是自动化智能控制及柃测领域,传统的分立 元件或数字逻辑电路构成的控制系统,正以逐步被单片机智能控制系 统所取代.单片机具有体积小,功能强,成本低,应用面广(在各种仪器 仪表生产单位,石油,化工,纺织,机械的加工等各个行业中都有广泛的 应用.)等优点,可以说,智能控制与自动控制的核心就是单片机.学习 单片机的最有效方法就是理论与实践并重,本文作者用AT89C51单片 机设计了一款简易的锯齿波或矩形波发生器,以期给单片机初学者以 启发,更快地成为单片机领域的优秀人才. 2.硬件电路构成
uchar
i:
两级中断结构,2个全双工的串行口.具有4.25—5.50V的电压工作范
围和0.24MHz工作频率,使用AT89C5l单片机时无须外扩存储器. 另一主要部件是DAC0832,此芯片是8位分辨率D/A转换集成芯片, 与处理器完全兼容,其价格低廉.接口简单,转换控制容易等优点,因此 在单片机应用系统中得到了广泛的应用.KA324是四路独立的集成差 分放大器. 整个电路的硬件链接图如下
3.期刊论文 李文伟.双凯.LI Wen-wei.SHUANG Kai 在RISC机中实现D/A转换的PWM方法 -科学技术与工程 2009,9(14)
介绍了一种用8位精简指令集计算机(Recluced Instraction Set Computer,RISC)结构单片机中将PWM波转换为模拟电压输出的D/A转换的实现方法 .分析了脉宽调制(PWM)频率,占空比调节精度和积分器之间的关系.在此基础上设计出一种使用AVR系列单片机MEGA16内部定时/计数器产生PWM信号,再利 用通用电路把PWM信号转换成直流电压信号的硬件电路.其最大线性误差只有0.5%,且成本低廉.
基于51单片机的低频信号发生器(C语言).
3
第一章 绪论
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。
第三章 主要电路元器件介绍----------------------------------5
3.1 AT89C51 单片机简介-------------------------------------------------------5 3.1.1 单片机简介--------------------------------------------------------5 3.1.2 主要特性----------------------------------------------------------5 3.1.3 管脚功能说明------------------------------------------------------5 3.2 DAC0809-----------------------------------------------------------------6 3.2.1 工作原理----------------------------------------------------------6 3.2.2 DAC0832的主要特性参数----------------------------------------7 3.2.3 DAC0832 引脚功能简介------------------------------------------8 3.3 数码显示管--------------------------------------------------------------8 3.3.1 原理及分类---------------------------------------------------------8 3.3.2 显示器的工作方式---------------------------------------------------8 3.3.3 显示管字型码-------------------------------------------------------9
基于AT89C51的PWM信号发生器设计
基于AT89C51的PWM信号发生器设计基于AT89C51的PWM信号发生器设计摘要单片机集成度高,功能强,可靠性高,体积小,功耗低,使用方便,价格低廉等一系列优点,目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面,几乎无处不在,无所不为。
单片机的应用领域已经从面向工业控制,通讯,交通,智能仪表等迅速发展到家用消费产品,办公自动化,汽车电子,PC机外围以及网络通讯等广大领域。
单片机有两种基本结构形式:一种是在通用微型计算机中广泛采用的,将程序存储器和数据存储器合用一个存储器空间的结构,成为普林斯机构。
另一种是将程序存储器和数据存储器截然分开,分别寻址的结构,一般需要较大的程序存储器,目前单片机以采用程序存储器截然分开的结构多。
本课题讨论的占空比与周期可调的信号发生器的核心是目前应用极为广泛的51系列单片机。
基于单片机的信号发生器的设计,该课题的设计目的是充分运用大学期间所学的专业知识,考察现在正在使用的信号发生器的基本功能,完成一个基本的实际系统的设计全过程。
关键是这个实际系统设计的过程,在整个过程中我可以充分发挥自动化的专业知识。
特别是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有特殊功能的信号发生芯片,可以产生一系列有规律的周期和占空比可调的波形。
这样一个信号发生器装置在控制领域有相当广泛的应用范围。
因为产生一系列的可调波形可以作为其他一些设备的数值输入,还可以应用与设备检测,仪器调试等场合。
高频稳定的波形信号也可以用于无线电波的调频,解调。
这些都是现代生活中必不可少的一些应用。
关键词:PWM 信号发生器目录1.简介- 3 -1.1 proteus - 3 -1.2 Keil - 4 -1.3 PWM - 5 -1.4 AT89C51 - 6 -2.设计原理和方法 - 9 -2.1单片机的基本组成 - 9 -2.2方案的设计与选择 - 9 -2.3定时器、的工作原理- 10 -2.3.1工作方式寄存器TMOD - 11 -2.3.2定时/计数器控制寄存器TCON - 12 - 2.4定时/计数器的工作方式- 12 -2.5设计方法- 13 -3.系统硬件电路设计图- 14 -4.程序框图- 16 -4.1主程序框图: - 16 -4.2系统初始化: - 16 -4.3定时器中断程序框图: - 16 -4.4键盘扫描程序框图: - 17 -5.性能分析- 18 -5.1定时器中断分析- 18 -5.2系统性能分析- 18 -6.源程序- 18 -7. 仿真效果图- 22 -总结- 24 -致谢- 25 -参考文献- 25 -1.简介1.1 proteusProteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。
论文基于AT89C51单片机的数字式低频信号发生器
内容摘要：本系统是基于A T89C51单片机的数字式低频信号发生器。
运用A T89C51单片机作为控制的中心，外围运用D AC0832、LM324、按键和8位数码管等。
通过按键来控制的话可以产生方波、三角波、正弦波等，同时通过数码管来指示对应的频率。
这个设计简洁、性能很好，可以用于很多种需要低频率信号的地方，具有很多的实用性质。
各式各样的信号是通信行业的重要组成部分，在这里面正弦波、三角波和方波等就是比较常见的信号。
在很多的科学研究及教学实验中常常需要这几种信号的发生装置。
为了研究和实验方便，研制一种可以灵活的使用，功能相对比较齐全、使用起来简单方便的信号源是非常有必要的。
这篇文章主要介绍的是运用AT89C51单片机和DAC0832产生我们需要的不同的低频信号源，这个信号频率和幅度都是我们可以按要求控制的。
文中简介了DAC0832转换器的结构原理和使用的方法，还有A T89C51的基础理论，与设计电路的时候相关的各种芯片。
本文着重介绍了如何使用单片机控制D/A转换器来产生相关信号的硬件电路和软件系统。
信号的频率和幅度也是要按要求可以调节。
该信号源的特点是：体积小、价格低廉、性能稳定、实现方便、功能齐全。
关键词：AT89C51 DAC0832 LM324 8位数码管显示目录前言 (1)1 波形发生器的概述 (1)1.1 波形发生器的发展状况 (1)1.2 国内外波形发生器产品比较 (2)2 方案论证与比较 (3)2.1 方案一 (3)2.2 方案二 (3)2.3 方案三 (4)3 硬件原理 (5)3.1 MCS-51单片机的内部结构 (5)3.1.1 内部结构概述 (5)3.1.2 CPU结构 (6)3.1.3 存储器和特殊功能寄存器 (7)3.2 P0-P3口结构 (7)3.3 时钟电路和复位电路 (8)3.3.1 时钟电路 (8)3.3.2 单片机的复位状态 (9)3.4 DAC0832的引脚及功能 (10)4 软件原理 (10)4.1 主流程图 (10)4.2 锯齿波仿真图 (11)4.3 三角波仿真图 (13)4.4 方波仿真图 (14)4.5 正弦波仿真图 (16)总结 (18)致谢 (19)参考文献 (20)波形发生器设计前言波形发生器也被称为函数发生器，作为实验的信号源，是当今世界各种电子电路实验设计中不可或缺的仪器之一。
基于某AT89C51单片机地数字式简易低频信号发生器
电子设计应用软件训练总结报告一、任务说明：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，要某某现用程序产生方波、正弦波、锯齿波、阶梯波四种信号，并可以键控切换，而且需在Proteus电子设计平台上对设计方案进展仿真。
本次设计采用了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。
波形的频率为200Hz，用调整延时来实现。
设计简单，性能良好，具有一定实用性。
二、原理图绘制说明1、原理图绘制过程说明〔1〕运行proteus7.5，进入绘图页面。
图1 proteus绘图页面〔2〕查找元器件，按动键盘按键P，进入Pick Devices页面，在关键字项中输入元件名称。
如查找AT89C51。
图2 查找元件〔3〕放置元器件并连线。
2、原理图说明〔1〕单片机晶振电路对于MCS-51一般的晶振可以在1.2MHZ-12MHZ之间选择，这时电容C1、C2可以选择在10pf-30pf之间。
在本设计中，电容选择25pf，晶振选择12MHZ。
电路如如下图：图3 单片机晶振电路原理图〔2〕单片机复位电路复位时单片机的初始化工作，复位后中央处理器CPU和单片机内部的其他功能部件都处在一定的初始状态，从这个状态开始工作。
电路如如下图：图4 单片机复位电路原理图〔3〕总线电路本设计中，将P0并行口作为波形数据输出口，通过数据总线与DAC0832的D0-D7连接。
P2.7与0832的片选端/CS连接，使用时可由地址译码提供。
P3.6与0832的2管脚外部数据存储器写选通相连。
电路如如下图：图5 总线电路〔4〕键控电路本设计中的键控局部引入了外部中断0中断来实现对波形的切换，用按键与P3.2连接来实现。
在该管脚上加上一10k的上拉电阻，用来提高输出电平，加大输出引脚的驱动能力。
电路如如下图：图6 键控电路〔5〕DAC0832电路在本设计中，DAC0832选择了直接工作方式。
毕业设计(论文)-基于AT89C51单片机的信号发生器的制作
本科生毕业设计（论文）( 2011届 )题目：信号发生器的制作专业：电子信息工程学生姓名：学号：指导教师：职称：合作导师：职称：完成时间：2011 年 3 月 29 日成绩：本科毕业设计(论文)正文目录摘要 (1)英文摘要 (1)1 引言 (1)1.1 选题背景和意义 (1)1.2 国内外研究现状、发展动态 (2)1.2.1 信号发生器的发展历史 (2)1.2.2 信号发生器的发展特点 (2)2 总体设计方案 (3)2.1 设计思想 (3)2.1.1 设计内容及要求 (3)2.1.2 方案选择与论证 (3)2.2 方案的结构模块划分 (4)2.2.1 各功能模块介绍 (4)3 硬件电路的设计 (5)3.1 主控电路及主控芯片的选择 (5)3.2 时钟电路设计 (8)3.3 复位电路的设计 (8)3.3.1 复位功能 (9)3.3.2 复位后的状态 (9)3.4 最小应用系统的设计 (10)3.5 按键电路设计 (11)3.5.1 人机交互接口的设计 (11)3.5.2 键盘设计需要解决的几个问题 (11)3.5.3 按键的确认 (11)3.5.4 重键与连击的处理 (11)3.5.5 按键防抖动技术 (11)3.6 LCD显示模块的设计 (13)3.7 D/A 转化电路和I/V电路的设计 (13)3.7.1 DAC0832管脚功能介绍 (14)3.7.2 D/A转换器的性能指标： (15)3.7.3 I/V 转换电路 (15)4 软件设计 (16)4.1 主程序 (16)4.2 定时器0服务程序 (17)4.3 外部中断服务程序 (18)4.4 LCD液晶显示程序 (19)5 软硬件联合调试结果 (19)6 结束语 (21)7 参考文献 (21)附录1 (22)附录2 (22)信号发生器的制作电子信息工程专业指导老师：）摘要：在科学研究、工程教育及生产实践中,常常需要用到低频信号发生器。
信号发生器是一种常用的信号源，广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。
基于AT89C51单片机的多功能函数信号发生器设计毕业论文
·正弦波
正弦信号可用如下形式表示
f(t)=Asin(ωt+θ)（1）
其中，A为振幅，ω是角频率，θ为初相位。正弦函数为一周期信号如下图1所示：
图1 正弦波
·方波
方波函数是我们常用且所熟知的简单波形函数，做脉冲等，其表示形式如下：
（2）
方波波形如下：
图2 图形
当方波下半段幅值为0时，就为矩形波，一个原理，所以不再赘述矩形波。
（2）片内数据存储器有128B，地址空间为00H—7FH,片外没数据存储器。
（3）片内有4KB的程序存储器，地址空间为0000H—0FFFH，没有偏外存储器， 应接高电平。
（4）可以使用两个定时/计数器T0和T1，一个全双工的串行通信接口，5个中断源[1]。
·晶振电路工作原理及应用
单片机有18、19两引脚。分别为XTAL1和XTAL2。单片机采取内部振荡电路时，将这两引脚接石英晶体与微调电容。此设计采用的是12M晶振和两个30pF的电容。在芯片内部结构中，XTAL1和XTAL2引脚是一反相放大器的两个输入端，构成单片机内部振荡器。同样，根据需要的不同，也可采用外部时钟方式。本次设计采用内部时钟方式。如图所示。
It can control the type and the output frequency of the waveform when the microcontroller are equipped with the keyboard. Also when it coupled with the LED it can be displayed. It can be sure that it is digital signal that come from the microcontroller. So we should add the DAC0832 on the output side for D/A conversion. With the two levels of op-amp we can adjust waveform. Finally display on theoscilloscope.
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。
精品单片机在低频信号发生器中的应用
单片机在低频信号发生器中的应用1.2设计要求本课题利用AT89C51单片机和两片DAC0832数模转换器，组成数字式低频信号发生器，要求：（1）该装置用键盘控制输出方波、三角波、正弦波；（2）用键盘控制输出幅度和频率的变化，并将幅值和频率用数码管显示，幅度范围1V~5V，频率范围0~10KHz。
1.3硬件电路的实现原理与构思1.3.1AT89C51单片机控制两片DAC0832的原理图输出基准电压AT89C51 单片机DAC0832 DAC0832 图1.1AT89C51控制两片DAC0832原理图因为AT89C51单片机自身便有一个64K的程序存储器，所以不用扩展外加程序存储器。
由单片机编程即可由单片机输出所需要信号的数字量，再由D/A数模转换器将数字量转化为模拟电流输出，通过运放转化为模拟电压输出。
因为D/A数模转换器的最大输出电压是由其输入的基准电压来控制的，所以只要能控制D/A的基准电压便可以控制输出幅度，实现幅度可调。
所以设计用两片DAC0832来输出信号，第一片D/A用来输出信号，第二片D/A用来控制第一片D/A的基准点压。
其中用P0口作为两片D/A的数据总线，P2口的P2.0和P2.1口用来控制两片D/A的选通。
1.3.2键盘显示电路的构思由于本设计要求控制波形的幅度和频率，所需按键较多，所以设计选用P1口来扩展4×4键盘。
由于4×4键盘的设计已很普遍，所以在本文中不加以介绍。
本设计中要求用数码管显示输出信号的幅度和频率等信息，而这些信息在信号输出的时候是不需要时刻改变的，所以设计中选用静态数码管显示，由单片机的串行通信口输出显示数据。
这样可以节省单片机的端口来做其它的用途，给予了装置可优化性。
AT89C51单片机74LS164 74LS164 数码管数码管图1.2显示电路方框图图中只给出两位数码管的显示，可以按要求任意扩展N位数码显示，每扩展一片74LS164，可以增加一位LED显示器。
用AT89C51单片机设计的低频信号发生器
用AT89C51单片机设计的低频信号发生器电子爱好者在日常电子电路设计中，经常要用到各种波形的信号源，下面介绍一款用单片机设计的低频信号发生器。
该低频信号发生器可以产生锯齿波、三角波，正弦波、方波等常用波形，并可以方便地改变各种波形的周期或频宰，具有线路简单、结构紧凑、成本低、性能优越、操作方便等优点。
一、系统硬件设计1、电路组成及芯片选择本设计的总体框图如图l所示。
选用AT89C51单片机作控制器;D/A转换器选用8位D/A转换芯片DAC0832它与微处理器完全兼容，价格低廉、接口简单、转换控制容易;输出运算放大器选用NE5532P芯片，它的DC和AC特性良好，其特点是低噪声、高输出驱动、高增益、低失真、高转换率，具有输入保护二极管和输出保护电路。
2、电路工作原理电路如图2所示。
单片机的Pl口接按键SI~s4和四只发光二极管.SI—S4分别控制产生锯齿波、三角波、正弦波和矩形泼(含方波).而四只发光二极管则作为不同波形的指示灯：单片机的外部中断口1-3.2和P3.3分别接按键55、S6.用于调整各信号的频率;D/A转换器的数据输入端与单片机的的P0口相连，将单片机产生的各种波形的数字信号送人DAC0832进行数模转换，OAC0832的输入寄存器选择信号cs、输入寄存器写选通信号WR1受单片机P2口控制，DAC0832的DAC寄存器写选通信号WR2和数据传送信号XFER直接接地，单片机与DAC0832形成“单缓冲”方式连接：经DAC0832数模转换的模拟信号送人运算放大器NE5532P进行二级放大输出，得到最终的输出信号波形。
二、系统软件设计系统程序流程如图3所示。
程序运行肘，依次判断S1一S4按键是否接下，当SI按下时输出锯齿波，当按键S2按下时输出三角波，当按键S3按下时输出正弦泼，当按键S4按下时输出方渡。
每个波形输出后都要查询按键S6、S7.看是否进行频率调整。
1、锯齿波设计产生锯齿波的原理.是逐步向单片机PO口加1，同时通过DAC0832进行实时的数横转换输出，直到PO的值溢出为零，这样周而复始，从而输出锯齿渡信号。
基于AT89C51单片机的数字式低频信号发生器毕业设计
目录摘要 (1)绪论 (2)第１章方案设计 (3)1.1 方案论述 (3)1.2 方案论证 (3)第2章硬件设计 (4)2.1 总体设计功能说明 (4)2.2 DAC0832芯片 (5)2.3 硬件放大电路 (6)第3章软件设计 (7)3.1 程序流程图 (7)3.2 主要程序代码 (9)3.3 调试 (12)设计总结 (14)参考文献 (15)摘要本系统是基于AT89C51单片机的数字式低频信号发生器。
采用AT89C51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。
通过按键控制可产生方波、三角波、正弦波等。
其设计简单、性能优好，可用于多种需要低频信号的场所，具有一定的实用性。
各种各样的信号是通信领域的重要组成部分，其中正弦波、三角波和方波等是较为常见的信号。
在科学研究及教学实验中常常需要这几种信号的发生装置。
为了实验、研究方便，研制一种灵活适用、功能齐全、使用方便的信号源是十分必要的。
本文介绍的是利用AT89C51单片机和数模转换器件DAC0832产生所需不同信号的低频信号源，其信号幅度和频率都是可以按要求控制的。
文中简要介绍了DAC0832数模转换器的结构原理和使用方法，AT89C51的基础理论，以及与设计电路有关的各种芯片。
文中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。
本次关于产生不同低频信号的信号源的设计方案，不仅在理论和实践上都能满足实验的要求，而且具有很强的可行性。
该信号源的特点是：体积小、价格低廉、性能稳定、实现方便、功能齐全。
关键词波形发生器；三角波；正弦波；方波绪论波形发生器也称函数发生器，作为实验信号源，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，多为锯齿波，正弦波，方波，三角波等波形。
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经之一，不用依靠单片机。
毕业设计--基于AT89S51单片机的数字信号发生器
基于AT89S51单片机的数字信号发生器【摘要】智能仪器的出现，极大地扩充了传统仪器的应用范围。
智能仪器凭借其体积小、功能强、功耗低等优势，迅速地在家用电器、科研单位和工业企业中得到了广泛的应用。
本系统是基于AT89S51单片机设计的数字式波形发生器。
采用AT89S51作为系统的控制核心，外围电路采用数字/模拟转换电路（DAC0832），运放电路（MC1458），按键，ISP接口等。
通过按键控制切换产生正弦波，锯齿波，三角波，方波，各类型信号的频率统一为100HZ，而幅值在-5V~+5V范围内可调。
本设计电路原理简单，性能较好，具有一定的实用性和参考价值。
【关键词】单片机 ,波形发生器，D/A电路DIGITAL SIGNAL GENERATOR DESIGN BASED ON AT89S51【ABSTRACT】The emergence of intelligent machines, which greatly expanded the scope of application of traditional instruments. Intelligent instrument, with its small size, powerful, low-power advantages of home appliances quickly, research institutes and industrial enterprises has been widely used.The system is a digital waveform generator based on single chip computer. AT89S51 is used as a control core. The system is composed by digital/analog conversion (DAC0832),imply circuit (MC1458),button ISP inferface and LED lights. It can generate square triangle and sine wave,with LED display .The frequency of various types of signal unity of 100HZ, but the amplitude in the-5V ~ +5 V range adjustable. The circuit design is simple, better performance, has some practical and reference value.【KEY WORDS】the single chip computer , the signal generator , D/A conversion目录绪论 (9)1. 波形发生器现状 (9)2. 单片机在波形发生器中的运用 (9)第一章系统设计 (10)1. 系统要求 (11)2. 系统方案选择与论证 (11)3. 系统设计原理与思路 (11)第二章硬件电路的设计 (12)1. AT89S51的介绍 (12)2. 资源分配 (15)3. 最小单片机系统的设计 (15)4. 各模块电路的设计 (17)5. ISP接口 (23)第三章软件设计 (24)1. 主程序的设计 (25)2. 锯齿波程序的设计 (25)3. 三角波程序的设计 (26)4. 正弦波程序的设计 (27)5. 方波程序的设计 (28)第四章测试仿真 (29)1. 软件仿真 (29)2. 仿真结论分析 (30)3. 硬件测试结论分析 (31)绪论1.波形发生器现状波形发生器作为一种常用的应用电子仪器设备，传统的波形发生器可以完全用硬件电路搭建，如应用555振荡电路可以产生正弦波，三角波，方波等波形，传统的波形发生器多采用这种方式设计，这种方式不应用单片机，但是这种方式存在波形质量差，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，地震模拟震动等领域往往需要低频信号源，而由硬件搭建的波形发生器效果往往达不到好的效果，而且低频信号源所需要的RC很大，大电阻，大电容在制作上有困难，参数的精度也难以保证，而且体积大，漏电，体积大是该类波形发生器的显著缺点。
基于AT89S51单片机的信号发生器设计
基于AT89S51单片机的信号发生器设计摘要：本文提出并设计了一种基于AT89S51单片机控制的MAX038信号发生芯片的信号发生器设计。
对其振荡频率控制、信号输出幅度控制以及频率和幅度数显的实现作了较详细的论述。
该函数信号发生器可输出三角波,方波和正弦波。
关键词：函数信号；D/A ；单片机控制引言本文提出并设计了一种基于AT89S51微处理器控制的MAX038信号发生芯片的信号发生器设计。
文中详细介绍了该系统的原理、构成及其设计方法。
依据MAX038 输出频率的数控调节原理,配合单片机控制,我们可以实现数控的函数信号发生器。
1系统总体设计如图1所示，利用单片机AT89C51对主信号发生芯片进行数字控制。
因为MAX038原是模拟量控制型芯片，所以中间要通过数模转换电路，对MAX038产生的波形信号进行频率、占空比、幅度的控制，以及产生波形的选择控制。
图1 方案框图MAX038 的输出频率主要受振荡电容CF、IIN端电流和FADJ端电压的控制,其中前二者与输出频率的关系如图2所示。
选择一个CF值,对应IIN端电流的变化,将产生一定范围的输出频率。
另外,改变FADJ端的电压,可以在IIN控制的基础上,对输出频率实现微调控制。
为实现输出频率的数控调整,在IIN端和FADJ端分别连接一个电压输出的DAC。
首先，通过DACB产生0V（00H）~2.5V （0FFH）的输出电压,经电压/ 电流转换网络,产生0μA到748μA的电流,叠加上网络本身产生的2μA电流,最终对IIN端形成2μA~750μA的工作电流,使之产生相应的输出频率范围。
DACB将此工作电流范围分为256级步进间隔,输出频率范围也被分为256级步进间隔。
所以,IIN端的电流对输出频率实现粗调。
第二步,通过DACA 在FADJ端产生一个从-2.3V（00H）~+2.3V（0FFH）的电压范围,该范围同样包含256级步进间隔,IIN 端的步进间隔再次细分为256级步进间隔,从而在粗调的基础上实现微调。
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电子设计应用软件训练总结报告
一、任务说明：
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方波、正弦波、锯齿波、阶梯波四种信号，并可以键控切换，而且需在Proteus电子设计平台上对设计方案进行仿真。
本次设计采用
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。
波形的频率为200Hz，用调整延时来实现。
设计简单，性能良好，具有一定实用性。
二、原理图绘制说明
1、原理图绘制过程说明
（1）运行proteus7.5，进入绘图页面。
图1 proteus绘图页面
（2）查找元器件，按动键盘按键P，进入Pick Devices页面，在关键字项中输入元件名称。
如查找AT89C51。
图2 查找元件
（3）放置元器件并连线。
2、原理图说明
（1）单片机晶振电路
对于MCS-51一般的晶振可以在1.2MHZ-12MHZ之间选择，这时电容C1、C2可以
选择在10pf-30pf之间。
在本设计中，电容选择25pf，晶振选择12MHZ。
电路如下图：
图3 单片机晶振电路原理图
（2）单片机复位电路
复位时单片机的初始化工作，复位后中央处理器CPU和单片机内部的其他功能部
件都处在一定的初始状态，从这个状态开始工作。
电路如下图：
图4 单片机复位电路原理图
（3）总线电路
本设计中，将P0并行口作为波形数据输出口，通过数据总线与DAC0832的D0-D7连接。
P2.7与0832的片选端/CS连接，使用时可由地址译码提供。
P3.6与0832的2管脚外部数据存储器写选通相连。
电路如下图：
图5 总线电路
（4）键控电路
本设计中的键控部分引入了外部中断0中断来实现对波形的切换，用按键与P3.2连接来实现。
在该管脚上加上一10k的上拉电阻，用来提高输出电平，加大输出引脚的驱动能力。
电路如下图：
图6 键控电路
（5）DAC0832电路
在本设计中，DAC0832选择了直接工作方式。
0832中的电源电压VCC、输入寄存器的锁存信号端ILE、基准电压端VREF接高电平。
模拟电路接地端、数字电路接地端GND、写信号2端/WR2、传递控制信号端/XFER接地。
D/A输入电流1、2端与反馈信号输入线RFB连接运算放大器。
这里的运算放大器选用了LM324型号。
电源电压设置为-6~+5V。
电路图如下：
图7 DAC0832电路
三、流程图绘制以及说明：
单片机的内部数据只有0、1之分，所产生的信号也都是离散信号。
为了让单片机输出所需的数字信号，采用对信号采样、量化的方法来实现由单片机产生所需信号。
（1）主函数
主函数调用了各个子程序的初始化，通过对按键次数的判断来实现不同的功能，输入波形。
数值为0、1、2、3时分别输出方波、正弦波、阶梯波、锯齿波。
图8 主函数流程图
（2）按键计数函数流程图
在按键计数函数中，对key进行循环加1的操作，每按一次，数值加1。
数值加到3时，再按动按键，数值跳回1。
图9 按键计数函数流程图
（3）波形子程序调用函数
在设计中，对正弦信号进行采样，通过查表来实现输出不同的幅度值。
对于方波，
赋予初值FFH，延时一段时间后，赋值00H，再延时一段时间后，输出FFH，以此循环。
在实现阶梯波时，通过查表和延时来实现。
锯齿波则是通过256个采样点赋值依次减1得以实现。
为满足设计要求中输入频率为200hz这一要求，在程序中在对波形各个采样点赋值之外，还设计了相应的延时。
波形子程序的调用就是对这两项进行调用。
四种波形的流程图如下。
图10 方波子程序调用流程图
图11 正弦波子函数调用流程图
图12 阶梯波子程序调用
图13 锯齿波子函数调用流程图
四、Proteus仿真说明：
连接好原理图后，双击AT89C51芯片，将后缀为.hex的文件添加到单片机中，点击运行。
图14 添加程序
正确运行后，示波器中显示正弦波。
频率约为200hz。
波形如下
图15 方波波形
按动按键一下，波形转变成正弦波。
皮率约为200hz。
波形如下
图16 正弦波波形
再按动一次按键，波形转换成阶梯波。
频率约为200hz。
波形如下
图17 阶梯波波形
再按动一次按键，波形转变成锯齿波。
频率为200hz。
波形如下
图18 锯齿波波形
再按动一次按键，波形回到最初显示的方波。
五、体会及合理化建议
通过这次的课设，我熟悉了基于AT89C51单片机的数字式简易低频信号发生器的设计，学会了如何利用数模转换器DAC0832来实现波形，和通过按键控制切换波形。
在这次课程设计的过程中遇到了一些难题，比如键控部分。
起初的构想是用P1口来控制按键，给P1口赋初值01H，输入第一个波形，在对P1口左移一位，输出第二个波形，依次类推。
连接后原理图无法正确运行。
在频率上，编程时设计的延时单元没有很符合要求，仿真时输出的波形的频率与要求不符。
后经多次试验，实现了输出频率为200hz这一要求。
在今后的学习中，我认为应当为大家提供更多的机会亲自动手去完成一些简易的设计，这样不仅可以加深大家对平时学习的理论知识的理解，也可以提高大家的动手实践能力，更会扩宽同学们的视野，拓展专业知识，有益于今后的学习与发展。
参考文献
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5.张毅刚、刘杰.单片机原理及应用.第三版.[M]哈尔滨工业大学出版社.2010.219-226页
附录I 电路原理图
附录II 元器件清单。