基于单片机正弦信号发生器

基于单片机正弦信号发生 器
Prepared on 22 November 2020

课程设计（论文）任务书
专业班级：
学生姓名：
一、课程设计（论文）题目 正弦波信号发生器设计
二、本次课程设计（论文）应达到的目的
指导教师（签名）：
本次课程设计是自动化专业学生在学习了《单片机原理及应 用》课程及《模拟电子线路》、《数字电子线路》等专业基础课程 之后进行的一次综合训练，其主要目的是加深学生对单片机软硬件 技术和相关理论知识的理解，进一步熟悉 51 单片机系统设计的基 本理论、方法和技能；掌握工程应用的基本内容和要求，力争做到 理论与实际的统一；同时培养学生分析问题、解决问题的能力和独 立完成系统设计的能力，并按要求编写相关的技术文档和设计报告 等。 三、本次课程设计（论文）任务的主要内容和要求（包括原始数据、技 术参数、设计要求等）
1．设计内容 （1）选择 51 单片机，晶振采用 12MHz。 （2）设计一个能产生 0 至 50HZ 正弦波信号。通过 0832D/A 芯 片完成数模转换。 （3）频率值由键盘输入。 （4）将频率值由 LED 数码管上显示（两位）。 2．设计要求 （1）按照任务书的要求完成系统分析及方案设计。 （2）完成硬件原理图的设计，并选择相关元器件。 （3）完成控制软件流程图的设计，编写相应的单片机控制程 序。 （4）撰写设计报告。 四、应收集的资料及主要参考文献：
1．李建忠.单片机原理及应用.西安电子科技大学出版社， 2008
2．杨居义.单片机课程设计指导.清华大学出版社,2009 3．李海滨等.单片机技术课程设计与项目实例.中国电力出版 社,2009 以及与 51 系列单片机相关的文献及教材。

五、审核批准意见
教研室主任（签字）
正弦信号发生器设计方案框图
单
数/模转
放大电
片
换电路
路
机
波形输
按键电
显示电 出
路
路
图 1-1 硬件设计方框图 DAC0832 硬件简介
根据对 DAC0832 的数据锁存器和 DAC 寄存器的不同的控制方式，DAC0832 有三种连
接方式：直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式。
1、双缓冲方式：进行两级缓冲；
2、单缓冲方式：只进行一级缓冲；
3、直通方式：不进行缓冲，适用于比较简单的场合。
本设计采用的是直通连接方式。具体电路设计如图 1-2 所示：
放大整形电路
图 1-2 DAC0832 连接图

为了输入的是小信号时也能对精确的测出它的频率，所以在信号的输入口加电压放 大。有时输入的信号波形不是很好时，放大后也是失真的信号，这就会影响到所测信号 的频率，因此要经过整形。其电路如图 1-3 所示：
图 1-3 放大整形电路 振荡电路
单片机必须在时钟的驱动下才能工作。在单片机内部有一个时钟振荡电路，只需要 外接一个振荡源就能产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元，决定单片机的工 作速度。系统所采用的振荡电路如图 1-4 所示。
图 1-4 振荡电路图 系统选用石英晶体振荡器。此电路在加电大约延迟 10ms 后振荡器起振，在 XTAL2 引脚产生幅度为 3V 左右的正弦波时钟信号，其振荡频率主要由石英晶振的频率确定。 电路中两个电容 C1，C2 的作用有两个：一是帮助振荡器起振；二是对振荡器的频率进 行微调。C1，C2 的典型值为 30PF。 单片机在工作时，由内部振荡器产生或由外直接输入的送至内部控制逻辑单元的时 钟信号的周期称为时钟周期。其大小是时钟信号频率的倒数，常用 fosc 表示。如时钟频 率为 12MHz，即 fosc=12MHz，则时钟周期为 1/12μs。 复位电路 复位电路如图 3-7 所示，采用上电复位，由极性电容 C3 和电阻组成。复位电路具 有上电自动复位功能，高电平有效，在正常工作状态下复位管脚为低电平。其电路如图 1-5 所示
图 1-5 复位电路

键盘电路 键盘电路如图所示，对应的按键有启动和停止作用，对应的按键是减少频率，对
应的按键是加频率。电路如图 1-6 所示 图 1-6 键盘电路
显示电路 显示电路如图 1-7 所示，频率通过与单片机相连接的 LM016L 显示 图 1-7 显示电路
软件设计和仿真调试

正弦信号发生器程序的流程图
开始
初始化
N 有按键按下
Y
S1 按下
S2 按下
S3 按下
S1num+1
S1num=1
S1num=2
延时增 f 减小 液晶显示
f
延时减 f 增大
液晶显示 f
输出正弦波 液晶显示 f
无输出 S1num=0
程序设计： #include <>
图 2-1 程序流程图 片机原理及应用[M].西安电子科技大学
出
版
社
，2008
[2]丁明亮，唐前辉.51 单片机应用设计与仿真——基于 Keil 与 Proteus[M].北京航空
航天大学大学出版社，2009

[3]曾庆波，商俊平，代瑶，林范刚.单片机基本技能与应用系统设计[M].哈尔滨工业大 学出版社，2013 [4]郭天祥.新概念 51 单片机 C 语言教程[M].北京：电子工业出版社，2009 [5]蓝和惠，宁武，闫小金.全国大学生电子设计竞赛单片机应用技能精解[M].北京：电 子工业出版社，2009