设计并实现频率可控的正弦波信号发生器

课程设计任务书

学生姓名: 专业班级:电信0904班

指导教师:沈维聪工作单位:信息工程学院

题目:设计并实现频率可控的正弦波信号发生器

初始条件:

1.提供实验室机房及其Keil软件；

2.提供51单片机开发板

要求完成的主要任务：(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书

撰写等具体要求):

要求：利用DAC0832输出正弦波信号（用示波器观察输出波形），初始频率为50Hz，变频采用“＋”、“－”键控制，实时测量输出信号的频率值，并分析和实测输出信号的频率范围。

具体包括：

(1)设计原理或方法

(2)系统硬件线路设计图

(3)程序框图

(4)资源分配表

(5)源程序

(6)性能分析

(7)课程设计的心得体会；

(8)参考文献（不少于5篇）。

时间安排:

本学期第19周

参考文献：

1、刘瑞新等单片机原理及应用教程机械工业出版社。

2、张毅刚，单片机原理及应用，北京：高等教育出版社。

3、徐仁贵，微型计算机接口技术及应用，北京：机械工业出版社。

4、李广弟等单片机基础北京航空航天出版社。

5、楼然苗等 51 系列单片机设计实例北京航空航天出版社。

指导教师签名: 年月日系主任(或责任教师)签名: 年月日

目录

一、总体设计原理 (3)

二、系统硬件设计 (3)

2.1、DAC0832模块 (3)

2.2、控制系统模块 (5)

2.3、显示模块 (7)

三、软件部分 (8)

四、源程序 (9)

五、性能分析 (14)

六、总结与心得 (15)

七、参考文献 (16)

摘要：本课程设计并实现频率可控的正弦波信号发生器。控制系统采用AT89C52，利用2片DAC0832输出正弦波信号（用示波器观察输出波形），其中一片为另外一片体提供参考电压进而可以控制峰峰值。利用单片机的选通方式对2片DA分别进行时分复用，达到介绍IO口的资源作用。为了实现完整的正弦波信号输出，这里采取256个点，末级采用高精度放大器OP07并通过低通滤波器实现完美的波形输出。加LCD1602对其频率和幅度进行实时显示，通过控制系统预置幅度步进可以达到0.1V.频率初始化为50HZ。完全满足系统的要求，并且扩展了发挥部分。

关键词：AT89C52；DAC0832；低通滤波；op07

一、总体设计原理

本系统采用AT89C52做控制系统，利用2片DAC0832输出正弦波信号（用示波器观察输出波形），系统初始频率为50Hz，变频采用“＋”、“－”键控制，当按下“+”键是正弦波的频率自动加1输出，当按下“—”时，正弦波频率自动减一输出，实时测量输出信号的频率值，通过LCD1602动态显示，利用另一片DAC0832输出控制幅值的大小，改变正弦波的参考电压，步进值设定为0.1V。实时监控正弦波型号达到幅度和频率。

图1

二、系统硬件设计

2.1、DAC0832模块

DAC转换器是一种将数字量转换成模拟量的器件，其特点是接收、保持和转换的是数字信息，不存在随温度和时间的漂移问题，因此电路的抗干扰性能较好。DAC0832是8位分辨率的D/A转换集成芯片，它具有价格低廉、接口简单及转换控制容易等特点。它由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位DIA转换电路及转换控制电路组成，能和CPU数据总线直接相连，属中速转换器，大约在1us 内将一个数字量转换成模拟量输出。

DAC0832 的结构和引脚如图2.1：

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)；

ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效；

CS：片选信号输入线（选通数据锁存器），低电平有效；

WR1：数据锁存器写选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的逻辑组合产生LE1，当LE1为高电平时，数据锁存器状态随输入数据线变换，LE1的负跳变时将输入数据锁存；

XFER：数据传输控制信号输入线，低电平有效，负脉冲（脉宽应大于500ns）

有效；

WR2：DAC寄存器选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由WR1、XFER 的逻辑组合产生LE2，当LE2为高电平时，DAC寄存器的输出随寄存器的输入而变化，LE2的负跳变时将数据锁存器的内容打入DAC寄存器并开始D/A转换。IOUT1：电流输出端1，其值随DAC寄存器的内容线性变化；

IOUT2：电流输出端2，其值与IOUT1值之和为一常数；

Rfb：反馈信号输入线，改变Rfb端外接电阻值可调整转换满量程精度；

Vcc：电源输入端，Vcc的范围为+5V～+15V；

VREF：基准电压输入线，VREF的范围为-10V～+10V；

AGND：模拟信号地

DGND：数字信号地

图2

1．直通方式

直通方式就是使 DAC0832 内部的两个寄存器（输入寄存器和DAC 寄存器）

处于不锁存状态，数据一旦到达输入端DI7～DI0,就直接送入D/A 转换器，被转换成模拟量。当ILE为高电平，CS 和WR 1﹑WR 2和XFER 端都接数字地，这时锁存信号LE 1 ﹑LE2 均为高

电平，输入寄存器和DAC 寄存器均处于不锁存状态，即直通方式。 2．单缓冲方式

单缓冲方式就是使两个寄存器中的一个处于缓冲方式，另一个处于锁存方式， 数据只通过一级缓冲器送入D/A 转换器。通常的做法是将和XFER 均接地，使 DAC 寄存器处于直通方式，而把ILE 接高电平，接端口地址译码信号，WR 1接 CPU 系统总线的IOW 信号，使输入寄存器处于锁存方式。单缓冲方式只需执行 一次写操作即可完成D/A 转换。一般不需要多个模拟量同时输出时，可采用单 缓冲方式。 3．单缓冲方式

单缓冲方式就是使两个寄存器均处于锁存方式，数据要经过两级锁存（即两级 图3

本设计采用DAC0832实现电流输出满足I1+I2是一定值。为将电流转换成电压，这里采用具有极低的输入失调电压OP07。通过在晶圆阶段执行调整而获得，而且这种低失调电压一般不需要进行任何外部零点校准。此外还具有低输入偏置电流（OP07E 为±4 nA）和高开环增益（OP07E 为200 V/mV ）特性。低失调电压和高开环增益使之特别适合高增益仪器仪表应用。

2.2、控制系统模块

这里控制系统采用AT89C52。采用12M 晶振，整体控制液晶显示和DAC0832的电压输出，并且实时进行正弦波输出。

+12

245

6

U4:A

74LS22910

12

13

8

U4:B

74LS22