函數(shù)發(fā)生器課程設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-01-03 13:35 本頁(yè)面
【正文】 器；按輸出電平可調(diào)節(jié)范圍和穩(wěn)定度分為簡(jiǎn)易信號(hào)發(fā)生器、標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器和功率信號(hào)發(fā)生器；按頻率改變的方式分為調(diào)諧式信號(hào)發(fā)生器、掃頻式信號(hào)發(fā)生器、程控式信號(hào)發(fā)生器和頻率合成式信號(hào)發(fā)生器等。信號(hào)發(fā)生器又稱信號(hào)源或振蕩器，在生產(chǎn)實(shí)踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。 研究的目的及意義 信號(hào)發(fā)生器是一種經(jīng)常使用的設(shè)備，由純粹物理器件構(gòu)成的傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法存在許多弊端，如：體積較大、重量較沉、移動(dòng)不方便、信號(hào)失真較大、波形形狀調(diào)節(jié)過(guò)于死板，無(wú)法滿足用戶對(duì)精度、便攜性、穩(wěn)定性等要求，研究設(shè)計(jì)出一種具有頻率穩(wěn)定、準(zhǔn)確、波形質(zhì)量好、輸出頻率范圍寬、便攜性好等特點(diǎn)的波形發(fā)生器具有較好的市場(chǎng)前景。以滿足工業(yè)領(lǐng)域?qū)π盘?hào)源的要求。第二章 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，該函數(shù)信號(hào)發(fā)生器可以輸出四種波形，有正弦波，鋸齒波，三角波和方波。1． 鞏固,加深和擴(kuò)大對(duì)單片機(jī)應(yīng)用的知識(shí)方面，提高綜合及運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決實(shí)際課程設(shè)計(jì)的能力。2． 培養(yǎng)針對(duì)課題需要，選擇和查閱有關(guān)手冊(cè)，圖表及文獻(xiàn)的能力，提高組成系統(tǒng)，編程，調(diào)試的能力。3． 通過(guò)對(duì)課題設(shè)計(jì)方案的分析，選擇，比較，熟悉運(yùn)用單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，軟硬件設(shè)計(jì)的方法內(nèi)容及步驟。4． 掌握ＤＡC0832的接口電路及使用方法。 課程設(shè)計(jì)的要求采用51單片機(jī)作為主控制芯片；按鍵選擇產(chǎn)生三角波、鋸齒波、方波、正弦波信號(hào)；使用PROTEUS軟件完成系統(tǒng)仿真。 第三章 方案的設(shè)計(jì) 方案的設(shè)計(jì)與選擇方案一：采用單片函數(shù)發(fā)生器可產(chǎn)生正弦波、方波等，操作簡(jiǎn)單易行，用D/A 轉(zhuǎn)換器的輸出來(lái)改變調(diào)節(jié)電壓，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控調(diào)整頻率，但產(chǎn)生信號(hào)的頻率穩(wěn)定度不高。方案二：利用芯片組成的電路輸出波形，MAX038 是MAXIM 公司生產(chǎn)的一個(gè)只需要很少外部元件的精密高頻波形產(chǎn)生器，他能產(chǎn)生準(zhǔn)確的高頻正弦波、三角波、方波。輸出頻率和占空比可以通過(guò)調(diào)整電流、電壓或電阻來(lái)分別地控制。所需的輸出波形可由在A0和A1 輸入端設(shè)置適當(dāng)?shù)拇a來(lái)選擇，且具有輸出頻率范圍寬、波形穩(wěn)定、失真小、使用方便等特點(diǎn)。方案三：采用Atmel 公司的AT89C51 單片機(jī)編程方法實(shí)現(xiàn)，該方法的可以通過(guò)編程的方法控制信號(hào)波形的頻率和幅度，而在硬件電路不便的情況下，通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)頻率的變化和輸出波形的選擇，并同時(shí)在顯示器顯示相應(yīng)的結(jié)果。方案一輸出信號(hào)頻率不夠穩(wěn)定；方案二成本高，程序復(fù)雜度高；方案三，軟硬件結(jié)合，硬件成本低，軟件起點(diǎn)低，優(yōu)化型相對(duì)比較好，容易實(shí)現(xiàn)，且滿足設(shè)計(jì)要求。綜合考慮，我們采用了方案三，用AT89C51 單片機(jī)設(shè)計(jì)低頻信號(hào)發(fā)生器，能夠滿足信號(hào)的頻率穩(wěn)定性和精度的準(zhǔn)確行。 設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)介該設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一個(gè)低頻信號(hào)發(fā)生器，我們采用的是AT89C51 單片機(jī)用軟件實(shí)現(xiàn)信號(hào)的輸出。該單片機(jī)是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)，包括中央處理器CPU，RAM，ROM、I/O 接口電路、定時(shí)計(jì)數(shù)器、串行通訊等，是波形設(shè)計(jì)的核心。，總體原理為：利用AT89C51 單片機(jī)構(gòu)造低頻信號(hào)發(fā)生器，可產(chǎn)生正弦波，方波，三角波，鋸齒波四種波形，通過(guò)C 語(yǔ)言對(duì)單片機(jī)的編程即可產(chǎn)生相應(yīng)的波形信號(hào)，并可以通過(guò)鍵盤進(jìn)行各種功能的轉(zhuǎn)換和信號(hào)頻率的控制，當(dāng)輸出的數(shù)字信號(hào)通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)也就得到所需要的信號(hào)波形，通過(guò)運(yùn)算放大器的放大輸出波形，同時(shí)讓顯示器顯示輸出的波形信息。本方案其主要模塊包括復(fù)位電路、時(shí)鐘信號(hào)、鍵盤控制、D/A 轉(zhuǎn)化及顯示。其各個(gè)模塊的工作原理如下：（1） 復(fù)位電路是為單片機(jī)復(fù)位使用，使單片機(jī)接口初始化；89C51 等CMOS51 系列。單片機(jī)的復(fù)位引腳RET 是施密特觸發(fā)輸入腳，內(nèi)部有一個(gè)上拉低電阻，當(dāng)振蕩器起振以后，在RST 引腳上輸出2 個(gè)機(jī)械周期以上的高電平，器件變進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)開(kāi)始，此時(shí)ALE、PSEN、P0、PPP4 輸出高電平，RST 上輸入返回低電平以后，變退出復(fù)位狀態(tài)開(kāi)始工作。該方案采用的是人工開(kāi)關(guān)復(fù)位，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，按一下開(kāi)關(guān)，就在RST 斷出現(xiàn)一段高電平，使器件復(fù)位。（2） 時(shí)鐘信號(hào)是產(chǎn)生單片機(jī)工作的時(shí)鐘信號(hào)，控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié)奏，可以通過(guò)提高時(shí)鐘頻率來(lái)提高CPU 的速度。89C51 內(nèi)部有一個(gè)可控的反相放大器，引腳XTALXTAL2 為反相放大器輸入端和輸出端，在XTALXTAL2 上外接12MHZ 晶振和30pF 電容便組成振蕩器。時(shí)鐘信號(hào)常用于CPU 定時(shí)和計(jì)數(shù)。（3） 鍵盤模塊是是用于控制信號(hào)輸入的類型，當(dāng)按鍵按下時(shí)，可以通過(guò)單片機(jī)編程讀取閉合的鍵號(hào)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的信號(hào)輸
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