單片機課程設(shè)計報告-基于at89s52單片機的多功能函數(shù)信號發(fā)生器-文庫吧
2025-09-20 18:55 本頁面
【正文】 ........................................................... 18 附 2: 系統(tǒng)原理圖 ..................................................................................................... 22 河南理工大學(xué)本科課程設(shè)計報告 3 1 概述 系統(tǒng)功能概述 本文是基于 AT89S52 單片機的多功能函數(shù)信號發(fā)生器。這個單片機用于產(chǎn)生最初的信號源，通過單片機循環(huán)產(chǎn)生數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)傳給數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片。單片機通過內(nèi)部程序控制給出數(shù)據(jù)的頻率，從而控制整個系統(tǒng)的信號輸出頻率。單片機送給數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片 DAC0832 的數(shù)據(jù)通過內(nèi)部器件轉(zhuǎn)換成模擬信號輸 出，這是輸出的是數(shù)字信號，需要通過運算放大器轉(zhuǎn)化為模擬信號，通過兩級運放轉(zhuǎn)化，得到雙極性的信號。 本系統(tǒng)的設(shè)計以單片機作為控制核心，外圍采用模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換電路（ DAC0832）、運放電路（ LM324）、按鍵和 LED 顯示燈電路等，可以產(chǎn)生方波、三角波和鋸齒波三種波形。輸出波形的周期可調(diào)，波形的頻率范圍為 100Hz～ 1kHz；頻率步進間隔為 25Hz。輸出波形的峰值可調(diào)，波形幅度范圍為 0～ 5V，可按步進（峰 峰值）調(diào)整。 LED 數(shù)碼管具有顯示輸出波形的類型和頻率的功能。 系統(tǒng)中有四個按鍵與單片機的 P1 口相連 ，分別為方波、三角波、鋸齒波和頻率調(diào)整，當 按鍵按下時， 引腳為低電平，系統(tǒng)的輸出波形為方波，同樣的道理，當 按鍵和 按鍵分別按下時，系統(tǒng)的輸出波形分別對應(yīng)為三角波和鋸齒波。而當 按鍵按下時，可按 25Hz 的頻率步進間隔對輸出波形的頻率進行調(diào)整。整個系統(tǒng)的輸入設(shè)備為與 P1 口相連的四個按鍵，輸出為與按鍵相應(yīng)的波形。 設(shè)計原理 數(shù)字信號可以通過數(shù) /模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號，因此可通過產(chǎn)生數(shù)字信號再轉(zhuǎn)換成模擬信號的方法來獲得所需要的波形。 AT89S52 單片機本身就是一個完整的微型 計算機，具有組成微型計算機的各部分部件：中央處理器 CPU、隨機存取存儲器 RAM、只讀存儲器 ROM、 I/O 接口電路、定時器 /計數(shù)器以及串行通訊接口等，只要將 AT89S52 再配置鍵盤及其接口、顯示器及其接口、數(shù)模轉(zhuǎn)換及波形輸出、指示燈及其接口等四部分，即可構(gòu)成所需的波形發(fā)生器，其信號發(fā)生器構(gòu)成原理框圖如圖 所示。 AT89S52 單片機 接口 電路 D/A 轉(zhuǎn)換器 濾波 放大 輸出 河南理工大學(xué)本科課程設(shè)計報告 4 圖 信號發(fā)生器系統(tǒng)原理框圖 AT89S52 單片機是整個波形發(fā)生器的核心部分，通過程序的編寫和執(zhí)行，產(chǎn)生各種各樣的信號，并從鍵盤接收數(shù)據(jù)，進行各種功能的轉(zhuǎn)換和信號頻率的調(diào)節(jié)。當數(shù)字信號 經(jīng)過接口電路到達轉(zhuǎn)換電路，將其轉(zhuǎn)換成模擬信號也就是所需要的輸出波形。 設(shè)計思想 （ 1）利用單片機產(chǎn)生方波、正弦波、三角波和鋸齒波等信號波形，信號的頻率和幅度可變。 （ 2）將一個周期的信號分離成 256 個點（按 X軸等分，三角波為 512 個點），每兩點之間的時間間隔為 △ T，用單片機的定時器產(chǎn)生，其表示式為： △ T=T/512（其中三角波為 △ T=T/512） 。如果單片機的晶振為 12MHz，采用定時器方式 1，則定時器的初值為： ( 1 . 1 ) 2 16 Δ T /T me c X ?? 定時時間常數(shù)為： )( 1 . 2 256/)65536( M O DTTL ??? ( 1 .3 ) 256/)6 5 5 3 6( TTL ??? MOD32 表示除 32 取余數(shù)。 （ 3）一個周期被分離成 256（ 512）個點，由單片機程序產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)，通過 D/A 進行數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出模擬波形。 （ 4）頻率的調(diào)整 通過程序進行。由初值計算公式導(dǎo)出頻率調(diào)整公式： ( 1 . 4 ) 106 5 5 3 6 6 F R E Q ) / ( NX ??? 其中 N為信號被分離的點數(shù)（對于方波和鋸齒波 N 為 512，對于三角波 N 為 256），F(xiàn)REQ 為波形的頻率。通過按鍵修改 FREQ 的值來改變裝入定時器的計數(shù)初值，從而改變波形的頻率。 設(shè)計功能 （ 1）本設(shè)計利用 P1口接 4個獨立式按鍵， 1個 LED 顯示器。其中“ ”鍵代表方波輸出，“ ”鍵代表三角波輸出，“ ”鍵代表鋸齒波輸出，“ ” 鍵進行頻率調(diào)整。 （ 2）輸出波形的頻率范圍為 100Hz～ 1kHz；頻率步進間隔≤ 100Hz。 （ 3）輸出波形幅度范圍 0～ 5V，可按步進 （峰 峰值）調(diào)整。 河南理工大學(xué)本科課程設(shè)計報告 5 2 系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計 總體方案說明 該智能函數(shù)信號發(fā)生器由電源電路、晶振電路、復(fù)位電路、下載電路、單片機、模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換電路、運放電路、按鍵和 LED 顯示燈電路組成。可以實現(xiàn)方波、三角波和鋸齒波三種波形的連續(xù)輸出，并能夠通過按鍵實現(xiàn)不同波形之間的相互切換；波形的頻率可通過按鍵按 25Hz 的步進間隔進行調(diào)整，并能通過 LED數(shù)碼管實現(xiàn)波形類型和頻率的顯示。 并能通過對 DAC0832 參考電壓的調(diào)整，實現(xiàn)對輸出波形峰值的調(diào)整。 系統(tǒng)各部分硬件電路設(shè)計 AT89S52 單片機簡介與最小系統(tǒng)設(shè)計 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。 AT89S52 使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，
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