單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告-基于at89s52單片機(jī)的多功能函數(shù)信號(hào)發(fā)生器-文庫(kù)吧
2025-09-20 18:55 本頁(yè)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(jì)報(bào)告 3 1 概述 系統(tǒng)功能概述 本文是基于 AT89S52 單片機(jī)的多功能函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。這個(gè)單片機(jī)用于產(chǎn)生最初的信號(hào)源，通過(guò)單片機(jī)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(jī)通過(guò)內(nèi)部程序控制給出數(shù)據(jù)的頻率，從而控制整個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)輸出頻率。單片機(jī)送給數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片 DAC0832 的數(shù)據(jù)通過(guò)內(nèi)部器件轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)輸 出，這是輸出的是數(shù)字信號(hào)，需要通過(guò)運(yùn)算放大器轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)，通過(guò)兩級(jí)運(yùn)放轉(zhuǎn)化，得到雙極性的信號(hào)。 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以單片機(jī)作為控制核心，外圍采用模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換電路（ DAC0832）、運(yùn)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(jìn)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(jìn)（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(gè)按鍵與單片機(jī)的 P1 口相連 ，分別為方波、三角波、鋸齒波和頻率調(diào)整，當(dāng) 按鍵按下時(shí)， 引腳為低電平，系統(tǒng)的輸出波形為方波，同樣的道理，當(dāng) 按鍵和 按鍵分別按下時(shí)，系統(tǒng)的輸出波形分別對(duì)應(yīng)為三角波和鋸齒波。而當(dāng) 按鍵按下時(shí)，可按 25Hz 的頻率步進(jìn)間隔對(duì)輸出波形的頻率進(jìn)行調(diào)整。整個(gè)系統(tǒng)的輸入設(shè)備為與 P1 口相連的四個(gè)按鍵，輸出為與按鍵相應(yīng)的波形。 設(shè)計(jì)原理 數(shù)字信號(hào)可以通過(guò)數(shù) /模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，因此可通過(guò)產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)再轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的方法來(lái)獲得所需要的波形。 AT89S52 單片機(jī)本身就是一個(gè)完整的微型 計(jì)算機(jī)，具有組成微型計(jì)算機(jī)的各部分部件：中央處理器 CPU、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 RAM、只讀存儲(chǔ)器 ROM、 I/O 接口電路、定時(shí)器 /計(jì)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(hào)發(fā)生器構(gòu)成原理框圖如圖 所示。 AT89S52 單片機(jī) 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(jì)報(bào)告 4 圖 信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)原理框圖 AT89S52 單片機(jī)是整個(gè)波形發(fā)生器的核心部分，通過(guò)程序的編寫和執(zhí)行，產(chǎn)生各種各樣的信號(hào)，并從鍵盤接收數(shù)據(jù)，進(jìn)行各種功能的轉(zhuǎn)換和信號(hào)頻率的調(diào)節(jié)。當(dāng)數(shù)字信號(hào) 經(jīng)過(guò)接口電路到達(dá)轉(zhuǎn)換電路，將其轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)也就是所需要的輸出波形。 設(shè)計(jì)思想 （ 1）利用單片機(jī)產(chǎn)生方波、正弦波、三角波和鋸齒波等信號(hào)波形，信號(hào)的頻率和幅度可變。 （ 2）將一個(gè)周期的信號(hào)分離成 256 個(gè)點(diǎn)（按 X軸等分，三角波為 512 個(gè)點(diǎn)），每?jī)牲c(diǎn)之間的時(shí)間間隔為 △ T，用單片機(jī)的定時(shí)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(jī)的晶振為 12MHz，采用定時(shí)器方式 1，則定時(shí)器的初值為： ( 1 . 1 ) 2 16 Δ T /T me c X ?? 定時(shí)時(shí)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(gè)周期被分離成 256（ 512）個(gè)點(diǎn)，由單片機(jī)程序產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)，通過(guò) D/A 進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出模擬波形。 （ 4）頻率的調(diào)整 通過(guò)程序進(jìn)行。由初值計(jì)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(hào)被分離的點(diǎn)數(shù)（對(duì)于方波和鋸齒波 N 為 512，對(duì)于三角波 N 為 256），F(xiàn)REQ 為波形的頻率。通過(guò)按鍵修改 FREQ 的值來(lái)改變裝入定時(shí)器的計(jì)數(shù)初值，從而改變波形的頻率。 設(shè)計(jì)功能 （ 1）本設(shè)計(jì)利用 P1口接 4個(gè)獨(dú)立式按鍵， 1個(gè) 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(jìn)行頻率調(diào)整。 （ 2）輸出波形的頻率范圍為 100Hz～ 1kHz；頻率步進(jìn)間隔≤ 100Hz。 （ 3）輸出波形幅度范圍 0～ 5V，可按步進(jìn) （峰 峰值）調(diào)整。 河南理工大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)報(bào)告 5 2 系統(tǒng)總體方案及硬件設(shè)計(jì) 總體方案說(shuō)明 該智能函數(shù)信號(hào)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(jī)、模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換電路、運(yùn)放電路、按鍵和 LED 顯示燈電路組成?？梢詫?shí)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(guò)按鍵實(shí)現(xiàn)不同波形之間的相互切換；波形的頻率可通過(guò)按鍵按 25Hz 的步進(jìn)間隔進(jìn)行調(diào)整，并能通過(guò) LED數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)波形類型和頻率的顯示。 并能通過(guò)對(duì) DAC0832 參考電壓的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出波形峰值的調(diào)整。 系統(tǒng)各部分硬件電路設(shè)計(jì) AT89S52 單片機(jī)簡(jiǎn)介與最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(chǔ)器。 AT89S52 使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)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(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，
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