基于51單片機(jī)的波形發(fā)生器畢業(yè)論文設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-06-13 00:16 本頁(yè)面
【正文】 生頻率穩(wěn)定性較差，精度低，地抗干擾能力低，成本高，而且靈活心性較差，不能實(shí)現(xiàn)任意波形以及波形運(yùn)算輸出等智能化的功能。方案二：采用鎖相式頻率合成方案，鎖相式頻率合成一個(gè)高穩(wěn)定度和精確度的大量離散技術(shù)，他在一定程度上解決了既要頻率穩(wěn)定精確又要頻率在較大的范圍內(nèi)可調(diào)的矛盾，但是頻率受VCO可便頻率范圍的影響，高低頻率比不可能做的很高，而且只能產(chǎn)生正弦波或方波，不能滿(mǎn)足任意波形的要求。方案三：采用單片機(jī)和數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC0832實(shí)現(xiàn)波形的產(chǎn)生。波形的產(chǎn)生是通過(guò)AT89C51執(zhí)行方波波形程序，向D/A轉(zhuǎn)換器的輸入端按一定的規(guī)律發(fā)生數(shù)據(jù)，從而在DA轉(zhuǎn)換電路輸出端得到相應(yīng)的電壓波形。在AT89C51的P1口接矩陣按鍵，通過(guò)軟件編程來(lái)選擇波形、幅值、頻率，每種波形對(duì)應(yīng)一個(gè)按鍵，此方案原理簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較容易。經(jīng)比較，方案三能夠更好的實(shí)現(xiàn)題目的要求，三種波形的產(chǎn)生可有程序控制，并通過(guò)按鍵選擇波形的輸出，在示波器上顯示波形。波形的周期與頻率步進(jìn)也可以用程序控制，具有線(xiàn)路簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。在本設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，加上LCD顯示器，則可以通過(guò)按鍵設(shè)定波形頻率，并在LCD顯示頻率、幅值電壓。輸出的波形穩(wěn)定，精度高，濾波好，抗干擾效果好，連接簡(jiǎn)單，性?xún)r(jià)比高。綜上所述，我們選擇第三種方案。方案一：數(shù)碼管顯示，由于本題要求實(shí)時(shí)的顯示輸出信號(hào)的幅度、頻率，而數(shù)字不能顯示字符。方案二：LED點(diǎn)陣顯示，LED點(diǎn)陣顯示雖然能夠顯示數(shù)字和字符，但是顯示的效果不好，而且不易編程。方案三：LCD液晶顯示，LCD液晶顯示不但能顯示字符和數(shù)字，而且效果較好，且容易實(shí)現(xiàn)。方案一：采用獨(dú)立按鍵，他的按鍵的數(shù)目比少，但是它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便操作，執(zhí)行效率高等優(yōu)勢(shì)。方案二：采用矩陣鍵盤(pán)，它以較少得IO口實(shí)現(xiàn)了按鍵的功能，隨之其操作比較復(fù)雜。經(jīng)對(duì)比，由于我們需求的按鍵比較少，但是對(duì)執(zhí)行的效率比較高，所以采用獨(dú)立按鍵。三、硬件電路本系統(tǒng)由單片機(jī)、波形轉(zhuǎn)換（D/A）電路、顯示接口電路、鍵盤(pán)電路、電源電路、串口電路等六部分組成。：圖3硬件電路原理圖功能：形成掃描碼、鍵值識(shí)別、案件處理、參數(shù)設(shè)置、字符設(shè)置等形成液晶顯示波形的類(lèi)型及頻率和幅值；通過(guò)定時(shí)器0產(chǎn)生定時(shí)中斷，形成波形的數(shù)字編碼，并輸出到D/A接口電路和顯示驅(qū)動(dòng)電路。AT89C51外接12M晶振作為時(shí)鐘頻率，并采用電源復(fù)位設(shè)計(jì)。復(fù)位電路采用上電復(fù)位，其工作原理是，當(dāng)通電時(shí)，電容兩端相當(dāng)于短路，于是TST引腳為高電平，然后對(duì)電容充電。RST端電壓慢慢下降，降到一定程度，即為低電平，單片機(jī)開(kāi)始工作。產(chǎn)生方波程序思路：對(duì)于小于100Hz的頻率，根據(jù)定時(shí)器溢出時(shí)間1us，將頻率值換算為定時(shí)器溢出次數(shù)，當(dāng)達(dá)到規(guī)定的次數(shù)時(shí)，將輸出管腳的狀態(tài)取反達(dá)到方波的產(chǎn)生；對(duì)于大于100HZ的頻率，直接根據(jù)頻率值設(shè)置其定時(shí)溢出的時(shí)間，當(dāng)溢出時(shí)間達(dá)到時(shí)，將輸出管腳取反達(dá)到方波的產(chǎn)生。產(chǎn)生三角波程序思路：要產(chǎn)生峰值電壓為5V的三角波，一個(gè)周期需要定時(shí)510次，由此便可以計(jì)算出每次定時(shí)溢出的時(shí)間，再將每次定時(shí)的電壓加權(quán)便可以達(dá)到三角波的波形；產(chǎn)生正弦波程序思路：給正弦波的一個(gè)周期設(shè)定table表，由20個(gè)數(shù)據(jù)，相當(dāng)于每個(gè)周期定時(shí)255次，則每次定時(shí)溢出的時(shí)間便可計(jì)算出，每個(gè)點(diǎn)的電壓加權(quán)便可得到正弦波的電壓，即，形成正弦波。軟、硬件設(shè)計(jì)是比不可少的，為了滿(mǎn)足功能和指標(biāo)的要求，資源分配為：?jiǎn)纹瑱C(jī)用12MHz晶振，P0口與DAC0832相連；P1口接矩陣按鍵，實(shí)現(xiàn)頻率、幅值以及波形的選擇；P2口接LCD1602液晶顯示器，實(shí)時(shí)顯示波形的頻率、幅值、類(lèi)型。功能：驅(qū)動(dòng)LCD液晶顯示、掃描按鈕。由LCD1602液晶顯示器和矩陣按鍵組成。當(dāng)某一按鍵按下時(shí)，掃描程序掃描到之后，通過(guò)P2口將數(shù)字信號(hào)發(fā)送到LCD1602，LCD1602液晶專(zhuān)門(mén)用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD，其外接電壓時(shí)5V。掃描利用軟件程序?qū)崿F(xiàn)，當(dāng)某一按鍵按下時(shí)，掃描立即檢測(cè)到，隨即調(diào)用子程序，執(zhí)行相應(yīng)的功能。其與單片機(jī)連接如圖4所示：圖4顯示部分電路圖（D/A）電路功能：將波形樣值得編碼轉(zhuǎn)換成模擬值，完成波形的輸出。由一片DAC0832和LF356運(yùn)放組成。DAC0832是一個(gè)具有兩個(gè)輸入數(shù)據(jù)寄存器的8位DAC。目前生產(chǎn)的DAC芯片分為兩類(lèi)，一類(lèi)芯片內(nèi)部設(shè)置有數(shù)據(jù)寄存器，不需要外加電路就可以直接與微型計(jì)算機(jī)接口。另一類(lèi)芯片內(nèi)沒(méi)有數(shù)據(jù)寄存器，輸出信號(hào)隨數(shù)據(jù)輸入線(xiàn)的狀態(tài)的變化而變化，因此不能直接與微型計(jì)算機(jī)接口，必須通過(guò)并行口與微型計(jì)算機(jī)接口。DAC0832是具有20條引線(xiàn)的雙列直插式CMOS器件，它內(nèi)部具有兩級(jí)數(shù)據(jù)寄存器，完成8位電流D/A轉(zhuǎn)換，股不需要外加電路。DAC0832是電流輸出型，示波器上顯示波形，通常需要電壓信號(hào)，電流信號(hào)到電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換可以用運(yùn)算放大器LF356實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)想DAC0832發(fā)送數(shù)字編碼，產(chǎn)生不同的輸出。先利用采樣定理對(duì)各種波形進(jìn)行抽樣，然后把各種采樣值進(jìn)行編碼，收到的數(shù)字量存入各個(gè)波形表，執(zhí)行程序時(shí)通過(guò)查表的方法依次取出，經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換后輸出就可以得到波形。假如N個(gè)點(diǎn)構(gòu)成波形的一個(gè)周期，則DAC0832輸出N個(gè)樣點(diǎn)值后，樣值點(diǎn)形成運(yùn)動(dòng)軌跡，即，一個(gè)周期。重復(fù)輸出N個(gè)點(diǎn)后，成為第二個(gè)周期。利用單片機(jī)的晶振控制輸出周期的速度，也就是控制輸出的波形的頻率。這樣就控制了輸出波形的及其幅值和頻率，例如：正弦波，取20個(gè)樣值點(diǎn)
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