簡易函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)_畢業(yè)論文(已修改)
2025-06-17 22:00 本頁面
【正文】 1 簡易函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) 摘要 ： 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。這次的設(shè)計(jì)分為五個(gè)模塊：單片機(jī)控制及顯示模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、波形產(chǎn)生模塊、輸出顯示模塊、電源模塊。使用 AT89C52 作為主控臺(tái)結(jié)合芯片DAC0832 產(chǎn)生 1HZ300HZ 頻率可調(diào)的五種信號(hào)波（ 正弦波、三角波和方波 ）。這幾種波形有幾個(gè)開關(guān)控制，可以隨意進(jìn)行切換，十分方便。另外，波形的頻率和振幅也可以通過開關(guān)進(jìn)行更改。可以說這次的設(shè)計(jì)操作簡單，內(nèi)容豐富，而且電路快捷明了。 在編程語言上，我們選擇自身比較熟悉的 C 語言 ，這樣在后期波形的調(diào)試及與硬件銜接方面更容易發(fā)揮出自身優(yōu)勢(shì)。經(jīng)過設(shè)計(jì)及后期長時(shí)間的調(diào)試，設(shè)計(jì)的所有功能均已實(shí)現(xiàn) 。 關(guān)鍵字 ：信號(hào)發(fā)生器、頻率、幅度、 AT98C5 DAC0832 設(shè)計(jì)要求 1） 以單片機(jī)為核心，經(jīng)過 D/A轉(zhuǎn)換和放大電路的處理，最后輸出信號(hào)； 2） 要求能輸出正弦波、三角波和方波四種信號(hào)； 3） 輸出信號(hào)可以通過按鍵來改變； 4） 頻率可變，范圍在 1300hz； 5） 幅度可調(diào) 010v； 6）可實(shí)現(xiàn)四路 A/D 電壓采樣； 總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)組成及工作原理 該函數(shù)信號(hào)發(fā)生器可以輸出四 種波形，有正弦波、三角波和方波。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)波形頻率和占空比的調(diào)節(jié)，并用液晶屏分兩行顯示波形名稱和波形頻率。 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)總體框圖如圖 1所示，主要有單片機(jī) AT89C52,電源，鍵盤模塊， LCD1602 顯示模塊構(gòu)成。 按案件模塊：由 5 個(gè)復(fù)位開關(guān)與 74LS21 組成的系統(tǒng)通過對(duì)單片機(jī)傳輸中斷信號(hào)來實(shí)現(xiàn)波形切換及頻率和占空比的調(diào)節(jié)。 顯示模塊：用 LCD1602，分行顯示波形類型和波形頻率的顯示。 2 圖 1 系統(tǒng)總體框圖 測(cè)量原理 我們這個(gè)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)四路 A/D 電壓采樣，使用的算法是： V=5*N/256,取五個(gè)點(diǎn)電壓進(jìn)行測(cè)量，并將測(cè)量完的十進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)據(jù)。 AD 采樣數(shù)據(jù) 電壓源輸入 電壓表測(cè)得 （放大后） 采集系統(tǒng)測(cè)得 硬 件設(shè)計(jì) 硬件組成 資源分配 晶振采用 12MHZ。 P1 口的 分別與四個(gè)按鍵連接，分別控制波形切換、頻率加、頻率減，占空比加，占空比減。 P2 口與 DAC0832 的 D0D7數(shù)據(jù)輸入端相連。 P3 口用來控制 DAC0832 的輸入寄存器選擇信號(hào) CS。 D/A 轉(zhuǎn)換模塊部件 DAC0832 芯片原理 管腳功能介紹（如圖 2 所 示） 3 Vcc20I ou t111ls bD I 07I ou t212D I 16D I 25R f b9D I 34D I 416V r e f8D I 515D I 614m s bD I 713I L E19W R 218CS1W R 12X f e r17U2D A C 08 32 圖 2 DAC0832管腳圖 DI7～ DI0： 8 位的數(shù)據(jù)輸入端， DI7為最高位。 ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號(hào)輸入線，高電平有效。 CS： 選片信號(hào)輸入線（選通數(shù)據(jù)鎖存器），低電平有效。 WR1：數(shù)據(jù)鎖存器寫選選通輸入線，負(fù)脈沖有效，由 ILE、 CS、 WR1 的邏輯組合產(chǎn)生 LE1，當(dāng) LE1 為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存器狀態(tài)隨輸入數(shù)據(jù)線變化， LE1 的負(fù)跳變時(shí)將輸入數(shù)據(jù)鎖存。 XFER：數(shù)據(jù)傳輸控制信號(hào)輸入線，低電平有效，負(fù)脈沖有效。 WR2： DAC 寄存器選通輸入線，負(fù)脈沖有效，由 WR XFER 的邏輯組合產(chǎn)生LE2，當(dāng) LE2為高電平時(shí)， DAC 寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變化， LE2 的負(fù)跳變時(shí)將數(shù)據(jù)鎖存器的內(nèi)容打入 DAC 寄存器并開始 D/A 轉(zhuǎn)換。 IOUT1：模 擬電流輸出端 1，當(dāng) DAC 寄存器中數(shù)據(jù)全為 1 時(shí)，輸出電流最大，當(dāng) DAC 寄存器中數(shù)據(jù)全為 0 時(shí)，輸出電流為 0。 IOUT2：模擬電流輸出端 2， IOUT2 與 IOUT1 的和為一個(gè)常數(shù)，即 IOUT1＋I(xiàn)OUT2＝常數(shù)。 RFB：反饋電阻引出端， DAC0832 內(nèi)部已經(jīng)有反饋電阻，所以 RFB 端可以直接接到外部運(yùn)算放大器的輸出端，這樣相當(dāng)于將一個(gè)反饋電阻接在運(yùn)算放大器的輸出端和輸入端之間。 VREF：參考電壓輸入端，此端可接一個(gè)正電壓，也可接一個(gè)負(fù)電壓，它決定0至 255的數(shù)字量轉(zhuǎn)化出來的模擬量電壓值的幅度， VREF范 圍為 (+10~10)V。 VREF端與 D/A 內(nèi)部 T形電阻網(wǎng)絡(luò)相連。 Vcc：芯片供電電壓，范圍為 (+5~+15)V。 AGND：模擬量地，即模擬電路接地端。 DGND：數(shù)字量地。 放大部分 放大部分采用雙極運(yùn)算放大電路， LM358 內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、 4 內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)?雙運(yùn)算放大器 ，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓 無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合。 圖 3 lm358 單片機(jī)核心模塊 AT89C52 單片機(jī)及其說明 AT89C52 為 8 位 通用 微處理器 ： 圖 4 PDIP封裝的 AT89C52引腳圖 采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 C51 內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的 8xc52 相同， 5 其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能控制。功能包括對(duì)會(huì)聚主 IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù) RAM及外部接口等功能部件的初始化，會(huì)聚調(diào)整控制，會(huì)聚測(cè)試圖控制，紅外遙控信號(hào) IR 的接收解碼及與主板 CPU 通信等。主要管腳有： XTAL1（ 19 腳）和 XTAL2（ 18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接 12MHz 晶振。 RST/Vpd（ 9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。 VCC（ 40 腳）和 VSS（ 20 腳）為供電端口，分別 接 +5V 電源的正負(fù)端。 P0~P3 為可編程通用 I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計(jì)中， P0 端口（ 32~39 腳）被定義為 N1 功能控制端口，分別與 N1 的相應(yīng)功能管腳相連接， 13 腳定義為 IR輸入端， 10 腳和 11 腳定義為I2C 總線控制端口，分別連接 N1 的 SDAS（ 18腳）和 SCLS（ 19 腳）端口， 12 腳、27 腳及 28 腳定義為握手信
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