【正文】 目錄 I 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 題 目 簡(jiǎn)易波形發(fā)生器 設(shè)計(jì) 系 別 電氣與信息工程 專 業(yè) 測(cè)控技術(shù)與儀器 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)老師 2021 年 6 月 摘 要 基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易波形發(fā)生器是一種常用的信號(hào)源 ,它廣泛地應(yīng)用在電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)、自動(dòng)控制系統(tǒng)和其他科研領(lǐng)域。 本 課題硬件設(shè)計(jì)是 采用 89S52 單片機(jī)作為控制核心，外圍采用數(shù)字 /模擬轉(zhuǎn)換電路（ DAC0832）、運(yùn)放電路（ LM324）、 和獨(dú)立聯(lián)接式 按鍵。 通過 KEIL51 軟件進(jìn)行程序的編寫。以實(shí)現(xiàn)波形和幅值的選擇。 先將設(shè)計(jì)方案采用 PROTEUS 仿真，仿真通過以后再進(jìn)行硬件的安裝和調(diào)試，結(jié)果表明：本設(shè)計(jì)基本完成任務(wù)，能夠產(chǎn)生正弦波、三角波、方波和鋸齒波四種波形，并可以通過鍵盤選擇波型和五個(gè)幅值的調(diào)整。 關(guān)鍵詞： 波形發(fā)生器，單片機(jī) 89S52,DAC0832 目錄 III ABSTRACT A simple microcontrollerbased waveform generator is a mon source, which is widely used in electronic technology experiment, automatic control systems and other scientific fields. This topic is the use of 89C51 microcontroller hardware design as the control core, external digital / analog converter (DAC0832), operational amplifiers (LM324), and independent connection type button. Then KEIL51 software prepared program, Selecting the wave according to Waveform and amplitude First using Proteus to emulate system design , When it finished start the hardware installation and missioning, results showed that: The basic design plete the task, capable of generating sine wave, triangle wave, square wave, and sawtooth waveforms, and you can select the wave through the keyboard type and adjust five amplitudes. KEY WORDS: Waveform generator, Microcontroller 89S52, DAC0832 目錄 摘 要 ............................................................. II ABSTRACT.......................................................... III 第一章 緒論 ......................................................... 1 選題背景及意義 ................................................ 1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 ................................................ 1 本論文所做的工作 .............................................. 2 本論文的結(jié)構(gòu)安排 .............................................. 2 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) ................................................. 3 系統(tǒng)總體框圖設(shè)計(jì) .............................................. 3 系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) ............................................ 3 元器件的選擇 .................................................. 3 第 3 章 系 統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ................................................. 9 資源分配 ...................................................... 9 單片機(jī)最小系統(tǒng) ................................................ 9 各模塊電路的設(shè)計(jì) .............................................. 9 單片機(jī)與 D/A 連接圖 ....................................... 10 按鍵電路 ................................................. 10 電流電壓轉(zhuǎn)換電路 ......................................... 11 第 4 章 系 統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ................................................ 13 單 片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng) ........................................... 13 主程序模塊 ................................................... 17 鋸齒波程序模塊 ............................................... 19 三角波程序模塊 ............................................... 20 正弦波程序模塊 ............................................... 21 方波程序模塊 ................................................. 22 第 5 章 波形發(fā)生器的調(diào)試及結(jié)果 ..................................... 25 軟件仿真 ..................................................... 25 硬件電路測(cè)試 ................................................. 30 結(jié)果分析 ..................................................... 31 目錄 V 調(diào)試小結(jié) ..................................................... 31 第六章 結(jié)論與展望 ................................................. 33 結(jié)論 ......................................................... 33 展望 ......................................................... 33 致 謝 ............................................................. 35 參考文獻(xiàn) ........................................................... 37 附錄 1 PROTEUS 原理圖 ............................................... 39 附錄 2 源程序 ...................................................... 41 緒論 1 第一章 緒論 單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU 隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、只讀存儲(chǔ)器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、 A/D 轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 波形發(fā)生器是一種數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)生器，在調(diào)試硬件時(shí)，常常 需要加入一些信號(hào)，以觀察電路工作是否正常。用一般的信號(hào)發(fā)生器，不但笨重，而且只發(fā)一些簡(jiǎn)單的波形，不能滿足需要。例如用戶要調(diào)試串口通信程序時(shí)，就要在計(jì)算機(jī)上寫好一段程序，再用線連接計(jì)算機(jī)和用戶實(shí)驗(yàn)板，如果不正常，不知道是通訊線有問題還是程序有問題。用 E2021/L 的波形發(fā)生器功能，就可以定義串口數(shù)據(jù)。通過邏輯探勾輸出，調(diào)試起來簡(jiǎn)單快捷。 基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易波形發(fā)生器是一種常用的信號(hào)源 ,它廣泛地應(yīng)用在電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)、自動(dòng)控制系統(tǒng)和其他科研領(lǐng)域。 目前 , 簡(jiǎn)易波形發(fā)生器的構(gòu)成方法有很多 ,例如采用 DDS(Direct2Digital Synthesis)型的任意波發(fā)生器、采用專用的信號(hào)發(fā)生芯片 MAX038以及傳統(tǒng)的AWG 。本設(shè)計(jì)通過分析比較后采用傳統(tǒng)的方法來實(shí)現(xiàn)多功能波形發(fā)生器。借助高性能單片機(jī)運(yùn)算速度高 ,系統(tǒng)集成度強(qiáng)的優(yōu)勢(shì) ,設(shè)計(jì)的這種信號(hào)發(fā)生器 ,比以前的數(shù)字式信號(hào)發(fā)生器具有硬件簡(jiǎn)單 ,理解及實(shí)現(xiàn)起來較容易 ,該方案的設(shè)計(jì)思路較為清晰 ,且容易對(duì)頻率和幅值進(jìn)行控制等優(yōu)點(diǎn) 。 任意波形發(fā)生器是能夠產(chǎn)生大量的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和用戶定義信號(hào)，并保證高精度、高穩(wěn)定性、可重復(fù)性和易操作性的電子儀器。任意波形發(fā)生器具有連續(xù)的 相位變換、和頻率穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，不僅可以模擬各種復(fù)雜信號(hào)，還可對(duì)頻率、幅值、相移、波形進(jìn)行動(dòng)態(tài)、及時(shí)的控制，并能夠與其它儀器進(jìn)行通訊，組成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，因此被廣泛用于自動(dòng)控制系統(tǒng)、震動(dòng)激勵(lì)、通訊和儀器儀表領(lǐng)域。 近幾年來，國際上任意波形發(fā)生器技術(shù)發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （ 1）過去由于頻率很低應(yīng)用的范圍比較狹小，輸出波形頻率的提高，使得任意波形發(fā)生器能應(yīng)用于越來越廣的領(lǐng)域。任意波形發(fā)生器軟件的開發(fā)正使任意波形的輸入變得更加方便和容易。任意波形發(fā)生器通常允許用一系列的點(diǎn)、直線和固定的函數(shù)段把波形數(shù)據(jù) 存入存儲(chǔ)器。同時(shí)可以利用一種非常強(qiáng)有力的數(shù)學(xué)方程輸入方式，復(fù)雜的波形可以由幾個(gè)比較簡(jiǎn)單的公式復(fù)合成 v＝ f(t)形式的波形方程的數(shù)學(xué)表達(dá)式產(chǎn)生。各種計(jì)算機(jī)語言的飛速發(fā)展也推動(dòng)了任意波形發(fā)生器軟件技術(shù) 的發(fā)展。目前可以利用可視化編程語言 (如 Visual Basic Visual C 等等 )編寫任意波形發(fā)生器的軟面板，這樣允許徒手從計(jì)算機(jī)顯示屏上輸入任意波形，來實(shí)現(xiàn)波形的輸入。 （ 2）隨著信息技術(shù)蓬勃發(fā)展，臺(tái)式儀器在走了一段下坡路之后，有在繁榮起來。不過現(xiàn)在的新的臺(tái)式儀器的形態(tài)，和幾年前的已有很大的不同。這些新一代 臺(tái)式儀器具有多種特性，可以執(zhí)行多種功能。而且外形尺寸與價(jià)格，都比過去的類似產(chǎn)品減少了一半。 本論文所做的工作 本論文主要進(jìn)行了以下工作： （ 1）通過查閱相關(guān)資料，學(xué)習(xí) 信號(hào)發(fā)生器 的 工作原理 及 了解 其應(yīng)用場(chǎng)合。 （ 2）復(fù)習(xí)“ MCS51 單片機(jī)原理及其系統(tǒng)設(shè)計(jì)”，掌握其 接口擴(kuò)展包括：顯示 鍵盤 等 （ 3） 掌握單片機(jī)仿真軟件 KEIL 和 PROTEUS 的使用 （ 4） 組建基于 單片機(jī)的信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng) ，畫出總體結(jié)構(gòu)框圖 （ 5） 采用 匯編 語言編寫應(yīng)用程序 ，輸出不同波形，幅度可以調(diào)節(jié)并且在示波 器 上顯示 （ 6） 最后完成 對(duì)系統(tǒng)測(cè) 試結(jié)果的統(tǒng)計(jì)和分析 （ 7） 撰寫論文 。 本論文的結(jié)構(gòu)安排 全文共分為 六 章，本章介紹本課題的研究現(xiàn)狀和選題目的意義等；第二章介紹 波形 發(fā)生器設(shè)計(jì)的總體方案 與論證 ；第三章介紹 波形 發(fā)生器 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) ；第四章介紹 波形 發(fā)生器 系統(tǒng)功能的軟件設(shè)計(jì) （信號(hào)產(chǎn)生、 D/A 轉(zhuǎn)換等的軟件設(shè)計(jì)），并給出了各個(gè)子模塊的程序流程圖；第五章介紹了系統(tǒng)的調(diào)試過程和調(diào)試結(jié)果，并對(duì)系統(tǒng)調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析 。第六章 結(jié)