【正文】 了大量的心血，從選題到開題報告，以及設(shè)計中的具體問題，她都嚴(yán)格把關(guān)、循循善誘。完成這次設(shè)計后，我在書本理論知識的基礎(chǔ)上又有了更深層次的理解。因此可以說單片機(jī)的設(shè)計是軟件和硬件的結(jié)合，二者是密不可分的。 在本次設(shè)計的過程中，我發(fā)現(xiàn)很多的問題，這次設(shè)計真的讓我長進(jìn)了很多。全部程序見附錄。 軟件設(shè)計主要是對產(chǎn)生 三 種波形的子程序的編程 和調(diào)試 ， 從而 得到 三 種波形的輸出。 滑動變阻器 滑動變阻器是電路中的一個重要元件，它可以通過移動滑片的位置來改變自身的電阻，從而起到控制電路的作用。運(yùn)放是一個從功能的角度命名的電路單元，可以由分立的器件實現(xiàn)，也可以實現(xiàn)在半導(dǎo)體芯片當(dāng)中。本模塊接收 9 單片機(jī)的輸出數(shù)據(jù)直接進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換，采用直通方式。 圖 8 DAC0832 引腳圖 根據(jù)對 DAC0832 的數(shù)據(jù)鎖存器和 DAC 寄存器的不同的控制方式， DAC0832 有三種工作方式。 8 圖 7 波形輸出模塊電路圖 DAC0832芯片 DAC0832 是 8 分辨率的 D/A 轉(zhuǎn)換集成芯片，與微處理器完全兼容。 波形與頻率選擇模塊 該模塊采用撥盤開關(guān)來進(jìn)行波形與頻率的選擇和變換，其電路圖如圖 6 所示。時鐘 電路如圖 5 所示。復(fù)位電路如圖 4 所示。上電或開關(guān)復(fù)位要求電源接通后，單片機(jī)自動復(fù)位，并且在單片機(jī)運(yùn)行期間，用開關(guān)操作也能使單片機(jī)復(fù)位。 復(fù)位電路 復(fù)位是使單片機(jī)處于初始狀態(tài)，單片機(jī)的工作就是從復(fù)位開始的。 撥盤開關(guān) AT89C51單片機(jī) 復(fù)位電路 晶振電路 波形輸出 5 圖 2 硬件設(shè)計總圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊 單片機(jī)最小系統(tǒng)包括三個部分：單片機(jī)芯片、復(fù)位電路和晶振電路。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、 PCB 設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三 合一的設(shè)計平臺。 硬件設(shè)計的總體框圖如圖 1 所示。 相比之下，軟硬件結(jié)合的方法可以設(shè)計出性能最優(yōu)、功能擴(kuò)展靈活、控制智能化的波形發(fā)生器，可以滿足教學(xué)、科研、工業(yè)生產(chǎn)等各方面對波形發(fā)生器性能有較高要求的應(yīng)用場合。 軟硬件結(jié)合法 軟硬件結(jié)合的波形發(fā)生器設(shè)計方法同時兼具軟硬件設(shè)計的優(yōu)勢，既具有純硬件設(shè)計的快速、高性能，同時又具有軟件控制的靈活性、智能性。在 LabVIEW軟件的前面板通過拖放控件，設(shè)計儀器的功能面板，如波形顯示窗口、波形選擇按鍵、波形存儲回放等工作界面，在軟件的后面板直接拖放相應(yīng)的波形函數(shù)并進(jìn)行參數(shù)設(shè)置或直接調(diào)用編程函數(shù)來設(shè)計任意波形以實現(xiàn)波形產(chǎn)生功能。 純軟件設(shè)計法 虛擬儀器的出現(xiàn)使傳統(tǒng)儀器發(fā)生了革命性的變化。 純硬件設(shè)計法 傳統(tǒng)的波形發(fā)生器可以完全由硬件電路搭接而成，實現(xiàn)的波形比較單一，如采用555 振蕩電路產(chǎn)生方波、三角波和正弦波等。通常，波形發(fā)生器需要實現(xiàn)的波形有 3 方波、三角波和正弦波而 有些場合可能還需要其他任意波形的產(chǎn)生。 課題設(shè)計目標(biāo)及主要工作 本課題設(shè)計采用 Proteus 軟件平臺， 實現(xiàn) 一個簡易的波形發(fā)生器 的仿真設(shè)計 ，產(chǎn)生方波、三角波 和 正弦波三種常用波形 。 波形發(fā)生器，作為實驗信號源，是現(xiàn)今各種電子電路實驗設(shè)計應(yīng)用中必不可少的儀器設(shè)備之一 [5]。 90 年代末，出現(xiàn)了幾種高性能、高價格的波形發(fā)生器，如 HP 公司推出了型號為HP770S 的信號模擬裝置系統(tǒng)，它由 HP8770A 任意波形數(shù)字化和 HP1776A 波形發(fā)生軟件組成。這個時期的波形發(fā)生器多采用模擬電子技術(shù)，模擬器件構(gòu)成的電路存在著尺寸大、價格貴、功耗大等缺點，并且要產(chǎn)生較為復(fù)雜的信號波形，則電路結(jié)構(gòu)將非常復(fù)雜。文中著重介紹了如何利用單片機(jī)控制 D/A 轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生上述信號的硬件電路和軟件編程。 學(xué)號 20215044018 本科畢業(yè)論文 學(xué) 院 物理電子工程學(xué)院 專 業(yè) 電子科學(xué)與技術(shù) 年 級 2021 級 姓 名 論文題目 基于 Proteus 的波形發(fā)生器的設(shè)計與研究 指導(dǎo)教師 職稱 講師 2021 年 05 月 09 日 目 錄 摘 要……………………………………………………………………………………… 1 Abstract…………………………………………………………………………………… 1 1 引言……………………………………………………………………………………… 1 研究背景與意義………………………………………………………………… 1 課題設(shè)計目標(biāo)及主要工作……………………………………………………… 2 2 方案論證與比較…………………………………… …………………………………… 2 純硬件設(shè)計法………………………………………………………………… 3 純軟件設(shè)計法…………………………………………………………………… 3 軟硬件結(jié)合法…………………………………………………………………… 3 3 硬件設(shè)計………………………………………………………………………………… 4 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊…………………………………………………………… 5 波形與頻率選擇模塊…………………………………………………………… 7 波形輸出模塊…… ……………………………………………………………… 7 4 軟件設(shè)計 ……………………………………………………………………………… 9 5 軟硬件結(jié)合仿真……………………………………………………………………… 10 6 結(jié)束語 ………………………………………………………………………………… 10 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………… 11 致謝……………………………………………………………………………………… 12 附錄……………………………………………………………………………………… 13 1 基于 Proteus 的波形發(fā)生器的設(shè)計與研究 摘 要 ： 各種各樣的信號是通信領(lǐng)域的重要組成部分，其中方波、三角波和正弦波等是較為常見的信號。 關(guān)鍵詞 ： Proteus； AT89C51； ADC0832；波形發(fā)生器 Design and Research of the Waveform Generator Based on Proteus Abstract: Various signals are an important part of correspondent area. In this area, square wave, triangle wave and sine wave are mon signals. Proteus is the best tool of the simulation of MCU and peripheral devices currently. In this paper, the low frequency sources of different signals that are produced by AT89C51 MCU and DAC0832 is introduced. It can generate the square wave, triangle wave and sine wave with switches. The signal’s range and frequency can be controlled by requirement. It has got simulation in Proteus. In this paper, how to use MCU to control the hardware circuit of DAC0832 and software program to produce the signals above are emphasized. Key words: Proteus； AT89C51； ADC0832； Waveform generator 1 引言 研究背景與意義 波形發(fā)生器 也稱信號發(fā)生器或函數(shù)發(fā)生器，是一種常見的應(yīng)用電子儀器設(shè)備， 能夠產(chǎn)生大量的標(biāo)準(zhǔn)信號和用戶定義信號，并保證高精度、高穩(wěn)定性、可重復(fù)性和易操作性。同時，主要表現(xiàn)為兩個突出問題，一是通過電位器的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)輸出頻率的調(diào)節(jié)，因此很難將頻率調(diào)到某一固定值；二是脈沖的占空比不可調(diào)節(jié) [2]。 HP8770A 實際上也只能產(chǎn)生 8 種波形，而且價格昂貴。實驗中常用的波形主要是方波、三角波、正弦波三種。能夠 實現(xiàn)波形幅度動態(tài)連續(xù)可調(diào)，調(diào)節(jié)范圍為 0~5V；波形頻率動態(tài)可調(diào)，有兩個檔位，一 檔頻率為 30Hz，二 檔頻率為 15Hz。各種波形共有的指標(biāo)有：波形的頻率、幅度、頻率穩(wěn)定度、準(zhǔn)確度等。但是這種電路存在波形質(zhì)量差、控制難、可調(diào)范圍小、電路復(fù)雜和體積大等缺點。虛擬儀器是 21 世紀(jì)測試儀器領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的重要方向。完成的軟件打包后，可脫離編程環(huán)境獨立運(yùn)行，從而實現(xiàn)任意波形發(fā)生器的功能。如以單片機(jī)和單片集成波形發(fā)生器為核心，輔以鍵盤控制、液晶顯示等電路，設(shè)計出智能型函數(shù)波形發(fā)生器。綜合以上幾種設(shè)計方案，本設(shè)計采用軟硬件結(jié)合設(shè)計法。 圖 1 硬件設(shè)計總體框圖 硬件電路的設(shè)計使用的是 Proteus 軟件平臺。可以說它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。 單片機(jī)芯片 單片機(jī)具有控制性能及可靠性高和體積小、價格低、易于產(chǎn)品化的特點，在現(xiàn)代的各種電子器件中，單片機(jī)具有良好的性能價格比。 當(dāng)單片機(jī)的復(fù)位引腳 RST(全稱 RESET)出現(xiàn) 2 個機(jī)器周期以上的高電平時，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作。上電后，由于電容的充電和反相門的作用，使 RST 持續(xù)一段時間的高電平。 6 圖 3 AT89C51 引腳圖 圖 4 復(fù)位電路 時鐘電路 單片機(jī)的時鐘信號用來提供單片機(jī)內(nèi)各種微操作的時間基準(zhǔn)。 圖 5 時鐘電路圖 7 在引腳 XTAL1 和 XTAL2 外接晶體振蕩器或陶瓷諧振蕩器，就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。 圖 6 波形與頻率選擇模塊電路圖 電路圖中，開關(guān) SW1 用來選擇波形，其狀態(tài)與波形的對應(yīng)關(guān)系如表 1 所示；開關(guān) SW2 用來選擇頻率檔，其狀 態(tài)與頻率檔位的關(guān)系如表 2 所示。這個 DAC芯片以其價格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。一種是兩級緩沖器型，即輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過兩級緩沖器后，進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換。 運(yùn)算放大器 運(yùn)算放大器，簡稱 “運(yùn)放 ”，是具有很高放大倍數(shù)的電路單元。隨著半導(dǎo)體技術(shù) 的發(fā)展，大部分的運(yùn)放是以單芯片的形式存在。在電路分析中，滑動變阻器既可以作為一個定值電阻，也可以作為一個變值電阻。 鍵盤掃描子程序用來實現(xiàn)不同波形和頻率的動態(tài)切換。 圖 9 程序流程圖 10 5 軟硬件結(jié)合仿真 方波 、三角波和正弦波 的仿真輸出 分別 如圖 圖 11 和圖 12 所示 。對于單片機(jī)設(shè)計，其硬件電路是比較簡單的，主要是解決程序設(shè)計的問題，而程序設(shè)計是一個很靈活的東西，它反映了你解決問題的邏輯思維和創(chuàng)新能力，它才是一個設(shè)計的靈魂所在。 要設(shè)計一個成功的電路，必須要有耐心，要有堅強(qiáng)的毅力。 同時在本次設(shè)計的過程中，我還學(xué)會了高效率的查閱資料、運(yùn)用工具書、利用網(wǎng)絡(luò)查找資料。 同時， 導(dǎo)師淵博的知識、開闊的思路、高度的責(zé)任感與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)更是我學(xué)習(xí)的典范，在此向?qū)熤乱宰畛绺叩木匆夂妥钫\摯的感謝！ 同時我還要感謝在我學(xué)習(xí)期間給我極大關(guān)心和支持的各位老師以及關(guān)心和幫助過我的同 學(xué)和朋友。 //定義方波標(biāo)志位 sbit SANJIAOBO=P1^1。 //定義頻率二標(biāo)志位 uint t=0,m=1,p=1。 for(i=0。 P0=0。 delay()。 else p=0。i255。i0。amp。 uchar code TAB[]={0x7F,0x89,0x94,0x9F,0xAA,0xB4,0xBE,0xC8,0xD1, 0xD9,0xE0,0xE7,0xED,0xF2,0xF7,0xFA,0xFC,0xFE,0xFF}。i++) { k=TAB[i]。i0。 } for(i=0。 delay()。 P0=k。m==HIGH)p=1。 if(FANGBO==1) { if(HIGH==1)t=450。 else t=3。 zhengxianbo()。x++)。A（萬kWh）shg1Pshg1PshfPb b39。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 QA9wkxFyeQ^! dj sXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。q