【正文】 對應(yīng)的正弦值為25sin0176。畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于 STC89C52 單片機的波形發(fā)生器的設(shè)計 本科畢業(yè)設(shè)計論文 題 目 基于單片機的波形發(fā)生器的設(shè)計 學生姓名 XXXXX 專業(yè)班級 電子科學與技術(shù) 1 班 學 號 XXXXX 院 系 電氣工程學院 指導(dǎo)教師 職稱 XX 教授 XX 碩研講師 完成時間 2021 年 5 月 15 日 基于 STC89C52 單片機的波形發(fā)生器的設(shè)計 摘 要 本文介紹了一種基于單片機的波形發(fā)生器的設(shè)計整個系統(tǒng)通過單片機STC89C52 控制 DAC0832 實現(xiàn)將 8 位數(shù)字量轉(zhuǎn)化成正弦波方波三角波鋸齒波和脈沖波五種波形的模擬量的輸出該波形發(fā)生器主要由兩部分組成系統(tǒng)硬件設(shè)計和系統(tǒng)軟件設(shè)計在系統(tǒng)硬件設(shè)計中以 STC89C52單片機為核心通過 IO接口設(shè)計擴展了 DA 轉(zhuǎn)換模塊波形選擇按鍵并行輸入串行輸出模塊 74LS165 和 LCD1602 頻率幅度顯示模塊 并且采用單片機仿真軟件 PROTEUS75 設(shè)計并制作波形發(fā)生器的印制電路板 PCB 系統(tǒng)軟件設(shè)計是在 WAVE6000 的集成開發(fā)環(huán)境下采用匯編語言完成的包括主程序四種波形產(chǎn)生子程序按鍵功能子程序和顯示子程序等模塊 本系統(tǒng)可以實現(xiàn)波形頻率幅度實時可調(diào)功能靈活系統(tǒng)的開發(fā)成本在百元內(nèi)具有測量精度高誤差小功耗低數(shù)據(jù)傳輸速度較快可靠性高等特點有一定的開發(fā)價值實驗表明設(shè)計系統(tǒng)的測試結(jié)果與實際波形的頻率和幅度一致 關(guān)鍵詞 波形發(fā)生器 STC89C52LCD1602DAC0832 THE DESIGN OF WAVEFORM GENERATOR BASED ON SINGLECHIP MICROCONTROLLER ABSTRACT This article describes the the design of the waveform generator based on singlechip the entire system through the microcontroller STC89C52 controls the DAC0832 that can finish convertting eight digital into the five waveform analog output of sine wave square wave triangle wave saw tooth wave and pulse wave The waveform generator consists of two parts system hardware design and system software design in the system hardware design the microcontroller STC89C52 is the core of the design through IO interface design to extend the DA converter module waveform selector buttons 74LS165 module the parallel input string line output and the LCD1602 module of frequency magnitude of the display And through the SCM simulation software PROTEUS75 to design and produce of the printed circuit board PCB of the waveform generator System software design is done with assembly language in the integrated development environment WAVE6000 including the main Program four waveform generator subroutine key functions and display subroutines modules This system can realize that frequency and amplitude of waveform is realtimeadjustable and flexible The system development costs is in the hundred with a high accuracy the error is small low power consumption faster data transfer speeds high reliability there is a certain development value The testedfrequency and amplitudeofthesystemisconsistentwith the actualwaveform KEY WORDS waveform generatorstc89C52lcd1602dac0832 目 錄 摘 要 I ABSTRACTII 1 緒 論 1 11 選題背景及意義 1 本課題的研究現(xiàn)狀 1 選題目的及意義 2 設(shè)計的基本要求 3 2 波形發(fā)生器系統(tǒng)方案設(shè)計與論證 4 21 總體設(shè)計方案的比較 4 22 子系統(tǒng)模塊方案設(shè)計 4 塊方案設(shè)計 5 整模塊方案設(shè)計 5 整模塊方案設(shè)計 6 塊方案設(shè)計 6 塊方案設(shè)計 6 DA 轉(zhuǎn)換模塊方案設(shè)計 7 塊 8 23 系統(tǒng)總體框圖 9 24 波形產(chǎn)生相關(guān)理論 11 25 單片機軟件開 發(fā)系統(tǒng) 11 3 硬件實現(xiàn)及模塊電路設(shè)計 12 31 單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計 12 32 波形產(chǎn)生及濾波放大模塊設(shè)計 13 33 頻率調(diào)整模塊 13 34 幅度調(diào)整模塊 14 35 LCD1602 顯示模塊 15 36 RS232 串行通信電路及電源供電電路 15 RS232 串行通信電路 20 電源供電電路 16 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 17 41 系統(tǒng)軟件編程語言方案設(shè)計 17 42 系統(tǒng)整體軟件設(shè)計思想 18 43 各個子程序模塊流程圖 18 流程圖 18 整子程序 19 程序流程圖 20 產(chǎn)生子程序 21 5 系統(tǒng)軟硬件調(diào)試與數(shù)據(jù)處理 26 51 軟件仿真及軟件程序調(diào)試 26 軟件仿真 26 程序調(diào)試 26 52 硬件 PCB 制作安裝測試與調(diào)試 27 PCB 設(shè)計制作安裝 27 電路板調(diào)試與檢測安全 27 供電安全 28 53 PCB 電路板的電氣規(guī)則檢查與調(diào)試及電路功能測試 29 PCB 電路板的電氣規(guī)則檢查與調(diào)試 29 能測試 29 54 測試方法 29 55 測試數(shù)據(jù)分析及處理 38 56 系統(tǒng)功能實現(xiàn)情況 39 結(jié)論 40 致謝 41 參考文獻 42 附錄 A 系統(tǒng)軟件部分源程序 43 附錄 B 系統(tǒng)原理圖 56 附錄 C 系統(tǒng) PCB 圖 57 附錄 D 元器件清單 58 附錄 E 實物正反面 62 1 緒 論 11 選題背景及意義 波形發(fā)生器又稱信號源或振蕩器在生產(chǎn)實踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來表示能夠產(chǎn)生多種波形如三角波鋸齒波矩形波含方波正弦波的電路被稱為函數(shù)波形發(fā)生器在通信廣播電視系統(tǒng)在工業(yè)農(nóng)業(yè)生物醫(yī)學等領(lǐng)域內(nèi)函數(shù)波形發(fā)生器在實驗和設(shè)備檢測中具有十分廣泛的用途 本課題的研究現(xiàn)狀 波形發(fā)生器既可以構(gòu)成獨立的信號源也可以是高性能網(wǎng)絡(luò)分析儀頻譜儀及其它自動測試設(shè)備的組成部分波形發(fā)生器的關(guān)鍵技術(shù)是多種高性能儀器的支撐技術(shù)因為它能夠提供高質(zhì)量的精密信號源及掃頻源可使相應(yīng)系統(tǒng)的檢測過程大大簡化降低檢測費用并極大地提高檢測精度美國安捷倫生產(chǎn)的 33250A 型函數(shù)任意波形發(fā)生器可以產(chǎn)生穩(wěn)定精確和低失真的任意波形其輸出頻率范圍為 1μ Hz～ 80MHz而輸出幅度為 10mVpp～ 10Vpp該公司生產(chǎn)的 8648D射頻波形發(fā)生器的頻率覆蓋范圍更可高達 9kHz～ 4GHz[1]國產(chǎn) SG1060 數(shù)字合成波形發(fā)生器能 雙通道同時輸出高分辨率高精度高可靠性的各種波形頻率覆蓋范圍為 1μ Hz～60MHz國產(chǎn) S1000型數(shù)字合成掃頻波形發(fā)生器通過采用新技術(shù)新器件實現(xiàn)高精度寬頻帶的掃頻源同時應(yīng)用 DDS和鎖相技術(shù)使頻率范圍從 1MHz～ 1024MHz能精確地分辨到 100Hz 它既是一臺高精度的掃頻源同時也是一臺高精度的標準波形發(fā)生器還有很多其它類型的波形發(fā)生器他們各有各的優(yōu)點但是波形發(fā)生器總的趨勢將向著寬頻率覆蓋高頻率精度多功能多用途自動化和智能化方向發(fā)展 [2] 目前市場上的波形發(fā)生器多種多樣一般按頻帶分為以下幾種 超高頻頻率 范圍 1MHz 以上可達幾十兆赫茲 高頻幾百 KHZ 到幾 MHZ 低頻頻率范圍為幾十 HZ 到幾百 KHZ 超低頻頻率范圍為零點幾赫茲到幾百赫茲 超高頻波形發(fā)生器產(chǎn)生波形一般用 LC 振蕩電路 高頻低頻和超低頻波形發(fā)生器大多使用文氏橋振蕩電路即 RC 振蕩電路通過改變電容和電阻值改變頻率用以上原理設(shè)計的波形發(fā)生器其輸出波形一般只有兩種即正弦波和脈沖波其零點不可調(diào)而且價格也比較貴一般在幾百元左右在實際應(yīng)用中超低頻波和高頻波一般是不用的一般用中頻即幾十 HZ 到幾十 KHZ 用單片機 89S52加上一片 DAC0832就可以做成一個簡單的波 形發(fā)生器其頻率受單片機運行的程序的控制我們可以把產(chǎn)生各種波形的程序?qū)懺?ROM 中裝入本機按用戶的選擇運行不同的程序產(chǎn)生不同的波形再在 DAC0808 輸出端加上一些電壓變換電路就完成了一個頻率幅值零點均可調(diào)的多功能波形發(fā)生器的設(shè)計這樣的機器體積小價格便宜耗電少頻率適中便于攜帶 選題目的及意義 波形發(fā)生器是一種經(jīng)常使用的設(shè)備由純粹物理器件構(gòu)成的傳統(tǒng)的設(shè)計方法存在許多弊端如體積較大重量較沉移動不夠方便信號失真較大波形種類過于單一波形形狀調(diào)節(jié)過于死板無法滿足用戶對精度便攜性穩(wěn)定性等的要求研究設(shè)計出一種具有頻率 穩(wěn)定準確波形質(zhì)量好輸出頻率范圍寬便攜性好等特點的波形發(fā)生器具有較好的市場前景以滿足軍事和民用領(lǐng)域?qū)π盘栐吹囊? 本次設(shè)計的主要目標是學習和運用單片機的 C 語言和匯編語言通過現(xiàn)有專業(yè)知識實現(xiàn)利用單片機 STC89C52和 8位 DA轉(zhuǎn)換芯片 DAC0832共同實現(xiàn)正弦波方波三角波鋸齒波脈沖波這五種常見波形的發(fā)生并且可以接收外接撥碼鍵盤開關(guān)量的輸入而在一定范圍內(nèi)改變波形的頻率和幅度在無標準函數(shù)發(fā)生儀器時本設(shè)計可以作為簡單的波形發(fā)生器使用本次設(shè)計準備在成本交低廉的前提下完成主要是用單片機 STC89C52DAC0832 性能指 數(shù)都不是很高所以對此信號源的基本要求是能發(fā)生幾種常見的波形正弦波方波三角波鋸齒波并且能夠在定的范圍內(nèi)改變頻率通過該課題的設(shè)計掌握以 STC89C52 為核心的單片機系統(tǒng)的軟硬件開發(fā)過程和基本信號的產(chǎn)生原理測量及誤差分析方法同時掌握波形發(fā)生器系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計流程掌握并行 DA 轉(zhuǎn)換器 DAC0832 的原理及其外圍電路的設(shè)計方法掌握利用單片機產(chǎn)生常用波形的方法進一步熟悉單片機人機接口的設(shè)計方法培養(yǎng)我們綜合運用所學的基本知識基本理論和基本技能的能力學習解決一般工程技術(shù)和有關(guān)專業(yè)問題的能力 12 設(shè)計基本要求 本設(shè)計采用 89C52 及其外圍擴展系統(tǒng)軟件方面主要是應(yīng)用匯編語言設(shè)計程序系統(tǒng)以 89C52 單片機為核心配置相應(yīng)的外設(shè)及接口電路該系統(tǒng)的軟件可運行于 wave6000 的集成開發(fā)環(huán)境下硬件電路原理圖設(shè)計完成后通過 PROTEUS75 對電路進行仿真和軟件調(diào)試同時本系統(tǒng)中任何一部分電路模塊均可移植于實用開發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計中例如溫度控制系統(tǒng)電子時鐘萬年歷等實用的電路系統(tǒng)中電路系統(tǒng)設(shè)計具有很強的實用性 1 功能要求 波形發(fā)生器可實現(xiàn)周期性時間函數(shù)波形如正弦波方波三角波鋸齒波和脈沖波 波形發(fā)生器的頻率幅值波形可調(diào) 顯示當前波形的頻率幅值 對系 統(tǒng)進行測試和結(jié)果分析 撰寫論文 2 技術(shù)指標 正弦波的頻率范圍下限頻率為 1Hz 上限頻率為 1000Hz 輸出正弦波中不能含有尖峰干擾 輸出正弦波峰峰值最大為 5 V 最小值為 1V 直流偏移為177。第 2 點的角度為 360176。 15V 電源標準的 5V 電源電壓 綜合以上兩種方案我們選擇方案二即放大模塊采用 LM324 來實現(xiàn) LM324 芯片介紹 LM324 系列器件帶有真差動輸入的四運算放大