【正文】 振通常選用6MHZ、12MHZ、24MHZ。89C51單片機本身就是一個完整的微型計算機，具有組成微型計算機的各部分部件：中央處理器CPU、隨機存取存儲器RAM、只讀存儲器ROM、I/O接口電路、定時器/計數(shù)器以及串行通訊接口等，只要將89C51再配置鍵盤及其接口、顯示器及其接口、數(shù)模轉(zhuǎn)換及波形輸出、指示燈及其接口等四部分，即可構(gòu)成所需的波形發(fā)生器，其信號發(fā)生器構(gòu)成原理框圖如圖23所示[9]。 第2章 整體設(shè)計方案 方案的提出和整論常用的函數(shù)信號發(fā)生器的實現(xiàn)方法有如下幾種：，主要是通過模擬電路實現(xiàn)正弦信號的輸出，在通過各種積分微分電路實現(xiàn)各種不同波形的輸出。按照輸出波形分類可以分為：正弦信號發(fā)生器和非正弦信號發(fā)生器，非正弦信號發(fā)生器又包括：脈沖信號發(fā)生器，函數(shù)信號發(fā)生器、掃頻信號發(fā)生器、數(shù)字序列波形發(fā)生器、圖形信號發(fā)生器、噪聲信號發(fā)生器等。加之各類功能的半導(dǎo)體集成芯片的快速生產(chǎn)，都使我們研制一種低功耗、寬頻帶，能產(chǎn)生多種波形并具有程控等低頻的信號發(fā)生器成為可能[1]。本文描述使用匯編語言和PROTEUS仿真實現(xiàn)函數(shù)信號發(fā)生器的基本功能，實現(xiàn)了方波、三角波、正弦波、鋸齒波，頻率可調(diào)為10HZ、100HZ、500HZ、1000HZ。華東交通大學理工學院畢業(yè)設(shè)計Institute of Technology. East China Jiaotong University 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） Graduation Design （Thesis）題 目 基于單片機的函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計 畢業(yè)論文（設(shè)計）原創(chuàng)性聲明本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計）是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果。本系統(tǒng)使用匯編語言編寫，用80C51單片機來實現(xiàn)各模塊功能，使用PROTEUS進行仿真。 但市面上能看到的儀器在頻率精度、帶寬、波形種類及程控方面都已不能滿足許多方面實際應(yīng)用的需求。按照頻率范圍分類可以分為：超低頻信號發(fā)生器、低頻信號發(fā)生器、視頻信號發(fā)生器、高頻波形發(fā)生器、甚高頻波形發(fā)生器和超高頻信號發(fā)生器。在程序運行中，當接收到來自外界的命令，需要輸出某種波形時再調(diào)用相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序和波形發(fā)生程序，經(jīng)電路的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器和運算放大器處理后，從信號發(fā)生器的輸出端口輸出[4]。 設(shè)計原理 數(shù)字信號可以通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號，因此可通過產(chǎn)生數(shù)字信號再轉(zhuǎn)換成模擬信號的方法來獲得所需要的波形。由于單片機內(nèi)部有一個高增益的反相放大器，當外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩，并產(chǎn)生振動時鐘脈沖。當?shù)?次按下時恢復(fù)到最高頻率輸出。此后，當WR1由低電平變高時，控制信號成為低電平，此時，數(shù)據(jù)被鎖存到輸入寄存器中，這樣輸入寄存器的輸出端不再隨外部數(shù)據(jù)DB的變化而變化。但實際上，DAC0832輸出的電量也不是真正能連續(xù)可調(diào)，而是以其絕對分辨率為單位增減，是準模擬量的輸出。因此，送入第二片的值是幾個固定的值。在程序開始運行之后，首先是對8255A進行初始化，之后判斷信號頻率值，如符合所需的頻率，則重置時間常數(shù)，并通過顯示器顯示。44 按鍵掃描子程序設(shè)計 顯示子程序顯示部分采用動態(tài)輸出的方式，通過控制兩個鎖存器來控制實現(xiàn)單個I/O分時控制輸出輸出數(shù)碼管的段選（字形的選擇）和位選（位權(quán)的選擇）。結(jié)論 本次畢業(yè)設(shè)計我所涉及的題目是多功能函數(shù)信號發(fā)生器，由于是基于單片機的波形發(fā)生器，所以我才用了查表輸出的方法，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)化輸出需要的波形，并通過低通濾波是其輸出的波形能比較的平滑。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正學以致用，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考能力。能按預(yù)期的效果通過按鍵實現(xiàn)波形切換且波形標準美觀，頻率穩(wěn)定可調(diào)。程序中的模式選擇是通過MODE位輸入，通過設(shè)定一個模式標志位，當執(zhí)行一次模式位按鍵程序，標志位自動+1，并指向其所指定的波形。正弦波和三角波的頻率控制方法都與上述方法相同，而方波的頻率控制是半周期計數(shù)，經(jīng)過半周期只需改變輸出為最大或最小電平即可[17]。選亮數(shù)碼管采用動態(tài)掃描顯示。其中用P0口作為兩片D/A的數(shù)據(jù)總線，[15]。其主要參數(shù)如下：分辨率為8位，轉(zhuǎn)換時間為1μs，滿量程誤差為177。S2用來調(diào)節(jié)輸出的函數(shù)信號的頻率。、單片機上電復(fù)位電路設(shè)計好與壞，將直接影響整個微機控制系統(tǒng)工作可靠性與穩(wěn)定性。頻率控制寄存器可以串行或并行的方式裝載并寄存用戶輸入的頻率控制碼；而相位累加器根據(jù)DDS頻率控制碼在每個時鐘周期內(nèi)進行相位累加，得到一個相位值；正弦計算器則對該相位值計算數(shù)字化正弦波幅度（芯片一般通過查表得到）。利用單片機采用程序設(shè)計方法來產(chǎn)生低頻信號，其頻率底線很低。單在某些場合，我們需要特殊波形對系統(tǒng)進行測試，這是傳統(tǒng)的模擬信號發(fā)生器和數(shù)字信號發(fā)生器很難勝任的。在科學研究、工程教育及生產(chǎn)實踐中，如工業(yè)過程控制、教學實驗、機械振動試驗、動態(tài)分析、材料試驗、生物醫(yī)學等領(lǐng)域，常常需要用到低頻信號發(fā)生器。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔1）設(shè)計（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3）其它目錄摘 要 I第1章 緒 論 1 本課題研究背景 1 函數(shù)發(fā)生器分類 2 研究內(nèi)容 3第2章 整體設(shè)計方案 4 方案的提出和整論 4 設(shè)計原理 5第3章 硬件設(shè)計 7 硬件整體設(shè)計 7 復(fù)位電路 8 時鐘電路 8 鍵盤電路 9 D/A轉(zhuǎn)換模塊 11 DAC0832轉(zhuǎn)換器簡介 11 顯示電路設(shè)計 13第4章 軟件設(shè)計 14 設(shè)計構(gòu)思 14 主程序流程圖 14 波形產(chǎn)生子程序 18 中斷服務(wù)子程序 20 按鍵掃描子程序 21 顯示子程序 22第5章 仿真驗證 23 整體設(shè)計 23 功能實現(xiàn) 23 本章小結(jié) 26結(jié)論 27參考文獻 29摘 要 信號發(fā)生器是學習、科研領(lǐng)域中一種十分常用的信號源，廣泛地應(yīng)用于電子電路、自動控制系統(tǒng)和教學實驗等領(lǐng)域。有權(quán)將論文（設(shè)計）用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文（設(shè)計）進入學校圖書館被查閱。 80C51。而現(xiàn)在最強大的單片機系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。函數(shù)發(fā)生器作為一種常見的應(yīng)用電子儀器設(shè)備，傳統(tǒng)的一般可以完全由硬件電路搭接而成，如采用555振蕩電路發(fā)生正弦波、三角波和方波的電路便是可取的路徑之一，不用依靠單片機。圖21 基于MAX038的信號發(fā)生器原理圖，通過單片機定時向DAC轉(zhuǎn)化器發(fā)送轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，實現(xiàn)不同的幅值和頻率的輸出。以80C51單片機芯片作為核心處理器，編程實現(xiàn)各種不同類型信號，最后通過DA轉(zhuǎn)換輸出[11]。本設(shè)計中采用的是3個獨立的功能按鍵。44 獨立式鍵盤 矩陣鍵盤相比獨立式鍵盤其擴充的量大大增加，例如常見的4*4矩陣鍵盤占用的I/O口為4+4=8個，當需要擴充為20鍵輸入時只需要4+5=9個I/O口，而采用獨立式鍵盤的時候要分別用掉16個I/O口和20個I/O口，由于單片機的I/O口數(shù)量有限，很難將大量的I/O口用于，顯然矩陣鍵盤能夠大大的減少系統(tǒng)I/O口的使用，矩陣鍵盤的缺點是編寫程序比較麻煩，需要上拉電阻系統(tǒng)的連線和元器件都增加。這個DA芯片以其價格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點，在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。為了降低設(shè)計的成本和擴展的難度，本次設(shè)計選擇使用7段數(shù)碼管。采樣的點越密，信號失真度也就越小。這樣才是一個方波，如果兩個時間不相同，那就相當于一個脈沖波了。 當“S0”鍵按下事將產(chǎn)生方波，鍵“S4”— “S7”決定正弦波的頻率，“S4”號鍵為10Hz的頻率信號，“S5”號鍵為100Hz的頻率信號，“S6”號鍵為500Hz的頻率信號，“S7”號鍵為1KHz的頻率信號。這樣可以降低一些硬件設(shè)計的難度，初次設(shè)計應(yīng)切合自己的水平。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正學以致用，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考能力。圖52 波形顯示圖53 10Hz正弦波 圖54