基于proteus的波形發(fā)生器的設計與研究畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-12-16 03:29 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 前，實驗、科研和工業(yè)生產(chǎn)中使用的波形發(fā)生器大多采用此方法來實現(xiàn) [711]。 相比之下，軟硬件結合的方法可以設計出性能最優(yōu)、功能擴展靈活、控制智能化的波形發(fā)生器，可以滿足教學、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用場合。綜合以上幾種設計方案，本設計采用軟硬件結合設計法。該方案能夠產(chǎn)生很好的波形，也易于實現(xiàn)。 3 硬件設計 波形的產(chǎn)生是通過 AT89C51 單片機執(zhí)行某一波形發(fā)生程序，向 D/A 轉(zhuǎn)換器DAC0832 的輸入端按一定的規(guī)律輸 入數(shù)據(jù)，從而在 DAC0832 的輸出端得到相應的波形輸出 [12]。 硬件設計的總體框圖如圖 1 所示。 圖 1 硬件設計總體框圖 硬件電路的設計使用的是 Proteus 軟件平臺。 Proteus 軟件是世界上著名的 EDA工具，由英國 Labcenter electronics 公司出版，它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 PCB 設計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、 PCB 設計軟件和虛擬模型仿真軟件三 合一的設計平臺。可以說它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。 硬件設計的總圖如圖 2 所示。 該波形發(fā)生器硬件電路分為三個主要模塊：單片機最小系統(tǒng)模塊、波形與頻率選擇模塊和波形輸出模塊。 撥盤開關 AT89C51單 片機 復位電路 晶振電路 波形輸出 5 圖 2 硬件設計總圖 單片機最小系統(tǒng)模塊 單片機最小系統(tǒng)包括三個部分：單片機芯片、復位電路和晶振電路。 單片機芯片 單片機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，單片機具有良好的性能價格比。該模塊的單片機芯片選用的是ATMEL 公司的 AT89C51，屬于 80C51 系列，它融入的 Flash 存儲技術，其引腳圖如圖 3 所示。 80C51 系列單片機產(chǎn)品繁多，已經(jīng)成為事實上的單片機的主流系列 [13]。 復位電路 復位是使單片機處于初始狀態(tài)，單片機的工作就是從復位開始的。 當單片機的復位引腳 RST(全稱 RESET)出現(xiàn) 2 個機器周期以上的高電平時，單片機內(nèi)部就執(zhí)行復位操作。單片機根據(jù)應用的要求，復位操作通常有兩種基本形式：上電復位和上電或開關復位。上電復位要求接通電源后，自動實現(xiàn)復位操作。上電或開關復位要求電源接通后，單片機自動復位，并且在單片機運行期間，用開關操作也能使單片機復位。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。當單片機已在運行當中時，按下復位鍵 K 后松開，也能使 RST 為一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電或開關復位的操作。該單片機最小系統(tǒng)采用上電復位方式，因為它不需要在運行過程中進行復位操作。復位電路如圖 4 所示。 6 圖 3 AT89C51 引腳圖 圖 4 復位電路 時鐘電路 單片機的時鐘信號用來提供單片機內(nèi)各種微操作的時間基準。單片機的時鐘信號通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩和外部振蕩方式。該單片機最小系統(tǒng)采用內(nèi)部振蕩方式。時鐘 電路如圖 5 所示。 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，就構成了內(nèi)部振蕩方式。由于單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，當外接晶振后，就構成了自激振蕩，并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。晶振通常選用 6MHz、 12MHz 或 24MHz，該電路選用 12MHz。 波形與頻率選擇模塊 該模塊采用撥盤開關來進行波形與頻率的選擇和變換，其電路圖如圖 6 所示。 圖 6 波形與頻率選擇模塊電路圖 電路圖中，開關 SW1 用來選擇波形，其狀態(tài)與波形的對應關系如表 1 所示；開關 SW2 用來選擇頻率檔，其狀態(tài)與頻率檔位的關系如表 2 所示。 表 1 開關 SW1 的狀態(tài)與波形的對應關系 SW1 的狀態(tài) 選擇的波形 SW1 撥向 1 位置， =1 方波 SW1 撥向 2 位置， =1 三角波 SW1 撥向 3 位置， =1 正弦波 表 2 開關 SW2 的狀態(tài)與頻率檔位的對應關系 SW2 的狀態(tài) 選擇的檔位 SW2 撥向 1 位置， =1 頻率一， 30Hz SW2 撥向 2 位置， =1 頻率二， 15Hz 波形輸出 模塊 波形輸出模塊電路圖如圖 7 所示。 該模塊 主 要包括 DAC083運算放大器和滑動變阻器三個元器件。 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。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，在單片機應用系統(tǒng)中得到廣泛的應用。 D/A 轉(zhuǎn)換器由 8 位輸入鎖存器、 8 位 DAC 寄存器、 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構成。其引腳圖如圖 8 所示。 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。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，進行 D/A 轉(zhuǎn)換。第二種是單級緩
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