【正文】 .............................參考文獻 .............................................................附錄 1 電路原理圖 .....................................................附錄 2 源程序 .........................................................附錄 3 器件清單......................................................第一章 緒論 單片機概述隨著大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展，中央處理器(CPU)、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、(I/O)接口、定時器/計數(shù)器和串行通信接口，以及其他一些計算機外圍電路等均可集成在一塊芯片上構成單片微型計算機，簡稱為單片機。摘 要本文介紹一種用 AT89C51 單片機構成的波形發(fā)生器，可產生方波、三角波、正弦波、鋸齒波等多種波形，波形的周期可用程序改變，并可根據(jù)需要選擇單極性輸出或雙極性輸出，具有線路簡單、結構緊湊、性能優(yōu)越等特點。文章給出了源代碼，通過仿真測試，其性能指標達到了設計要求。單片機具有體積小、成本低，性能穩(wěn)定、使用壽命長等特點。 信號發(fā)生器的分類信號發(fā)生器應用廣泛，種類繁多，性能各異，分類也不盡一致。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。前者指對輸出信號的頻率、幅度的準確度和穩(wěn)定度以及波形失真等要求不高的一類信號發(fā)生器。 研究內容本文是做基于單片機的信號發(fā)生器的設計，將采用編程的方法來實現(xiàn)三角波、鋸齒波、矩形波、正弦波的發(fā)生。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用相應的中斷服務子程序和波形發(fā)生程序，經電路的數(shù)/模轉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。方案二：采用鎖相式頻率合成器，利用鎖相環(huán)，將壓控振蕩器（VCO）的輸出頻率鎖定在所需頻率上，該方案性能良好，但難以達到輸出頻率覆蓋系數(shù)的要求，且電路復雜。該方法可以通過編程的方法來控制信號波形的頻率和幅度，而且在硬件電路不變的情況下，通過改變程序來實現(xiàn)頻率的變換。鑒于方案一的信號頻率不夠穩(wěn)定和方案二的電路復雜，頻率覆蓋系數(shù)難以達標等缺點，所以決定采用方案三的設計方法。 設計原理數(shù)字信號可以通過數(shù)/模轉換器轉換成模擬信號，因此可通過產生數(shù)字信號再轉換成模擬信號的方法來獲得所需要的波形。圖 信號發(fā)生器原理框圖89C51 是整個波形發(fā)生器的核心部分，通過程序的編寫和執(zhí)行，產生各種各樣的信號，并從鍵盤接收數(shù)據(jù)，進行各種功能的轉換和信號幅度的調節(jié)。 設計思想（1）利用單片機產生方波、正弦波、三角波和鋸齒波等信號波形，信號的頻率和幅度可變。??如果單片機的晶振為 12MHz，采用定時器方式 0，則定時器的初值為： X=213— T/Tmec () 定時時間常數(shù)為： TL =（8192— T）/MOD256 ()?TH=(8192 T)/256 ()MOD32 表示除 32 取余數(shù)（3）正弦波的模擬信號是 D/A 轉換器的模擬量輸出，其計算公式為： Y=（A/2sin t） +A/2 (其中 A=VREF) ?() t=N T (N=1~256) ()?那么對應著存放在計算機里的這一點的數(shù)據(jù)為： （） （4）一個周期被分離成256 個點，對應的四種波形的 256 個數(shù)據(jù)存放在以 TAB1TAB4 為起始地址的存儲器中。其中“S0”號鍵代表方波輸出， “S1”號鍵代表正弦波輸出， “S2”號鍵代表三角波輸出， “S3” 號鍵代表鋸齒波輸出。（3）利用兩片 DAC0832 實現(xiàn)幅度可調的信號源， （其中一片用來調節(jié)幅度，另外一片用來實現(xiàn)信號源的輸出） 。（5）輸出波形幅度為 0～5V。圖 硬件原理框圖 主控電路AT89C51 單處機內部設置兩個 16 位可編程的定時器/計數(shù)器 T0 和 T1，它們具有計數(shù)器方式和定時器方式兩種工作方式及 4 種工作模式。模式 1采用的是 16 位計數(shù)器，當 T0 或 T1 被允許計數(shù)后，從初值開始加計數(shù)，最高位產生溢出時向 CPU 請求中斷。當中央處理器CPU 正在處理某件事的時候外界發(fā)生了緊急事件，要求 CPU 暫停當前的工作，轉而去處理這個緊急事件。如圖 所示，AT89C51 從 P0 口接收來自鍵盤的信號，并通過 P2 口輸出一些控制信號，將其輸入到 8155 的信號控制端，用于控制其信號的輸入、輸出。如果有信號輸出，則在寫控制端產生一個寫信號，并將所要輸出的信號通過 8155 的 PB 口輸出，并在數(shù)碼管上顯示出來。DAC0832 主要由 8 位輸入寄存器、8 位 DAC 寄存器、8位 D/A 轉換器以及輸入控制電路四部分組成。DAC0832 是電流型輸出，在應用時外接運放使之成為電壓型輸出。若 P0 口向其送的數(shù)據(jù)為 0FFH 時， 則 U1 的輸出電壓為5V. 故當 U1 輸出電壓為 0V 時，由公式 得：Vout = 5V 時，可得：V out = +5V，所以輸出波形的電壓變化范圍為 5V～+ 5V. 故可推得，當 P0 所送數(shù)據(jù)為 80H 時，V out 為 0V[4]。其中“S0”號鍵代表方波輸出， “S1”號鍵代表正弦波輸出， “S2”號鍵代表三角波輸出。 圖 按鍵接口 時鐘電路8051 單片機有兩個引腳（XTAL1，XTAL2 ）用于外接石英晶體和微調電容，從而構成時鐘電路，其電路圖如圖 所示。由于頻率較大時，三角波、正弦波、鋸齒波中每一點的延時時間為幾微秒，故延時時間還要加上指令時間才能獲得較大的頻率波形 [9]。而且 LED 數(shù)碼管是采用共陽極接法，當主控端口輸出一個低電平后，與其相對應的數(shù)碼管即變亮，顯示所需數(shù)據(jù)。圖 LED 顯示電路第四章 軟件設計 程序流程圖本文中子程序的調用是通過按鍵的選擇來實現(xiàn)，在取得按鍵相應的鍵值后，啟動計時器和相應的中斷服務程序，再直接查詢程序中預先設置的數(shù)據(jù)值，通過轉換輸出相應的電壓，從而形成所需的各種波形。在中斷結束后，還要來判斷波形是否符合，如符合，則顯示其頻率，不符則返回，重新判斷。如圖所示，在中斷服務子程序開始后，通過判斷來確定各種波形的輸出，當判斷選擇的不是方波后，則轉向對正弦波的判斷，如此反復。圖 子程序流程圖綜合實驗總結課程設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程. 隨著科學技術發(fā)展的日新日異，單片機已經成為當今計算機應用中空前活躍的領域， 在生活中可以說得是無處不在?；仡櫰鸫舜螁纹瑱C課程設計，我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實踐，在好幾個星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說不懂一些元器件的使用方法，對單片機匯編語言掌握得不好……通過這次課程設計之后，一定把以前所學過的知識重新溫故。同時，在宋陽老師那里我學得到很多實用的知識，在次我表示感謝！同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W和各位指導老師再次表示忠心的感謝！參考文獻[1] AT89C52 實現(xiàn)的多種波形發(fā)生器的設計[J].周口師范學院學報，(5)：57～58.[2] [M]