基于51单片机信号发生器设计
基于51单片机信号发生器的设计
专业方向课程设计报告设计课题：信号发生器的设计设计时间：2012年06月6日信号发生器的设计摘要：本文以STC89C51单片机为核心设计了一个低频函数信号发生器。
信号发生器采用数字波形合成技术,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出自定义波形,如正弦波、方波、三角波、三角波、梯形波及其他任意波形，波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变。
波形和频率的改变通过软件控制，幅度的改变通过硬件实现。
介绍了波形的生成原理、硬件电路和软件部分的设计原理。
关键词:低频信号发生器; 单片机;D/A转换1设计要求设计一个能产生方波、三角波、梯形波、锯齿波并且频率、幅度可调的信号发生器。
发挥部分：作品还能产生正弦波。
2系统概述2.1.1波形产生方案采用AT89C51单片机和DAC0832数模转换器生成波形，加上一个低通滤波器，生成的波形比较纯净。
它的特点是可产生任意波形，频率容易调节，频率能达到设计的500HZ 以上。
2．1．2改变幅度方案：方案一：可以将送给DA的数字量乘以一个系数，这样就可以改变DA输出电流的幅度，从而改变输出电压；但是这样做有很严重的问题，单片机在做乘法运算时需要很长的时间，这样的话输出波形的频率就会很低；并且该方案的输出电压做不到连续可调，当DA的输入数字量比较小时，输出的波形失真就会比较严重。
方案二：将输出电压通过一个运算放大器的放大。
这样还有个优点是幅度连续可调。
经比较，方案二既可满足课程设计的基本要求，并且电路也挺简单。
2.2工作原理数字信号可以通过数/模转换器转换成模拟信号，因此可通过产生数字信号再转换成模拟信号的方法来获得所需要的波形。
89C51单片机本身就是一个完整的微型计算机，具有组成微型计算机的各部分部件：中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行通讯接口等，只要将89C51再配置键盘及、数模转换及波形输出、放大电路等部分，即可构成所需的波形发生器，其信号发生器构成系统框图如图2.2所示。
基于51单片机的低频信号发生器(C语言).
3
第一章 绪论
1.1 选题背景及其意义
信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种 波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如方波、锯齿波、三角 波、正弦波的电路被称为函数信号发生器。在通信、广播、电视系统，在工业、农业、 生物医学领域内，函数信号发生器在实验室和设备检测中具有十分广泛的用途。
第三章 主要电路元器件介绍----------------------------------5
3.1 AT89C51 单片机简介-------------------------------------------------------5 3.1.1 单片机简介--------------------------------------------------------5 3.1.2 主要特性----------------------------------------------------------5 3.1.3 管脚功能说明------------------------------------------------------5 3.2 DAC0809-----------------------------------------------------------------6 3.2.1 工作原理----------------------------------------------------------6 3.2.2 DAC0832的主要特性参数----------------------------------------7 3.2.3 DAC0832 引脚功能简介------------------------------------------8 3.3 数码显示管--------------------------------------------------------------8 3.3.1 原理及分类---------------------------------------------------------8 3.3.2 显示器的工作方式---------------------------------------------------8 3.3.3 显示管字型码-------------------------------------------------------9
基于51单片机函数信号发生器设计
课程设计任务书指导教师：2012 年12 月17 日3目录目录 (2)1.系统设计 (5)1.1设计要求 (5)1.2方案设计与论证 (5)1.2.1 信号发生电路方案论证 (5)1.2.3 显示方案论证 (6)1.2.4键盘方案论证 (6)1.3总体系统设计 (6)1.4硬件实现及单元电路设计 (6)1.4.1单片机最小系统的设计 (7)1.4.2 波形产生模块设计 (7)1.4.3 显示模块的设计 (8)1.4.4 键盘显示模块的设计 (8)1.5 软件设计流程 (9)2.输出波形的种类与频率的测试 (10)2.1、测量仪器及测试说明 (10)2.2测试过程 (10)2.3、测试结果 (11)3.设计心得及体会 (11)参考文献 (11)41.系统设计经过考虑，我们确定方案如下：利用AT89S52单片机采用程序设计方法产生锯齿波、正弦波、矩形波三种波形，再通过D/A转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号，滤波放大，最终由示波器显示出来，通过键盘来控制三种波形的类型选择、频率变化，最终输出显示其各自的类型以及数值。
1.1、设计要求1)、利用单片机采用软件设计方法产生三种波形2）、三种波形可通过键盘选择3）、波形频率可调4）、需显示波形的种类及其平率1.2方案设计与论证1.2.1 信号发生电路方案论证方案一：通过单片机控制D/A，输出三种波形。
此方案输出的波形不够稳定，抗干扰能力弱，不易调节。
但此方案电路简单、成本低。
方案二：使用传统的锁相频率合成方法。
通过芯片IC145152，压控振荡器搭接的锁相环电路输出稳定性极好的正弦波，再利用过零比较器转换成方波，积分电路转换成三角波。
此方案，电路复杂，干扰因素多，不易实现。
方案三：利用MAX038芯片组成的电路输出波形。
MAX038是精密高频波形产生电路，能够产生准确的三角波、方波和正弦波三种周期性波形。
但此方案成本高，程序复杂度高。
以上三种方案综合考虑，选择方案一。
基于51单片机信号发生器的设计
专业方向课程设计报告设计课题：信号发生器的设计设计时间：2012年06月6日信号发生器的设计摘要：本文以STC89C51单片机为核心设计了一个低频函数信号发生器。
信号发生器采用数字波形合成技术,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出自定义波形,如正弦波、方波、三角波、三角波、梯形波及其他任意波形，波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变。
波形和频率的改变通过软件控制，幅度的改变通过硬件实现。
介绍了波形的生成原理、硬件电路和软件部分的设计原理。
关键词:低频信号发生器; 单片机;D/A转换1设计要求设计一个能产生方波、三角波、梯形波、锯齿波并且频率、幅度可调的信号发生器。
发挥部分：作品还能产生正弦波。
2系统概述2.1.1波形产生方案采用AT89C51单片机和DAC0832数模转换器生成波形，加上一个低通滤波器，生成的波形比较纯净。
它的特点是可产生任意波形，频率容易调节，频率能达到设计的500HZ以上。
2．1．2改变幅度方案：方案一：可以将送给DA的数字量乘以一个系数，这样就可以改变DA输出电流的幅度，从而改变输出电压；但是这样做有很严重的问题，单片机在做乘法运算时需要很长的时间，这样的话输出波形的频率就会很低；并且该方案的输出电压做不到连续可调，当DA的输入数字量比较小时，输出的波形失真就会比较严重。
方案二：将输出电压通过一个运算放大器的放大。
这样还有个优点是幅度连续可调。
经比较，方案二既可满足课程设计的基本要求，并且电路也挺简单。
2.2工作原理数字信号可以通过数/模转换器转换成模拟信号，因此可通过产生数字信号再转换成模拟信号的方法来获得所需要的波形。
89C51单片机本身就是一个完整的微型计算机，具有组成微型计算机的各部分部件：中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O 接口电路、定时器/计数器以及串行通讯接口等，只要将89C51再配置键盘及、数模转换及波形输出、放大电路等部分，即可构成所需的波形发生器，其信号发生器构成系统框图如图2.2所示。
基于51单片机的信号发生器设计报告
基于51单片机的信号发生器设计报告二零一四年十二月十一日摘要根据题目要求以及结合实际情况，本文采用一种以AT89C51单片机为核心所构成的波形发生器，可产生方波、三角波、正弦波、锯齿波等多种波形，波形的频率可用程序改变，并可根据需要选择单极性输出或双极性输出，具有线路简单、结构紧凑、性能优越等特点。
本设计经过测试，性能和各项指标基本满足题目要求。
关键词：信号发生器 DAC0832芯片 LM358运放 89C51芯片目录摘要...................................................................... 目录...................................................................... 第一章绪论.................................................................1.1单片机概述...........................................................1.2信号发生器的概述和分类..............................................1.3问题重述及要求....................................................... 第二章方案的设计与选择...................................................2.1方案的比较...........................................................2.2设计原理 .............................................................2.3设计思想 .............................................................2.4实际功能 ............................................................. 第三章硬件设计............................................................3.1硬件原理框图.........................................................3.2主控电路 .............................................................3.3数、模转换电路.......................................................3.4按键接口电路.........................................................3.5时钟电路 .............................................................3.6显示电路 ............................................................. 第四章软件设计............................................................4.1程序流程图........................................................... 参考文献.................................................................... 附录1 电路原理图 .......................................................... 附录2 源程序............................................................... 附录3 器件清单......................................................第一章 绪论1.1 单片机概述单片机（Single chip microcomputer ）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU 、随机存储器RAM 、只读存储器ROM 、多种I/O 口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。
毕业设计--基于AT89S51单片机的数字信号发生器
基于AT89S51单片机的数字信号发生器【摘要】智能仪器的出现，极大地扩充了传统仪器的应用范围。
智能仪器凭借其体积小、功能强、功耗低等优势，迅速地在家用电器、科研单位和工业企业中得到了广泛的应用。
本系统是基于AT89S51单片机设计的数字式波形发生器。
采用AT89S51作为系统的控制核心，外围电路采用数字/模拟转换电路（DAC0832），运放电路（MC1458），按键，ISP接口等。
通过按键控制切换产生正弦波，锯齿波，三角波，方波，各类型信号的频率统一为100HZ，而幅值在-5V~+5V范围内可调。
本设计电路原理简单，性能较好，具有一定的实用性和参考价值。
【关键词】单片机 ,波形发生器，D/A电路DIGITAL SIGNAL GENERATOR DESIGN BASED ON AT89S51【ABSTRACT】The emergence of intelligent machines, which greatly expanded the scope of application of traditional instruments. Intelligent instrument, with its small size, powerful, low-power advantages of home appliances quickly, research institutes and industrial enterprises has been widely used.The system is a digital waveform generator based on single chip computer. AT89S51 is used as a control core. The system is composed by digital/analog conversion (DAC0832),imply circuit (MC1458),button ISP inferface and LED lights. It can generate square triangle and sine wave,with LED display .The frequency of various types of signal unity of 100HZ, but the amplitude in the-5V ~ +5 V range adjustable. The circuit design is simple, better performance, has some practical and reference value.【KEY WORDS】the single chip computer , the signal generator , D/A conversion目录绪论 (9)1. 波形发生器现状 (9)2. 单片机在波形发生器中的运用 (9)第一章系统设计 (10)1. 系统要求 (11)2. 系统方案选择与论证 (11)3. 系统设计原理与思路 (11)第二章硬件电路的设计 (12)1. AT89S51的介绍 (12)2. 资源分配 (15)3. 最小单片机系统的设计 (15)4. 各模块电路的设计 (17)5. ISP接口 (23)第三章软件设计 (24)1. 主程序的设计 (25)2. 锯齿波程序的设计 (25)3. 三角波程序的设计 (26)4. 正弦波程序的设计 (27)5. 方波程序的设计 (28)第四章测试仿真 (29)1. 软件仿真 (29)2. 仿真结论分析 (30)3. 硬件测试结论分析 (31)绪论1.波形发生器现状波形发生器作为一种常用的应用电子仪器设备，传统的波形发生器可以完全用硬件电路搭建，如应用555振荡电路可以产生正弦波，三角波，方波等波形，传统的波形发生器多采用这种方式设计，这种方式不应用单片机，但是这种方式存在波形质量差，控制难，可调范围小，电路复杂和体积大等缺点，在科学研究和生产实践中，如工业过程控制，生物医学，地震模拟震动等领域往往需要低频信号源，而由硬件搭建的波形发生器效果往往达不到好的效果，而且低频信号源所需要的RC很大，大电阻，大电容在制作上有困难，参数的精度也难以保证，而且体积大，漏电，体积大是该类波形发生器的显著缺点。
基于51单片机函数信号发生器设计.
课程设计任务书课程名称集成电路原理及应用课程设计课程代码设计题目函数信号发生器设计设计时间2012年12月17日——2012 年12月22 日院（系）电子信息学院专业电子信息工程班级BX0904 一、课程设计任务（条件）、具体技术参数（指标）任务：设计一个函数信号发生器功能要求：⑴设计并制作能产生正弦波、矩形波（方波）和三角波（锯齿波）的函数发生器，本信号发生器可以考虑用专用集成芯片为核心实现。
⑵信号频率范围： 1Hz-100kHz；⑶频率控制方式：①手控通过改变RC参数实现；②键控通过改变控制电压实现；③为能方便地实现频率调节，建议将频率分档；⑷输出波形要求①方波上升沿和下降沿时间不得超过200nS，占空比在48%-50%之间；②非线性误差≤2%；③正弦波谐波失真度≤2%；⑸输出信号幅度范围：0-20V；⑹信号源输出阻抗：≤1Ω；⑺应具有输出过载保护功能；⑻具有数字显示输出信号频率和电压幅值功能。
二、对课程设计成果的要求（包括课程设计说明书、图纸、图表、实物等软硬件要求）1．课程设计基本要求课题分析、查阅资料、方案论证、方案实现、系统联调、撰写课程设计报告2．成果要求（1）系统方案（2）硬件电路原理图或软件源程序（3）设计说明书（课程设计报告）三、课程设计工作进度计划：时间安排内容星期一（12月17日）第7-8小节下达任务、选择方案星期二（12月18日）软硬件设计星期三（12月19日）第1-4小节软硬件设计、调试星期四（12月20日）第1-4小节调试、撰写报告星期五（12月21日）第1-4小节考核答辩四、主要参考资料参考资料：《集成电路原理及应用》谭博学主编，电子工业出版社指导教师：2012 年12 月17 日目录目录 (2)1.系统设计 (5)1.1设计要求 (5)1.2方案设计与论证 (5)1.2.1 信号发生电路方案论证 (5)1.2.3 显示方案论证 (6)1.2.4键盘方案论证 (6)1.3总体系统设计 (6)1.4硬件实现及单元电路设计 (6)1.4.1单片机最小系统的设计 (7)1.4.2 波形产生模块设计 (7)1.4.3 显示模块的设计 (8)1.4.4 键盘显示模块的设计 (8)1.5 软件设计流程 (9)2.输出波形的种类与频率的测试 (10)2.1、测量仪器及测试说明 (10)2.2测试过程 (10)2.3、测试结果 (11)3.设计心得及体会 (11)参考文献 (11)1.系统设计经过考虑，我们确定方案如下：利用AT89S52单片机采用程序设计方法产生锯齿波、正弦波、矩形波三种波形，再通过D/A转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号，滤波放大，最终由示波器显示出来，通过键盘来控制三种波形的类型选择、频率变化，最终输出显示其各自的类型以及数值。
51单片机信号发生器
基于51单片机的波形发生器的设计摘要这个系统是基于AT89C51单片机的波形信号发生器。
使用AT89C51单片机作为控制核心，该系统由数字/模拟转换电路（DAC0832）、运放电路（LM324）、按键电路和8位数码管等组成。
通过按键可控制方波、三角波、正弦波的产生，并且用数码管指示其对应的频率。
这个设计方法简单、性能良好，这个系统可在多种需要低频信号的场所使用，它具有良好的实用性。
关键词：8951单片机；数字模拟转换电路；运放电路；8位数码管一、设计题目分析。
1、题目分析：基于51单片机的波形发生器设计，即由51单片机控制产生正弦波、方波、三角波等的多种波形。
图1：系统流程示意图2、题目要求：(1) 系统具有产生正弦波、三角波、方波三种周期性波形的功能。
(2) 用键盘控制上述三种波形（同周期）的生成。
(3) 系统输出波形的频率范围为1Hz～1MHz，重复频率可调，频率步进间隔≤100Hz，非正弦波的频率按照10次谐波来计算。
(4) 系统具有显示输出波形的类型、重复频率和幅度的功能。
二、波形发生器系统设计方案1、设计思路：以AT89C51单片机作为系统的控制核心，其中P0口接DAC0832作为信号输入同时进行数模转换，P1口用来接键盘，P2口接LED显示器，由程序来控制P0口产生的波形，再由按键和按键次数控制波形的种类、频率的大小，并且能够通过按键来控制波形频率值和幅度值。
由运算放大器DAC0832来实现输出电流到电压的转换，即实现数字信号到模拟信号的转换。
另外在LED上显示实时的频率值，产生的波形在示波器显示。
2、设计框图及系统介绍：图2：框图设计3、选择合适的设计方案：方案一：采用模拟分立元件或单片函数发生器就可以产生正弦波、方波、三角波，方法简单。
通过调整外部元件也可以实现输出频率的改变，但采用模拟元器件造成元件分散性太大，从而产生的频率稳定性较差、抗干扰能力低、灵活性较差、而且精度低，不能实现任意波形转换和波形运算输出等方面自主控制功能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第三章：相关硬件介绍
2. D/A转换器选：DAC0832
DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。与微 处理器完全兼容。这个DA芯片以其价格低廉、接口 简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中 得到广泛的应用。D/A转换器由8位输入锁存器、8位 DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。
1.方案设计思路
本小节给出了具体的方案选择，并具体到单 片机，显示器，传感器等具体器件的选择。对比之后 给出了本方案的优越性。
单片机选择：STC89C52 显示器选择：LCD1602 D/A转换器选择：DAC0832
第二章：方案论证
2.总体设计框图
第三章：相关硬件介绍
1.单片机STC89C52
STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制 器，具有8K在系统可编程Flash存储器。与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储 器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上， 拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得 STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、 超有效的解决方案。
2.本课题的主要研究内容
本文介绍一种用STC89C52单片机构成的波形发生器， 可产生方波、三角波、正弦波三种波；波形的频率可 由按键改变，并可根据需要选择单极性输出或双极性 输出，具有线路简单、结构紧凑、性能优越等特点。 文章给出了源代码，通过仿真测试，其性能指标达到 了设计要求。
第二章：方案论证
本次设计采用非编码键盘其硬件逻辑与按键编码不存在严格 的对应关系，而要由所用的程序来决定。非编码键盘的硬件接 口简单，但是要占用较多的CPU时间，通常采用可编程键盘管 理芯片来克服这个缺点。
第四章：相关软件介绍
1.Proteus软件介绍
Proteus软件是来自英Labcenter electronics公司的 EDA工具软件，除了其具有和其它EDA工具一样的 原理布图、PCB自动或人工布线及电路仿真的功能外， 其革命性的功能是，他的电路仿真是互动的。
第三章：相关硬件介绍
3.显示器LCD1602
液晶显示器普遍地用于直观地显示数字系统或字符的运行状 态和工作数据，按照材料及产品工艺单片机应用系统中常用的 显示器有：发光二极管LED显示器、液晶LCD显示器、CRT显 示器等。LCD显示器是现在最常用的显示器之一。
4.按键输入电路
按键是由一组按压式或触摸式开关构成的阵列，是一种常用 的输入设备。键盘可分为编码式键盘和非编码式键盘两种。
2.KEIL C51编译器简介
KEIL C51标准C编译器为8051微控制器的软件开发 提供了C语言环境,同时保留了汇编代码高效,快速的特 点。
第五章：电路设计与仿真
总体电路图
第五章：电路设计与仿真
仿真结果
1、三角波仿真结果
第五章：电路设计与仿真
2、方波仿真结果
第五章：电路设计与仿真
3、正弦波仿真结果
第六章：总结与展望
总结
本次毕业设计是大学以来第一次独立完成的比较大 型的设计类课题。对本次毕业设计的主要内容以及在 其中学到的知识，遇到的问题，解决问题的方法做一 个具体总结。从中得到一定的经验。
展望
完成这次毕业设计也是对大学的一个圆满的交代， 对以后的工作生活也有很大的帮助。对电子行业以及 对自己以后的发展有一个美好的展望。
基于51单片机信号发生器的设计
指导老师：XXX 专业：电子信息工程 学生：XXX 学号：XXXX
目录
第一章：绪论 第二章：方案论证 第三章：相关硬件介绍 第四章：相关软件介绍 第五章：电路设计与仿真 第六章：总结与展望
第一章：绪论
1.选题的意义，背景及现状
本章的前三节介绍了本次毕业设计的选题意义，背 景。并对现如今这一方面的研究现状作了一定的了解。
谢谢！ 谢谢！ 谢谢！