基于MCS_51单片机的高精度低频正弦波电路设计
89C51单片机设计多功能低频函数信号发生器,能产生方波、正弦波、三角波等信号波形
波形发生器是一种常用的信号源，广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。
本次课程设计使用的AT89S51 单片机构成的发生器可产生锯齿波、三角波、正弦波等多种波形，波形的周期可以用程序改变，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、结构紧凑等优点。
在本设计的基础上，加上按钮控制和LED显示器，则可通过按钮设定所需要的波形频率，并在LED上显示频率、幅值电压，波形可用示波器显示。
二、系统设计波形发生器原理方框图如下所示。
波形的产生是通过AT89S51 执行某一波形发生程序，向D/A转换器的输入端按一定的规律发生数据，从而在D/A转换电路的输出端得到相应的电压波形。
在AT89S51的P2口接5个按扭,通过软件编程来选择各种波形、幅值电压和频率，另有3个P2口管脚接TEC6122芯片，以驱动数码管显示电压幅值和频率，每种波形对应一个按钮。
此方案的有点是电路原理比较简单，实现起来比较容易。
缺点是，采样频率由单片机内部产生故使整个系统的频率降低。
1、波形发生器技术指标1）波形：方波、正弦波、锯齿波；2）幅值电压：1V、2V、3V、4V、5V；3）频率：10HZ、20HZ、50HZ、100HZ、200HZ、500HZ、1KHZ；2、操作设计1）上电后，系统初始化，数码显示6个…－‟，等待输入设置命令。
2）按钮分别控制“幅值”、“频率”、“方波”、“正弦波”、“锯齿波”。
3）“幅值“键初始值是1V，随后再次按下依次增长1V，到达5V后在按就回到1V。
4）“频率“键初始值是10HZ，随后在按下依次为20HZ、50HZ、100HZ、200HZ、500HZ、1000HZ循环。
三、硬件设计本系统由单片机、显示接口电路，波形转换（D/A）电路和电源等四部分构成。
电路图2附在后1、单片机电路功能：形成扫描码，键值识别、键处理、参数设置；形成显示段码；产生定时中断；形成波形的数字编码，并输出到D/A接口电路和显示驱动电路。
基于51单片机下的正弦波发生器设计
中国科技期刊数据库 科研2015年18期 21基于51单片机下的正弦波发生器设计范柳生海南省洋浦公安消防支队，海南 儋州 578101摘要：本文以STC89C51单片机为核心设计了一个低频信号发生器。
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，可输出正弦波波形。
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。
该信号发生器具有体积小、价格低、性能稳定、功能齐全的优点。
关键词：STC89C51单片机；单片机；D/A 转换；DDS 中图分类号：TP368.12 文献标识码：A 文章编号：1671-5780(2015)18-0021-011 系统概述1.1 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正弦波形。
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。
89C51是整个波形发生器的核心部分，通过程序的编写和执行，产生各种各样的信号，并从键盘接收数据，进行各种功能的转换和信号幅度的调节。
当数字信号电路到达转换电路，将其转换成模拟信号也就是所需要的输出波形。
波形ROM 表是将信号一个周期等间距地分离成64个点，储存在单片机得RON 内。
具体ROM 表是通过MATLAB 生成的2 单元电路设计与分析 2.1 主控电路设计中主要采用STC89C51型单片机，它具有如下优点：（1）拥有完善的外部扩展总线，通过这些总线可方便地扩展外围单元、外围接口等。
（2）该单片机内部拥有4K 字节的FLASH ROM 程序存储器空间和256字节的RAM 数据存储空间，完全可以满足程序的要求。
51单片机的简易低频信号源
简易低频信号源的设计摘要信号发生器亦称函数发生器，是一种能产生各种函数波形的仪器。
在现代电子学的各个领域，常常需要高精度和频率方便可调的信号发生器。
产生信号频率越高，波形种类越多，发生器的性能越好，但随之而来的是，器件成本和技术要求也会大大提高。
利用单片机通过程序设计方法来产生低频信号，其频率底线很低，具有线路相对简单、结构紧凑、体积小、价格低廉、频率稳定度高、抗干扰能力强、用途广泛等优点。
本次毕业设计设计完成了一个基于单片机控制的低频信号源。
系统主要由单片机控制电路、DA转换电路、键盘控制电路及显示电路构成。
A T89S51单片机用于完成对键盘输入信号的处理以及波形的数字信号的产生，数模转换器DAC0832用于将单片机输出的信号的数字量转换成模拟量，运算放大器LM324将DAC0832输出的电流转换成电压，七段数码管用于显示当前信号的周期，通过键盘按键改变输出的波形和频率，通过电位器调节波形的幅值。
这样便完成了低频信号源的设计，编写软件程序实现了方波、正弦波、锯齿波、三角波的发生和输出，实现了频率可调并显示，幅值可调，通过wave仿真器仿真和示波器显示得到了正确的波形输出。
关键词：低频信号源，单片机，D/A转换，键盘控制THE DESIGN OF SIMPLE LOW-FREQUENCY SIGNALSOURCEABSTRACTSignal generator, also known as a function generator, is a instrument that can produce a variety of function waveform . In all areas of modern electronics, high precision and frequency adjustable signal generator is always required. The higher signal frequency the generator generates,the more waveforms it produces, the better the performance of the generator,.but the accompanying device cost and technical requirements will greatly ing microcontroller programming method to generate low-frequency signals can get low frequency bottom line, with the line is relatively simple, compact structure, small size, low cost, high frequency stability, strong anti-interference ability and other advantages.The graduation project designed a microcontroller-based control, low-frequency signal source. The system mainly consists of single-chip control circuit, the DA conversion circuit, the keyboard control circuit and display circuit. AT89S51 microcontroller is used to complete the generation of digital signal and waveform . DAC0832 is used to convert the digital amount to analogical amount. LM324 is used to convert current to voltage.Segment digital tube is used to display the current signal frequency.We use the keyboard keys to change the output waveform and frequency, a potentiometer to adjust the amplitude of the waveform. Doing all the things above i complete the design of low-frequency signal source,.Then comleting the software programs to achieve a square wave, sine wave, sawtooth, triangle wave.Through wave simulation tools and oscilloscope ,the correct waveform is generated.Key words: low-frequency signal, source single-chip, D / A converter, keyboard control目录1. 绪论............................................................................................................... 错误!未定义书签。
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MCS-51单片机的高精度低频正弦波电路设计
Ｐ ＷＭ 信 号 ，通 过 阻容 二 阶滤 波 即 可 输 出 正 弦波 形 。 比
如一个 正 弦 周 期 内输 出 ４ Ｏ个 Ｐ Ｍ 信 号 ， 则 Ｔ 为 Ｗ ５０ｓ ０ ｎ ，如 ５ ＭＣＵ 采用 ｌ ＭＨｚ的 晶振 则 是 Ｔ 一５ ０个 １ ２ ０ 机 器周 期 ，通 过 ２个 定 时 器 按 正 弦 函 数 曲 线 分 别 对 内 部 时 钟 的计 数 ，在 定 时 中 断 中对 输 出 脚 置 ０或 置 １就 可 以 实现 正 弦 波形 的生 成 。 图 ２以 １ Ｏ次抽 样 示 意 ５ Ｈｚ ０ 正 弦波 的生 成 原理 。
的 文 氏振 荡 电路 到 专 用 函数 发 生 芯 片 （ Ｉ ８ ３ ） 如 ＣＬ ０ ８ ，再 到 现在 广 泛 应 用 的 直 接 数 字 频 率 合 成 （ ＤＳ 芯 片 。文 Ｄ ） 氏振 荡 电路 外 围元 件 较 多 ，振 荡 元 件 ５ Ｈｚ的 正 弦 波 ，则 在 正 弦 波 一 个 周 期 ０ ２ ｍｓ内 由单 片 机 输 出 多 个 占空 比 按 正 弦 函 数 变 化 的 ０
以通 过 外部 电 位 器 调 整 频 率 和 失 真 度 ，频 率 的 稳 定 性
直 接 受 外 部 调 整 元 件 的 影 响 ， 目前 已 基 本 被 ＤＤＳ取 代 。Ｄ ＤＳ芯 片应 该 是 目前 最 好 的 正 弦 波 器 件 ，它 内 部 集 成 了 数 据 接 口 电 路 、 数 模 转 换 电路 及 滤 波 驱 动 电 路 ，与单 片 机 接 口可 以产 生 稳 定 、低 失 真 的 波 形 ，但 占用硬 件 资 源 ，且 价 格 较 高 。 本 文 针 对 上述 情 况 ，利 用 常 用 的 ５ １单 片 机 的 １个 ＩＯ 口输 出稳 定 、低 失 真 的低 频 正 弦 波 的特 性 ，使频 率 ／ 稳定 性 由单 片 机 外 接 晶体 振 荡 器 判 定 ，失 真 度 由 内部 程 序修 正 ，而且 频 率 越低 失 真 度 可 以做 得 越 小 。
基于单片机控制的高精度数控低频正弦信号发生器
任务书一、任务设计一款基于AT89C51单片机和锁相技术的高精度数控低频正弦信号发生器。
二、设计要求1、基本要求⑴采用DDFS(直接数字频率合成)和锁相技术, 实现1Hz～1KHz变化的正弦信号。
⑵通过面板键盘控制输出频率，频率最小步进1Hz。
⑶输出双极性。
⑷用LED数码管实时显示波形的相关参数。
⑸写出详细的设计报告，给出全部电路和源程序。
2、发挥部分⑴不改变硬件设计，将上限频率扩展到10KHz。
⑵不改变硬件设计，扩展实现三角波和方波信号。
⑶可通过PC机上的“虚拟键盘”，实现频率等参数的控制。
⑷实现对幅度的控制。
高精度数控低频正弦信号发生器函数信号发生器作为一种常用的信号源，广泛应用于电子电路、自动控制和科学研究等领域[7]。
它是一种为电子测量和计量工作提供符合严格技术要求的电信号设备，因此是电子测试系统的重要部件，是决定电子测试系统性能的关键设备。
它与示波器、电压表、频率计等仪器一样是最普通、最基本的，也是得到最广泛应用的电子仪器之一。
1总体方案论证与设计数字式函数信号发生器的实现方案很多，主要有如下几种：方案一：采用微处理器和数模转换器直接合成的数字式函数信号发生器。
这种信号发生器具有价格低，在低频范围内可靠性好，体积小，功耗低，使用方便等特点，它输出的频率是由微处理器向数模转换输出数据的频率和信号在一个周期内的采样点数（N）来决定的，因此受单片机的时钟频率的限制很大，如果单片机的晶振取12MHz，则单片机的工作频率为1MHz，若在一个周期内输出360个数据，则输出信号的频率理论上最高只能达到2777Hz。
实际上单片机完成一次数据访问并输出到D/A电路，至少要5个机器周期，因此实际输出信号的频率只有500Hz 左右。
即使增大晶振频率，减小一个周期内输出数据个数，在稍高的频率下输出的波形频率误差也是很大的，而且计算烦琐，软件编程麻烦，控制不方便。
方案二：利用单片机与精密函数发生器构成的程控信号发生器。
一种用单片机产生准确频率正弦波的新方法
抵消累积误差。相关参数计算如下：
Ｎ＝Ｎ。＋Ⅳ２
（５）
瓦＝Ｎｌ×ｚ名×Ｍ＋＾ｒ２×７ｋ×（Ｍ＋１）
（６）
心ｎ惜ｉｎｔ阱ｉｎｔ（矗）（７）
［２］曾志海，陈欣卓，胡瑞华．基于Ｃ８０５１Ｆ００５的数字正弦函数发生 器的设计［Ｊ］．自动化仪表，２００６，２７（５）：５２－５３．
［３］冯建雨．单片机控制的函数发生器设计与实现［Ｊ］．机床电器， ２００５。３２（５）：４５—４９．
摘要：介绍了单片机产生正弦波的原理，误差分析表明低速单片机产生正弦渡时频率会产生比较大的累积误差。提出了一种利用
低速单片机产生准确频率正弦波的方法，并与传统方法产生的误差做了比较，结果表明这种方法大大提高了正弦波频率的准确度，最
后给出了软件流程图。该方法在铁路轨道电路测试系统的应用中取得了很好的效果。
关键词：单片机正弦波准确度稳定度失真度
中图分类号：ＴＰ３１ｌ
文献标志码：Ａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐｒｉｎｅｉｐｌｅ ｏｆ ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｓｉｎｅ ｗａｖｅ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｓｉｎｇｌｅ ｃｈｉｐ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｆｒｏｍ ｅｌｌ＇ｏｒ ａｎａｌｙｓｉｓ－ｉｔ ｉｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ
《自动化仪表》第３０卷第２期２００９年２月
“Ｉ噶
图１ 正弦波产生示意图 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｓｉｎｅ ｗａｖｅ ｇｅａｅｒａｔｉｏｎ
单片机产生正弦波的具体过程是：根据所要产生
的正弦波频率六求出正弦波的周期死，然后根据所产 生的频率高低及单片机的速度确定Ｊ７、ｒ口３。为了方便编 程，Ⅳ一般取３２、６４、１２８、２５６、５１２等数值。
低频波形发生器51单片机设计
低频波形发生器51单片机设计
1.设计要求
-能够产生正弦波、方波、三角波等低频波形；
-能够通过调节频率和幅度控制产生的波形；
-采用51单片机控制波形的产生和调节；
-电路简单可靠，易于调试和维护。
2.硬件设计
该低频波形发生器的硬件设计主要包括以下模块：
-51单片机模块：选择一款合适的51单片机作为核心控制器，用于控制波形的产生和调节。
-信号发生模块：采用电容和电阻组成RC电路，通过控制电阻的值来调节频率，通过电容的充放电过程来产生不同的波形。
-幅度调节模块：通过电压比例方法，利用运放和电位器来调节波形的幅度。
-输出模块：将产生的波形信号输出到外部设备进行显示和测试。
3.软件设计
-波形选择功能：通过按键或旋钮选择要产生的波形类型。
-频率调节功能：通过按键或旋钮调节波形的频率。
-幅度调节功能：通过按键或旋钮调节波形的幅度。
-输出控制功能：通过按键或旋钮控制是否输出波形信号。
软件部分需要编写相应的程序，包括中断服务程序、按键扫描程序、
波形产生程序等。
4.总结
低频波形发生器的设计是一项比较复杂的任务，需要综合考虑硬件和
软件的设计要求。
在硬件设计方面，需要选择合适的元器件和电路设计方案，以及进行布线和连接的设计。
在软件设计方面，需要编写相应的程序，并进行调试和测试。
通过合理的设计和实施，可以实现一种稳定可靠的低
频波形发生器，满足不同实际应用的需求。
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在 编 写 正 弦数 据 生 成 程
,
序 时 须 扣 除 在 中 断 函 数 中执 行 的 机 器 周 期
源程序 中
TI
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中断函 数执行 了 3 6
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个定时器中断
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刀翰 出 1
1
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预 制值;
。
抽 样点
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/ / 打 开 T l 中断
l 通 过 高 级 语言 按 C s 格 式 产 生 1 6
个数据放在单
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/ / T l 中断 程 序
T im
e r n l ( ) i t e r r u Pt 3
片机 的 程 序 区 供程 序 查 询 载 人
为全 十 六 位 计 数 器 模 式
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计 数 源使
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o x FF
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x
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用 单 片 机 内部 时 钟 脉 冲
图 4 是程 序 流程 图
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,
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井 i e lu d e <
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1 使 用 C 5 编 写 的 源 程 序 如下
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h e 8 5 }w w w C in a
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刀通 过 简单 的 高级 语 言生成 的正 弦 函 数数 据
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内部 时 钟 计 数
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以 通 过 高级 语 言 编 写 简 单 程 序 生 成 正 弦 函 数 数 据
本
/ / 打开 中 断
T H IT L I = 6 5 5 3 5 一 T
一
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t e r r u Pt
l
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O
其中
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T
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计 数值 ;
O
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为
T R O ~ 。;
/ / 关闭 T
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计数 器
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为计 数 器
1
T H oT LO
为计 数 器
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预 置 值;
OU T = 1;
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0
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32
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o x FE
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ox F Z
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x
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,
o x FF
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0 T
T
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按 4 次抽 样 的 话 0
s
每隔 9
度 计 算一 次 抽 样 数 据
= ~
计 算 公式 如 下
・
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(T / 2 ) +
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(T / 2 )
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in (n
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9 );
0
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0 T
刀T
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中断程 序
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