方波函数发生器设计
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方波函数发生器设计
首先进行元器件的识别，将其按照电路图那样安装到 PCB 板上进行固定。然后安装先 焊接体积较小的元器件，然后再焊接体积大的元器件，焊接时要用助焊剂辅助焊接，焊 接芯片的时候停留时间不宜超过 3 秒，防止烧坏芯片。焊点焊接完成后，按照电路图如 图 2-5 所示进行线的焊接，要求同上。 2.2.5 系统实物展示 如图 2-8 所示实物是本次设计最终完成的作品， 在一个洞洞板上焊接了所有需要的模块： 一个自锁式按键为电源开关按键，三个点触式按键，其中一个是复位按键，两个方波占 空比调节按键。
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方波函数发生器设计
要把微处理器的信号电平(TTL 电平)转换为 RS-232C 电平，或者对二者进行逆转换。本 次设计中我们选用专用的电平转换芯片 MAX232 实现单片机与 PC 之间电平的转换。 其组 成电路如图 2-4 所示，RS232 9 孔焊接头实物图如图 2-5 所示。
图 2-5 串口模块
Design of Square WaveFunction Generator
Student Majoring in Automation Tutor 00 JiShengda
Abstract:This function generator adopts STC89C52 single chip microcomputer as the control core to form a digital low frequency signal generator.The use of single-chip internal timer module, the use of procedures for the preparation of the waveform function, through the control button can change the square wave cycle.This design has the characteristics of low power consumption, program control, high stability, simple structure, excellent performance and so on.Can be used for a variety of low frequency signal source, and has a good practicality. Keywords:Single chip microcomputer; Duty ratio;Circuit diagram
1 总体方案的论证与设计
1.1 方案选择设计 实现方波发生器的方法很多，但主要有三个案：采用单片函数发生器 8038；采用 锁相式频率合成器；采用单片机编程。 方案一：采用单片函数发生器 8038，8038 可同时产生正弦波、方波等。而且方法 简单易行但产生信号的频率稳定度不高。 方案二：采用锁相式频率合成器，利用锁相环，将压控振荡器 VCO 的输出频率锁定 在所需频率上，该方案性能良好，但难以达到输出频率覆盖系数的要求，且电路复杂。 方案三：采用单片机编程的方法来实现，该方案可以通过编程的方法控制信号的占 空比，而且硬件电路不变的情沉下，通过改变程序来实现占空比的变换。此外通过编程 的方法产生的是数字信号，所以信号的精度可以做到很高。 鉴于方案一的信号不稳定，方案二的电路较为复杂等缺点，我采用的是方案三的设 计方法。本设计采用软硬件的结合，软件控制硬件的方法来实现，能够使输出信号频率 稳定和准确性的得到保证，而且本次设计使用的一些元器件价格相对便宜，都是常用的 元器件。 2.2 总体硬件组成框图 系统框图如图 2-1 所示，系统主要由四大部分组成即：复位电路；LED 显示；按键 电路；示波器显示。其核心部位是 STC89C52 单片机。
2.2.2 系统原理图 如图 2-7 所示为系统原理图
图 2-7 系统原理图
2.2.3 焊接注意事项 （1）补焊时应按照从左到右，由上到下的顺序，避免检查时漏检或焊接时漏修。 （2）焊接时要经常清洗烙铁头，防止烙铁头的杂物造成虚焊、针孔、加焊等不良发生。 （3）不要在基板上给烙铁头加焊锡，生产过程中不能抖锡、敲锡、甩锡，防止焊锡渣、 焊锡珠掉到基板上面。 （4）在压件或拆件时要先在线路板的铜箔面上加焊锡，要求均匀加热，避免松香失效 或铜箔翘皮造成线路破坏。 （5）电烙铁使用以后，一定要稳妥地插放在烙铁架上，并注意导线等其他杂物不要碰 到烙铁头，以免烫伤导线，造成漏电等事故。 （6）保持烙铁头的清洁：焊接时，烙铁头长期处于高温状态，又接触助焊剂等弱酸性 物质，其表面很容易氧化腐蚀并沾上一层黑色杂质。这些杂质形成隔热层，妨碍了烙铁 头与焊件之间的热传导。因此，要注意用一块湿布或湿的木质纤维海绵随时擦拭烙铁的 头。对于普通烙铁头，在腐蚀污染严重时可以使用锉刀修去表面氧化层。 2.2.4 焊接过程
复位电路 LED 显示
Baidu Nhomakorabea
按键电路
STC89C52
串口转换电路
示波器显示
图 2-1 总体硬件系统组成框图 2
方波函数发生器设计
2 系统硬件模块
2.1 系统主要模块设计 2.1.1 STC89C52 单片机简介 STC89C52 单片机内部有两个 16 位可编程的定时器计数器 T0 和 T1，他们具有计数 器方式和定时器方式两种工作方式及 4 种工作模式。在波形发生器中，用定时器功能来 精确地确定两个采样点输出之间的延迟时间。模式 1 采用的是 16 位计数器，当中断开 启后，计数器开始从初值开始计数，最高位产生溢出时间时向 CPU 请求中断。STC89C52 芯片的引脚结构图如图 2-2 所示，其实物图如图 2-3 所示。
图 2-8 系统实物图
3 系统软件设计
3.1 编程语言的选择方案 方案一：使用高级语言--C 语言。C 语言具有可移植性，能够结构化编程，而且程 序很容易读懂。使用标准的 C 语言程序，几乎可以不做任何改变就能移植到不同的微机 平台上。其缺点是 C 语言的语法限制不太严格，对变量的类型约束不严格，对数组下标 越界不做检查，对数据的封装性上有很大的安全性缺陷。 方案二：使用低级语言—汇编语言。汇编语言代码执行效率高速度很快，占用内存 少，保留了机器语言的灵活性，而且具有直接访问硬件的能力，直接面向机器并较好的 发挥机器的特性，属于质量较高的程序。但是汇编语言依赖于具体的硬件系统，不能通 用，不能再不同机型之间移植，而且其开发工作量非常大，可读性差。 综合两种语言的优缺点我选用的是高级语言 C 语言来完成本次设计。 3.2 系统程序的设计
图 2-6 RS232 9 孔焊接头
2.2 系统实物的焊接组装 2.2.1 焊接前的准备 本次设计需要用到的主要元器件是：89c52 单片机一片，四位 LED 数码管一个，MAX232 芯片一片，RS232 串口一个，pcb 板一块。 焊接工具：焊锡丝，烙铁，松香等。 测试工具：示波器一台。
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菏泽学院本科课程设计（论文）
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菏泽学院本科课程设计（论文）
引言
函数发生器是为电子测量提供符合一定技术要求的电信号的设备。单片机集成度高，功 能强，低功耗，价格便宜等一系列的优点。目前已经深入到生活的方方面面。本次设计 是基于单片机的占空比可调方波函数发生器， 是通过单片机定时器和中断来实现输出占 空比可调的方波信号，以达到简易函数发生器的设计。
目录
摘要……………………………………………………………………………………………1 关键词………………………………………………………………………………………… 1 Abstract……………………………………………………………………………………… 1 Key words………………………………………………………………………………………1 引言……………………………………………………………………………………………2 1 总体方案的论证与设计……………………………………………………………………2 1.1 方案选择设计……………………………………………………………………………2 1.2 总体硬件组成框图………………………………………………………………………2 2 系统硬件模块………………………………………………………………………………3 2.1 系统主要模块设计………………………………………………………………………3 2.1.1 STC89C52 单片机简介…………………………………………………………………3 2.1.2 复位电路设计……………………………………………………………………… 4 2.1.3 串行通信接口……………………………………………………………………… 4 2.2 系统实物的焊接组装………………………………………………………………… 6 2.2.1 系统原理图………………………………………………………………………… 6 2.2.2 焊接前的准备……………………………………………………………………… 6 2.2.3 焊接注意事项…………………………………………………………………………6 2.2.4 焊接过程………………………………………………………………………………7 2.2.5 系统实物展示……………………………………………………………………… 7 3 系统软件设计………………………………………………………………………………7 3.1 编程语言的选择方案……………………………………………………………………7 3.2 系统程序的设计…………………………………………………………………………8 4 系统调试……………………………………………………………………………………8 4.1 软件调试……………………………………………………………………………… 9 4.2 实践操作……………………………………………………………………………… 9 4.3 测试结果分析…………………………………………………………………………10 参考文献……………………………………………………………………………………10 附录方波函数发生器程序………………………………………………………………… 10
图 2-2 STC89C52 引脚结构
图 2-3 STC89C52 实物图 3
菏泽学院本科课程设计（论文）
系统的中断是使处理器具有对外异步事件的处理能力设置的。 当 CPU 正在处理某件 事的时候外界发生了紧急事件，要求 CPU 暂停当前的工作，执行紧急事件。在本次设计 中，只用到单片机内部定时器溢出时产生中断请求，进而达到实现单片机输出方波信号 的要求。 2.1.2 复位电路设计 AT89C52 单片机复位需要一个长达 24 个时钟周期的高电平才能复位， 复位的作用就 是将程序的指针指向地址 0，所有程序重新从头开始运行。复位电路图设计如图 2-3 所 示，该电路不但具有复位按键复位功能，还有上电复位的功能。上电复位功能是由极性 电容 C 实现的。当系统上电时该电容有一个充电放电的过程，放电过程会产生一个高电 平，放电时间根据t = ������������ 计算。R 为电阻的阻值，C 为电容的大小。
方波函数发生器设计
方波函数发生器设计
自动化专业学生 指导教师 姬生达 00
摘要：本函数发生器采用 STC89C52 单片机作为控制核心组成数字式低频信号发生器。运用单片机内 部的定时器模块， 采用程序编写波形函数， 通过控制按键可以改变方波的周期。 本设计具有低功耗、 程控性、高稳定性、结构简单性能优良等特点。可用于多种需要低频信号源的地方，具有很好的实 用性。 关键词：单片机；占空比；方波
图 2-4 复位电路
在系统正常运行的时候，按下按键时（人手的反应时间要远大于单片机复位需要的时 间） ，REST 端的电平为 VCC 也是一个高电平，此时单片机也会复位。 2.1.3 串行通信接口 单片机通信有并行和串行两种方式。 并行通信常是将数据字节的各位用多条数据线 同时传输，每一位数据需要一条传输线。其优点是控制简单，相对传输速度快。缺点是 传输线较多，长距离传输成本增加。串行通信方式是将数据字节分成一位一位的形式在 一条数据线上逐个的传输。其优点是传输线少，长距离传输成本低。缺点是传送控制比 并行传输复杂。而串行通信又分为两种，异步同步串行通信。 综合考虑在本次设计中我采用的是同步串行通信方式。 ELA RS-232C 是现在常用的串行接口标准。用于计算机与计算机之间，计算机与外 设之间的数据通信。该标准的目的是定义数据终端设备之间的电气特性。RS-232C 提供 了单片机与单片机， 单片机与 PC 机之问串行数据通信的标准接口。通信距离可以达到 15m。但是 RS-232C 规定的逻辑电平与单片机的逻辑电平不是一致的。所以在应用中，
方波函数发生器设计
首先进行元器件的识别，将其按照电路图那样安装到 PCB 板上进行固定。然后安装先 焊接体积较小的元器件，然后再焊接体积大的元器件，焊接时要用助焊剂辅助焊接，焊 接芯片的时候停留时间不宜超过 3 秒，防止烧坏芯片。焊点焊接完成后，按照电路图如 图 2-5 所示进行线的焊接，要求同上。 2.2.5 系统实物展示 如图 2-8 所示实物是本次设计最终完成的作品， 在一个洞洞板上焊接了所有需要的模块： 一个自锁式按键为电源开关按键，三个点触式按键，其中一个是复位按键，两个方波占 空比调节按键。
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方波函数发生器设计
要把微处理器的信号电平(TTL 电平)转换为 RS-232C 电平，或者对二者进行逆转换。本 次设计中我们选用专用的电平转换芯片 MAX232 实现单片机与 PC 之间电平的转换。 其组 成电路如图 2-4 所示，RS232 9 孔焊接头实物图如图 2-5 所示。
图 2-5 串口模块
Design of Square WaveFunction Generator
Student Majoring in Automation Tutor 00 JiShengda
Abstract:This function generator adopts STC89C52 single chip microcomputer as the control core to form a digital low frequency signal generator.The use of single-chip internal timer module, the use of procedures for the preparation of the waveform function, through the control button can change the square wave cycle.This design has the characteristics of low power consumption, program control, high stability, simple structure, excellent performance and so on.Can be used for a variety of low frequency signal source, and has a good practicality. Keywords:Single chip microcomputer; Duty ratio;Circuit diagram
1 总体方案的论证与设计
1.1 方案选择设计 实现方波发生器的方法很多，但主要有三个案：采用单片函数发生器 8038；采用 锁相式频率合成器；采用单片机编程。 方案一：采用单片函数发生器 8038，8038 可同时产生正弦波、方波等。而且方法 简单易行但产生信号的频率稳定度不高。 方案二：采用锁相式频率合成器，利用锁相环，将压控振荡器 VCO 的输出频率锁定 在所需频率上，该方案性能良好，但难以达到输出频率覆盖系数的要求，且电路复杂。 方案三：采用单片机编程的方法来实现，该方案可以通过编程的方法控制信号的占 空比，而且硬件电路不变的情沉下，通过改变程序来实现占空比的变换。此外通过编程 的方法产生的是数字信号，所以信号的精度可以做到很高。 鉴于方案一的信号不稳定，方案二的电路较为复杂等缺点，我采用的是方案三的设 计方法。本设计采用软硬件的结合，软件控制硬件的方法来实现，能够使输出信号频率 稳定和准确性的得到保证，而且本次设计使用的一些元器件价格相对便宜，都是常用的 元器件。 2.2 总体硬件组成框图 系统框图如图 2-1 所示，系统主要由四大部分组成即：复位电路；LED 显示；按键 电路；示波器显示。其核心部位是 STC89C52 单片机。
2.2.2 系统原理图 如图 2-7 所示为系统原理图
图 2-7 系统原理图
2.2.3 焊接注意事项 （1）补焊时应按照从左到右，由上到下的顺序，避免检查时漏检或焊接时漏修。 （2）焊接时要经常清洗烙铁头，防止烙铁头的杂物造成虚焊、针孔、加焊等不良发生。 （3）不要在基板上给烙铁头加焊锡，生产过程中不能抖锡、敲锡、甩锡，防止焊锡渣、 焊锡珠掉到基板上面。 （4）在压件或拆件时要先在线路板的铜箔面上加焊锡，要求均匀加热，避免松香失效 或铜箔翘皮造成线路破坏。 （5）电烙铁使用以后，一定要稳妥地插放在烙铁架上，并注意导线等其他杂物不要碰 到烙铁头，以免烫伤导线，造成漏电等事故。 （6）保持烙铁头的清洁：焊接时，烙铁头长期处于高温状态，又接触助焊剂等弱酸性 物质，其表面很容易氧化腐蚀并沾上一层黑色杂质。这些杂质形成隔热层，妨碍了烙铁 头与焊件之间的热传导。因此，要注意用一块湿布或湿的木质纤维海绵随时擦拭烙铁的 头。对于普通烙铁头，在腐蚀污染严重时可以使用锉刀修去表面氧化层。 2.2.4 焊接过程
复位电路 LED 显示
Baidu Nhomakorabea
按键电路
STC89C52
串口转换电路
示波器显示
图 2-1 总体硬件系统组成框图 2
方波函数发生器设计
2 系统硬件模块
2.1 系统主要模块设计 2.1.1 STC89C52 单片机简介 STC89C52 单片机内部有两个 16 位可编程的定时器计数器 T0 和 T1，他们具有计数 器方式和定时器方式两种工作方式及 4 种工作模式。在波形发生器中，用定时器功能来 精确地确定两个采样点输出之间的延迟时间。模式 1 采用的是 16 位计数器，当中断开 启后，计数器开始从初值开始计数，最高位产生溢出时间时向 CPU 请求中断。STC89C52 芯片的引脚结构图如图 2-2 所示，其实物图如图 2-3 所示。
图 2-8 系统实物图
3 系统软件设计
3.1 编程语言的选择方案 方案一：使用高级语言--C 语言。C 语言具有可移植性，能够结构化编程，而且程 序很容易读懂。使用标准的 C 语言程序，几乎可以不做任何改变就能移植到不同的微机 平台上。其缺点是 C 语言的语法限制不太严格，对变量的类型约束不严格，对数组下标 越界不做检查，对数据的封装性上有很大的安全性缺陷。 方案二：使用低级语言—汇编语言。汇编语言代码执行效率高速度很快，占用内存 少，保留了机器语言的灵活性，而且具有直接访问硬件的能力，直接面向机器并较好的 发挥机器的特性，属于质量较高的程序。但是汇编语言依赖于具体的硬件系统，不能通 用，不能再不同机型之间移植，而且其开发工作量非常大，可读性差。 综合两种语言的优缺点我选用的是高级语言 C 语言来完成本次设计。 3.2 系统程序的设计
图 2-6 RS232 9 孔焊接头
2.2 系统实物的焊接组装 2.2.1 焊接前的准备 本次设计需要用到的主要元器件是：89c52 单片机一片，四位 LED 数码管一个，MAX232 芯片一片，RS232 串口一个，pcb 板一块。 焊接工具：焊锡丝，烙铁，松香等。 测试工具：示波器一台。
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引言
函数发生器是为电子测量提供符合一定技术要求的电信号的设备。单片机集成度高，功 能强，低功耗，价格便宜等一系列的优点。目前已经深入到生活的方方面面。本次设计 是基于单片机的占空比可调方波函数发生器， 是通过单片机定时器和中断来实现输出占 空比可调的方波信号，以达到简易函数发生器的设计。
目录
摘要……………………………………………………………………………………………1 关键词………………………………………………………………………………………… 1 Abstract……………………………………………………………………………………… 1 Key words………………………………………………………………………………………1 引言……………………………………………………………………………………………2 1 总体方案的论证与设计……………………………………………………………………2 1.1 方案选择设计……………………………………………………………………………2 1.2 总体硬件组成框图………………………………………………………………………2 2 系统硬件模块………………………………………………………………………………3 2.1 系统主要模块设计………………………………………………………………………3 2.1.1 STC89C52 单片机简介…………………………………………………………………3 2.1.2 复位电路设计……………………………………………………………………… 4 2.1.3 串行通信接口……………………………………………………………………… 4 2.2 系统实物的焊接组装………………………………………………………………… 6 2.2.1 系统原理图………………………………………………………………………… 6 2.2.2 焊接前的准备……………………………………………………………………… 6 2.2.3 焊接注意事项…………………………………………………………………………6 2.2.4 焊接过程………………………………………………………………………………7 2.2.5 系统实物展示……………………………………………………………………… 7 3 系统软件设计………………………………………………………………………………7 3.1 编程语言的选择方案……………………………………………………………………7 3.2 系统程序的设计…………………………………………………………………………8 4 系统调试……………………………………………………………………………………8 4.1 软件调试……………………………………………………………………………… 9 4.2 实践操作……………………………………………………………………………… 9 4.3 测试结果分析…………………………………………………………………………10 参考文献……………………………………………………………………………………10 附录方波函数发生器程序………………………………………………………………… 10
图 2-2 STC89C52 引脚结构
图 2-3 STC89C52 实物图 3
菏泽学院本科课程设计（论文）
系统的中断是使处理器具有对外异步事件的处理能力设置的。 当 CPU 正在处理某件 事的时候外界发生了紧急事件，要求 CPU 暂停当前的工作，执行紧急事件。在本次设计 中，只用到单片机内部定时器溢出时产生中断请求，进而达到实现单片机输出方波信号 的要求。 2.1.2 复位电路设计 AT89C52 单片机复位需要一个长达 24 个时钟周期的高电平才能复位， 复位的作用就 是将程序的指针指向地址 0，所有程序重新从头开始运行。复位电路图设计如图 2-3 所 示，该电路不但具有复位按键复位功能，还有上电复位的功能。上电复位功能是由极性 电容 C 实现的。当系统上电时该电容有一个充电放电的过程，放电过程会产生一个高电 平，放电时间根据t = ������������ 计算。R 为电阻的阻值，C 为电容的大小。
方波函数发生器设计
方波函数发生器设计
自动化专业学生 指导教师 姬生达 00
摘要：本函数发生器采用 STC89C52 单片机作为控制核心组成数字式低频信号发生器。运用单片机内 部的定时器模块， 采用程序编写波形函数， 通过控制按键可以改变方波的周期。 本设计具有低功耗、 程控性、高稳定性、结构简单性能优良等特点。可用于多种需要低频信号源的地方，具有很好的实 用性。 关键词：单片机；占空比；方波
图 2-4 复位电路
在系统正常运行的时候，按下按键时（人手的反应时间要远大于单片机复位需要的时 间） ，REST 端的电平为 VCC 也是一个高电平，此时单片机也会复位。 2.1.3 串行通信接口 单片机通信有并行和串行两种方式。 并行通信常是将数据字节的各位用多条数据线 同时传输，每一位数据需要一条传输线。其优点是控制简单，相对传输速度快。缺点是 传输线较多，长距离传输成本增加。串行通信方式是将数据字节分成一位一位的形式在 一条数据线上逐个的传输。其优点是传输线少，长距离传输成本低。缺点是传送控制比 并行传输复杂。而串行通信又分为两种，异步同步串行通信。 综合考虑在本次设计中我采用的是同步串行通信方式。 ELA RS-232C 是现在常用的串行接口标准。用于计算机与计算机之间，计算机与外 设之间的数据通信。该标准的目的是定义数据终端设备之间的电气特性。RS-232C 提供 了单片机与单片机， 单片机与 PC 机之问串行数据通信的标准接口。通信距离可以达到 15m。但是 RS-232C 规定的逻辑电平与单片机的逻辑电平不是一致的。所以在应用中，