基于51单片机的 正弦信号发生器的设计.docx
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基于51单片机的正弦信号发生器的设计
第一章系统设计
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型
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
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,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。
1.3总体系统设计
该系统采用单片机作为数据处理及控制核心,由单片机完成人机界面、系统控制、信号的采集分析以及信号的处理和变换,采用按键输入,利用液晶显示电路输出数字显示的方案。
将设计任务分解为按键电路、液晶显示电路等块。
图
(1)为系统的总体框图
图
(1)总体方块图
1.4硬件实现及单元电路设计
1.4.1单片机最小系统的设计
89C51是片内有ROM/EPROM的单片机,因此,这种芯片构成的最小系统简单﹑可靠。
用80C51单片机构成最小应用系统时,只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可,如图
(2) 89C51单片机最小系统所示。
由于集成度的限制,最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。
其应用特点:
(1) 有可供用户使用的大量I/O口线。
(2) 内部存储器容量有限。
(3) 应用系统开发具有特殊性。
图
(2) 89C51单片机最小系统
1.4.2 波形产生模块设计
由单片机采用编程方法产生三种波形、通过DA转换模块DAC0832在进过滤波放大之后输出。
其电路图如下:
图(3)DA转换
图(4)DAC0832的内部结构
1.4.3 显示模块的设计
通过液晶1602显示输出的波形、频率,其电路图如下:
图(5)液晶显示
图(6)八位二进制
图(7)幅度调节
如上图所示,1602的八位数据端接单片机的P1口,其三个使能端RS、RW、E分别接单片机的P3.2—P3.4。
通过软件控制液晶屏可以显示波形的种类以及波形的频率。
1.5 软件设计流程
本系统采用AT89S52单片机,用编程的方法来产生三种波形,并通过编程 来切换三种波形以及波形频率的改变。
具体功能有:
(1)各个波形的切换;
(2)各种参数的设定;(3)频率增减等。
软件调通后,通过编程器下载到AT89S52芯片中,然后插到系统中即可独立完成所有的控制。
软件的流程图如下:
图(8)程序流程图
1.6源程序
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG0100H
MAIN:
JNBP1.0,P10
JNBP1.1,P11
JNBP1.2,P12
JNBP1.3,P13
LJMPMAIN
P10:
MOVR7,#00H
LCALLSQU
LJMPMAIN
P11:
MOVR7,#01H
LCALLSAW
LJMPMAIN
P12:
MOVR7,#02H
LCALLTRI
LJMPMAIN
P13:
MOVR7,#03H
LCALLSIN
LJMPMAIN
SQU:
JNBP1.1,N1
JNBP1.2,N2
JNBP1.3,N3
LJMPSSQU
N1:
MOVR7,#01H
LJMPTC0
N2:
MOVR7,#02H
LJMPTC0
N3:
MOVR7,#03H
LJMPTC0
SSQU:
CJNER7,#00H,TC0
MOVR0,#00H
;MOVDPTR,#7FFFH
K00:
;MOVA,#0FFH
;MOVX@DPTR,A
MOVP0,#0FFH
MOVP2,#0FFH
MOVA,P2
CPLA
MOVR3,A
L00:
DECR3
CJNER3,#255,L00
INCR0
INCR0
CJNER0,#254,K00
MOVR0,#00H
K01:
;MOVA,#00H
;MOVX@DPTR,A
MOVP0,#00H
MOVP2,#0FFH
MOVA,P2
CPLA
MOVR3,A
L01:
DECR3
CJNER3,#255,L01
INCR0
INCR0
CJNER0,#254,K01
LJMPSQU
TC0:
RET
SAW:
JNBP1.0,N4
JNBP1.2,N5
JNBP1.3,N6
LJMPSSAW
N4:
MOVR7,#00H
LJMPTC1
N5:
MOVR7,#02H
LJMPTC1
N6:
MOVR7,#03H
LJMPTC1
SSAW:
CJNER7,#01H,TC1
MOVR0,#0FFH
;MOVDPTR,#7FFFH
K10:
;MOVA,R0
;MOVX@DPTR,A
MOVP0,R0
MOVP2,#0FFH
MOVA,P2
CPLA
MOVR3,A
L10:
DECR3
CJNER3,#255,L10
INCR0
CJNER0,#255,K10
LJMPSAW
TC1:
RET
TRI:
JNBP1.0,N7
JNBP1.1,N8
JNBP1.3,N9
LJMPTTRI
N7:
MOVR7,#00H
LJMPTC2
N8:
MOVR7,#01H
LJMPTC2
N9:
MOVR7,#03H
LJMPTC2
TTRI:
CJNER7,#02H,TC2
MOVR0,#00H
;MOVDPTR,#7FFFH
K20:
;MOVA,R0
;MOVX@DPTR,A
MOVP0,R0
MOVP2,#0FFH
MOVA,P2
CPLA
MOVR3,A
L20:
DECR3
CJNER3,#255,L20
INCR0
INCR0
CJNER0,#254,K20
K21:
;MOVA,R0
;MOVX@DPTR,A
MOVP0,R0
MOVP2,#0FFH
MOVA,P2
CPLA
MOVR3,A
L21:
DECR3
CJNER3,#255,L21
DECR0
DECR0
CJNER0,#0,K21
LJMPTRI
TC2:
RET
SIN:
JNBP1.0,N10
JNBP1.1,N11
JNBP1.2,N12
LJMPSSIN
N10:
MOVR7,#00H
LJMPTC3
N11:
MOVR7,#01H
LJMPTC3
N12:
MOVR7,#02H
LJMPTC3
SSIN:
CJNER7,#03H,TC3
MOVR0,#00H
;MOVDPTR,#7FFFH
K30:
MOVA,R0
MOVDPTR,#TAB
MOVCA,@A+DPTR
;MOVDPTR,#7FFFH
;MOVX@DPTR,A
MOVP0,A
INCR0
MOVP2,#0FFH
MOVA,P2
CPLA
MOVR3,A
L30:
DECR3
CJNER3,#255,L30
CJNER0,#255,K30
LJMPSIN
TC3:
RET
TAB:
DB80H,82H,84H,86H,88H,8AH,8CH,8EH,90H,92H,94H,96H,98H,9AH,9CH,9EH
DB0A0H,0A2H,0A4H,0A6H,0A8H,0AAH,0ABH,0ADH,0AFH,0B1H,0B2H,0B4H,0B6H,0B7H,0B9H,0BAH
DB0BCH,0BDH,0BFH,0C0H,0C1H,0C3H,0C4H,0C5H,0C6H,0C8H,0C9H,0CAH,0CBH,0CCH,0CDH,0CEH
DB0CEH,0CFH,0D0H,0D1H,0D1H,0D2H,0D2H,0D3H,0D3H,0D4H,0D4H,0D4H,0D4H,0D5H,0D5H,0D5H
DB0D5H,0D5H,0D5H,0D5H,0D4H,0D4H,0D4H,0D4H,0D3H,0D3H,0D2H,0D2H,0D1H,0D1H,0D0H,0CFH
DB0CEH,0CEH,0CDH,0CCH,0CBH,0CAH,0C9H,0C8H,0C6H,0C5H,0C4H,0C3H,0C1H,0C0H,0BFH,0BDH
DB0BCH,0BAH,0B9H,0B7H,0B6H,0B4H,0B2H,0B1H,0AFH,0ADH,0ABH,0AAH,0A8H,0A6H,0A4H,0A2H
DB0A0H,9EH,9CH,9AH,98H,96H,94H,92H,90H,8EH,8CH,8AH,88H,86H,84H,82H
DB80H,7DH,7BH,79H,77H,75H,73H,71H,6FH,6DH,6BH,69H,67H,65H,63H,61H
DB5FH,5DH,5BH,59H,57H,55H,54H,52H,50H,4EH,4DH,4BH,49H,48H,46H,45H
DB43H,42H,40H,3FH,3EH,3CH,3BH,3AH,39H,37H,36H,35H,34H,33H,32H,31H
DB31H,30H,2FH,2EH,2EH,2DH,2DH,2CH,2CH,2BH,2BH,2BH,2BH,2AH,2AH,2AH
DB2AH,2AH,2AH,2AH,2BH,2BH,2BH,2BH,2CH,2CH,2DH,2DH,2EH,2EH,2FH,30H
DB31H,31H,32H,33H,34H,35H,36H,37H,39H,3AH,3BH,3CH,3EH,3FH,40H,42H
DB43H,45H,46H,48H,49H,4BH,4DH,4EH,50H,52H,54H,55H,57H,59H,5BH,5DH
DB5FH,61H,63H,65H,67H,69H,6BH,6DH,6FH,71H,73H,75H,77H,79H,7BH,7DH
END
第二章输出波形的种类与频率的测试
2.1测量仪器及测试说明
测量仪器:
稳压电源、示波器、数字万用表。
测量说明:
正弦波、矩形波、三角波信号的输出,通过对独立键盘来实现其的不同波形的输出以及其频率的改变。
2.2三种波形的仿真波形图如下:
图(9)正弦波图形
图(10)方波图形
图(11)三角波
图(12)锯齿波
2.3、测试结果
各项指标均达到要求。
测试数据如下:
1)、产生正弦波、方波、三角波、锯齿波基本实现
2)、四种波形的频率都可调,但不能步进的调节,可调范围最广为10HZ—1KHZ
3)、显示部分基本实现
4)、键盘功能实现
第三章设计心的及体会
通过这次毕业设计,使我深刻地认识到学好专业知识的重要性,也理解了理论联系实际的含义,并且检验了大学三年的学习成果,进一步加深了我对专业知识的了解和认识以及动手的能力。
虽然在这次设计中对于所学知识的运用和衔接还不够熟练,作品完成的还不是很出色。
但是我将在以后的工作和学习中继续努力、不断完善。
这个设计是对我们过去所学知识的系统提高和扩充的过程,为今后的发展打下了良好的基础。
致谢:
这次作品能顺利完成,要感谢陈老师和杨老师的指导,还有杨浩辉同学的讲解与帮助。
在此对老师表示衷心的感谢。
第四章附录
4.1 参考文献
[1] 戴仙金主编 51单片机及其C语言汇编程序开发实例 清华大学出版
社,2008
[2] 高吉祥主编 全国大学生电子设计竞赛培训系列教程 电子工业出版社,
2007
[3] 杨素行主编 模拟电子技术基础简明教程 高等教育出版社,2007
[4] 蒋辉平主编 单片机原理与应用设计 北京航空航天大学出版社 2007
4.2 附图
图(12)总图
- 配套讲稿:
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- 特殊限制:
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- 关 键 词:
- 基于51单片机的 正弦信号发生器的设计 基于 51 单片机 正弦 信号发生器 设计
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