基于单片机的信号发生器设计资料.docx
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基于单片机的信号发生器设计资料
本科学生单片机课程设计报告
题目基于单片机的信号发生器设计
姓名XXX
学号201X18XXXX
院(系)职业技术学院
专业、年级XXXXXXXX
指导教师XXXX
课程设计成绩评定表
项目
评分依据
满分
得分
设计作品
电路板焊接工艺
10
功能完整
20
性能指标
10
程序运行可靠
20
人机交互友好,操作方便
10
设计报告
内容完整
10
写作规范
10
设计报告篇幅符合要求
10
实评总分指导教师签名
目录
1设计要求…………………………………………………………4
1.2方案设计与论证…………………………………………4
1.2.1信号发生电路方案论证…………………………4
1.2.2单片机的选择论证………………………………4
1.2.3显示方案论证……………………………………5
1.2.4键盘方案论证……………………………………5
2硬件电路设计……………………………………………………6
2.1单片机最小系统的设计…………………………………6
2.2波形产生模块设计………………………………………7
2.3显示模块的设计…………………………………………8
2.4键盘显示模块的设计……………………………………9
3程序设计…………………………………………………………9
4总结……………………………………………………………10
参考文献……………………………………………………………10
附件一:
电路原理图………………………………………………10
附件二:
程序清单…………………………………………………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。
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频率
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。
考虑到配合本学期所学的知识,选择方案一。
1.2.2单片机的选择论证
AT89S52单片机是一种高性能8位单片微型计算机。
它把构成计算机的中央处理器CPU、存储器、寄存器、I/O接口制作在一块集成电路芯片中,从而构成较为完整的计算机、而且其价格便宜。
故而采取此种方案。
1.2.3显示方案论证
方案一:
采用LED数码管。
LED数码管由8个发光二极管组成,每只数码管轮流显示各自的字符。
由于人眼具有视觉暂留特性,当每只数码管显示的时间间隔小于1/16s时人眼感觉不到闪动,看到的是每只数码管常亮。
使用数码管显示编程较易,但要显示内容多,而且数码管不能显示字母。
方案二:
采用LCD液晶显示器1602。
其功率小,效果明显,显示编程容易控制,可以显示字母。
以上两种方案综合考虑,选择方案二。
1.2.4键盘方案论证
方案一:
矩阵式键盘。
矩阵式键盘的按键触点接于由行、列母线构成的矩阵电路的交叉处。
当键盘上没有键闭合时,所有的行和列线都断开,行线都呈高电平。
当某一个键闭合时,该键所对应的行线和列线被短路。
方案二:
编码式键盘。
编码式键盘的按键触点接于74LS148芯片。
当键盘上没有闭合时,所有键都断开,当某一键闭合时,该键对应的编码由74LS148输出。
以上两种方案综合考虑,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、液晶显示电路等模块。
图
(1)为系统的总体框图
图
(1)总体方框图
2、硬件实现及单元电路设计
2.1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
2.2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)波形产生电路
如上图所示,单片机的P0口连接DAC0832的八位数据输入端,DAC0832的输出端接放大器,经过放大后输出所要的波形。
DAC0832的为八位数据并行输入的,其结构图如下:
图(4)DAC0832的内部结构
2.3显示模块的设计
通过液晶1602显示其电路图如右图:
图(5)液晶显示
如上图所示,1602的八位数据端接单片机的P0口,其三个使能端RS、RW、EN分别接单片机的P1.2—P1.4。
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。
2.4键盘模块的设计
本系统采用独立键盘,其连接电路图如下:
图(6)键盘
如图开关S2用来调节输出信号的频率、默认输出频率为10KHz,其次按照1KHz、100Hz、10Hz、1Hz递减输出。
开关S3用来切换输出信号的波形。
3、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。
4、总结
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。
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
附件一:
电路原理图
附件二:
程序清单
#include"lcd.h"
#include
//sbitcsda=P1^3;//DAC0832的片选信号,低电平有效
sbitwr=P1^1;//输入寄存器的写选通输入端,负脉冲有效
sbits1=P3^2;//波形选择中断入口
sbits2=P3^3;//频率选择中断入口
uchark=0,p=0,delay=0;
ucharbxxz=0;pinglv=1,count=0;
uchara=1;
//正弦波低频数据
ucharcodesin256[]={128,131,134,137,140,144,147,150,153,156,159,162,
165,168,171,174,177,179,182,185,188,191,193,196,199,
201,204,206,209,211,213,216,218,220,222,224,226,228,
230,232,234,235,237,239,240,241,243,244,245,246,248,
249,250,250,251,252,253,253,254,254,254,255,255,255,
255,255,255,255,254,254,254,253,253,252,251,250,250,
249,248,246,245,244,243,241,240,239,237,235,234,232,
230,228,226,224,222,220,218,216,213,211,209,206,204,
201,199,196,193,191,188,185,182,179,177,174,171,168,
165,162,159,156,153,150,147,144,140,137,134,131,128,
125,122,119,116,112,109,106,103,100,97,94,91,88,85,82,
79,77,74,71,68,65,63,60,57,55,52,50,47,45,43,40,38,36,
34,32,30,28,26,24,22,21,19,17,16,15,13,12,11,10,8,7,6,
6,5,4,3,3,2,2,2,1,1,1,1,1,1,1,2,2,2,3,3,4,5,6,6,7,8,10,
11,12,13,15,16,17,19,21,22,24,26,28,30,32,34,36,38,40,43,
45,47,50,52,55,57,60,63,65,68,71,74,77,79,82,85,88,91,94,
97,100,103,106,109,112,116,119,122,125,128};
//正弦波高频数据
ucharcodesin128[]={128,134,140,147,153,159,165,171,177,182,188,
193,199,204,209,213,218,222,226,230,234,237,
240,243,245,248,250,251,253,254,254,255,255,
255,254,254,253,251,250,248,245,243,240,237,
234,230,226,222,218,213,209,204,199,193,188,
182,177,171,165,159,153,147,140,134,128,122,
116,109,103,97,91,85,79,74,68,63,57,52,47,43,
38,34,30,26,22,19,16,13,11,8,6,5,3,2,2,1,1,1,
2,2,3,5,6,8,11,13,16,19,22,26,30,34,38,43,47,
52,57,63,68,74,79,85,91,97,103,109,116,122,128};
ucharcodesin100[]={128,136,144,152,160,167,175,182,189,196,203,
209,215,221,226,231,235,239,243,246,249,251,
253,254,255,255,255,254,253,251,249,246,243,
239,235,231,226,221,215,209,203,196,189,182,
175,167,160,152,144,136,128,120,112,104,96,89,
81,74,67,60,53,47,41,35,30,25,21,17,13,10,7,5,
3,2,1,1,1,2,3,5,7,10,13,17,21,25,30,35,41,47,53,
60,67,74,81,89,96,104,112,120,128};
ucharcodesin33[]={128,153,177,199,218,234,245,253,255,253,245,
234,218,199,177,153,128,103,79,57,38,22,11,3,
1,3,11,22,38,57,79,103,128};
ucharcodesin17[]={128,177,218,245,255,245,218,177,128,79,38,11,1,11,38,79,128};
//方波低频数据
ucharcodejuxing256[]={255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,
255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,
255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,
255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,
255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,
255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,
255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,
255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,
255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,
255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,0,0,0,
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};
//方波高频数据
ucharcodejuxing128[]={255,255,255,255,255,255,255,255,
255,255,255,255,255,255,255,255,
255,255,255,255,255,255,255,255,
255,255,255,255,255,255,255,255,
255,255,255,255,255,255,255,255,
255,255,255,255,255,255,255,255,
255,255,255,255,255,255,255,255,
255,255,255,255,255,255,255,255,
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};
ucharcodejuxing100[]={255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,
255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,
255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,
255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,
255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};
ucharcodejuxing32[]={255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,
255,255,255,255,255,255,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};
ucharcodejuxing16[]={255,255,255,255,255,255,255,255,0,0,0,0,0,0,0,0,0};
//三角波数据
//ucharcodesanjiao256[256]={};
//ucharcodesanjiao128[128]={};
ucharcodesanjiao100[]={128,133,138,143,148,153,158,164,169,174,179,
184,189,194,199,204,209,214,219,225,230,235,
240,245,250,255,250,245,240,235,230,225,219,
214,209,204,199,194,189,184,179,174,169,164,
158,153,148,143,138,133,128,127,122,117,112,
107,102,97,91,86,81,76,71,66,61,56,51,46,41,
36,30,25,20,15,10,5,0,5,10,15,20,25,30,36,41,
46,51,56,61,66,71,76,81,86,91,97,102,107,112,
117,122,127,128};
ucharcodesanjiao32[]={128,144,160,176,192,207,223,239,255,239,
223,207,191,176,160,144,128,112,96,80,64,
49,33,17,
1,17,33,49,65,80,96,112,128};
ucharcodesanjiao29[]={128,146,164,182,200,218,236,255,236,218,
200,182,164,146,128,110,92,74,56,37,18,0,
19,37,55,73,91,110,128};
ucharcodesanjiao17[]={128,153,178,204,229,255,229,
204,178,153,128,102,78,52,26,
0,26,52,78,102,128};
voiddelay1()//延时程序
{
inta,b;
for(a=1;a>0;a--)
for(b=122;b>0;b--);
}
voidint0()interrupt0//采用T0中断改变频率
{
TR0=0;
EX0=0;
delay1();//延时,判断S2是否真的键被按下
if(s1==0){//若真的被按下,为消除按键抖动影响
p++;
if(p==6)
p=0;//输出波形的每一点设定延时时间长短,以便选择频率
switch(p)
{
case1:
pinglv=10;
display1KHz();
break;
case2:
pinglv=100;
display100Hz();
break;
case3:
pinglv=1000;
display10Hz();
break;
case4:
pinglv=10000;
display1Hz();
break;
case5:
pinglv=1;
display10KHz();
break;
default:
pinglv=1;
break;
}
delay1();
while(!
s1);
}
while(!
s1);
EX0=1;
TR0=1;
}
voidint1()interrupt2//采用T1中断改变波形
{
TR0=0;
EX1=0;
delay1();
if(s2==0){
bxxz++;
if(bxxz==3)
bxxz=0;
switch(bxxz)
{
case0:
//默认为正弦波
{a=1;
displayzhengxian();//在液晶的第一行显示正弦波
}
break;
case1:
//选择方波
{a=2;
displayfangbo();//在液晶的第一行显示方波
}
break;
case2:
//三角波
{a=3;
displaysanjiao();//在液晶的第一行显示三角波
}
break;
}
delay1();//延时,判断键按S1是否真的被按下
while(!
s2);//若真的被按下,为消除按键抖动影响
}
while(!
s2);//等待按键松开
EX1=1;
TR0=1;
}
voidtimer0()interrupt1//定时器0中
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- 关 键 词:
- 基于 单片机 信号发生器 设计 资料