多功能信号发生器课程设计报告.docVIP

河南理工大学 《单片机应用与仿真训练》设计报告 多功能信号发生器设计 姓 名： 张冬波 张立中 学 号：310808010425 310808010426 专业班级： 电气08-4 指导老师： 刘巍 　　　 所在学院：电气工程与自动化学院 2011年6月 28 日 摘要 本设计采用基于AT89S52的单片机最小系统为核心，成功产生出幅值和频率都可调的正弦波、梯形波、方波、三角波等波形。频率范围是0-2000Hz,幅值调节范围-10V到+10V。本系统主要由四大模块组成：液晶显示模块、波形发生模块及稳幅输出模块，幅频调节模块、及外部电源模块。各个模块的实现方法如下： 一、液晶显示模块：本系统采用应用较广泛的1602液晶作为显示模块。其显示与控制机理是单片机通过与液晶按照一定的规定相连接，然后再程序中在对液晶进行初始化后，就可以向其写字符或读字符。 二、波形发生模块及稳幅输出模块：产生指定波形可以通过DAC来实现不同波形产生实质上是对输出的二进制数字量进行相应改变来实现的。1、 概述 4 1.1 信号发生器现状 4 1.2 单片机在波形发生器中的应用 4 2、 系统总体方案及硬件设计 5 2.1 系统分析 5 2.2 总体方案设计 6 2.2.1系统总体结构框图设计 6 2.3 总体硬件设计 6 2.4系统各模块设计 7 2.4.1 资源分配 7 2.4.2显示器接口设计 7 2.4.3 复位与时钟电路设计 8 2.4.4 按键中断电路设计 10 2.4.5 D/A转换电路设计 10 3、 软件设计 15 3.1软件总体设计 15 3.2 软件功能设计 16 3.2.1系统初始化程序设计 16 3.2.2 按键检测及中断处理程序 16 3.2.3 液晶显示程序 17 3.2.4 正弦波发生程序设计 19 3.2.5方波产生程序 20 3.2.6三角波产生程序 20 3.2.7梯形波产生程序 21 4、 实验仿真 22 4.1 protues软件仿真步骤 22 4.2 仿真结果 23 4.3仿真结论 25 5、 课程设计体会 26 参考文献 27 附1：源程序代码 28 附2：系统原理图 35 概述 1.1 信号发生器现状 . 目前，市场上的信号发生器多种多样，一般按频带分为超高频、高频、低频、超低频、超高频信号发生器。其中高频、低频和超低频信号发生器，大多使用文氏桥振荡电路，即RC振荡电路，通过改变电容和电阻值，改变频率。用以上原理设计的信号发生器，其输出波形一般只有两种，即正弦波和脉冲波，其零点不可调，而且价格也比较贵，一般在几百元左右。但是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。 1.2 单片机在波形发生器中的应用 随着电子技术的飞快发展，单片机的应用不断的深入，基于单片机的智能仪器的设计技术不断成熟。单片机构成的仪器具有高可靠性，高性价比，单片机技术在智能仪表和自动化等诸多领域有了极为广泛的应用，并应用到各种家庭电器，单片机技术的广泛应用推动了社会的进步。 利用单片机采用程序设计方法来产生波形，线路相对简单，结构紧凑，价格低廉，频率稳定度高，抗干扰能力强等优点，而且还能对波形进行细微的调整，改良波形，易于通过程序控制，只要对电路稍加修改，调整程序，就能实现功能的升级。 系统总体方案及硬件设计 2.1 系统分析 基于单片机的信号发生系统是一个实际应用系统，可为相关实验及实际应用提供支持。本论文包括硬件系统的详细设计及C语言在基本控制中的应用。此系统具有的功能如下： 硬件部分 （1）1602液晶显示电路； （2）键盘和与非门中断产生电路； （3）时钟电路与复位电路； （4）具有8位精度的D/A转换和波形产生电路； （5）正负12V直流电源转换电路； 软件部分 （1）系统复位初始化； （2）键盘中断与处理； （3）中断0服务程序； （4）定时器0中断服务程序； （5）正弦波发生程序； （6）三角波发生程序； （7）方波发生程序； （8）梯形波发生程序。 2.2 总体方案设计 2.2.1系统总体结构框图设计 图2-1 系统主结构框图 2.3 总体硬件设计 (1)程序存贮器 AT89S52内部自带8K的ROM，512B的RAM，所以不需要对其扩展存储器。 (2)按键及中断接口 系统采用按键通过门电路来产生中断，并在中断服务程序里来扫描按键来实现波形切换和频率的调节。 (3)液晶显示 本设计实现了89S