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基于单片机的函数信号发生器设计与仿真 湖南文理学院本科毕业论文 设计意义 本课题主要研究开发一个基于51单片机的实验用简易函数信号发生器，单片机构成的仪器具有高可靠性，高性价比，在智能仪表系统中得到广泛应用，不但成本较低而且精度较高，最重要的是开发简单易于调试，本文设计的信号发生器具有一定社会价值和经济价值。 设计目的 本课题主要研究开发一个基于51单片机的实验用信号发生器，即设计一个可以产生正弦波、方波、三角波、锯齿波的频率可调的简易设备。单片机构成的仪器具有高可靠性，高性价比，在智能仪表仪器中得到广泛应用，因此，基于单片机的函数信号发生器普及是一种趋势。 论文结构 1 本论引言 1.1 单片机概述 1.2 信号发生器分类 1.3 研究内容 2 方案的设计与选择 2.1 方案的比较 2.2 设计原理 2.3 设计思想 2.4 设计功能 3 硬件设计 3.1 硬件原理框图 3.2 主控电路 3.3 数、模转换电路 3.4按键接口电路 3.5时钟电路 3.6显示电路 4. 软件设计 4.1程序流程与仿真 5 结论与答谢 致 谢 参考文献 附录1 电路原理图 附录2 源程序 附录3 器件清单 系统按键设计说明 通过按键“S0”—“S3”实现了方波，正弦波，三角波，锯齿波四种波形切换，键“S4”—“S7”决定锯齿波的频率，波形标准美观频率稳定可调。并且在数码管上显示出波形的频率。 “S0”号键代表方波输出 “S1”号键代表正弦波输出 “S2”号键代表三角波输出 “S3” 号键代表锯齿波输出 “S4”号键代表10Hz，“S5”号键代表100Hz，“S6”号键代表500Hz，“S7”号键代表1KHz。 设计说明 6个LED显示器输出信号的频率值，选用共阳极LED，用于显示当前波形的频率。 显示的模式如下0010HZ,0100HZ,0500HZ,1000HZ。 频率范围：10Hz,100Hz,500Hz,1000Hz。 输出波形幅度为5V。 主程序的流程图: 在程序开始运行之后首先是对8255进行初始化之后判断信号频率值如符合所需的频率，则重置时间常数，并通过显示器显示出来，不符则返回。在中断结束后，还要来判断波形是否符合如符合则显示其频率不符则返回重新判断。本系统的主程序流程图如右图所示： 波形子程序的流程图: 硬件原理图 80C51单片机为硬件系统的核心，单片机对键盘扫描读入键值确定波形与频率，通过显示电路显示频率值，通过数模转换器放大电路输出波形，通过示波器可以观察波形与频率，复位电路用于系统复位重启。 系统电路原理图 系统原理分析 按下复位键后系统对8255初始化，PA口为输入PB口为输出PC口为输出。 PA口用于扫描键盘状态，PB口用于点亮一个数码管显示当前频率值，PC口用于选择数码管。 通过扫描键盘将键盘状态通过P0送入单片机，如果扫描得出无按键按下则返回继续扫描直到有频率选择键按下，如果扫描得出频率不符即频率切换则重新置计数初值，更改调用频率选择子程序改变频率，否则不予改变继续往下执行。 系统原理分析 单片机通过P2口发出控制信息，一方面控制8255的PB口PC口来输出当前频率选择值。 根据键盘扫描值判断波形选择按键是否按下，没有按下则返回等待，继续扫描直到有波形选择按键按下。 有键按下但是不符即波形已经切换，则更改波形选择特征值更改波形调用子程序，根据预先设计好了的表文件控制DAC0832实现模拟到数字转换输出相应波形。 波形以及频率之间的转换 “S0”号键代表方波输出 。 “S1”号键代表正弦波输出。 “S2”号键代表三角波输出。 “S3”号键代表锯齿波输出。 “S4”号键为10Hz的频率信号 。 “S5”号键为100Hz的频率信号。 “S6”号键为500Hz的频率信号。 “S7”号键为1KHz的频率信号。 方波仿真 当“S0”键按下将产生方波，键“S4”—“S7”决定方波的频率。“S4”号键为10Hz频率信号，“S5”号键为100Hz频率信号，“S6”号键为500Hz频率信号，“S7”号键为1KHz频率信号。考虑到时间问题各个频率的仿真图在此不予一一列出。 正弦波仿真 当“S1”键按下将产生正弦波，键“S4”—“S7”决定正弦波的频率。“S4”号键为10Hz的频率信号，“S5”号键为100Hz的频率信号，“S6”号键为500Hz的频率信号，“S7”号键为1KHz的频率信号。考虑到时间问题各个频率的仿真图在此不予一一列出。 三角波仿真 当“S2”键按下是将