电子综合实践低频函数波形发生器.doc

低频函数波形发生器 一、设计任务与要求 技术指标：波形：三角波、正弦波、方波、锯齿波，频率：0.1Hz~1KHz 控制方式：能选择不同的波形，并且能显示出当前产生的波形的频率值。 输入电压：-5V~+5V 提高要求：上限频率扩展到100Khz 二、低频信号发生器的方案研究 2.1 总体方案论证与设计 信号发生器的实现方法通常有以下几种： 方案一：用分立元件组成的函数发生器：通常是单函数发生器且频率不高，其工作不很稳定，不易调试。 方案二：可以由晶体管、运放IC等通用器件制作，更多的则是用专门的函数信号发生器IC产生。早期的函数信号发生器IC，如L8038、BA205、XR2207/2209等，它们的功能较少，精度不高，频率上限只有300kHz，无法产生更高频率的信号，调节方式也不够灵活，频率和占空比不能独立调节，二者互相影响。 方案三：利用专用直接数字合成ＤＤＳ芯片的函数发生器：能产生任意波形并达到很高的频率。但成本较高。 方案四：采用AT89C51单片机和DAC0832芯片，直接连接键盘和显示。该种方案主要对AT89C51单片机的各个I/O口充分利用. P1口是连接键盘以及接显示电路,P2口连接DAC0832输出波形.这样总体来说,能对单片机各个接口都利用上,而不在多用其它芯片,从而减小了系统的成本.也对按照系统便携式低频信号发生器的要求所完成.占用空间小,使用芯片少,低功耗。 综合考虑，方案四各项性能和指标都优于其他几种方案，能使输出频率有较好的稳定性，充分体现了模块化设计的要求，而且这些芯片及器件均为通用器件，在市场上较常见，价格也低廉，样品制作成功的可能性比较大，所以本设计采用方案四。 2.2 总方案设计 本次设计所研究的就是对所需要的某种波形输出对应的数字信号，在通过D/A转换器和单片机部分的转换输出一组连续变化的0~5V的电压脉冲值。在设计时分块来做，按波形设定、D/A转换、51单片机连接、键盘控制四个模块的设计。最后通过联调仿真，完成相应功能。 具体设计模块如图 模块介绍： 1.波形设定：对任意波形的手动设定 2.D/A转换：主要选用DAC0832来把数字信号转换为模拟信号，在送入单片机进行处理。 3.单片机部分：最小系统 4.键盘：用按键来控制输出波形的种类和数值的输入 三、主要电路元器件介绍 3.1 AT89C51单片机介绍 AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除 HYPERLINK /view/132973.htm \t _blank 只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称 HYPERLINK /view/1012.htm \t _blank 单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多 HYPERLINK /view/2613031.htm \t _blank 嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 3.1.1 主要技术指标和特性 ◆与MCS-51 兼容 　◆4K字节可编程闪烁存储器 　◆寿命：1000写/擦循环 　◆数据保留时间：10年 　◆全静态工作：0Hz-24MHz 　◆三级程序存储器锁定 　◆128×8位内部RAM 　◆32可编程I/O线 　◆两个16位 HYPERLINK /view/281961.htm \t _blank 定时器/计数器 　◆5个中断源 　◆可编程串行通道 　◆低功耗的闲置和掉电模式 ◆片内振荡器和时钟电路 3.1.2 外部引脚 VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为 HYPERLINK /view/1410710.htm \t _blank 高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在F