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学位论文-—基于单片机的函数发射器.doc
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南阳师范学院 2007 届毕业生
毕业论文(设计)
题 目: 基于单片机的函数发射器
学 制: 2 年
专 业: 通信工程
完成日期: 2013—05—14
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目 录
摘要�����������������������������������������������(1)
引言�����������������������������������������������(2)
1 单片机简介����������������������������������������(2)
1.1 单片机概述 ��������������������������������������(2)
1.2 信号发生器的分类 ���������������������������������(2)
1.3 研究内容����������������������������������������(3)
2 方案的设计与选择 ����������������������������������(3)
2.1 方案的比较 ��������������������������������������(3)
2.2 设计原理����������������������������������������(4)
2.3 设计思想����������������������������������������(4)
2.4 设计功能����������������������������������������(5)
3 硬件设计 �����������������������������������������(5)
3.1 硬件原理框图 ������������������������������������(5)
3.2 主控电路����������������������������������������(6)
3.3 数/模转换电路������������������������������������(7)
3.4 按键接口电路 ������������������������������������(7)
4 软件设计 �����������������������������������������(8)
4.1 程序流程图������������������������(8)
4.2 电路原理图及源程序 �������������������(15)
4.3 四种波形的仿真波形图 ������������������(26)
4.4 程序仿真结果 ����������������������(28)
4.5 实验小结 ���������������������������������������(29)
6 总结 �����������������������(29)
参考文献 ������������������������������������������(29)
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/87976694/bg3.jpg)
1
基于单片机的函数信号发生器的设计与仿真
作 者:
指导老师:
摘要:本系统利用 80C51 设计一个函数信号发生器,详细说明了其实现过程。本系统使
用汇编语言编写,用 80C51 单片机来实现各模块功能,使用 PROTEUS 进行仿真。本文描
述使用汇编语言和 PROTEUS 仿真实现函数信号发生器的基本功能,实现了方波、三角波、
正弦波、锯齿波,频率可调为 10HZ、100HZ、500HZ、1000HZ。本文给出了源程序、各模
块的连接图以及仿真图,并做出了详细的分析。
关键词:汇编语言,PROTEUS,函数信号发生器,80C51
Design and simulation of the function signal generator based on MCU
Electronics and Information Science and Technology
Candidate: Liu Pingan
Advisor: Cai Jianhua
Abstract: This system uses 80C51 designed a function signal generator, describes detailedly the
implementation process. The system uses the Assembler language, realizing every function uses 80C51,
applying PROTEUS to simulate in order to realize the function every modules. This article describes the
use of Assembler language and PROTEUS simulation, to achieve the basic functions of the Function signal
generator, realized square-wave, triangle wave, sine wave, saw-tooth wave , and the frequency adjustable
for 10HZ,100HZ,500HZ,1000HZ . This article gives the original program and the simulating diagram and
the combination of all of the modules, gives detail analysis of every simulating diagram as well.
Keywords: Assembler language, PROTEUS, Function signal generator, 80C51
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2
引言
在科学研究、工程教育及生产实践中,如工业过程控制、教学实
验、机械振动试验、动态分析、材料试验、生物医学等领域,常常需
要用到低频信号发生器。函数发生器作为一种通用的电子仪器,在生
产、科研、测控、通讯等领域都得到了广泛的应用。但市面上能看到
的此类仪器在频率精度、带宽、波形种类及程控方面都已不能满足许
多方面实际应用的需求。我们长期使用的信号发生器,大部分是由模
拟电路构成的,这类仪器作为信号源,频率可达上百 MHz,在高频范
围内其频率稳定性高、可调性好。但用于低频信号输出时,它所需要
的 RC 值很大,参数准确度难以保证。而且其体积大,损耗也大。前
人研制了采用 8031 单片机及程序存储器构成的最小系统组成的数字
式低频信号发生器,它在低频范围内性能好,但是体积较大,价格较
贵。随着大规模集成电路技术的发展,集成度不断提高,使得微型机
的速度和性能大为提高,可靠性增加,成本降低。MCS-51 就是将具
有存储程序、处理数据以及与外设交换信息的功能电路集成在一块芯
片中,并符合一定系统结构而构成的单片机。
1 单片机特点
1.1 单片机概述
随着大规模集成电路技术的发展,中央处理器(CPU)、随机存取
存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、(I/O)接口、定时器/计数器和串行
通信接口,以及其他一些计算机外围电路等均可集成在一块芯片上构
成单片微型计算机,简称为单片机。单片机具有体积小、成本低,性
能稳定、使用寿命长等特点。其最明显的优势就是可以嵌入到各种仪
器、设备中,这是其他计算机和网络都无法做到的
[1,2]
。
1.2 信号发生器的分类
信号发生器应用广泛,种类繁多,性能各异,分类也不尽一致。
按照频率范围分类可以分为:超低频信号发生器、低频信号发生器、
视频信号发生器、高频波形发生器、甚高频波形发生器和超高频信号
发生器。按照输出波形分类可以分为:正弦信号发生器和非正弦信号
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/87976694/bg5.jpg)
3
发生器,非正弦信号发生器又包括:脉冲信号发生器,函数信号发生
器、扫频信号发生器、数字序列波形发生器、图形信号发生器、噪声
信号发生器等。按照信号发生器性能指标可以分为一般信号发生器和
标准信号发生器。前者指对输出信号的频率、幅度的准确度和稳定度
以及波形失真等要求不高的一类信号发生器。后者是指其输出信号的
频率、幅度、调制系数等在一定范围内连续可调,并且读数准确、稳
定、屏蔽良好的中、高档信号发生器
[1,2]
。
1.3 研究内容
本文是做基于单片机的信号发生器的设计,将采用编程的方法来
实现三角波、锯齿波、矩形波、正弦波的发生。根据设计的要求,对
各种波形的频率进行程序的编写,并将所写程序装入单片机的程序存
储器中。在程序运行中,当接收到来自外界的命令,需要输出某种波
形时再调用相应的中断服务子程序和波形发生程序,经电路的数/模
转换器和运算放大器处理后,从信号发生器的输出端口输出。
2. 方案的设计与选择
2.1 方案的比较
方案一:采用单片函数发生器(如 8038),8038 可同时产生正弦
波、方波等,而且方法简单易行,用 D/A 转换器的输出来改变调制电
压,也可以实现数控调整频率,但产生信号的频率稳定度不高。
方案二:采用锁相式频率合成器,利用锁相环,将压控振荡器
(VCO)的输出频率锁定在所需频率上,该方案性能良好,但难以达
到输出频率覆盖系数的要求,且电路复杂。
方案三:采用单片机编程的方法来实现。该方法可以通过编程的
方法来控制信号波形的频率和幅度,而且在硬件电路不变的情况下,
通过改变程序来实现频率的变换。此外,由于通过编程方法产生的是
数字信号,所以信号的精度可以做的很高。
鉴于方案一的信号频率不够稳定和方案二的电路复杂,频率覆盖
系数难以达标等缺点,所以决定采用方案三的设计方法。它不仅采用
软硬件结合,软件控制硬件的方法来实现,使得信号频率的稳定性和
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