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基于51单片机的多功能信号发生器.pdf
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基于51单片机的多功能信号发生器.pdf
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河南理工大学
《微机原理与单片机接口技术》
课程设计报告
多功能信号发生器设计
2013 年 1 月 10 日
摘要
本次设计是一个多功能信号发生器,可以产生、方波、锯齿波和三角波。函
数信号发生器的设计方法有多种,利用单片机设计的函数信号发生器具有编程灵
活,功能更以扩充等实际的优点。设计原理图如下图所示,其中单片机通过软件
对键盘输入的频率数值进行处理,处理结果送与 D/A 转换部分实现数/模转换,
。
-可编辑修改-
输出的电流再经过电流/电压转换环节,进而形成模拟电压波形,最后经过过载
保护电路输出。同时在数码管内显示该频率数值。波形的切换可以通过按键直接
实现。在编程语言上,我们选择自身比较熟悉的 C 语言,这样在后期波形的调
试及与硬件衔接方面更容易发挥出自身优势。根据设计的要求,对各种波形的频
率和幅度进行程序的编写,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。经过设计及后期长时间的调试,设计的所有功能均已实现:
(1)具有产生方波、锯齿波、三角波三种周期性波形的功能。(2)输出波形的
频率范围为 100Hz~1kHz;频率步进间隔≤100Hz。(3)输出波形幅度范围 0~
5V,可按步进 0.1V(峰-峰值)调整。(4)具有显示输出波形的类型、周期和
幅度的功能。
关键词:单片机,函数发生器,共阴极数码管
。
-可编辑修改-
目录
第一章 绪论 .......................................................................... 4
1.1 选题背景及其意义 ................................................................................................................ 4
1.2 单片机概述 ............................................................................................................................. 5
1.3 信号发生器的分类 ................................................................................................................ 5
1.4 研究内容 ................................................................................................................................ 5
第二章 方案的设计与选择 ..................................................... 6
2.1 方案的比较 ............................................................................................................................ 6
2.2 设计原理 ................................................................................................................................ 6
2.3 设计思想 ................................................................................................................................ 7
2.4 设计功能 ................................................................................................................................ 8
第三章 硬件设计 ................................................................... 9
3.1 硬件原理框图........................................................................................................................ 9
3.2 主控电路 ................................................................................................................................ 9
3.3 数/模转换电路 .................................................................................................................... 10
3.4 按键接口电路...................................................................................................................... 11
3.5 时钟电路 .............................................................................................................................. 11
。
-可编辑修改-
第四章 ADC0832 内部结构及配置 ...................................... 11
4.1D/A 转换器 DAC0832 ....................................................................................................... 12
第五章 实验结果 ................................................................. 14
5.1 实验输出波形....................................................................................................................... 14
第六章设计总结 .................................................................. 15
参考文献 ............................................................................. 15
附录 .................................................................................... 16
1 元件清单 .................................................................................................................................. 16
2 源程序 ...................................................................................................................................... 17
第一章 绪论
1.1 选题背景及其意义
信号发生器又称信号源或振荡器,在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形,如方波、锯
齿波、三角波、正弦波的电路被称为函数信号发生器。在通信、广播、电视系统,
在工业、农业、生物医学领域内,函数信号发生器在实验室和设备检测中具有十
分广泛的用途。
。
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1.2 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(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。
1.3 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。
1.4 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,对各种波形的频率和幅
度进行程序的编写,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
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