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多功能信号发生器(单片机).doc
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多功能信号发生器(单片机)
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单片机课程设计
题 目:多功能信号发生器设计
摘要
本设计是基于单片机 MCS-8031芯片的多功能波形发生器,由0831芯片、DA083
2芯片、运算放大器、发光二极管以及外围电路组成。该系统可实现四种波形的
输出,分别为:锯齿波、三角波、方波和正弦波,又可实现波频率和幅度的调节,
可在1Hz—12MHz 内产生任意锯齿波、三角波、方波和正弦波。经多次调试,本
设计具有波形清晰,频率、相位和幅度相对稳定,没有明显的失真,符合设计目
的要求,适合使用。
评语:
成绩
关键词:芯片;波形
1.引言
信号发生器是基础的通用仪器之一,是电子工程师信号仿真实验的最加工组,
在许多领域都有广泛的应用,例如,在工业生产、产品开发、科学研究等领域必
备的工具中都有所应用。
鉴于信号发生器用途广泛,而本题中用到了单片机多个芯片,更需要熟悉中
断程序的基本概念。对加深对单片机的知识运用颇有益处。
2.设计方案及原理
方案选择:
方案一:MCS8031 芯片中每一路模拟输出与 DAC0832 芯片相连,构成多个
DAC0832 同步输出电路,输出波形稳定,精度高,但是第二级 DAC0832 输出,容
易产生错误而且电路连接复杂。
方案二:MCS8031 芯片中只有一路模拟输出或几路模拟信号但非同步输出,
这种情况下 CPU 对 DAC0832 执行一次写操作,便把一个数据直接写入 DAC 寄存器,
DAC0832 的输出模拟信号随之对应变化。输出波形稳定,精度高,滤波好,抗干
扰效果好,连接简单,性价比高。
通过对上述两个方案的比较,选择方案二进行设计。
其工作原理为:当分别按下五个按键中的一个按键,就会实现方波、锯齿
波、三角波、正弦波输出,或实现频率或幅度调节。并且有五个发光二极管分别
作为不同波形及操作的指示灯。
3.硬件设计
总体功能图:
信
号
选
择
MCS-8031 DAC0832
运
算
放
大
器
反
相
比
例
调
节
器
输出
图 1 多功能信号发生器设计电路模块图
硬件电路图:
P2.5
P2.7
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
CS
 ̄
 ̄ ̄
XFER
WR
1
WR
2
ILE
R
FB
Iout1
Iout2
Vcc
GND
V
REF
DAC0832
8031
10K
5.1K
10K
10K
330
17
18
5k
_
+
+
_
GND
Vcc
Vcc
WR
EA
 ̄
 ̄
 ̄
 ̄
11
12
19
9
8
+220V
S1
S2
S3
S4
L1
L2
L3
L4
S5
L5
1K
R
P3.0
P3.1
P3.2
P3.3
P3.4
P1.0
P1.2
P1.1
P1.3
P1.4
Vcc
P0口
74L373
G
ALE
CS
GND
W2
Vref
XWR
1K
图 2 多功能信号发生器硬件接线电路图
硬件电路描述:
(1)P3 口的 P3.0—P3.4 分别与 S1—S5 五个开关相互连接;
(2)P1 口的 P1.0—P1.4 分别与 L1—L5 五个发光二极管相互连接;
(3)P0 口和地址锁存器 74LS373 相连,实现双向数据交换,并与 DAC0832 的
D0—D7 口相连,将数字信号送 DAC0832 进行数模转换;
(4)DAC0832 片选信号 CS 插孔与 8031 的 P2.5 口相连;
(5)DAC0832 的两路 WR 信号线与 8031 的 WR 相连接;
(6)DAC0832 的±12V 插孔分别与外置电源的±12V 连接;
(7)W2 区的 Vref 接 W2 区的 Vref,并调节使 Vref 为+5V。
4.软件设计
软件设计上,根据功能分了几个模块编程。模块主要有:主程序模块、锯齿
波模块、三角波模块、正弦波模块、方波模块、调频调幅模块及通过开关实现波
形切换模块。其各模块设计过程如下:
1)锯齿波的实现过程
锯齿波的实现是设置一个初值,然后进行加法操作,所加步数的大小根据要
求的频率来进行。当加到某个数之后,再重新设置初值,重复执行前面的操作,
如此循环下去。
程序流程图如图 3 所示。
2)三角波的实现过程
三角波的实现是设置一个初值,然后进行加数,当加到某个数之后,再进行
减数,减到初值之后,再重复前面的操作,这个操作和锯齿波的实现是相似的。
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omyligaga
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