河南理工大学
《单片机应用与仿真训练》设计报告
多功能信号发生器设计
姓 名： 王彦凯 王翱翔 专业班级： 电仪 09-03 指导老师： 王 莉 所在学院：电气工程与自动化学院
2012年6月25 日
摘要
本设计是多功能信号发生器，以 AT89S52 单片机为核心，通过按键输入控制输出信号的类型、频率和幅值，采用 DA 转换芯片DAC0832输出相应的波形，同时以LED 显示器进行实时显示信号相关信息。我们采用 C 语言进行编程，可实现100-1Khz的方波，锯齿波，三角波和正弦波四种波形的产生，且波形的频率、幅值可通过按键调节，并显示在数码管上。而且，波形的幅值还可通过电位器实现无极调幅，增加了可选幅值范围。经测试该设计方案线路优化，结构紧凑，性能优越，满足设计要求。
关键字：单片机AT89S52，DAC0832，信号发生器
目录
第1章 概述 ..................................................................................................................................... 1
1.1选题背景及其意义 ............................................................................................................ 1 1.2 单片机概述 ....................................................................................................................... 1 1.3 信号发生器分类 ............................................................................................................... 1 1.4 研究题目及其意义 ........................................................................................................... 2 第2章 信号发生器方案设计与选择 ............................................................................................. 3
2.1 方案的设计与选择 ........................................................................................................... 3 2.2 设计原理简介 ................................................................................................................... 3 2.3 设计功能 ........................................................................................................................... 5 第3章 主要电路元器件介绍 ......................................................................................................... 6
3.1 AT89S52单片机简介 ........................................................................................................ 6
3.1.1 单片机简介 ........................................................................................................... 6 3.1.2主要性能 ................................................................................................................ 6 3.1.3 管脚功能说明 ....................................................................................................... 7 3.2 DAC0832简介 .................................................................................................................... 8
3.2.1 DAC0832的主要特性参数 .................................................................................... 8 3.2.2 DAC0832结构 ........................................................................................................ 8 3.2.3 DAC0832工作方式 ................................................................................................ 9 3.3 数码显示管 ..................................................................................................................... 10
3.3.1 原理及分类 ......................................................................................................... 10 3.3.2 显示器的工作方式 ............................................................................................. 10 3.3.3 数码管字型码 ..................................................................................................... 11
第4章 单元电路的硬件设计 ....................................................................................................... 12
4.1 硬件原理框图 ................................................................................................................. 12 4.2 单片机 AT89S52 系统的设计 ....................................................................................... 12 4.3 时钟电路 ......................................................................................................................... 13 4.4复位电路 .......................................................................................................................... 13 4.5数码管电路 ...................................................................................................................... 14 4.6 DAC0832模数转换电路 .................................................................................................. 15 4.7 LM324运放电路和低通滤波电路 .................................................................................. 16 4.8 按键和波形指示LED电路 ............................................................................................. 17 第5章 系统软件设计 ................................................................................................................... 18
5.1软件开发环境简介 .......................................................................................................... 18
5.1.1 Keil uVision4简介 .......................................................................................... 18 5.1.2 Proteus7.10 简介 ............................................................................................. 19 5.1.3 Keil 与Proteus 联合调试仿真 ...................................................................... 19 5.2主程序 .............................................................................................................................. 20 5.3按键处理程序 .................................................................................................................. 21 5.4 数码管输出程序分析 ..................................................................................................... 22 5.5 各种波形产生思路 ......................................................................................................... 22
5.5.1 方波产生思路 ..................................................................................................... 22 5.5.2 锯齿波产生思路 ................................................................................................. 22
5.5.3 三角波产生思路 ................................................................................................. 23 5.5.4 正弦波产生思路 ................................................................................................. 23 5.6 仿真的各种波形效果 ..................................................................................................... 23 第6章 课程设计体会 ................................................................................................................... 24 参考文献 ......................................................................................................................................... 25 致 谢............................................................................................................................................... 26 附1：源程序代码 .......................................................................................................................... 27
1.主程序 ................................................................................................................................. 27 2.头文件 ................................................................................................................................. 27 附 2：系统原理图 ......................................................................................................................... 31 附 3：实物效果图 ......................................................................................................................... 32
河南理工大学本科课程设计报告
第1章 概述
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。
信号发生器作为一种常见的应用电子仪器设备，传统的可以完全由硬件电路搭接而成，如采用555振荡电路发生正弦波、三角波和方波的电路便是可取的路径之一，不用依靠单片机。但是这种电路存在波形质量差，控制难，可调范围小，电路复杂和体积大等缺点。在科学研究和生产实践中，如工业过程控制，生物医学，地震模拟机械振动等领域常常要用到低频信号源。而由硬件电路构成的低频信号其性能难以令人满意，而且由于低频信号源所需的RC很大；大电阻，大电容在制作上有困难，参数的精度亦难以保证；体积大，漏电，损耗显著更是致命的弱点。一旦工作需求功能有增加，则电路复杂程度会大大增加 1.2 单片机概述
单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器 CPU 随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、多种 I/O 口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片机具有集成度高、系统结构简单、使用方便、实现模块化、可靠性高、处理功能强、速度快等特点，因为被广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。 1.3 信号发生器分类
信号发生器是指产生所需参数的电信号的仪器。因其应用广泛，种类繁多，特性各异，分类也不尽一致。按信号波形可分为正弦信号、函数信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类；按频率覆盖范围分为低频信号发生器、高频信号发生器和微波信号发生器；按输出电平可调节范围和稳定度分为简易信号发生器、标准信号发生器和功率信号发生器；按频率改变的方式分为调谐式信号发生器、
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