燕山大学本科生毕业设计（论文）
摘要
本文是基于单片机的低频信号发生器的设计。我所设计的信号发生器是由单片机AT89C51，D/A转换器DAC0832，低频放大器LM324和四位一体数码管实现的。本系统输出的电压范围是0～5V，频率范围是1～1000Hz，以电压的方式输出正弦波、三角波和方波信号，用数码管显示信号的频率。可通过键盘选择输出波形和调节频率的大小。该信号发生器具有操作简便、灵活，性价比高和智能化的特点，可广泛用于电子测量、调试工程中。
本文首先对信号发生器的原理，发展历史进行了较全面的介绍，为本次设计奠定了扎实的基础。其次，介绍了信号发生器的种类，通过对几种不同低频信号发生器的比较从中确定本次设计方案，并介绍其基本设计原理。其次，通过学习AT89C51和DAC0832的主要结构和功能,设计了一种以这两个芯片为核心的低频信号发生器。本次设计主要是通过软件控制整个电路系统，最后通过软件的主程序流程图和子程序流程图介绍本系统软件的工作过程。
关键词 信号发生器；单片机AT89C51；D/A转换；低频放大器
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燕山大学本科生毕业设计（论文）
Abstract
This article is according to the low-frequency signal generator single-chip design. I designed the signal generator is made up with a single-chip microcomputer of AT89C51, D/A converter of DAC0832, low-frequency amplifier of LM324 and four-in-one digital control to achieve. The system can output the electric voltage biggest be worth for the 0-5 V. The frequency is a 1-1000 Hz Of rectangle wave, triangle wave, and sine wave，for third kinds of form signal.,output voltage waveform signal with a digital display signal frequency. The signal generator is simple, flexible, cost-effective and intelligent features, can be widely used in electronic measurement and testing work.
This article first introduce signal generating device principle, the historical development has been carrying on the comprehensive introduction, has laid the solid foundation for this design. Secondly, introduced signal generating device's type, through to several kind of different low-frequency signal generator's comparison definite this design proposal, and introduces its important job principle. Thridly, through studies AT89C51 and the DAC0832 primary structure and the function, has designed one kind of these two chips as the core low-frequency signal generator. This design is mainly through the software control entire circuitry, finally introduces this system software work process through software's master routine flow chart and the subroutine flow chart.
Keywords The signal occurrence machine；Monolithic machine AT89C51；
D/A conversion；low noise amplifier
II
目 录
摘要 ....................................................................................................................... I Abstract ................................................................................................................ II 第1章 绪论 ........................................................................................................ 1
1.1 课题背景 ............................................................................................... 1
1.2 信号发生器的发展历史 ....................................................................... 1 1.3 信号发生器发展趋势及现状 ............................................................... 3 1.4 课题主要内容和章节安排 ................................................................... 4 第2章 低频信号发生器的设计原理 ................................................................ 6
2.1 信号发生器的种类 ............................................................................... 6 2.1.1 按输出信号频率范围分类 ............................................................ 6 2.1.2 按输出波形分类 ............................................................................ 6 2.1.3 按信号发生器的性能分类 ............................................................ 7 2.2 低频信号发生器的方案设计 ............................................................... 7 2.2.1 方案一 ............................................................................................ 7 2.2.2 方案二 ............................................................................................ 8 2.2.3 方案三 ............................................................................................ 9 2.3 基于AT89C51信号发生器的方案设计及原理 ................................. 9 2.3.1 信号发生器的硬件电路设计方案 ................................................ 9 2.3.2 信号发生器的软件电路设计方案 ............................................... 11 2.4 本章小结 ............................................................................................. 12 第3章 信号发生器的硬件部分 ...................................................................... 13
3.1 主要器件 ............................................................................................. 13 3.1.1 单片机芯片AT89C51 ................................................................. 13 3.1.2 数模转换器DAC0832 ................................................................ 16 3.1.3 LM324的结构与功能 .................................................................. 18 3.2 单元电路设计 ..................................................................................... 19 3.2.1时钟电路 ....................................................................................... 19 3.2.2复位电路 ....................................................................................... 20 3.2.3 电源电路 ...................................................................................... 20
III
3.2.4 数码管显示接口电路 ................................................................... 21 3.2.5 键盘接口电路 ............................................................................... 22 3.2.6 D/A转换电路 ................................................................................ 23 3.2.7 I/V转换电路 ................................................................................. 24 3.3 本章小结 .............................................................................................. 25 第4章 信号发生器的软件部分 ...................................................................... 26
4.1 主程序流程图 ...................................................................................... 26 4.2 子程序流程图 ...................................................................................... 27 4.2.1 显示子程序流程图 ....................................................................... 27 4.2.2 正弦波产生流程图 ....................................................................... 28 4.2.3 方波和三角波产生流程图 ........................................................... 29 4.2.4 中断子程序流程图 ....................................................................... 30 4.3.5 键扫描子程序流程图 ................................................................... 32 4.3 本章小结 .............................................................................................. 33 结 论 .................................................................................................................. 34 参考文献 ............................................................................................................ 35 致 谢 .................................................................................................................. 57 附录1 ................................................................................................................. 37 附录2 ................................................................................................................. 42 附录3 ................................................................................................................. 46 附录4 ................................................................................................................. 56
IV
燕山大学本科生毕业设计（论文）
第1章 绪论
1.1 课题背景
随着社会科学的进步，电力电子技术的发展，人们对于一些电路分析所需的仪器种类越来越多，同时要求其的精度也越来越高。科学技术的发展应是以面向人性化、智能化、经济化为一体的发展为目标。本论文正是以单片机控制信号发生器为出发点，用单片机作为中央控制器，直接由软件产生波形信号的输出，并可通过软件的修改，达到输出三种波形的目的及其他相关的功能。
单片机本身就是一个小型化的微机系统。是将微处理器、存储器、定时/计数器、I/O接口电路等集成在一个芯片上的大规模集成电路。单片机技术与电路设计技术、传感与测量技术、信号与系统分析技术、可编程逻辑应用技术、微机接口技术、数据库技术以及数据结构、计算机操作系统、汇编语言程序设计、高级语言程序设计、软件工程、数据网络通信、数字信号处理、自动控制、误差分析、仪器仪表结构设计和制造工艺等的结合，使得单片机的应用非常广泛。
测量过程中用到的信号发生器，通常被称为信号源。在科研、使用、生产、测试和维修各种电子元器件、部件及整机设备时，都需要用信号源提供激励信号，由它产生不同频率、不同波形的电压和电流信号，并加到被测器件、设备上，然后用其他测试仪器观测其输出响应。信号发生器可提供符合一定电技术指标的电信号，其波形、频率和幅度都可调节，并可以准确读出数值。在电子测量中，信号发生器是最基本，应用最广泛的测量仪器。其功用主要有以下三方面：1)作为激励源：作为某些电气设备的激励信号源。2)信号仿真：在设备测量中，常需要产生模拟实际环境特性的信号，如对干扰信号进行仿真。3)校准源：产生一些标准信号，用于对一般信号源进行校准。
1.2 信号发生器的发展历史
作为工业产品特别是电力、电子产品的研制和生产领域中最重要的测试
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