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
姓 名： 高艺伟 禹明娟 学 号：311008000412 311008000406 专业班级：电气10—1班 电气10—2班 指导老师： 王莉 王新 所在学院： 电气工程与自动化学院
2113 年 4月 4 日
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摘要
本设计是基于STC10F08XE单片机构成的多功能信号发生器，可以用来产生方波，三角波，锯齿波等波形。
电源部分使用7805,7812,7912做出响应的电源。电源部分应充分考虑功率，所以还要有一定的滤波高频率波，使输出电压稳定功率可靠。显示部分使用1602液晶显示。便于操作简单。减少了对单片机使用频率。节约运行内存。提高了单片机的运算处理速度。波形产生部分采用了D/A转换芯片DAC0832和LM324。单片机通过控制0832输出变化的电流信号。324是电流信号转化为电压信号。人机通信主要靠显示屏了按键。通过5个按键可以调整波形，频率，振幅。具体做法：使用计数器的定时功能，将每个周期分为32个小段进行采样。在每个小段对信号进行采样。这样就能产生相应的信号。这是信号时微小的电流信号。我们在经过放大就能达到电压信号。在经过电压放大比较器就可以得出具有正负的信号。至于采样点的赋值问题。本次采用的是计算法。此设计优点是程序可移植性好集成度高。便于在使用中对程序改进维护且占用的存储空间小。缺点:对单片机的性能要求高。波形的精度和准确度和单片机的计算速度，计算精度成正比，是这种编程的最大瓶颈。但是随着科技的发展，现在芯片的计算精度、计算速度也大大提高。计算法的优越性更好。此次设计的信号发生器基于泰勒级数计算方法可以各种波形。
关键字：STC10F08XE单片机 DAC0832 多功能信号发生器
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目录
1 概述 ............................................................................................................................................. 4
1.1 单片机简述 ................................................................................................................... 4 1.2 信号发生器分类 .......................................................................................................... 4 1.3多功能信号发生器设计 ............................................................................................. 4 2 系统总体方案及硬件设计 .................................................................................................... 5
2.1总体部署 ........................................................................................................................ 5 2.2 总体方案选择 .............................................................................................................. 6 2.3改变幅度方案选择 ...................................................................................................... 6 2.4单片机详述 .................................................................................................................... 6 2.5 电源 .............................................................................................................................. 8 2.6 lcd显示 ........................................................................................................................ 8 2.7 波形产生 ..................................................................................................................... 10 3 软件设计 .................................................................................................................................. 13
3.1 基本要求 ..................................................................................................................... 13 3.2 Keil uVision4简介 ................................................................................................ 13 3.3 Keil 与Proteus 联合调试仿真 ......................................................................... 14
4 Proteus软件仿真 ........................................................................................................................ 15
4.1仿真图 ........................................................................................................................... 15 3.2 结果显示 ..................................................................................................................... 15
5 课程设计体会............................................................................................................................. 17 参考文献......................................................................................................................................... 17 附1 源程序代码.......................................................................................................................... 18 附2 系统原理图........................................................................................................................ 27
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1 概述
1.1 单片机简述
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所无法做到的。 1.2 信号发生器分类
信号发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。按信号波形可分为正弦信号、函数（波形）信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。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，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。
信号发生器有多种分类：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（即信号源）、标准信号发生器（输出功率能准确地衰减到-100分贝毫瓦以下）和功率信号发生器（输出功率达数十毫瓦以上）；按频率改变的方式分为调谐式信号发生器、扫频式信号发生器、程控式信号发生器和频率合成式信号发生器等。本次实验，我们做的信号发生器比较简单，能产生方波，三角波，锯齿波等波形，并且使其频率可调。 1.3多功能信号发生器设计
设计制作一个多功能信号发生器，可以产生方波、锯齿波和三角波。设计原理图如下图所示，其中单片机通过对键盘电路输入的频率数值进行处理，处理结果送与D/A转换电路实现数/模转换，输出电压再经过放大环节，进而形成模拟电压波形，最后经过双通道示波器输出，同时在显示电路中显示对应波形的频率值。波形的切换可以通过按键直接实现。
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2 系统总体方案及硬件设计
2.1总体部署
扫描键盘 初始化 100HZ 5V 方波
no
按键？ Key=1 Key=2 key=4 改变b的值 b==1 方波 b==2 三角波 b==3 锯齿波 Key=3 Key=6 改变f值 f*100为频率 改变p值 P/10为幅值 装定时器初值 算出步长 输出波形 5