基于51单片机的函数信号发生器 刘志强.docx

基于51单片机的函数信号发生器参赛组员： 刘志强王力郑艳霞二0一一年五月十七日摘要波形发生器是一种常用的信号源，广泛地应用于电子电路、自动化控制系统和教学实验等领域。本函数发生器采用STC89C51单片机作为控制核心，外围由数字/模拟转换电路（DAC0832）、运放电路（LM351）、稳压电路（KA7805、KA7905）、按键和LCD显示电路等构成。整个电路由STC89C51单片机和DAC0832数模转换器组成信号发生器，基准电压由稳压电路KA7805和KA7905构成，运放LM351构成偏置、滤波以及放大电路。由于采用器件均具有较高的性价比，使得整个函数信号发生器具有价格低、性能高、稳定性好、操作方便、体积小、耗能低等特点。此电路线路多由排针引出，由杜邦线进行外部线路连接，故出现故障易于查找，操作方便，放大电路电位器控制，易于改变增益大小，便于幅值修改。此函数发生器通过按键控制产生方波、三角波、正弦波，同时由LCD1602同步显示频率、幅值和步进。频率变化范围为10Hz—10kHz，波形平滑，频率准确。本系统设计简单、性能优良，具有一定实用性。关键字：单片机；运放；DAC0832；调频；LCD1602目 录一、系统方案…………………………………………………………11、1 信号发生部分………………………………………………… 1 1、2 显示部分………………………………………………………2 1、3 滤波及幅值显示……………………………………………… 2二、系统设计………………………………………………………… 3 2、1 整体设计方案………………………………………………… 3 2、2 总提框图……………………………………………………… 3 2、3 主要流程图…………………………………………………… 4三、硬件电路………………………………………………………… 4 3、1 单片机电路…………………………………………………… 5 3、2 DAC0832电路………………………………………………… 5 3、3 滤波电路……………………………………………………… 5 3、4 放大电路……………………………………………………… 6 3、5 部分参数运算………………………………………………… 6四、软件设计及流程………………………………………………… 7 4、1 流程图………………………………………………………… 7 4、2 软件设计部分思想…………………………………………… 7五、 调试及测试结果……………………………………………… 10 5、1 软件调试………………………………………………… 10 5、2 硬件调试………………………………………………… 10六、 参考文献………………………………………………………… 13七、附录……………………………………………………………… 13 整体原理图……………………………………………………… 13 重要程序代码…………………………………………………… 14一、系统方案题目要求实现任务为制作一个能产生100Hz-1000Hz，频率可调的正弦波、方波和三角波的信号发生器，输出波形无失真。不可使用DDS和专用芯片。并可扩展至频率10Hz-10kHz，步进100Hz，输出正弦波Vpp在0-5V之间，且可以实时显示频率、幅值和步进。由于不可使用专用芯片和锁相环倍频技术，故以下方案论证皆不涉及专用芯片及锁相环。信号发生部分方案一：采用RC串并联振荡器产生正弦信号，利用比较器产生方波，通过积分产生三角波。频率变化利用RC大小控制。此方案优点：技术成熟，可参考资料较多。缺点外部电路元器件较多，调试难度较大，频率稳定度和准确度差，很难满足频率变化要求，更无法满足步进。方案二：基于MAX038内部结构图通过51单片机通过0832数模转换器产生小阶梯模拟量正弦波波形，通过正弦波可比较产生方波和积分产生三角波。优点频率可调，且有详细的工业成型内部电路原理图。缺点积分电路衰减产生，且在不同频率段无法使用一个积分电路完成。硬件制作复杂，调试麻烦。方案三：通过51单片机和DAC0832产生方波，三角波和正弦波的小阶梯式模拟量波形，通过采样点间的间隔时间和采样点数目的控制产生10Hz-10kHz的频率，在低频段尽量多的采样点避免使用不同滤波电路。然后经过LPF滤波即可产生波形。通过以上方案比较及验证可以得出结论，方案三可能性最大，且硬件电路简单，调试方便，满足电路需求。故选此方案。1、2 显示部分方案一：LED数码管显示。由于要求同时显示频率、幅值和步进。LED数码管不能显示字符，故此方案不可行。方案二：点阵显示。显示效果不好，且不易控制编程较难，故不采用此方