C单片机的信号发生器.docVIP

基于单片机的信号发生器设计 目录 摘要 1 第一章 绪论 2 1.1波形发生器简介 2 1.2 单片机相关介绍 2 1.3 设计意义 2 1.4 设计内容 3 第二章 方案比较、设计和论证 3 2.1 单片机方案选择 3 2.2 D/A转换器接线方式选择 3 第三章 系统设计 4 3.1 总体系统设计 4 3.2 硬件实现及单元电路设计 5 第四章 系统调试及仿真 8 4.1系统仿真 8 第五章 结论 10 参考文献 11 附录 程序清单 13 基于单片机的信号发生器 摘要：随着电子测量技术与计算机技术的紧密结合，一种新的信号发生器-----波形发生器应运而生。所谓波形发生器是能够产生大量的标准信号和用户定义信号，并保证高精度、高稳定性、可重复性和易操作性的电子仪器。单片机作为微型计算机的一个重要分支，有着广泛的应用范围。本文介绍的是利用89C51单片机和数模转换器件DAC0832产生所需不同信号的低频信号源，其信号幅度和频率都是可以按要求控制的。本设计核心任务是：以AT89C51为核心，结合D/A转换器和DAC0832等器件，用仿真软件设计硬件电路，用汇编语言编写驱动程序，以实现程序控制产生正弦波、三角波、方波、锯齿波四种常用低频信号。可以通过按键选择波形和输入任意频率值。 关键词：AT89C51单片机；信号发生器；DAC0832 第一章 绪论 1.1波形发生器简介 以单片机为核心设计了一个低频函数信号发生器。信号发生器采用数字波形合成技术,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出自定义波形,如正弦波、方波、三角波及其他任意波形。波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变。介绍了波形的生成原理、硬件电路和软件部分的设计原理。介绍了单片机控制D/A转换器产生上述信号的硬件电路和软件编程、DAC0832 D/A转换器的原理和使用方法、AT89C51以及与设计电路有关的各种芯片、关于产生不同低频信号的信号源的设计方案。该信号发生器具有体积小、价格低、性能稳定、功能齐全的优点。 1.2 单片机相关介绍 单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。 通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和 I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。 单片机经过1、2、3代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引脚的多功能化，以及低电压,低功耗。 1.2.1 D/A转换器 DAC0832是双列直插式8位D/A转换器。能完成数字量输入到模拟量(电流)输出的转换。其主要参数如下：分辨率为8位，转换时间为1μs，满量程误差为±1LSB，参考电压(+10/span-10)V，供电电源为(+5～+15)V，逻辑电平输入与TTL兼容。在DAC0832中有两级锁存器，第一级锁存器称为输入寄存器，它的允许锁存信号为ILE，第二级锁存器称为DAC寄存器，它的锁存信号也称为通道控制信号 /XFER。 1.3 设计意义 使用单片机作为本设计的控制方案主要是考虑到其低廉的成本和易学易用的特性，相较于类似ARM这类性能更为强大的控制方案，单片机的性能并非其优势所在。但是如何充分利用单片机已有的功能进行最大化的开发才是本设计的重点。 总的来说，本设计意义有如下2个方面： (1)波形发生器应用进行研究和开发； (2)探究单片机在信号发生器中应用，举一反三，延伸到其他类似领域的应用； 1.4 设计内容 本设计的主要内容包括如下几个方面： (1)设计信号发生器的实现方案； (2)设计单片机最小系统和周边电路； (3)设计整个系统的电路分布和接线； (4)使用汇编语言编写整个系统运行所需要的程序； 第二章 方案比较、设计和论证 2.1 单片机方案选择 方案一: 采用标准 AT89C51单片机作为控制器；波形选择通过按键来选择，波形通过DAC0832。按以上系统框架设计，占用单片机端口资源少。该系统具有电路简单，设计方便，显示亮度高，可靠性高等特点。 方案二: 采用AT89C52单片机作为控制器, 波形通过AD7542输出,利用此方案对系统资源浪费比较大，在模型制作中较少采用。 考虑到实际情况和波形的正确性，本设计采用了第一套方案。 2.2 D/A转换器接线方式选择 方案一: 采用单缓冲接线方式。 方案二: 采用双缓冲接线方式；此接线方式可使DAC转换输出前一个数据的同时将下一个数据传送到8位输入寄存器，优点是可以提高D/A转换的速度；其缺点是接线和编程稍复杂一点。 方案三: 采用直通接线方式；此接线方式接线简单、编程简单。 为了使接线和编程都简单易行，故选用