信号发生器的设计.docx

信号发生器的设计 北方民族大学实训报告 系（部、中心） 姓名学号 专业班级 同组人员 课程名称 实训题目名称 起止时间 成绩 指导教师签名 北方民族大学教务处制评语： 成绩： （1）：答辩（%） （2）：报告（%） （3）：平时（%） 总成绩： 指导老师： 年月日 目录 一、设计目的及原理. 错误!未定义书签。 1、设计目的 . 错误!未定义书签。 2、设计原理 . 错误!未定义书签。 二、设计方案. 错误!未定义书签。 2.1 方案的选择. 错误!未定义书签。 2.2 方案的确定. 错误!未定义书签。 2.3 系统总体框图. 错误!未定义书签。 三、系统硬件设计. 错误!未定义书签。 3.1 系统主芯片为AT89S51 . 错误!未定义书签。 3.2 系统D/A转换芯片DAC0832 . 错误!未定义书签。 3.3 系统的放大输出芯片OP07 . 错误!未定义书签。 3.4 信号发生器硬件电路（proteus）. 错误!未定义书签。 3.5 系统供电电源. 错误!未定义书签。 3.6 系统的晶振复位电路 . 错误!未定义书签。 四、系统软件设计. 错误!未定义书签。 五、信号发生器protel . 错误!未定义书签。 六、信号发生器实物图. 错误!未定义书签。 七、实训元件清单. 错误!未定义书签。 八、实训心得. 错误!未定义书签。 九、参考文献. 错误!未定义书签。 一、设计目的及原理 1、设计目的随着社会的发展，科学的进步，人们 的生活水平在逐步的提高，尤其是微电子技术的发展，犹如雨后春笋般的变化，单片机的应用已经越来越贴近生活，信号系统在电子工业中的应用也越来越广泛，基于这样的理念，本次设计是用单片机来设计的信号发生器。该设计系统是以AT89S51 为单片机，DAC0832为D/A转换器，OP07作为放大输出设计的信号发生系统，实现信号的产生与输出放大，通过本次设计，要求熟练掌握单片机的应用，熟悉电子产品的制作流程，对电子产品的设计制作过程有一定的认识，并学会熟练使用Protues 、Keil 和Protel 等软件。 2、设计原理信号发生系统利用单片机与D/A转换 芯片的应用，利用单缓冲方式连接单片机与DAC0832，通过单片机输入数据控制DAC0832输出模拟信号，最终信号利用放大器OP07的放大作用放大输出的电流信号，使信号发生器输出各种设定的波形。 二、设计方案 2.1方案的选择 方案一、利用单片机与信号发生器MAX038，通过控制单片机的输出引脚控制MAX038的输入A0、A1，信号发生器的输入变化来输出不同的波形。 方案二、通过单片机输出不同波形的数字量，将数字量传输给D/A转换器，通过D/A转换器将数字量转化为模拟量，从而实现波形的输出。 2.2方案的确定 单片机控制的DAC0832 D/A转换器是8位分辨率D/A转换集成芯片，与处理器完全兼容，其价格低廉，接 口电路及程序简单，转换控制容易，而且输出较为稳定， 可实现具体稳定波形的输出。 2.3 系统总体框图 三、系统硬件设计 3.1 系统主芯片为AT89S51 AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。 VCC：电源电压输入端。 GND：电源地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 PDIP封装的AT89S51管脚图 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外 部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口除了作为普通I/O口，还有第二功能： P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（T0定时器的外部计数输入） P3.5 T1（T1定时器的外部计数输入） P3.6 /WR（外部数据存储器的写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器的读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 I/O口作为输入口时有两种工作方式，即所谓的读端口与读引脚。读端口时实际上并不从外部读入数据，而是把端口锁存器的内容读入到内部总线，经过某种运算或变换后再写回到端口锁存器。只有读端口时才真正地把外部的数据读入 到内部总线。89C51的P0、P1、P2、P3口作为输入时都是准双向口。除了P1口外P0、P2、P3口都还有其他的功能。 RST：复位输入端，高电平有效。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：地址锁存允许/编程脉冲信号端。当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE 才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 PSEN：外部程序存储器的选通信号，低电平有效。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 EA/VPP：外部程序存储器访问允许。当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定 为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：片内振荡器反相放大器和时钟发生器的输入端。 XTAL2：片内振荡器反相放大器的输出端。 3.2系统D/A转换芯片DAC0832 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。图1-1和图1-2分别为DAC0832的引脚图和内部结构图。其主要参数如下：分辨率为8位，转换时间为1s，满量程误差为±1LSB，参考电压为(+10-10)V，供电电源为(+5+15)V，逻辑电平输入与TTL兼容。从图1-1中可见，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。 图1-1中，当ILE 为高电平，片选信号 /CS 和写信号/WR1 为低电平时，输入寄存 器控制信号为1，这种 情况下，输入寄存器的 输出随输入而变化。此 后，当/WR1由低电平 图1-1、DAC0832引脚图 变高时，控制信号成为低电平，此时，数据被锁存到输入寄存器中，这样输入寄存器的输出端不再随外部数据DB的变化而变化。 对第二级锁存来说，传送控制信号/XFER 和写信号/WR2同时为低电平时，二级锁存控制信号为高电平，8位的DAC寄存器的输出随输入而变化，此后，当/WR2由低电平变高时，控制信号变为低电平，于是将输入寄存器的信息锁存到DAC寄存器中。 图1-1中其余各引脚的功能定义如下： (1)、DI7DI0 ：8位的数据输入端，DI7为最高位。 (2)、I OUT1 ：模拟电流输出端1，当DAC寄存器中数据全为1 时，输出电流最大，当DAC寄存器中数据全为0时，输 出电流为0。 (3)、I OUT2 ：模拟电流输出端2，I OUT2与I OUT1的和为一个常 数，即I OUT1I OUT2常数。 (4)、R FB ：反馈电阻引出端，DAC0832内部已经有反馈电阻， 所以R FB端可以直接接到外部运算放大器的输出端，这样 相当于将一个反馈电阻接在运算放大器的输出端和输入端 之间。 (5)、V REF ：参考电压输入端，此端可接一个正电压，也可接 一个负电压，它决定0至255的数字量转化出来的模拟量 电压值的幅度，V REF范围为(+10-10)V。V REF端与D/A 内部T形电阻网络相连。