函数信号发生器报告书.doc

广西交通职业技术学院信息工程系期考作品报告书课程名称 电子电路设计与制作 作品题目 函数信号发生器 班 级 电信08-2班 学 号 062 089 085 姓 名 陈丽芳 陆宏茜 刘滨莲 任课教师 韦家正 二O一 O 年 七 月摘要本系统主要由主控电路、显示电路、键盘输入控制波形转换电路、复位电路、数码管显示电路、数模转换电路、运算放大模块组成。采用AT89S52单片机作为核心，对电路进行控制,可产生方波、三角波、正弦波。波形的频率可用程序控制改变，编程产生波形频率，再由DAC0832芯片组成的转换电路进行采样，再通过运放进行波形调整，最后由示波器显示出来，可以通过转换电路来有选择性的输出方波、三角波或正弦波；同时在数码管上也会显示相对应的频率。幅度与频率均可调节，频率范围为10-100H。Abstract The system consists of main control circuit, display circuit, keyboard input control waveform conversion circuit, reset circuit, digital control circuits, digital-analog conversion circuit, operational amplifier module. AT89S52 microcontroller used as the core of the control circuit can have a square wave, triangle wave, sine wave. The frequency can be programmed to change shape, programming generated wave frequency, then the conversion circuit DAC0832 chips to sample, then the waveform by adjusting the op amp, and finally displayed by the oscilloscope, you can convert the circuit to select the output square wave, triangle wave , sine wave; should also be displayed in the digital control corresponding frequency. Amplitude and frequency can be adjusted, the frequency range of 10-100H.目录一、系统方案论证与比较11.1 主电路系统设计的选择11.2 显示电路的选择1二、电路模块的设计与分析22.1 系统总设计方案22.1.1 主控电路22.1.2 键盘输入控制电路22.1.4 数码管显示模块32.1.5放大电路4三、系统软件设计5四、系统测试与分析64.1第一次调试64.2 第二次调试6五、设计制作总结7参考文献7附件一、系统电路图8附件二、元件清单列表9I一、 系统方案论证与比较此次作品要设计一个函数信号发生器，要求能输出峰峰值大于5V的方波、三角波、正弦波。波形频率在10-100HZ内可调，且能够显示波形频率，波形无明显失真。经讨论，我们得出以下方案。1.1 主电路系统设计的选择方案一、 通过查表法产生波形，此时需要事先存储方波、三角波、正弦波的256个采样点，通过控制输送采样点的速率及送点的时间间隔来改变输出波形的频率。此方案采用1片D/A芯片，DAC0832，及两个运放LM324。方案二、采用专用DDS集成芯片实现信号发生器，它由相位累加器、波形ROM、D/A转换器和低通滤波器构成。时钟频率给定后，输出信号的频率取决于频率控制字，频率分辨率取决于累加器位数，相位分辨率取决于ROM的地址线位数，幅度量化噪声取决于ROM的数据位字长和D/A转换器位数。经分析比较，方案一的硬件电路简单，且成本较低，方案二的波形虽好，但是电路复杂，芯片价格高，整个电路的成本较大，最终讨论决定采取方案一。1.2 显示电路的选择方案一、用数码管作为显示器件，它的估优点是接口简单，易于控制，对电压电流的要求低，价格便宜，寿命长。方案二、用液晶1602作为显示器件，优点是能显示更多的字符和汉字,显示信息较大，有着良好的人机界面,但是成本较高。功耗较低， 经比较分析，方案一比较符合电路要求，所以决定采用数码管显示。二、电路模块的设计与分析2.1 系统总设计方案系统主要由主控电路、键盘输入控制电路、D/A数模转换电路、数码管显示模块、放大电路，复位电路组成。由主控电路得出波形数据，再把数据输入DAC0832，产生模拟波形，由于DAC0832内部没有运算放大器，输出为电流形式，因此，需要在输出接上运放LM324,再输出波形，显示部分的作用是将每个波形的频率相对应的显示出来。2.1.1 主控电路用单片机AT89S52作为主控电路的的芯片， AT89S52是一种低功耗、高性能COMS8位微控制器具有8K在系统可编程FLASH存储器。在芯片写入三种波形相对应的程序，再把数据输入数模转换芯片DAC0832。如下(图2-1)所示： 图2-1（主控电路）2.1.2 键盘输入控制电路在实际电路中，我们使用轻触开关作为键盘输入，用单片机的P3.5、P3.6、P3.7作为键盘接口。系统只要控制三种波形切换工作模式，所以要采用以可以直接采用简单的独立式键盘电路，如下(图2-2)所示： 图2-2(键盘输入电路)2.1.3 D/A数模转换电路 用DAC0832作为数模转换的芯片，DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。与微处理器完全兼容。这个D/A芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。电路如下（图2-3）示： 图2-3（D/A数模转换电路）2.1.4 数码管显示模块显示部分用的是共阳极的数码管和三极管9015构成，如下（图2-4）所示：（图中用非门代替三极管进行仿真） 图2-4（显示电路）2.1.5放大电路 第一个运放的作用是将DAC0832输出的电流转换成电压，第二个是将电压放大再输出。用可用集成运放来完成，如UA741、LM324，本系统使用的是LM324,因为他的芯片里包括了。四个运放，直接用一个即可。如（图2-5）所示：图2-5（放大电路）三、系统软件设计本设计主要是掌握三个波形的产生方法，不同的波形主要是由输入DAC0832 的不同规律的数据，所以在软件设计是主要是构造各种波形的数据表格。方波只需要控制输出高低电平的时间，三角波的表格可以由数字量的增减来控制，产生正弦波关于构造一个正弦函数数值表，通过查该函数表来实现波形的输出。波形的频率控制是通过对输出数据的时间间隔控制。幅度是通过改变输出数据的大小来控制的。为了程序实现方便，可以把每种波形的数据表构造好，再统一查表来实现。程序流程图如下所示：主程序流程图:开始程序初始化 数码管显示NP3.5=0?切换波形YNP3.6=0?Y加10HZ P3.7=0?减10HZNY 图3-1（主程序流程图）中断流程图：延时D/A转换查找数据保护现场读取结果显示恢复现场退出中断 图3-2（中断流程图）四、系统测试与分析4.1第一次调试作品完成后，经检查后，拿去实验室接，第一次接时，数码管没亮，也无波形输出，我们不知其解，开始以为是软件稍入有问题，便重新稍入一次程序，再接上电源，结果情况还是一样，后来猜想是硬件电路有问题，决定再仔细检查一次电路，结果发现复位电路那里没连接，因我们用的是共阳极的数码管，必须输入低电平才亮，复位开关没接，则给和的一直都是高电平，则使数码管无法正常工作。经改正，接上电源，数码管亮了，但是显示的频率不对，且输出的波形失真严重，无法读其波形频率和幅值。4.2 第二次调试经过检查，觉得是电路干扰过大，便加了两个滤波电容，调试得出下列数据：表4-1：波形给入频率实际频率峰峰值波形形状方波70HZ67HZ6V无明显失真正弦波70HZ67HZ6V无明显失真三角波70HZ67HZ6V无明显失真表4-2：波形给入频率实际频率峰峰值波形形状方波60HZ57HZ6V无明显失真正弦波60HZ57HZ6V无明显失真三角波60HZ57HZ6V无明显失真表4-3：波形给入频率实际频率峰峰值波形形状方波100HZ100HZ6V无明显失真正弦波100HZ100HZ6V无明显失真三角波100HZ100HZ6V无明显失真五、设计制作总结 此次作品与以往不同，是三个人一组，人数多了，但工作量并不是相对地减少，因为这次的作品要加入单片机的内容，这对我们来说是个很大的挑战，刚接触时都 不知所措，不懂从何做起，但困难总是要对面的，我们要化压力为动力，坚决把这次作品做好去。我们分工合作，每个组员都有自己的主要任务，经上网查看资料及学长的指导，我们各个组员的任务都可以完成，虽说是分工，但是我们也要互相讨论，互相学习。在焊接、软件、调试等方面都遇到过很多问题，特别是在软件模块，对我们来说更是一个大大的难题。在第一次调试时，电路板接上电之后全无反应，我们不免会失望，但经过检查，发现复位端没有与单片机连接上，连上去后此问题得以解决。但是还存在波形失真，频率不对等问题，经过多翻努力，这些问题都可以克服了，达到了题目的要求。 经过这次作品，使我们更加明白了要学以致用，平常学的点滴在作品上都充分的体现了，要是平常不认真学习，就不能完成了。遇到不懂的东西要及时去弄明白，问人也好，自己去查资料也得，总之不能把问题积累，否则只会一事无成，永远都不懂。我们每次的作品都是以小组的形式完成而不是独自完成，这也说明了集体的力量是庞大的，这不仅体现在这次作品中，在日常生活也应如此，要团结互助，共同进步。参考文献1、电子技能训练邓木生 2009.52、单片机原理与应用王效华、张咏梅 2007.5 3、模拟电子技术黄强 20034、数字电路刘勇 2008.65、百度网7附件一、 系统电路图9附件二、元件清单列表序号名称型号数量（个、排、块）1电阻4.7K111K58.2K1200810K12滑动电阻10K110K13插槽DIP-401DIP-201DIP-141圆孔14数码管共阳数码管45三极管901246轻触开关小型46晶振24MHZ17电容1F/25V10.1F222P28万用板90mmX150mm19芯片AT89S521LM3242DAC08321