低频信号发生器本科毕业设计(43页).docx

-低频信号发生器本科毕业设计-第 33 页本科毕业设计(论文)FINAL PROJECT/THESIS OF UNDERGRADUATE(2015届)基于51单片机的低频信号发生器的设计The Design of Low-frequency SignalGenerator on the 51 Microcontrollers学院XX学院专业自动化学生姓名XXX学号XXXX指导教师XX完成日期XXXX承诺书本人郑重承诺：所呈交的毕业论文“基于51单片机的低频信号发生器设计”是在导师的指导下，严格按照学校和学院的有关规定由本人独立完成。文中所引用的观点和参考资料均已标注并加以注释。论文研究过程中不存在抄袭他人研究成果和伪造相关数据等行为。如若出现任何侵犯他人知识产权等问题，本人愿意承担相关法律责任。承诺人(签名)：_ _日期： 2015 年 月 日摘 要在科学技术飞速发展的今天，数字技术和计算机技术己经深入到了工业、商业、农业、教育、军事、医疗、等诸多领域以及我们生活中的任何角落，应用十分广泛。在工业领域，在逐渐追求小巧、精致、轻薄的自动化控制器、自动化相关的仪表，以及家电产品等现状下，单片机具有精确的控制功能、小巧的体积，相当高可靠性以及性价比高的特点，所以受到了人们的青睐。单片机在工程控制领域、智能化仪表系统等领域逐渐显示出蓬勃的生命力，使传统的电子技术产生了一场巨变，成为了计算机发展史上又一个新的起点。智能仪器仪表的出现，扩充了传统仪器的适用范围。智能仪器由于其体积小、功能强大、功耗低等诸多优势，迅速地在科研单位、家用电器、工业或企业中得到了广泛的应用。此函数发生器采用了51 单片机作为控制器，采用数模转换电路（DAC0832）、运放电路、LED显示灯和按键等器件。其中51单片机和DAC0832数模转换器组成低频信号发生器。它具有价格低、性能高并且在低频范围内稳定性好、操作十分方便、体积较小、耗电也很少等特点。由于采用了运算放大器，电路具有较高的稳定性，各方面的性能也很高。而且此电路清晰，出现故障易查出错误，操作简单。最后通过按键控制可以产生方波、锯齿波、三角波、正弦波等波形，产生的波形在一定频率范围可以调节,波形准确并且光滑。关键词：51单片机 低频信号发生器 运算放大器ABSTRACTAs we all know, with the rapid development of science and technology today, digital technology and computer technology has been penetrated into many areas of industrial, commercial, agriculture, education, military, medical,  and any corner in our life, a wide range of applications.In the industrial fields, gradually pursuit of exquisite, automatic controller, the automation of the light and thin related instruments, and household appliances etc. In this situation, the microcontroller to control function, accurate small volume. High reliability in the field of engineering cost control field, intelligent instrument system gradually shows vigorous vitality, and the traditional electronic technology has produced a great change, so it is also a new starting point on the history of the development of computer.Intelligent instrument, expanded the scope of traditional instruments. Intelligent instrument because of its small volume, powerful function, low power consumption advantages, rapidly in scientific research units, household appliances, industrial or business has been applied widely in particular.This function generator uses 51 microcontroller as the controller, the digital analog conversion circuit (DAC0832), the word amplifier circuit, LED display lights and buttons etc. The circuit uses 51 microcontroller and DAC0832. Low frequency signal generator. It has a low price, high performance and stability in low frequency range is quite good, the operation is very convenient, small volume, power consumption is also rarely etc. As a result of the operational amplifier, so the circuit has high stability, high performance. But this circuit is clear, easy to detect failure error, simple operation. Finally, through the control buttons can produce square wave, saw tooth wave, triangle wave, sine wave. The waveform can be adjusted in a certain frequency range, accurate and smooth waveform.This design mainly used 51 microcontrollers as the control core. The hardware circuit is simple, the software function is perfect, the control system is stable and reliable, high performance cost ratio, so it has a certain reference value.KEY WORDS: 51 microcontroller frequency signal generator operational amplifier目 录摘 要ABSTRACT第一章 绪论11.1 设计前的基本认识11.1.1 设计任务11.1.2 设计意义11.1.3 设计发展的背景31.2 单片机的学习方法4第二章 基本元器件及软件的介绍72.1单片机72.1.1 简介72.1.2 主要特性82.1.3 管脚说明82.2 DAC0832芯片介绍102.2.1 基本介绍102.2.2 引脚功能简介112.3 LM324运算放大器简介112.4 Proteus ISIS的介绍12第三章 方案的设计与选择133.1 方案的比较与选择133.2 芯片的比较与选择133.3 设计原理143.4 硬件设计153.4.1 系统框图153.5 软件设计153.5.1 主程序流程图如下163.5.2 方波程序流程图173.5.3 三角波程序流程图183.5.4 锯齿波程序流程图193.5.5 正弦波程序流程图203.6 设计程序20第四章 测试结果254.1产生各种波形图如下254.1.1 方波波形图254.1.2 阶梯波波形图264.1.3 正弦波波形图264.1.4 锯齿波波形图274.1.5 电路原理图27第五章 论文总结29结束语31参考文献33致谢35第一章 绪论1.1 设计前的基本认识1.1.1 设计任务本系统是基于51单片机的数字式低频信号发生器。用单片机程序实现方波、锯齿波、三角波等波形的产生，并在proteus 设计平台上对方案进行仿真。这样做可以消除传统信号发生器元器件分散性造成的波形失真。该系统采用51 单片机作为核心控制，并且采用数字模拟转换电路（DAC0832）、以及按键电路等。通过按键可产生方波、锯齿波、正弦波等波形。波形的频率和幅度在一定的范围内可以采用一定的调节方式来改变，其设计相对简单、性能比较优良，可用于多种场所，具有一定的实用性。1.1.2 设计意义当今时代是科学技术和仪器设备日渐智能化发展的信息时代，电子技术的大幅进步，给人们带来了巨大的转变。现代的电子领域中，单片机的应用正在不断的深入发展，这一定会导致比较传统的控制和检测技术逐渐变更创新。单片机构成的仪器仪表具有更高可靠性、高性价比，在智能仪器仪表系统以及一些办公自动化等诸多领域有着十分宽广的应用前景，并逐渐走入家庭，从洗衣机、电视机到家用汽车，到处都可见到其应用。所以，单片机技术得开发及应用水平已经逐步成为一个国家一个民族科学技术发展的名片2。单片机芯片就相当于计算机。由于单片机有着十分广泛的应用以及单片机各方面的优势，在许许多多的领域中，它代替了许多其他计算机或者微型计算机无法完成或者完成的不理想的工作。使它具有很多显著的优点和独有的特点，因此在许多领域中都得到了发展。所以单片机的应用是非常重要的，尤其在当今这个科学技术飞速发展的时代。单片机的应用随处可见，它已经成为现代生活服务以及控制不可或缺的一部分。导弹的导航装置，飞机上各种相关仪表仪器的控制系统，计算机网络通讯与数据的传输，工业中自动化过程的控制和数据的处理，使用很广的各种便捷IC卡，民用私人轿车的安保系统，录像机/摄影机、空调等的控制，以及高级智能玩具等等，全部都离不开单片机的应用。更别说自控领域的机器人、智能化仪表、医疗器械器材以及各种十分智能的机械了。所以，一大批工程师都在单片机的开发以及发展中逐渐成长出来，并具有十分重要的作用。信号发生器是我们经常使用的重要设备，传统的使用硬件组成的器件具有很多弊端 ，例如：移动不方便、机器体积比较大、使用不方便、波形样子调节方法过于死板，许多用户对精确度、携带便捷、操作简单又很高的要求。应该研究设计一种具有频率比较稳定、准确、输出频率范围相对其他产品来说比较宽广、产生的图像波形比较清晰完整、携带起来比较方便等特点，这样的发生器在市场上具有很好的应用前景，来满足工业等领域对信号源的相关要求。单片机十分广泛地应用于工厂需要的仪器和相关的仪表、家庭需要的一些电器、医院需要的相关设备、国家航空航天需要的高精度的仪器、以及一些专门领域需要的各种高科技的器材。单片机的应用逐渐被大家重视，而我们日常生活中总是不经意的就接触到了单片机，表面上我们看不出来，比如我们经常遇到的红绿灯就是采用的单片机编程控制。单片机总是离我们很近，因为单片机相对简单的程序，主要是采用的比较容易上手，操作简单的C语言进行的编程。而且单片机比较便宜，就算是最先进、最新的单片机系统都是比较廉价的。再比如说，我们家里经常用的电视机、洗衣机、空调机、电饭煲、电冰箱、还有一些音响器材，再比如说以前用的黑白电视机、收音机等。单片机抗干扰能力强、体积小、可靠性比较高、节省资源等都是它的优势。随着科学技术的不断发展，人们的生活质量也越来越高，家用电器也发生了巨大的变化，市场也发生了巨大的变化。例如我们用过的电子玩具、游戏机等，都采用的是单片机进行的控制。在洗衣机中，单片机程序可以识别衣物的脏乱程度，应该用何种洗涤剂，用时多久，洗涤剂的强度以及用量的多少，对生活提供了很多便利，人们不再为了这些琐事而烦恼。在冰箱中，采用单片机的控制可以识别食物是什么品种，食物目前的新鲜度， 这样在储存食物以及食材时需要什么温度，是冷藏还是冷冻，可以根据食物以及食材的具体情况在冷冻和冷藏之间自由切换，而且比较灵活。可以使食材一直保持在最佳状态，这样人们的生活就会更新鲜，更健康，提高生活质量的同时，也为科学技术的应用提供了很好的例子。在医疗设备医用领域中，单片机也有许许多多的应用。现代医学技术越来越发达，人们也越来越重视自己以及家人的健康发展。人们在医疗灭菌以及消毒方面也越来越重视，而且效果也越来越好。但是任何科学技术飞速发展时代，都有医疗技术比较落后的地方，消毒以及灭菌工作都做的不好，容易引起病人的感染，对病人造成更多的伤害，甚至危及生命。然而正是有了单片机的应用，主要是利用单片机体积小巧、操作简单、比较廉价等特点，但是单片机的功能十分强大、设计很灵活、应用起来也十分地便捷，所以就得到了比较广泛的应用。这样就可以弥补经济条件的不足，让医疗条件医疗设备都不好的地方也能生病了得到及时的治疗，并且比较安全，所以单片机确实是给人们的生活、医疗等方面带来了很多的方便9。在工程、工业、控制等领域，单片机也发挥着举足轻重的作用。早期的单片机就是在工业的发展下逐渐成长起来的，所以工业的发展也是离不开单片机的应用的。例如，工厂车间的流水线，各种家用的或者工厂里用的报警系统也是用单片机来进行控制的。再比如说我们日常乘坐的电梯也是用单片机程序来进行控制的。单片机与计算机相结合就能达到目的，而且操作起来比较方便，价格也比较低廉。在仪器仪表方面，单片机同样有着十分重要的作用，传统的测量仪器、控制仪器都是采用的单片机进行控制。与传统的电子电路相比较，单片机有着其他设备不具有的优点，单片机体积小，功能强大，所以更受人们的青睐，所以单片机就被人们运用在我们生活工作中的方方面面。1.1.3 设计发展的背景单片机第一次出现在1971年，在历史上经历了三大比较重要阶段，早期的单片机大多都是8位或4位的INTEL的8051单片机无疑是其中最成功的，后来在基于MCS51系列的MCU系统这一系统单片机成为单片机史上的重要里程碑，一直到今天还有十分广泛的应用。随着科学技术的不断发展，16位的单片机开始出现在人们的视野中，但因为性价比不够理想并未得到十分广泛的应用。随着电子产品的消费在90年代以后越来越多，单片机逐渐成熟起来，技术也飞速发展。随着INTEL i960系列尤其是后来的ARM系列的应用，16位单片机逐渐被淘汰，32位单片机逐渐普及市场上普遍使用了32位的单片机。8位单片机在历史发展的洪流中也逐渐成长起来并且表现出很好的成绩。性能也提高了不少，也得到了十分广泛的传播以及应用。并且32位单片机的频率达到了300MHz，在工程领域以及其他领域也得到了更为广泛的应用。性能也得到了极大的提高，与现在的高端处理器有的一拼。而普通型号的单片机的间隔也变得十分低，主要是单片机的发展越来越快。最高端的单片机也不是很贵，都能在发展中运用起来了。单片机已经在社会生活、工业发展、医疗设施、工程领域等方面扮演者越来越重要的角色。单片机以其独特的特性被人们广泛接受，由于其体积小、操作简单、价格低廉，并且稳定性好。而且单片机的技术也越来越成熟，所以单片机被广泛的应用。我们的生活处处有单片机的身影，所以学好单片机是很重要的。单片机在现代社会已经脱离了裸机工作，可以直接运用于各个领域。许多专用的嵌入式操作系统被广泛应用在许多全系列的单片机上。现代社会一些移动端或者我们生活的一些必须设备能够直接使用专用的Windows或者Linux操作系统上。第1阶段（1974年-1976年）：单片机最初发展阶段。因工艺的限制，但是采用的机制是相当简单的。1974年11月，一家科技公司推出8位的单片机，实际上只包括8位CPU、64B RAM。第2阶段（1976年-1978年）：性能低的单片机阶段。1976年左右，英特尔公司推出的MCS-48单片机，这就是8位单片机，极大地提高了单片机的革命和发展；1977年左右，PIC1650单片机被开发出来，但是这个阶段的单片机仍然是低性能阶段。第3阶段（1978年-1983年）：高性能的单片机阶段。1978年左右，推出了28单片机；1981年，英特尔公司在此前单片机基础上推出了MCS-51系列单片机，其后便推出了6801单片机；此时单片机的应用已经来到一个新的起点，并不断发展。从那以后，许多公司的8位单片机快速的发展起来。那个阶段推出的单片机都带有串行I/O口、多级中断系统以及16位定时器计数器，容量增大的单片机逐渐出现，且寻址范围达到了前所未有的64 KB，有的单片机内还带有AD转换器。这类单片机被广泛的应用，主要是由于其性价比比较高，到目前为止，这类单片机是应用最为广泛的。第4阶段（1983年-now）：8位单片机得到了十分广泛的应用，16位以及32位单片机的发展逐渐加快的阶段。英特尔公司开发的MCS-96系列单片机是应用最广的单片机。32位但编辑不仅有很高的集成度，16位单片机的处理速度远远比不上，性能更加优越。90年代是单片机的大发展时代，这个时期的许多科技公司，例如摩托罗拉、英特尔、日立、三菱等公司也开发了大批性能相当优越的单片机，推动了单片机的应用。近几年来，许许多多新型的单片机如雨后春笋般发展起来并得到广泛应用，单片机达到了前所未有的丰富局面。目前，除去8位单片机得到广泛应用以外，16位单片机、32位单片机也得到广大用户的喜爱8。1.2 单片机的学习方法基础的理论知识包括模拟电路、数字电路以及C语言相关知识。模拟电路和数字电路属于理论学科，比较抽象，我们要学好本门知识需要我们不懈的努力。在我们学习单片机之前，认为模拟电路和数字电路基础不怎么好的话，不要着急学习单片机的知识，应该先温习所学过的模电和数电知识，为学习单片机知识加深基础。不然，我们的单片机学习不仅会很困难和漫长，还可能学习崩溃。我们始终认为，过硬的电子技术基础是学好单片机的必要条件，直接影响单片机学习入门节奏的快慢。单片机看起来很难学习，其实就是很难学习，所以我们需要不断的挑战自己，毕竟只是一门基础课程，如果基础课程都学不好后面肯定学不好，因为你什么都不懂怎么学，据我了解，最后学不下去的例子很多。有的同学看书时似乎觉得明白了，可是动起手来却不知如何下手，其原因就是技术基础没有打好，首先被表面知识给迷惑了。单片机是数字电路，其基本概念、相关术语、硬件的结构和电路原理都来自数字电路，如果数字电路的基础实在，对单片机知识理解起来就会相对简单，但是如果基础知识没学好的话就不是那么容易了首先要把自信心建立起来但是光有自信心也是不行的。不然，基础不好，这个看不懂那个也搞不清楚，到后面你就会学不动，感觉什么都不会，而且不懂的知识容易积累起来，到时候再学就更难了。如果我们刚开始就觉得单片机很难的话，那就要先放下单片机教材，去温习数字电路，搞清楚一些基本器件的知识，例如触发器、门电路、COMS电路、寄存器，这些都是基本元器件。再加上时序逻辑以及时序图、进制转换等相关理论知识，这些都是基本的。不要偷懒，要全部搞懂。只有理解了这些基础知识以后再学习单片机的结构和原理。单片机与模拟电路和数字电路息息相关，只有学好了模拟电路和数字电路我们才可能学好单片机，模拟电路中设计的东西在单片机中的应用都是很广泛的，所以如果模拟电路学的不好的话就需要先学学模拟电路，并且要学的比较透彻才可以。其次就是数字电路的知识，数字电路在单片机中也是很重要的，单片机编程以及设计中数字电路的知识也涉及很多。所以学好数字电路也是比较重要的。模拟电路是电子技术的基础学科，它让你了解什么是电阻、电感电容、二极管和三极管、场效应管、放大器等以及工作原理和在电路中的作用，这些都是要学会电子技术必须要掌握的基本知识。一般都是先学习模拟电路再学习数字电路。过硬的模拟电路基础会让你更加容易的理解别人设计的电路，懂得其中的原理以及运行规则。这样你就可以设计更加可靠的电路，为提高产量种下基础。编程也是必须的，C语言是单片机应用的基本语言，学好C语言才能学好单片机，老师都是这么说的。学习单片机必须首先得告诉自己要下苦功夫，没有什么事是一蹴而就的，需要的就是要有坚持不懈、不屈不挠的精神。学习的过程或许会枯燥无味、或许会特别苦恼，但我们一定不能忘掉初衷，坚持就是胜利，必须脚踏实地，一步一个脚印，才能学到扎实的知识。而且，只是靠苦学也是不行的，我们必须要学会思考，探究其中的原理，做到举一反三，否则花再多功夫都是徒劳的，只会让自己找到挫败感。自己搞不懂的地方，我们必须要虚心求教，向别人咨询和学习，毕竟一个人的力量是有限的。或许别人的一句话就能使你茅塞顿开。在学习的过程中遇到问题千万不能跳过，搞不懂的东西没去弄懂下次遇到了还是不会，这样就会一直伴随着你。我们还可以多去查查资料，看看别人怎么做的，我们再学习别人的方法，然后掌握它，变成自己的知识。必须注重理论与实践相结合。一边学习理论，一边在单片机上进行实际操作，这样的话遇到问题才会及时地反映出来。做到了这几点，我们基本就能学好单片机。在学好单片机之余，我们还要接触单片机相关的设备，与单片机联系很紧密的各种软件或者硬件，只有结合其他外部设备单片机才会有所用处，毕竟单片机只是一个比较简单的设备，必须与其他设备结合起来才能发挥作用，才能为我们提供各种便利7。第二章 基本元器件及软件的介绍2.1单片机2.1.1 简介AT89C51 单片机是我们经常接触的一种单片机，它是带有4K 字节FLASH 存储器，他还具有低电压、高性能CMOS 8 位微处理器, 该种芯片具有很高的性价比，而且集成度比较高，控制功能也相当强，并且体积比较小。AT89S51则是一个功耗比较低，高性能的CMOS 8位单片机，内含4k Bytes ISP的可反复使用1000次的Flash只读存储器，器件采用了ATMEL公司生产的高密度，采用了非易失性存储相关的技术制造，80C51引脚中的结构也能被标准MCS-51系统兼容，通用8位CPU和ISP Flash存储单元集成在其中，这种功能强大的微型计算机的AT89S51可以为许多嵌入式控制系统提供很高性价比的相关解决方案1。AT89S51的特点： 4k片内程序存储器，具有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）口,128 bytes随机存取数据存储器（RAM），5个中断优先级，2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,两个全双工串行通信口，看门狗电路，片内时钟振荡器。除此以外，AT89S51设计和配置通过软件设置进行的省电模式。在空闲模式下，CPU虽然会暂停工作，但是RAM定时计数器，串行口，外中断系统仍然可以继续工作，掉电模式冻结振荡器保存RAM的数据，停止芯片及其它一些功能会等到系统恢复是重新启用。而且该芯片还有PDIP、TQFP和PLCC三种封装形式，从而适应不同产品的相关需求。AT89S51的特点：具有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）口，4k Bytes Flash片内程序存储器，随机存取数据存储器（RAM）具有128 bytes，5个中断优先级和2层中断嵌套中断，而且还具有2个16位可编程定时计数器和2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器等。而且，AT89S51设计和配置可通过软件设置省电模式。在空闲模式下，CPU虽然会暂停工作，但是RAM定时计数器，串行口以及外中断系统可以继续保持工作状态，掉电模式冻结振荡器将会为系统保存RAM的数据，停止芯片其它相关功能直到重新进入工作状态。同时该芯片还有其他三种形式，分别为PDIP、TQFP、PLCC,以适应不同产品的需求。其外形及引脚排列如图2-1所示 ： 图 2-1 AT89S51外形及引脚排列2.1.2 主要特性具有6个中断源具有128*8位内部RAM三级程序存储器保密锁定功能具有全静态工作，频率：0Hz-24KHz具有32条可编程I/O线具有可编程串行通道具有低功耗的闲置和掉电模式具有两个16位定时器/计数器具有4K字节可编程FLASH存储器具有片内振荡器和时钟电路的设计2.1.3 管脚说明GND：接地。VCC：供电电压。P0口：P0口是具有一个8位漏级开路的双通道I/O口，可以吸收达到8TTL门电流。第一次给P0口的管脚写入1，此时就会被定义为高阻输入。外部程序数据存储器能够在P0口运用，数据/地址的第八位可以定位。在FIASH编程的过程中，原码输入口就是PO口，接下来我们再用FIASH进行检验，P0此时就会输出原码，这个时候P0外部将会被拉高。P1口：P1口是8位双向I/O口，它的作用是内部提供上拉电阻。接收的门电流为4TTL，也是P1口缓冲器。首先P1口管脚会写入1，这时就上拉为高，起到输入的作用，P1口如果被外部下拉为低电平时，它就将输出电流，内部上拉导致这样的结果。我们还会进行FLASH编程和校验，P1口就会成为第八位地址接收的地方。P2口：P2口为8位双向I/O口，也是一个内部上拉电阻。输出4个TTL门电流从P2口出来，当P2口被写“1”时，其管脚作为输入，被内部上拉电阻拉高。并因此作为输入时，由于内部上拉的缘故，P2口的管脚被外部拉低并且将输出电流。P3口：P3口也是双向I/O口，它有8个内部上拉电阻，它可用来接收输出4个门电流。当我们把P3口写入“1”后，此时就变成高电平，可以作为输入。外部被下拉为低电平，由于上拉的缘故，P3口将输出电流（ILL）。读端口与读引脚读端口时是两种输入输出方式，把端口锁存器的内容读入到内部总线并不从外部读入数据，通过利用各种变换后再写回到端口锁存器中。时把外部的数据读入到内部总线通过只有读端口。RST：复位输入。在振荡器复位器件的时候，RST脚两个机器周期必须要保持一定的高电平时间。ALE/PROG：地址锁存允许的输出电平的高低可以用于用于地位字节锁存。引脚用于输入编程脉冲在FLASH进行编程期间。一般情况下，输出不变的频率周期正脉冲signal由ALE端产生，频率大概为振荡器频率的1/6。不仅可用作对外部输出的脉冲而且可以用于定时目的。但是在这种时候要注意的是：作外部数据存储器时，将会跳过一个ALE脉冲。在SFR8EH地址上可以禁止ALE的输出。该引脚会在这个过程中被略微拉高一点。置位无效会出现在微处理器在外部执行的时候。这是就需要输出信号。PSEN：外部程序存储器的选通信号。这个端口是用外部程序存储器来进行取指期间，我们规定每一个机器周期两次，PSEN才会有效。另外，如果是在访问外部数据存储器的时候，将不会出现这两次有效的PSEN信号。EA/VPP：在运行时，当EA保持在低电平的时候，我们将会在此期间外部程序存储器，此时不论是否有内部程序存储器。然而在EA端保持高电平时，变成了内部程序存储器。当我们在FLASH编程的时候，该引脚也可以用于施加12V编程电源。XTAL2：来自反向振荡器产生的输出。XTAL1：来自反向振荡放大器的输入或者是内部时钟工作电路的输入4。2.2 DAC0832芯片介绍图 1-2 DAC0832芯片管脚图2.2.1 基本介绍DAC0832由8 位DAC 寄存器、转换控制电路、8 位输入锁存器并且有很重要的8 位D/A 转换器四部分构成， 是8 分辨率的D/A 转换集成芯片，主机送来的数字量由8 位输入锁存器保存，缓冲、锁存控制输入信号；8 位DAC 寄存器则是用于存放待转换的数字量，这里我们可以看到，并加以控制 ；8 位D/A 转换器输出模拟电流并且与数字量成正比的。由与非门、与门组成的输入控制，这些输入电路，选通或锁存状态2个寄存器的状态，其原理框图如图2-3所示。此时Q 跟随输入端D 被DAC 寄存器的输出端跟随。然而，当端为低电平“0”时，第二级8 位DAC 寄存器被第一级8 位输入寄存器Q 端的状态锁存，进行D/A 转换将在第三极8 位DAC 转换器上。 图 2-3 内部结构图主要特征参数：分辨率为8 位；电流稳定时间1us；单一电源供电(+5V+15V)；只需在满量程下调整其线性度；低功耗20mW可单缓冲、双缓冲或直接数字输入；2.2.2 引脚功能简介(1) D7D0： IOUT1：模拟电流输出端1(2)8位的数据输入端，D7为最高位。(3) IOUT2：模拟电流输出端2，只有当DAC寄存器中数据全为1的时候，此时就会得到最大输出电流，IOUT2与IOUT1的和为一个常数，当 DAC寄存器中数据全为0时，我们就可以知道，输出电流为0。(4) Rfe：DAC0832内部已经有反馈电阻，外部运算放大器的输出端可以直接接到Rfe端，这样相当于在运算放大器的输出端和输入端之间接了一个反馈电阻(5) Vref：此端可接一个正电压，或者接一个负电压，它作为参考电压输入端， 0至255的数字量转化出来的相关模拟器件模拟量电压值的增长幅度将会被它决定了，VREF端与D/A内部T形电阻网络相连，VREF范围为(+10-10)V。(6) GND（10脚）：数字量地(7) GND（3脚）：模拟量地，即模拟电路接地端。(8) Vcc：芯片供电电压，范围为(+5 15)V3。2.3 LM324运算放大器简介LM324是四运放集成电路，经过考察，它是由14脚双列直插塑料封装，如图2-4所示。内部含有四组形式完全相同的运算放大器，功能相当强大。如图2-5： 图 2-4 运算放大器管脚图 图 2-5 运算放大器内部原理LM324四运放电路有许多有点比如，而且它的静态功耗小，价格低廉，电源电压范围宽并可单电源使用，现代生活已经广泛应用它的价值，并且产生了很好的效果。我们要继续探索其中的应用，开发出更多好用的软件。2.4 Proteus ISIS的介绍英国Labcenter公司开发的软件之一就是Proteus ISIS，它具有电路分析与实物仿真等强大实用的功能。可以仿真、分析各种集成电路和模拟器件，并且可以在Windows操作系统上运行。该软件的特点是： SPICE电路仿真得以实现，并且和单片机仿真相结合。具有模拟/数字电路仿真、外围电路组成的系统的仿真、单片机仿真以及SPI调试器、键盘、I2C调试器、LCD系统仿真、RS232动态仿真、的功能；在实际操作中还利用许多虚拟仪器，如示波器、信号发生器、逻辑分析仪等。 支持仿真主流单片机系统。目前支持的单片机类型有、PIC18系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列Z80系列、PIC16系列、68000系列、HC11系列以及各种外围芯片。 可以对相关软件进行调试。在进行硬件仿真系统的时候有许多独有的特点，例如设置断点、全速、单步等功能强大的调试功能，在此基础上，同时寄存器、各个变量等的当前状态都是可以被观察到的，这些功能因此在该软件仿真系统中也是具备的；除此之外还同时支持第三方的软件（可以与之兼容的软件）编译和调试环境，如uVision2等软件。 原理图绘制功能也是相当强大的，可以把电路图十分直观地展示出来。总之一句话，该软件的功能具有很强的实用性，在科学技术飞速发展的今天具有十分重要的地位。第三章 方案的设计与选择论文要做的是低频信号发生器的设计，产生所需参数的电测试信号的仪器就是信号发生器。我们可以按波形将其分为正弦信号、脉冲信号、波形信号、和随机信号发生器等四大类。信号发生器还有其他类型，这里就不做介绍了。本文低频信号发生器是用单片机来构造的，论文要求产生正弦波, 方波, 锯齿波，三角波四种波形, 再通过DAC0832 D/A 转换器把数字信号转变为模拟信号 。通过运算放大器将信号放大，再通过示波器显示出来，我们这里就不做实物了，只需要仿真出来就行了。 3.1 方案的比较与选择方案一 ：采用可产生正弦波、方波等的单片函数发生器，在实际操作中比较简单易行。然后用D/A 转换器输出的信号来改变或者调节电压的高低，这样的话我们就可以实现数控调整频率，每个方案都有缺点，这个方案的缺点就是产生信号的频率稳定度不高。所以这个方案不予采用。方案二：利用芯片组成的电路输出波形，采用的是某公司生产的精密高频波形产生器，这种波形产生器比较高端，可以产生准确的比较稳定的高频正弦波、方波、三角波。除此之外，可以通过调整电流、电阻、电压来分别地控制输出频率和占空比。可在A0和A1 输入端设置适当的代码来选择所需的输出波形 ，而且有很多优点，例如输出频率范围比较宽，波形比较稳定可靠，一般不会失真，使用起来也比较方便。方案三：采用某公司生产的AT89C51 单片机进行编程来实现,我们就可以通过简单的编程方法来控制信号波形的幅度以及它的频率，由于我们用硬件电路有许多不便，这时候就可以通过编程来控制频率的变化以及输出波形的变化，最后就可以在显示器上显示出来。综合以上的方案我们可以得出以下结论：方案一由于输出信号频率不够稳定，我们不予采用这个方案；方案二由于其成本相对来说比较高，而且程序也比较复杂，所以不采用方案二。方案三是一个软硬件相结合的方案。而且所用的硬件成本比较低，所用的软件也比较简单易懂，而且优化比较好，更容易实现，十分符合我们的设计要求。经过多方面的考虑，并结合实际条件以及方案的可行性，我们采用了方案三。3.2 芯片的比较与选择方案一：AT89S51单片机是一种位单片微型计算机，它的性能比较高。它包括中央处理器CPU、还有存储器、寄存器以及I/O接口全部都集成在电路芯片中，这样就构成了完整的计算机。同时，我们选用了AT89S51 却没有选用AT89C51的原因是， AT89S51比AT89C51的功能强大，S51有许多新功能包是C51没有的，例如： (1)性能有了较大提升，价格比89C51更低。 (2)双数据指示器。 (3)双工UART串行通道。(4)最高工作频率为33MHz，速度更快，运行更快(5)内部集成看门狗计时器，使用比较简单。 (6)ISP在线编程功能，功能十分强大(7)电