2022年基于MAX038的单片机控制的信号发生器的设计课程设计任务书.docx
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1、精品学习资源中北高校信息商务学院课 程 设 计 说 明 书同学姓名: 王钰春 学号: 10050644X08 同学姓名: 藏苑琪 学 号: 10050644X16 学 院: 中北高校信息商务学院专 业: 电子信息工程题 目: 专业综合实践之单片机部分:基于 MAX038 地单片机掌握地信号发生器地设计指导老师: 王浩全 职称 : 教授2021 年 1 月 10 日欢迎下载精品学习资源中北高校信息商务学院课程设计任务书2021/2021 学年第 1 学期学院:中北高校信息商务学院专业:电子信息工程学 生 姓 名:王钰春学 号: 10050644X08学 生 姓 名:藏苑琪学 号: 1005064
2、4X16课程设计题目: 基于 MAX038地单片机掌握地信号发生器地设计起 迄 日 期: 2021 年 12 月 30 日 2021 年 1 月 10 日课程设计地点:5 院楼 201,510 试验室指 导 教 师:王浩全下达任务书日期 : 2021 年 12 月 30 日欢迎下载精品学习资源课 程 设 计 任 务 书1. 设计目地:巩固把握单片机工作原理及应用,提高编程才能.本课程设计主要针对电子信息工程专业课程体系设置地要求,支配地一种综合性地课程设计.一方面为了培育同学在查阅资料、复习、学习学问地基础上,进行包括机、电系统地设计、运算、仿真、编程、调试等多个环节地综合才能培育;另一方面,
3、也是对同学进行毕业设计前地一次大型练兵,进一步培育同学独立地分析、解决实际问题地实际才能.另外仍培育同学用专业地、简洁地文字,清楚地图表来表达自己设计思想地才能.2. 设计内容和要求(包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等):把握单片机 89C51 地工作原理把握用汇编、 C 或其他语言实现编程把握 MAX038 信号发生器芯片3. 设计工作任务及工作量地要求包括课程设计运算说明书论文 、图纸、实物样品等:( 1)供应核心器件地工作原理与应用介绍;( 2)供应用 Pro tel 设计地电路原理图,印刷板电路图;( 3)供应用 Multisim 、MaxPlus 、Proteus、Medwin
4、 、KeilC 等软件对电路地仿真、编程与分析;( 4)供应符合规定要求地课程设计说明书;( 5)供应参考文献不少于15 篇,且必需是相关地参考文献;欢迎下载精品学习资源课 程 设 计 任 务 书4. 主要参考文献:要求按国标 GB 7714 87文后参考文献著录规章书写,例:1 傅承义,陈运泰,祁贵中.地球物理学基础 .北京:科学出版社, 1985( 15 篇以上)5. 设计成果形式及要求:( 1)电路原理图、程序、仿真结果、PCB 图;( 2)课程设计说明书;6. 工作方案及进度:2021 年 12 月 30 日 2021 年 1 月 1 日:查阅资料;2021 年:1 月 2 日 1 月
5、 7 日:方案设计、试验验证;1 月 8 日 1 月 9 日:完成课程设计说明书;1 月 10 日:答辩 .欢迎下载精品学习资源系主任审查看法:签字:年月日欢迎下载精品学习资源目录1绪论.12 设计目地13 设计内容和要求24 设计工作任务及工作量要求25 方案挑选及论证25.1设计分析 .25.2 单片机挑选25.3 系统电路设计方案36 设计条件及主要参数运算46.1 频段调剂掌握46.2频率、占空比调剂 .57 系统设计68 程序设计99 系统软件仿真结果1710 设计评述 .1811 参考文献 .1812 附录 19欢迎下载精品学习资源1 绪论随着电子测量及其他部门对各类信号发生器地广
6、泛需求及电子技术地快速进展,促使信号发生器种类增多,性能提高.特殊随着 70 岁月微处理器地显现,更促使信号发生器向着自动化、智能化方向进展.现在,很多信号发生器带有微处理器,因而具备了自校、自检、自动故障诊断和自动波形形成和修正等功能,可以和掌握运算机及其他测量仪器一起便利地构成自动测试系统 .当前信号发生器总地趋势是向着宽频率掩盖、低功耗、高频率精度、多功能、自动化和智能化方向进展在科学讨论、工程训练及生产实践中,如工业过程控 制、教案试验、机械振动试验、动态分析、材料试验、生物医学等领域,经常需要用到低 频信号发生器 .而在我们日常生活中,以及一些科学讨论中,锯齿波和正弦波信号是常用地基
7、本测试信号 .信号发生器作为一种通用地电子仪器,在生产、科研、测控、通讯等领域都得到了广泛地应用 . 但市面上能看到地仪器在频率精度、带宽、波形种类及程控方面都已不能满意很多方面实际应用地需求.加之各类功能地半导体集成芯片地快速生产,都使我们研制一种低功耗、宽频带,能产生多种波形并具有程控等低频地信号发生器成为可能. 本系统所设计多功能信号发生器是一种能够产生正弦波、三角波地低频信号发生器,在单片机地掌握下由MAX038信号发生芯片产生频率占空比可调地正弦波、三角波,对于所产生地两种波形信号,通过功率放大电路可对其幅度、稳固性进行调剂,对功率放大电路输出信号进行整形后可以利用单片机地中断口及定
8、时计数器分别测出低频信号测量周期、高频信号地频率以及他们地高电平周期,从而转换为系统输出地频率和占空比,后经过显示电路显示出频率和占空比 .2 设计目地巩固把握单片机工作原理及应用,提高编程才能.本课程设计主要针对电子信息工程专业课程体系设置地要求,支配地一种综合性地课程设计 .一方面为了培育同学在查阅资料、复习、学习学问地基础上,进行包括机、电系统地设计、运算、仿真、编程、调试等多个环节地综合才能培育;另一方面,也是对同学进行毕业设计前地一次大型练兵,进一步培育同学独立地分析、解决实际问题地实际才能.另外仍培育同学用专业地、简洁地文字,清楚地图表来表达自己设计思想地才能.3 设计内容和要求把
9、握单片机 89C51 地工作原理把握用汇编、 C 或其他语言实现编程欢迎下载精品学习资源把握 MAX038信号发生器芯片4 设计工作任务及工作量地要求(1) 供应核心器件地工作原理与应用介绍;(2) 供应用 Protel 设计地电路原理图,印刷板电路图;( 3)供应用 Multisim 、 MaxPlus 、Proteus、Medwin 、KeilC等软件对电路地仿真、编程与分析;(4) 供应符合规定要求地课程设计说明书;(5) 供应参考文献不少于15 篇,且必需是相关地参考文献; 5 方案挑选与论证5.1 设计分析课程设计需要各个波形地基本输出,如三角波、正弦波.5.2 单片机挑选AT89C
10、52 是一个低电压,高性能CMOS 8 位单片机,片内含8k bytes 地可反复擦写地Flash 只读程序储备器和256 bytes 地随机存取数据储备器(RAM ),器件采纳 ATMEL公司地高密度、非易失性储备技术生产,兼容标准MCS-51 指令系统,片内置通用8 位中心处理器和Flash 储备单元, AT89C52 单片机在电子行业中有着广泛地应用.此单片机地体积小、低功耗、掌握才能强、扩展敏捷、微型化使用便利. 本设计结合由马克西姆公司MAX038而设计地一种简易信号发生器,通过MAX038来产生一系列有规律地幅度和频率 可调地方波、三角波和正弦波.基于 MAX038地多波形函数信号
11、发生器具有信号输出频率高 、波形稳 定、失真 小、 可控性强 等特点 . 本号发 生器包含 稳压电源模块 、单片 机( AT89C52 )掌握模块、键盘模块、LED 显示模块、信号发生模块(MAX038 )、功率放大( AD811 )及缓冲器 BUF634 模块、分频模块,该设计结构简洁,虽然性能指标赶不上标准信号发生器,但能满意一般地试验要求.其成本低、体积小、便于携带等特点,亦可作为电子产品修理人员地随身设备之一.5.3 系统电路设计方案函数信号发生器地实现方法通常有以下几种:方案一:用分立元件组成地函数发生器:通常是单困数发生器且频率不高,其工作不很稳固,不易调试 .方案二:可以由晶体管
12、、运放1C 等通用器件制作,更多地就是用特地地函数信号发生器欢迎下载精品学习资源1C 产生. 早期地函数信号发生器1C, 如 8038 等,它们地功能较少,精度不高, 频率上限只有 300KHZ,无法产生更高频率地信号,调剂方式也不够敏捷,频率和占空比不能独立调剂,二者相互影响.方案三:利用单片集成芯片地函数发生器:能产生多种波形,达到较高地频率,且易于调试 . 鉴于此,美国马克西姆公司开发了新一代函数信号度生器ICMAX038, 它克服了方案二中芯片地缺点,可以达到更高地技术指标,是上述芯片望尘莫及 地.MAX038 频率高、精度好,因此它被称为高频精密函数信号度生器1C. 在锁相环、压控振
13、德器、频率合成器、脉宽调制器等电路地设计上,MX038 都是优选地器件 .方案四:利用专用直接数字合成DDSS片地函数发生器:能产生任意波形并达到很高地频率. 但成本较高 .通过对以上四种方案地比较,我们可以看出几种方案地优缺点:方案一:结构很简洁,制作简洁,但是输出信号有频率线性度差、频率稳固度低、频率辨论率低、频率转换时间比较长,相位噪声大以及人机界面不友好等缺点 .方案二:电路结椅简洁,但在频率辨论率、频率变换时间、相位噪声等方面都不如方案三.方案三:结抱相对复杂,但具有输出频率稳固性高,频率输出线形度好、频率分辨度高、波形正确,频率变换时间小,相位噪声小、人机界面好、易于掌握等优点、性
14、能优良 .方案四:能产生任意波形且达到很高地频率,但是成本较高.基于我们地挑选标准 在满意工作要求地前提下,性价比高地发生器是我们地首选 . 从上面地比较可以看出,方案一和方案二都有各自较大地缺点,难以达到抱负地设计要求. 而方案四虽然能达到很好地要求,但是从价格方面考虑我们挑选方案三比较好 .6 设计条件及主要参数运算6.1 频段调剂掌握固定一个 CF 值,当 IIN 端地电流从 2uA 到 750uA 地变化时,对应产生一个频段地频 率范畴经试验调整,我们挑选了一系列地CF 如图 1 所示,并确定了各CF 所对应地频段和频率范畴 f1-f2 由于系统通过 DAC 掌握 IIN 端电流和 F
15、ADJ 端电压,将各频段地频率范欢迎下载精品学习资源围划分为 65536 级间隔,因此各频段地输出误差为f f1f 2 / 65536.欢迎下载精品学习资源图 1 输出频率与 IIN 电流及振荡电容CF 地关系此外,由于相邻频段之间存在着频率重叠现象,并且考虑到各个频段对应地误差大小有所差异,因此设定各频段地实际起止频率围:f3 f4 ,以便获得最小地误差. 在 5 脚COCS 和 6 脚 GND 接上电容 CF 以后, 10 脚 IIN 是频率掌握地电流输入端,利用恒定电流IIN 向电容 CF 充电和放电,便可形成振.荡 IIN 是受 8 脚 FADJ 和 7 脚 DADJ 端电压地掌握,振
16、荡频率由下式确定.,由于我们要求地频率范畴在0 2Hz 10MHz ,分四个频段来满意要求,在每个频段上连续可调,由芯片内部参数可知道,当IIN=2 A5A时,CF 地容量范畴可以在10pF10 F时,芯片有较好地性能. 因此可知:当IIN=2 A时,;当 IIN=750 A时,.为了使数字掌握能够使IIN=2 A750A实现,我们在D/A转换模块使用图 2 5所示地电阻连接方法 .当数字量为 00H 时, VOUTb 输出为 0V 时 MAX038 地10脚 IIN 有2A地电流输入 . 当数字量为 FFH 时, VOUTb输出为基准电压 2 50V.MAX038 地10脚 IIN 有750
17、A地电流输入 .6.2 频率、占空比调剂MAX038地占空比地调整有两种方式,一种时利用内部基准电压源调整,另一种是利用欢迎下载精品学习资源外加电源调整,为使电路简洁,采纳第一种调整方式.在 MAX038地 DADJ端应用一个2 3V 2 3V 地电压掌握信号,MAX038地 DADJ引脚上地电压可掌握波形地占空比DC 定义为输出波形为正时所占时间地百分数),并且能够改善正弦波地波形,可进行脉冲宽度调制和产生锯齿波.当 VDADJ接地(即 VDADJ=0 )时,其占空比为50%,占空比地调整可采纳 MAX505地一片 DAC ,输出 2 3V 范畴内地电压,占空比可在10% 90% 范畴内转变
18、,约每伏转变15%,当电压超过 2 3V 将使频率偏移或引起不稳固为产生欢迎下载精品学习资源肯定占空比而加在DADJ上地电压为:VDADJ50%DC 0.0575 ,对双极性输出地欢迎下载精品学习资源D/A 转 换 器 , 基 准 电 源 为 2 3V时 , MAX505接 受 数 据 与 占 空 比 地 关 系 式 为 :欢迎下载精品学习资源D1 2 81VD A D J/ 2.31 2 9.63.2DC .欢迎下载精品学习资源其中: VDADJ为 DADJ引脚上地电压, DC 为占空比 . 这样可完成鼓励信号地占空比设置.调整 CF 地充放电时间,在10% 90%地范畴内调整振荡器输出地三
19、角波,最终产生失真地正弦波,锯齿波和脉冲波这三种波形同时送入混合器,由A0, A1 挑选输出 . 所以为简洁起见,关于占空比调剂和频率调整,可采纳外部电位器调整掌握. 调剂频率调整电路地电位器,转变MAX038输入端 IIN地电流大小,从而转变频率值;调剂占空比调剂电路中地电位器,转变MAX038输入端 DADJ地电压大小,从而转变占空比. 信号发生芯片 MAX038, 其波形挑选引脚A0 和 A1 与单片机地P2. 0和 P2. 1引脚相连,在单片机地掌握K 输出正弦波、和三角波2 种不同地波形,波形地频率和幅值可以通过外部地可变电阻进行调节.OUT 为 MX038 地信号波形输出,送至放大
20、电路 .MAX038 在正弦波输出时,输出地信号频率为 F022.5V .7 系统设计采纳单片机AT89C52对主信号发生芯片进行智能掌握,对MAX038 产生地波形信号进行频率高低,占空比大小,幅度范畴地掌握,以及产生波形地挑选掌握.MX 038主振荡器为三角波振荡器,振荡频率由调频輸入Vfod. 参考电流 Ii , 及外接振採电容器 COSC地容量共同打算 . 基本振荡器是一个交变地恒流源向电容器充电和放电地弛张振荡器 . 通过转变 COSC引脚地外接电容和流入IN 引脚地充放电电流地大小来掌握输出信号频率 . 频率范 11 为 0. r20MHz,流入 IN 地电流加到 FADJ和 DA
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