2022年基于单片机的低频信号发生器的设计.docx
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1、精品学习资源5密级: 公开科学技术学院NANCHANG UNIVERSITY COLLEGE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY学 士 学 位 论 文THESIS OF BACHELOR( 2021 2021 年)题 目基于单片机地低频信号发生器地设计学科 部:信息学科部专业:电子信息工程班级:电子 111 班学号:7020911039同学姓名:付利娟指导老师:陶凌起讫日期: 2021 年 12 月 2 日 2021 年 5 月 26 日欢迎下载精品学习资源目 录欢迎下载精品学习资源摘要IAbstract.II第一章 绪论11.1 课题背景11.2 课题目地11.3 课题任务1
2、其次章 硬件设计与方案地挑选32.1 信号发生器工作原理32.2 元件地介绍32.2.1 单片机地介绍32.2.2 芯片 DAC0832 地原理及功能42.2.3 1602 显示屏地原理及功能62.2.4 芯片 LM324 地原理及功能72.3 硬件电路地设计和分析92.3.1 电源部分92.3.2 按键输入部分102.3.3 显示输出部分102.3.4 数据转换输出部分11第三章 软件地设计123.1 程序流程图123.2 波形实现地程序介绍软件设计123.2.1 正 弦 波 地设计123.2.2 三 角 波 地设计133.2.3 方 波 地 设计133.2.4 锯 齿 波 地设计143.2
3、.5 梯 形 波 地设计14第四章 性能测试与分析154.1 输出波形地种类与频率测试154.2 实 物 测 试结果16总结18参考文献( References)19致 谢20附录一:硬件电路原理图21附录二: PCB 图21附录三: protues 仿真图22欢迎下载精品学习资源基于单片机地低频信号发生器地设计专业:电子信息工程学号: 7020911039同学姓名:付利娟指导老师:陶凌摘要 :随着 20 世纪地到来,社会进展地越来越快,越来越多地工作要依靠电子产品来完成,不管在试验仍是现实生活中,用函数信号发生器作为测量工具地变得越来越多,不管是在试验室仍是在科技讨论中,函数信号发生器地用途
4、变得越来越重要.函数信号发生器主要是由硬件和软件两方面来组成地,在硬件方面挑选单片机电路,稳压电源电路,数模转换电路,显示电路以及按键掌握电路等.在软件方面,主要是利用程序来实现五种波形,在本次设计中要用到dxp 软件进行 PCB 制图,然后编写程序要在KeiluVision 环境中编译,通过protues 来完成仿真 .本次挑选单片机来制作主要是由于程序敏捷性高,并且编写程序地扩展功能可以随时添加,且信号稳固.关键字:单片机;低频信号发生器;KeilMCU-based low-frequency signal generator design欢迎下载精品学习资源Abstract: Witht
5、headventofthe20thcentury,socialdevelopment faster and faster, more and more work to rely on electronic productsto complete, regardless of in the experiment or in real life, with afunctionsignalgeneratoras themeasurement toolsbecome more and more,whetherinthelaboratoryorinscientificand technological
6、research,functionsignalgeneratorinusetodaybecomes more and more important. Function signal generator is mainly composed of twoaspectsofhardwareandsoftwareof,selectthemicrocontroller circuitinhardware,regulatedpowersupplycircuit,digitalto analogconversioncircuit,showingcircuitandthekeycontrol circuit
7、. In terms of software, mainly is the application to achievewaveform five,inthedesigntouse DXP softwareforPCB drawing, and then write a program to compile in keil uVision environment, toaccomplishthroughsimulationProtues.Thechoiceofsingle-chip microcomputertoproductionmainlybecauseofhighprogram flex
8、ibility,and theexpansionoftheprogramcanbe added atany time, and signal stability.Keywords: AT89C51 ;Low-frequency generator ;Keil欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源第一章前言1.1 课题背景随着社会地快速转变,越来越多地电子测量产品显现,信号发生器在试验室常用做信号源地输出仪器,他是一种作为电子测量标尺地电信号设备,信号发生器和示波器,电压表仪器都是最一般,最基本地,也是利用最为广泛地基本设备.随着信号发生器地进展和改进,信号发生器也变得越来越先进,同时性能也得
9、到了很大地提高,机械更加简洁化,小型化、功能也更加全面.信号发生器是现阶段最有用地测量仪器 . 由于全球各国对于科技进展地高度重视,对测试地仪器和测试地手段也相应地显现了严格地要求,信号发生器作为测试仪器最基本地仪器,也是我们必需把握地最基本地入门设备,因此开发和讨论信号发生器是一个重大地意义课题.传统地信号发生器与现在基于单片机地信号发生器存在明显地不足,以前地采纳专用芯片,花费高,灵敏度不 高.急于单片机地设计完善利用单片机警活地掌握、丰富地处理才能,采纳DDS技术,实现频率、幅值可调地函数波形地输出,同时可以依据需要便利地实现各种比较复杂地调频、调相和调幅功能,具有良好地有用性 .谐振法
10、与合成法这两种方案是通过转变频率来实现地.以前地发生器都是通过谐振法来转变频率达到制作信号发生器地,通过频率挑选和合成来获得所需频率弦振荡,作为现在测量地主流设备,越来越多地高校已经将函数信号发生器地制作作为工程实训地课程来制作,通过自己动手制作来明白函数信号发生器地工作原理以及硬件电路地组成,通过也需要同学在把握硬件地时候对于信号发生器地软件也要有相应地明白,这样才可以达到明白函数信号发生器地特点,在单片机地地基础上制作地函数信号发生器,主要是通程序地编写来实现其功能地实现,并且仍可以通过编写不同地程序来实现很多地扩展程序,所以优点很 多,所以我们在制作他时应当对于单片机地明白要达到很深地明
11、白,单片机作为高校必要地课程,在现在我国地很多高校都已经将单片机地学习作为一门必要地必修课,之所以这么重视单片机这么课程,主要地缘由是由于现在很多地电子产品和电子设备都是基于单片机来完成地,所以在对于单片机地明白这也是密不行分地 .1.2 课题目地函数信号发生器在现在具有非常广泛地用途,信号发生器是通过软件和硬件地结合来完成 .硬件采纳以单片机作为掌握核心和数据地处理,数字信号变为模拟信号主要是利用DAC0832 芯片来实现,最终通过显示器显示.同时按键可以掌握五种波形地类型、和掌握频率.软件方面可以利用程序来完成正弦、三角、锯齿、梯形和方波五种波形地实现.欢迎下载精品学习资源1.3 课题任务
12、任务要求如下:(1)设计函数信号发生器,输出五种波形.例如方波,正炫波等 .( 2 )使用同一按键挑选五个波形,依次输出.波形地频率都可以通过所设定地按键来调节,欢迎下载精品学习资源其中产生正弦波地频率掌握在10 50Hz,以每按一次10Hz 向上增加;产生三角波形地频率范畴掌握在 50 250Hz ,以每按一次 50Hz 向上增加;产生方波波形地频率掌握在2001000Hz ,以每按一次 200Hz 向上增加;产生锯齿波波形地频率掌握在100 500Hz, 以每按一次 100Hz 向上增加;产生梯形波波形地频率在50 250Hz, 以每按一次 50Hz 向上增加 .(3) LCD 显示屏上要
13、显示波形地名称和频率地大小.第一行显示内容为:输出正弦波时显示: Sine Wave; 输出三角波时显示: Triangle Wave ; 输出方波时显示:Square Wave;输出锯齿波时显示: Sawtooth Wave; 输出梯形波时显示: Trapezoidal Wave;其次行显示内容为: Frequency: * Hz .本次课题地制作由软件设计和硬件设计两部分组成.(1) 系统地硬件设计:硬件电路地组成主要包括单片机掌握电路,数模转换电路,独立按键掌握电路,显示电路以及稳压电源电路.(2) 系统地软件设计:软件电路重要是通过软件地编程来掌握硬件电路实现功能.通过 DXP软件生成
14、原理图和PCB 图,通过 keil 软件进行程序地编写,同时通过protues 软件进行仿真.其次章 硬件电路地设计欢迎下载精品学习资源2.1 信号发生器地设计信号发生器电路地掌握核心和数据地处理主要依靠单片机来实现,要完成信号发生器地制作主要利用按键输入掌握,显示器电路输出显示.,通过 DAC0832 利用 D/A 转换来实现数字转换成模拟信号,接着滤波放大,最终通过LCD1602 显示器显示 .单片机 AT89C51 利用程序来产生正弦、三角和方波等波形,同时按键可以掌握波形地类型、和掌握频率.依据任务要求以及一些资料参考,对系统进行总体框架图【 1】.硬件主要由 AT89C51 单片机、
15、 LM324 放大电路、 DAC0832 数模、 LM324 放大电路、按键电路、电源电路组成 .总体图如图 2.1 所示图 2.1 信号发生器框图2.2 元件地介绍2.2.1 单片机地介绍单片机 AT89C51 地原理及功能单片机地内部总线上有很多地功能部件,这些功能部件可以通过内部地总 线来进行数据地传送以及信息地掌握【2】,并且他们会分工来使用这些总线, 不会产生纷乱地情形,这就是内部单总线地结构形成,图2.2 为单片机内部结构框图外时钟源外部大事计数欢迎下载精品学习资源振荡器和时序OSC程序储备器4KB ROM数据储备器256B振荡器和时序OSC欢迎下载精品学习资源8051CPU欢迎下
16、载精品学习资源内中断64KB 总线输出口全双工串行口欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源外中断掌握并行口串行通信图 2.2单片机内部结构框图欢迎下载精品学习资源VCC :电源GND :接地线XTAL1 :片内振荡电路地输入端XTAL2 :片内振荡电路地输出端RST/VPPPin9 :复位引脚ALE/PROG :地址锁存答应信号PSEN:外部储备器读选通信号EA/VPP :程序储备器地内外部选通AT89S51 单片机有 4 组 8 位地可编程 I/O 口,分别位 P0、P1、P2、P3 口, PO 口: 8 位双向 I/O 口线,名称为P0.0 P0.7P1 口: 8 位准双向 I/O 口线
17、,名称为P1.0P1.7P2 口: 8 位准双向 I/O 口线,名称为P2.0P2.7 P3 口: 8 位准双向 I/O 口线,名称为P3.0P3.7D2C520pX1U219XTAL118XTAL2R110kC4220nC320pR29D1RSTP0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD73938373635343332C610k4u7P2.0/A8 P2.1/A91N41482930312122232425262728123456781011121314151617单片机地基本功能是掌握电路和做好
18、最小系统地工作【3】 .最小系统包括复位电路、晶振电路、使能电路 .其连接方法如图 2.3 所示 .PSENP2.2/A10P2.3/A11ALEP2.4/A12EAP2.5/A13 P2.6/A14P2.7/A15P1.0P3.0/RXDP1.1 P1.2P3.1/TXD P3.2/INT0P1.3P3.3/INT1P1.4P3.4/T0P1.5P3.5/T1P1.6 P1.7P3.6/WR P3.7/RDAT89S51图 2.3单片机最小系统电路图2.2.2 芯片 DAC0832 地原理及功能DAC0832 是 8 辨论率地数模转换地芯片【4】,又称8 路模拟开关他是由地址锁存与译码器、
19、8 位逐次靠近型ADC 和三态输出锁存缓冲器三大部分组成.DAC0832地输出形式是通过电流地激活来完成,也可以通过接入外接运算放大器来形成电压.其结构图如图2.4 所示:欢迎下载精品学习资源图 2.4 DAC0832 内部框图1.工作方式a.单缓冲工作方式:一个寄存器工作于直通状态,另一个工作于受控锁存器状态【5】.在不要求多相D/A同时输出时,可以采纳单缓冲方式,此时只需一次写操作,就开头转换数据吞吐量 .,可以提高D/A 地单缓冲工作方式:输入寄存器工作于受控状态DAC 寄存器工作于直通状态图 2.5单缓冲工作方式单缓冲工作方式:输入寄存器工作于直通状态DAC 寄存器工作于受控状态图 2
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