通信专业技能实训报告
题目基于Proteus的波形发生器设计
学院信息科学与工程学院
专业通信工程
班级
学生
学号
指导教师魏长智
二〇一九年一月五日
济南大学通信专业技能实训报告
目录
1 前言 ...................................................................................................................... - 1 -
2 硬件设计 .............................................................................................................. - 2 -
2.1 启动方式选择 ........................................................................................... - 2 -
2.2 框图设计 ................................................................................................... - 2 -
2.3 电路图设计 ............................................................................................... - 3 -
3 DAC0832性能与特征....................................................................................... -
4 -
3.1 D/A转换器与单片机接口探究 ............................................................. - 4 -
3.1.1 数据线连接 .................................................................................... - 4 -
3.1.2 地址线连接 .................................................................................... - 4 -
3.1.3 控制线连接 .................................................................................... - 4 -
3.2 DAC0832的认识.................................................................................... - 5 -
3.2.1 DAC0832的结构......................................................................... - 5 -
3.2.2 DAC0832的引脚......................................................................... - 6 -
3.2.3 DAC0832的启动控制方式......................................................... - 7 -
4 程序设计 .............................................................................................................. - 8 -
4.1 程序流程图 ............................................................................................... - 8 -
4.1.1 程序设计思路 ................................................................................ - 8 -
4.1.2流程图 ............................................................................................. - 8 -
4.2 用C语言实现 ........................................................................................ - 10 -
5 Proteus仿真及结果 ......................................................................................... - 13 -
5.1方波： ...................................................................................................... - 13 -
5.2正弦波： .................................................................................................. - 14 -
5.3三角波： .................................................................................................. - 15 -
5.4梯形波： .................................................................................................. - 16 -
5.5锯齿波： .................................................................................................. - 17 -实训结语： ............................................................................................................ - 18 -参考文献 ................................................................................................................ - 19 -
1 前言
波形发生器也称函数发生器，作为实验信号源，是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。目前，市场上常见的波形发生器多为纯硬件的搭接而成，且波形种类有限，多为锯齿波，正弦波，方波，三角波等波形。作为一种常用的信号源，广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。函数信号发生器是一种能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路。通过对函数波形发生器的原理以及构成分析，可设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的函数波形发生器。
本设计主要运用AT89C51单片机为核心硬件，对直流电动机进行速度控制。并且辅助以硬件部分的驱动、复位、LED显示等电路，软件部分对AT89C51进行模块化程序的输入，通过按钮控制，实现对直流电动机的正转、反转、加速、减速和停止等控制功能。同时利用DAC0823转换成模拟信号输出，由LED与电动机转速显示控制效果。利用AT89C51芯片进行低成本直流电动机控制系统设计，简化系统构成、提高系统性能，满足了生产要求。
2 硬件设计
2.1 启动方式选择
因为本设计要求设计一个波形发生器，要求能产生正弦波、方波、三角波、梯形波、锯齿波，而且由按键控制输出的波形。故各个波形输出并非同步输出，而是由按键控制，单个输出，并且本例只需要一个DAC，如果选择双缓冲方式就会加大不必要的难度；直通方式不能有效的控制DAC转换，转换时可能会出现数据流失。故选择单缓冲启动控制方式来驱动DAC0832。
2.2 框图设计
根据2.1节的判断，选择AT89c51单片机作控制，实现电路框如下：
图2.1 硬件设计框图
2.3 电路图设计
根据以上框图，选择+12V的基准电压，选择一级集成运放作放大电路，连接A/D 转换电路图如下：
图2.2 单片机与DAC的连接方式
3 DAC0832性能与特征
3.1 D/A转换器与单片机接口探究
D/A转换器与单片机接口具有软硬相依性。在连接过程中要考虑到数据线、地址线、控制线的连接。
3.1.1 数据线连接
D/A转换器与单片机接口要考虑到两个问题：一个是位数，当高于8位的D/A 转换器与8位数据总线的51单片机接口时，51单片机的数据必须分时输出，这时就必须考虑数据分时传送的格式和输出电压“毛刺”问题；二是D/A转化器的内部结构，当D/A转换器的内部结构没有输入锁存器时，必须在单片机与D/A转换器之间增设锁存器或者I/O口。最常用的是8位带锁存端的D/A转换器与8位单片机的接口，这时只需要将单片机的数据总线和D/A转换器的8位数据输入端一一对应即可。
3.1.2 地址线连接
一般的D/A转换器只有片选信号，而没有地址线。这时单片机的地址线采用全译码或者部分译码，经译码器输出控制片选信号，也可以用某一位I/O线来控制片选信号。也有少数D/A转换器有少量的地址线，用于选中片内独立的寄存器或者选择输出通道，这时单片机执行的地址线与D/A转换器的地址线对应连接。
3.1.3 控制线连接
D/A转换器主要有片选信号、写信号、及启动转换信号等，一般由单片机的有关引脚或译码器提供。一般来说，写信号多由单片机的信号控制；启动信号常常由片选信号与写信号的组合形式（LE1、LE2）形成，当单片机执行一条输出指令时，传送的地址使转换器的片选信号有效。
3.2 DAC0832的认识
图3.1 DAC0832的管脚结构
3.2.1 DAC0832的结构
DAC0832的结构如图1.1所示，主要由控制逻辑电路、输入寄存器、DAC寄存器和D/A转换器构成。
由上图逻辑控制电路可知：
WR）ILE
LE1=(CS+1
WR+XREF
LE2=2
由LE1控制输入寄存器读入数据，由LE2控制输入寄存器向DAC寄存器传输数据，同时开始D/A转换。
3.2.2 DAC0832的引脚 DAC0832的引脚如图2.2所示：
DI0~DI7：8位数据输入线，高电平有效。 ILE ：数据锁存允许控制输入线，高电平有效。
CS ：片选信号输入线，低电平有效。
1WR ：输入锁存器写选通输入线，负脉冲有效。输入锁存器的信号就是LE1。LE1
负跳变有效。
XREF ：数据传送控制信号输入线，低电平有效。
2WR ：DAC 寄存器写选通信号输入线，负脉冲有效。DAC 锁存信号就是LE2，
LE2的负跳变有效。
1OUT I ：模拟电流输出线。
2OUT I ：模拟电流输出线，采用单极性输出时，2OUT I 通常接地。
FB R ：反馈信号输入线。反馈电阻FB R 被制作在芯片里，用作外接运放的反馈电
阻，为D/A 转换器提供电压输出。
REF V ：参考电压输入端。要求外接一精密电压源，电压范围在-10V~+10V 之间
选定。通过REF V 的符号来改变输出极性。
CC V : 电源接口。 AGND ：模拟地。 DGND ：数字地。
注：数字信号的高频噪声很大，如果模拟信地和数字地混合的话，就会把数字的噪声传到模拟部分，造成干扰。如果分开的话，高频噪声可以在电源处通过滤波来消除掉。
3.2.3 DAC0832的启动控制方式
DAC0832有三种启动控制方式：
（1）直通方式：将信号都接地，ILE信号引脚接高电平，只要数据传送到数据线上，两级锁存器同时开始工作，并启动D/A转换，即转换器处于非受控状态。在这种工作方式下，转换器的数据线不能直接和单片机的数据线（P0.0~P0.7）相连接。因为P0口分时复用为低8位的地址总线和数据总线，对输出无锁存能力，会使转换器的输出不确定。但是可以将ADC的数据线连接到某个I/O口上，执行端口输出指令（MOV Px A）即可启动一次D/A转换。这种方式很少采用。
（2）单缓冲方式：两级锁存器接受同一种控制，例如将和直接接地，8位ADC 锁存器处于非受控状态，只有8位输入锁存器处于受控状态，即此时仅有LE1控制ADC。这种方式在不要求多个模拟同步输出时采用。
（3）双缓冲方式：俩个锁存器都处于受控状态，单片机要对转换器进行两步写操作：第一次执行指令使LE1有效，称作第一级缓冲，第二次执行指令使LE2有效，称作第二级缓冲。这种方式的优点是数据接收和启动转换可以异步进行，可在D/A 转换的同时接收下一个转换数据，以提高转换速度，还可以实现多个转换器同时启动转换，同步输出。
4 程序设计
4.1 程序流程图
4.1.1 程序设计思路
（1）因为要使用到按钮（本例中选择独立按键），必须使用到键盘扫描，首先要进行键盘消抖，然后通过扫描确定是哪个按键被按下，通过I/O口（本例中为P1口）的数据判断选择五种波形中的哪一个；
（2）根据（1）中的结果，通过编程产生各个波形的数字信号；
（3）控制DAC转换数字信号为模拟信号。
程序框图如下：
图4.1 程序设计思路
4.1.2流程图
在本流程图中分别以k1、k2、k3、k4、k5代表单片机的I/O口P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4；设置flag1、flag2、flag3、flag4、flag5为1时分别代表方波、正弦波、三角波、梯形波、锯齿波。当确认按键按下时，令相对应的flagx=1，然后用连续的判断程序来选择将要输出的波形。程序实现了只需按一下按钮便可持续输出对应的波形。
流程图如下：
图4.2 程序流程图
4.2 用C语言实现
根据程序流程图用C语言编程，C语言实现的代码为:
#include
typedef unsigned char u8;
typedef unsigned int u16;
sbit k0=P1^0;
sbit k1=P1^1;
sbit k2=P1^2;
sbit k3=P1^3;
sbit k4=P1^4;
sbit led1=P3^0;
sbit led2=P3^1;
sbit led3=P3^2;
sbit led4=P3^3;
sbit led5=P3^4;
u8 temp;
u8 const code SIN_code[256]={
0x80,0x83,0x86,0x89,0x8c,0x8f,0x92,0x95,0x98,0x9c,0x9f,0xa2, 0xa5,0xa8,0xab,0xae,0xb0,0xb3,0xb6,0xb9,0xbc,0xbf,0xc1,0xc4, 0xc7,0xc9,0xcc,0xce,0xd1,0xd3,0xd5,0xd8,0xda,0xdc,0xde,0xe0, 0xe2,0xe4,0xe6,0xe8,0xea,0xec,0xed,0xef,0xf0,0xf2,0xf3,0xf4,
0xf6,0xf7,0xf8,0xf9,0xfa,0xfb,0xfc,0xfc,0xfd,0xfe,0xfe,0xff,
0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfe,
0xfd,0xfc,0xfc,0xfb,0xfa,0xf9,0xf8,0xf7,0xf6,0xf5,0xf3,0xf2,
0xf0,0xef,0xed,0xec,0xea,0xe8,0xe6,0xe4,0xe3,0xe1,0xde,0xdc, 0xda,0xd8,0xd6,0xd3,0xd1,0xce,0xcc,0xc9,0xc7,0xc4,0xc1,0xbf, 0xbc,0xb9,0xb6,0xb4,0xb1,0xae,0xab,0xa8,0xa5,0xa2,0x9f,0x9c, 0x99,0x96,0x92,0x8f,0x8c,0x89,0x86,0x83,0x80,0x7d,0x79,0x76, 0x73,0x70,0x6d,0x6a,0x67,0x64,0x61,0x5e,0x5b,0x58,0x55,0x52, 0x4f,0x4c,0x49,0x46,0x43,0x41,0x3e,0x3b,0x39,0x36,0x33,0x31, 0x2e,0x2c,0x2a,0x27,0x25,0x23,0x21,0x1f,0x1d,0x1b,0x19,0x17, 0x15,0x14,0x12,0x10,0xf,0xd,0xc,0xb,0x9,0x8,0x7,0x6,0x5,0x4,
0x3,0x3,0x2,0x1,0x1,0x0,0x0,0x0,0x0,0x0,0x0,0x0,0x0,0x0,0x0, 0x0,0x1,0x1,0x2,0x3,0x3,0x4,0x5,0x6,0x7,0x8,0x9,0xa,0xc,0xd, 0xe,0x10,0x12,0x13,0x15,0x17,0x18,0x1a,0x1c,0x1e,0x20,0x23, 0x25,0x27,0x29,0x2c,0x2e,0x30,0x33,0x35,0x38,0x3b,0x3d,0x40, 0x43,0x46,0x48,0x4b,0x4e,0x51,0x54,0x57,0x5a,0x5d,0x60,0x63, 0x66,0x69,0x6c,0x6f,0x73,0x76,0x79,0x7c
};
void delay (u16 num)
{
u16 x,y;
for (x=num; x>0; x--)
for (y=110; y>0; y--);
}
void main(void)
{
u8 temp,a,t;
a = 0x00;
temp = 0x00;
P0=0;
while(1)
{
led4=0;led2=0;led3=0; led1=0; led5=0;
if(k1==0) //juchi
{ l ed2=~led2;
for(temp=0xff;temp<0x00;temp--)
{P0=temp; }
if (temp == 0x00)
temp = ~temp;
}
if(k2==0) //sanjiao
{ led3=~led3;
for(a=0x00;a<0xff;a++)
{P0=a;}
for(a=0xff;a>0x00;a--)
{P0=a;}
}
if(k3==0) //tixing
{ led4=~led4;
for(a=0x00;a<0xff;a++)
{P0=a;}delay(3);
for(a=0xff;a>0x00;a--)
{P0=a;}
delay(5);
}
if(k4==0) //zhengxian
{
led5=~led5;
for(t=0;t<255;t++)
{P0=SIN_code[t];}
}
if(k0==0) //juxing
{
led1=1;
P0=temp;delay(30);
P0=~temp ;delay(30);
}
}
}
5 Proteus仿真及结果
将程序代码在Kill中编译输出.HEX文件，烧写进单片机中，用Proteus仿真软件仿真，得到的输出波形为：
5.1方波：
图5.1 输出方波波形
由仿真结果可知，通过键盘输入触发信号选择方波输出后，触发信号经过AT89c51单片机后，根据单片机内写入的程序，通过P0口输出数字信号，数字信号经过DAC转换，成为模拟信号，最后经过运算放大器放大输出，通过示波器显示输出波形。并且显示波形为方波的led灯点亮。
根据方波信号可以明显看出符合c语言程序设计：
P0=temp;delay(30); P0=~temp ;delay(30);
P0口先输出0信号，并延迟30ms，之后再取反输出高电平同样延迟30ms从而形成方波信号。形成一个方波信号后一直循环该程序，即可完成输出持续的方波信号。
5.2正弦波：
图5.2 输出正弦波形
由仿真结果可知，通过键盘输入触发信号选择正弦波输出后，触发信号经过AT89c51单片机后，根据单片机内写入的程序，通过P0口输出数字信号，数字信号经过DAC转换，成为模拟信号，最后经过运算放大器放大输出，通过示波器显示输出波形。并且显示波形为正弦波的led灯点亮。
根据正弦波信号可以明显看出符合c语言程序设计：
for(t=0;t<255;t++)；{P0=SIN_code[t];}
P0口根据循环方式，从事先准备好的由256个数据形成的正弦波采点数组，依次输出数组中数据对应的电平，不同数据输出不同电平，循环256次。如t=0输出第一个数据的电平；t=11，输出第十二个数据的电平。形成一个正弦波信号之后一直循环该程序，即可完成输出持续的正弦波信号。
5.3三角波：
图5.3 输出三角波形
由仿真结果可知，通过键盘输入触发信号选择三角波输出后，触发信号经过AT89c51单片机后，根据单片机内写入的程序，通过P0口输出数字信号，数字信号经过DAC转换，成为模拟信号，最后经过运算放大器放大输出，通过示波器显示输出波形。并且显示波形为三角波的led灯点亮。
根据三角波信号可以明显看出符合c语言程序设计：
for(a=0x00;a<0xff;a++) {P0=a;}
for(a=0xff;a>0x00;a--) {P0=a;}
P0口先输出0信号，并且根据循环输出信号依次升高至0xff，形成三角波的一侧，之后根据循环依次递减至0x00，形成完整的三角波。形成一个三角波信号之后一直循环该程序，即可完成输出持续的三角波信号。
5.4梯形波：
图5.4 输出梯形波形
由仿真结果可知，通过键盘输入触发信号选择梯形波输出后，触发信号经过AT89c51单片机后，根据单片机内写入的程序，通过P0口输出数字信号，数字信号经过DAC转换，成为模拟信号，最后经过运算放大器放大输出，通过示波器显示输出波形。并且显示波形为梯形波的led灯点亮。
根据梯形波信号可以明显看出符合c语言程序设计：
for(a=0x00;a<0xff;a++) {P0=a;} delay(5);
for(a=0xff;a>0x00;a--) {P0=a;} delay(3);
P0口先输出0信号，并且根据循环输出信号依次升高至0xff，形成三角波的一侧，再延迟一段时间，之后根据循环依次递减至0x00，再延迟一段时间，形成完整的梯形波。形成一个梯形波信号之后一直循环该程序，即可完成输出持续的梯形波信号。
5.5锯齿波：
图5.5 输出锯齿波形
由仿真结果可知，通过键盘输入触发信号选择锯齿波输出后，触发信号经过AT89c51单片机后，根据单片机内写入的程序，通过P0口输出数字信号，数字信号经过DAC转换，成为模拟信号，最后经过运算放大器放大输出，通过示波器显示输出波形。并且显示波形为锯齿波的led灯点亮。
根据锯齿波信号可以明显看出符合c语言程序设计：
for(temp=0xff;temp<0x00;temp--) {P0=temp; }
if (temp == 0x00) temp = ~temp;
P0口先输出信号根据循环从高到低开始降低，当降到0信号时P0口输出信号取反回到高电平，从而形成锯齿波信号。形成一个锯齿波信号之后一直循环该程序，即可完成输出持续的锯齿波信号。
实训结语：
通过一周的课程设计，使我对单片机的结构功能和使用方法有了更深的了解，也加强了我对kill、Proteus的使用熟练度，为以后熟练运用打下了良好的基础，我能将学习的理论知识运用的课程设计的实践中，这加强了我对单片机相关知识、C语言以及数电模电知识的运用与掌握。
设计单片机是一个复杂而且消耗时间很长的过程，需要先进行项目构思，寻找设计方法与思路，去了解相关方面的知识，构思完成后准备工作基本结束了，之后便是仿真硬件设计和软件设计。硬件设计第一点需要做的是根据设计做出框图，之后根据设计的需要选择元件连接成电路图。软件设计则需要根据电路原理图考虑到线路的连接方式与相连的端口设计相应的程序，这样才能正确的运行程序，要根据单片机的仿真图与实际运行结果画出程序流程图，根据流程图在KILL中编写程序代码，最后调试排错。
在硬件和软件设计完成后，还需将两者结合，也就是说将程序产生的.HEX文件烧写进单片机，硬件与软件必须衔接恰当，否则就不能正常运行，如果不能运行，就必须调试电路结构或者改变程序，再次检查错误。比如在这次设计中，针对DAC0832单缓冲启动控制方式的程序就不能直接考入直通方式的电路中，反之亦然。电路有很多种连法，程序也是灵活多变，所以需要了解的是它们的原理，只有这样才能运用的自如。
我在单片机课程中更加强化了我对C语言的了解，因为C语言太长时间不用有些生疏，所以在本次设计尝试使用C来编写代码是经常遇到困难，让我无从下手，这使我自己认识到对C语言还不熟悉，对C语言的设计思路有时会比较模糊，经验还不足，还需努力，多用多练。
我深知此次在仿真层面的设计与真正制作实物还是有较大的差距，所以今后的日子里还要更加上进，认真学习知识，熟练运用知识，让自己更上一层楼！
内蒙古工业大学本科生毕业设计(论文)开题报告
注：表格根据所填内容可进行调整，可多页。 一、设计总体方案 利用AT89S52 单片机采用程序设计方法产生锯齿波，正弦波，矩形波，方波四种波形，再通过D/A 转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号，滤波放大，最终由示波器显示出来，通过键盘来控四种波形的类型，频率变化，最终输出显示其各自的类型及数值
图4.1 硬件原理框图 二．硬件各单元电路方案设计与选择 1、单片机的选择 方案一：AT89S52芯片中只有一路模拟输出或几路模拟信号非同步输出，这种情况下CPU对DAC0832 执行一次写操作，则把一个数据直接写入DAC寄存器，DAC0832的输出模拟信号随之对应变化。输出波形稳定，精度高，滤波好，抗干扰效果好，连接简单，性价比高。 方案二：C8051F005单片机是完全集成的混合信号系统级芯片，具有与8051兼容的微控制器内核，与MCS-51指令集完全兼容。除了具有标准8052的数字外设部件，片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其他数字外设及功能部件，而且执行速度快。但其价格较贵 方案三：采用单片机编程的方法来实现。该方法可以通过编程的方法来控制信号波形的频率和幅度，而且在硬件电路不变的情况下，通过改变程序来实现频率的变换。此外，由于通过编程方法产生的是数字信号，所以信号的精度可以做的很高。 以上两种方案综合考虑，选择方案一 2.键盘设计方案比较 方案一：矩阵式键盘。矩阵式键盘的按键触点接于由行、列母线构成的矩阵电路的交叉处。当键盘上没有键闭合时，所有的行和列线都断开，行线都呈高电平。当某一个键闭合时，该键所对应的行线和列线被短路。 方案二：独立式键盘。独立式键盘具有硬件与软件相对简单的特点，其缺点是按键数量较多时，要占用大量口线。 以上两种方案综合考虑，选择方案二。 3、D/A转换部分
目录 1 引言 (1) 1.1 题目要求及分析 (1) 1.1.1 示意图 (1) 1.2 设计要求 (1) 2 波形发生器系统设计方案 (2) 2.1 方案的设计思路 (2) 2.2 设计框图及系统介绍 (2) 2.3 选择合适的设计方案 (2) 3 主要硬件电路及器件介绍 (4) 3.1 80C51单片机 (4) 3.2 DAC0832 (5) 3.3 数码显示管 (6) 4 系统的硬件设计 (8) 4.1 硬件原理框图 (8) 4.2 89C51系统设计 (8) 4.3 时钟电路 (9) 4.4 复位电路 (9) 4.5 键盘接口电路 (10) 4.7 数模转换器 (11) 5 系统软件设计 (12) 5.1 流程图： (12) 5.2 产生波形图 (12) 5.2.1 正弦波 (12) 5.2.2 三角波 (13) 5.2.3 方波 (14) 6 结论 (16) 主要参考文献 (17) 致谢...................................................... 错误！未定义书签。
1引言 1.1题目要求及分析 题目：基于51单片机的波形发生器设计，即由51单片机控制产生正弦波、方波、三角波等的多种波形。 1.1.1示意图 图1：系统流程示意图 1.2设计要求 (1) 系统具有产生正弦波、三角波、方波三种周期性波形的功能。 (2) 用键盘控制上述三种波形（同周期）的生成，以及由基波和它的谐波（5次以下）线性组合的波形。 (3) 系统具有存储波形功能。 (4) 系统输出波形的频率范围为1Hz～1MHz，重复频率可调，频率步进间隔≤100Hz，非正弦波的频率按照10次谐波来计算。 (5) 系统输出波形幅度范围0～5V。 (6) 系统具有显示输出波形的类型、重复频率和幅度的功能。
课
程
设
计
（
论
文
）
任
务
书
专业班级：
学生姓名：
指导教师（签名）：
一、课程设计（论文）题目
正弦波信号发生器设计
二、本次课程设计（论文）应达到的目的
本次课程设计是自动化专业学生在学习了《单片机原理及应用》课程 及《模拟电子线路》、《数字电子线路》等专业基础课程之后进行的一次综 合训练，其主要目的是加深学生对单片机软硬件技术和相关理论知识的理 解，进一步熟悉 51 单片机系统设计的基本理论、方法和技能；掌握工程 应用的基本内容和要求，力争做到理论与实际的统一；同时培养学生分析 问题、解决问题的能力和独立完成系统设计的能力，并按要求编写相关的 技术文档和设计报告等。
三、本次课程设计（论文）任务的主要内容和要求（包括原始数据、技 术参数、设计要求等）
1．设计内容
（1）选择 51 单片机，晶振采用 12MHz。
（2）设计一个能产生 0 至 50HZ 正弦波信号。通过 0832D/A 芯片完成 数模转换。
（3）频率值由键盘输入。 （4）将频率值由 LED 数码管上显示（两位）。 2．设计要求 （1）按照任务书的要求完成系统分析及方案设计。 （2）完成硬件原理图的设计，并选择相关元器件。 （3）完成控制软件流程图的设计，编写相应的单片机控制程序。 （4）撰写设计报告。 四、应收集的资料及主要参考文献： 1．李建忠.单片机原理及应用.西安电子科技大学出版社，2008 2．杨居义.单片机课程设计指导.清华大学出版社,2009 3．李海滨等.单片机技术课程设计与项目实例.中国电力出版社,2009 以及与 51 系列单片机相关的文献及教材。 五、审核批准意见
教研室主任（签字） 正弦信号发生器设计方案框图
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/1012277554.html, 基于51单片机的函数信号发生器的设计 作者：朱兆旭 来源：《数字技术与应用》2017年第02期 摘要：本文所设计的系统是采用AT89C51单片机和D/A转换器件DAC0832产生所需不 同信号的低频信号源，AT89C51 单片机作为主体，采用D/A转换电路、运放电路、按键和LCD液晶显示电路等，按下按键控制生成方波、三角波、正弦波，同时用LCD显示相应的波形，输出波形的周期可以用程序改变，具有线路简单、结构紧凑、性能优越等特点。 关键词：51单片机；模数转换器；信号发生器 中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）02-0011-01 1 前言 波形发生器，是一种作为测试用的信号源，是当下很多电子设计要用到的仪器。现如今是科学技术和设备高速智能化发展的科技信息社会，集成电路发展迅猛，集成电路能简单地生成各式各样的波形发生器，将其他信号波形发生器于用集成电路实现的信号波形发生器进行对比，波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标，集成电路实现的信号波形发生器都胜过一筹，随着单片机应用技术的不断成长和完善，导致传统控制与检测技术更加快捷方便。 2 系统设计思路 文章基于单片机信号发生器设计，产生正弦波、方波、三角波，连接示波器，将生成的波形显示在示波器上。按照对作品的设计研究，编写程序，来实现各种波形的频率和幅值数值与要求相匹配，然后把该程序导入到程序存储器里面。 当程序运行时，一旦收到外界发出的指令，要求设备输出相应的波形时，设备会调用对应波形发生程序以及中断服务子程序，D/A转换器和运放器随之处理信号，然后设备的端口输出该信号。其中，KEY0为复位键，KEY1的作用是选择频率的步进值，KEY2的作用是增加频 率或增加频率的步进值，KEY3的作用是减小频率或减小频率的步进值，KEY4的作用是选择三种波形。103为可调电阻，用于幅值的调节。自锁开关起到电源开关的作用。启动电源，程序运行的时候，选择正弦波，红色LED灯亮起；选择方波，黄色LED灯亮起；选择三角波，绿色LED灯亮起。函数信号发生器频率最高可达到100Hz，最低可达到10Hz，步进值0.1- 10Hz，幅值最高可到3.5V。系统框图如图1所示。 3 软件设计
基于CPLD和单片机的任意波形发生器设计 在电子工程设计与测试中，常常需要一些复杂的、具有特殊要求的信号，要求其波形可任意产生，频率方便可调。通常的信号产生器难以满足要求，市场上出售的任意信号产生器价格昂贵。结合实际需要，我们设计了一种任意波形发生器。电路设计中充分利用MATLAB的仿真功能，将希望得到的波形信号在MATLAB中完成信号的产生、抽样和模数转换，并将得到的数字波形数据存放在数据存储器中，通过单片机和CPLD控制，将波形数据读出，送入后向通道进行A/D转换和放大处理后得到所需的模拟信号波形。利用上述方法设计的任意波形发生器，信号产生灵活方便、功能扩展灵活、信号参数可调，实现了硬件电路的软件化设计。具有电路结构简单、实用性强、成本低廉等优点。 任意波形发生器的设计思想，是利用MATLAB的强大仿真功能，方便、快捷的生成给定频率、周期、脉宽的任意波形数据；并将数据预存在数据存储器中。在单片机控制下，利用CPLD电路产生地址读出数据，送入D/A转换电路，得到所需的任意波形信号。系统结构框图如图1；图中分频电路和地址发生器由CPLD实现。 图1 系统框图 单片机采用AT89C52芯片，通过软件编程产生所要求的控制信号。主要的控制参数包括：信号周期、脉宽；分频电路的开始信号、地址发生器的复位信号；E2PROM的选通信号；D/A转换电路的选通信号。在具体电路中，端口P1.0控制分频电路的启动、P1.1控制地址发生器的清零，P2.0控制 28C256和AD7545的选通信号。单片机工作在定时器0方式，软件设计利用C语言实现。流程图如图2所示。 图2 软件流程图 MATLAB作为一款优秀的数学工具软件，具有强大的运算功能；可以方便的产生各种信号波形，在软件中实现波形信号的产生、抽样和模数转换。设计的任意波形发生器，数据存储器选用28C256芯片，信号波形通过MATLAB仿真产生；得到的波形数据存放在数据存储器28C256中。具体设计中，我们要求产生周期为200ms，脉宽为5ms的单/调频混合信号，其中单频信号的脉宽为4ms，频率为 30KHz；调频信号的脉宽为1ms，频率为30KHz_35KHz。在MATLAB中设定抽样率为500KHz,得到了
单片机课程设计报告 题目波形发生器 专业电子信息科学与技术 班级 2008级1班 学生姓名 ***** 学号 3080422*** 指导老师 ***** 2011年 7 月 8 日
目录 一、设计目的……………………………………………………错误！未定义书签。 二、设计的主要内容和要求……………………………………错误！未定义书签。 2.1基本内容和要求…………………………………………………………错误！未定义书签。 2.2创新部分…………………………………………………………………错误！未定义书签。 三、整体设计思路………………………………………………错误！未定义书签。 3.1设计思路…………………………………………………………………错误！未定义书签。 3.2元件选型…………………………………………………………………错误！未定义书签。 3.3功能原理图………………………………………………………………错误！未定义书签。 四、方案论证…………………………………………………… - 3 - 五、硬件电路设计……………………………………………… - 4 - 5.1硬件连线图………………………………………………………………错误！未定义书签。 5.2主要芯片介绍……………………………………………………………错误！未定义书签。 六、软件设计………………………………………………………错误！未定义书签。 6.1正弦波的产生过程………………………………………………………错误！未定义书签。 6.2方波产生过程……………………………………………………………错误！未
定义书签。 6.3锯齿波的产生过程……………………………………………………错误！未定义书签。 6.4三角波的产生过程……………………………………………………错误！未定义书签。 6.5通过开关实现波形切换和调频…………………………………………错误！未定义书签。 6.7附程序代码………………………………………………………………错误！未定义书签。 七、调试与仿真……………………………………………………错误！未定义书签。 八、总结……………………………………………………………错误！未定义书签。 九、参考文献……………………………………………………错误！未定义书签。 波形发生器 一、设计目的 （1）利用所学单片机机的理论知识进行软硬件整体设计，锻炼学生理论联系实际、提高我们的综合应用能力。 （2）我们这次的课程设计是以单片机为基础，设计并开发能输出多种波形（正弦波、三角波、锯齿波、方波、梯形波等）且频率、幅度可变的波形发生器。 （3）掌握各个接口芯片(如0832等)的功能特性及接口方法，并能运用其实现一个简单的单片机应用系统功能器件。 （4）在平时的学习中，我们所学的知识大都是课本上的，在机房的练习大家也都是分散的对各个章节的内容进行练习。因此，缺乏一种系统的设计锻炼。在课程所学结束以后，这样的课程设计十分有助于学生的知识系统的总结到一起。 （5）通过这几个波形进行组合形成了一个波形发生器，使得我对系统的整个框架的设计有了一个很好的锻炼。这不仅有助于大家找到自己感兴趣的题目，更可以
基于51单片机的信号发生器设计报告 二零一四年十二月十一日
摘要 根据题目要求以及结合实际情况，本文采用一种以AT89C51单片机为核心所构成的波形发生器，可产生方波、三角波、正弦波、锯齿波等多种波形，波形的频率可用程序改变，并可根据需要选择单极性输出或双极性输出，具有线路简单、结构紧凑、性能优越等特点。本设计经过测试，性能和各项指标基本满足题目要求。 关键词：信号发生器 DAC0832芯片 LM358运放 89C51芯片
目录 摘要...................................................................... 目录...................................................................... 第一章绪论................................................................. 1.1单片机概述........................................................... 1.2信号发生器的概述和分类.............................................. 1.3问题重述及要求....................................................... 第二章方案的设计与选择................................................... 2.1方案的比较........................................................... 2.2设计原理 ............................................................. 2.3设计思想 ............................................................. 2.4实际功能 ............................................................. 第三章硬件设计............................................................ 3.1硬件原理框图......................................................... 3.2主控电路 ............................................................. 3.3数、模转换电路....................................................... 3.4按键接口电路......................................................... 3.5时钟电路 ............................................................. 3.6显示电路 ............................................................. 第四章软件设计............................................................ 4.1程序流程图........................................................... 参考文献.................................................................... 附录1 电路原理图 .......................................................... 附录2 源程序............................................................... 附录3 器件清单......................................................
通信专业技能实训报告 题目基于Proteus的波形发生器设计 学院信息科学与工程学院 专业通信工程 班级 学生 学号 指导教师魏长智 二〇一九年一月五日
济南大学通信专业技能实训报告 目录 1 前言 ...................................................................................................................... - 1 - 2 硬件设计 .............................................................................................................. - 2 - 2.1 启动方式选择 ........................................................................................... - 2 - 2.2 框图设计 ................................................................................................... - 2 - 2.3 电路图设计 ............................................................................................... - 3 - 3 DAC0832性能与特征....................................................................................... - 4 - 3.1 D/A转换器与单片机接口探究 ............................................................. - 4 - 3.1.1 数据线连接 .................................................................................... - 4 - 3.1.2 地址线连接 .................................................................................... - 4 - 3.1.3 控制线连接 .................................................................................... - 4 - 3.2 DAC0832的认识.................................................................................... - 5 - 3.2.1 DAC0832的结构......................................................................... - 5 - 3.2.2 DAC0832的引脚......................................................................... - 6 - 3.2.3 DAC0832的启动控制方式......................................................... - 7 - 4 程序设计 .............................................................................................................. - 8 - 4.1 程序流程图 ............................................................................................... - 8 - 4.1.1 程序设计思路 ................................................................................ - 8 - 4.1.2流程图 ............................................................................................. - 8 - 4.2 用C语言实现 ........................................................................................ - 10 - 5 Proteus仿真及结果 ......................................................................................... - 13 - 5.1方波： ...................................................................................................... - 13 - 5.2正弦波： .................................................................................................. - 14 - 5.3三角波： .................................................................................................. - 15 - 5.4梯形波： .................................................................................................. - 16 - 5.5锯齿波： .................................................................................................. - 17 -实训结语： ............................................................................................................ - 18 -参考文献 ................................................................................................................ - 19 -
单片机原理及接口技术 课程设计报告 设计题目：波形发生器 学号：1202601** 姓名：** 指导教师：孙** 信息与电气工程学院 二零一五年六月
波形发生器设计 波形发生器作为一种常用的信号源,是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之一。 在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都学要有信号源，由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其他仪器观察、测量被测仪器的输出响应，以分析确定它们的性能参数。信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。它可以产生多种波形信号,如正弦波,三角波,方波等,因而广泛用于通信、雷达、导航、宇航等领域。 本系统利用单片机AT89C51采用程序设计方法产生锯齿波、正弦波、三角波三种波形，再通过D/A转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号，滤波放大，最终由示波器显示出来，通过键盘来控制三种波形的类型选择、频率变化，并通过LED显示其各自的周期。 本次关于产生不同低频信号的信号源的设计方案，不仅在理论和实践上都能满足实验的要求，而且具有很强的可行性。该信号源的特点是：体积小、价格低廉、性能稳定、实现方便、功能齐全。 1. 设计任务 结合实际情况，基于AT89C51单片机设计一个波形发生器。该系统应满足的功能要求为： (1) 产生三种波形（三角波、锯齿波、正弦波）； (2) 按键选择波形，加减键选择频率； (3) 在示波器中显示三种波形； (4) 在六位数码管上显示周期； 主要硬件设备：单片机实验开发系统、AT89C51单片机、DAC数模转换芯电路、六位数码管（LED）、矩阵键盘、8155芯片、示波器。 2. 整体方案设计 波形发生器系统以AT89C51单片机作为整个系统的控制核心，应用其强大的接口功能，构成整个波形发生器系统。 利用 AT89S52 单片机构造多功能信号发生器，可产生正弦波，方波，三角波，锯齿波四种波形，通过 C 语言对单片机的编程即可产生相应的波形信号，并可以通过键盘进行各种功能的转换和信号频率的控制，当输出的数字信号通过
课程设计(论文)任务书 电气学院电力系统及其自动化专业12（1 ）班 一、课程设计(论文)题目：简易信号发生器设计 二、课程设计(论文)工作自 2015年1 月12 日起至2015 年 1月16 日止。 三、课程设计(论文) 地点:电气学院机房 10-303 四、课程设计(论文)内容要求： 1．课程设计的目的 （1）综合运用单片机原理及应用相关课程的理论知识和实际应用知识，进行单片机应用系统电路及程序设计，从而使这些知识得到进一步的巩固，加深和发展；（2）熟悉和掌握单片机控制系统的设计方法，汇编语言程序设计及proteus 软件的使用； （3）通过查阅图书资料、以及书写课程设计报告可提高综合应用设计能力，培养独立分析问题和解决问题的能力。 2．课程设计的内容及任务 （1）可产生频率可调的正弦波（64个点）、方波、锯齿波或三角波。 （2）显示出仿真波形。 （3）通过按键选择输出波形的种类。 （4）在此基础上使输出波形的幅值可控。
3.课程设计说明书编写要求 （1）设计说明书用A4纸统一规格，论述清晰，字迹端正，应用资料应说明出处。（2）说明书内容应包括（装订次序）：题目、目录、正文、设计总结、参考文献等。应阐述整个设计内容，要重点突出，图文并茂，文字通畅。 （3）报告内容应包括方案分析;方案对比;整体设计论述;硬件设计（电路接线，元器件说明，硬件资源分配）;软件设计（软件流程，编程思想，程序注释，） 调试结果;收获与体会;附录（设计代码放在附录部分，必须加上合理的注释）（4） 学生签名： 2015年1月16 日 课程设计(论文)评审意见 （1）总体方案的选择是否正确；正确（）、较正确（）、基本正确（）（2）程序仿真能满足基本要求；满足（）、较满足（）、基本满足（）（3）设计功能是否完善；完善（）、较完善（）、基本完善（）（4）元器件选择是否合理；合理（）、较合理（）、基本合理（）（5）动手实践能力；强（）、较强（）、一般（）（6）学习态度；好（）、良好（）、一般（）（7）基础知识掌握程度；好（）、良好（）、一般（）（8）回答问题是否正确；正确（）、较正确（）、基本正确（）、不正确（） （9）程序代码是否具有创新性；全部（）、部分（）、无（） （10）书写整洁、条理清楚、格式规范；规范（）、较规范（）、一般（）总评成绩优（）、良（）、中（）、及格（）、不及格（） 评阅人：
基于51单片机波形发生器的设计与实现开题报告合肥师范学院本科生毕业论文(设计)开题报告 (学生用表) 课题基于51单片机波形发生器的设计与实现 系部电子信息工程学院专业电子信息工程学科工学 学生屠宝轩指导教师吴剑威一、课题的来源、背景及意义 (1)来源:科研/生产 (2)背景:单片机是再20世纪70年代中期发展起来的一种大规模集成电路芯 片，是由中央处理器(CPU), ROM、RAM芯片及I/O接口和一些外围电路等通过印刷版总线连接在一起的一个完整的讣算机系统。信号发生器是一种作为激励源或者信号源的电子设备，它能够产生各种各样的波形和频率，其在教学实验，生产装实践和科技领域有着广泛的应用，是最普遍使用的电子仪器之一。对于电子类专 业的学生，除了学习理论知识外，还必须将所学的理论知识付诸实践，在实践中订应用理论知识，提高动手能力，从而提高发现，解决问题的能力，所以试验是必 不可少的环节，而信号波形发生器是实验过程最普遍，最基本，也是应用最广泛线的电子设备之一，本研究不是针对高端的信号发生器开发，而是从降低经 济成本， 操作方便简单，输出波形实用角度出发，研究一套设备。
(3)意义:传统的正弦信号源根据实际需要一般价格昂贵，低频输出时性能不好且不便于自动调节，丄程实用性较差。现在利用单片机的优越性，制作一种体积小，实用性强，使用方便的低频信号发生器，以AT85C51单片机为核心，结合低俗D/A转换器，通过设计与编程实现了正弦波、方波、锯齿波的产生及其自山切换以及频率、相位的可调与多相波的同时输出。 二、国内外发展现状 信号波形发生器历史非常的久远，它产生于上个世纪20年代，那会，电子设备刚刚诞生，随后，雷达发展了起来，通信技术也在不断地发展，到了40年代，标准信号发生器开始出现，它的出现主要是为了进行各种接收机的测试，使信号发生器诞生之初主要是用来做定性分析的，随着使用的要求不断提升，慢慢发展成为了定量分析的测量仪器，还是在这个时期，脉冲信号发生器也出现了，这个主要是用于脉冲方面的测量的，上面说的这些信号波形发生器都是早期的一些产品，复杂的机械结构，比较 [1]大的功率，比较简单的电路，速度发展总体是比较慢的。这种发展速度一直持续到1964年，笫一台全电子晶体管做的信号发生器出现。 从60年代以后，信号波形发生器的发展速度就开始加快了，有个代表产品，那就是函数信号发生器，但是模拟的电子方面的技术在这段时期是占主要的，组成的部分一般都是分立元件，或者是采用模拟的集成方面的电路，电路结构相比于60年代以前，要复杂了，产生的波形就多了一些，比如有方波、正弦波、三角波，还有了锯齿波，但是波形还是比较简单的，加上模拟电路会产生较大的漂移，输出波形的稳定性还是比较差的，70年代乂是一个转折点，出现了微控制器，这个时候信号波形发生器的功能就开始强大了起来，波形的产生也比较复杂了。对信号波形发生器而言，软件成为这个时期的主要特征，通过程序用微控制器进行相应的处理就能方便灵活的获得一些简单的信号波形，当然这种方式也是有缺陷的，那就是波形输出的频率不会很
摘要 本系统是基于AT89C51单片机的数字式低频信号发生器。采用A T89C51单片机作为控制核心，外围采用数字/模拟转换电路（DAC083 2）、运放电路（LM324）、按键和8位数码管等。通过按键控制可产生方波、三角波、正弦波等，同时用数码管指示其对应的频率。其设计简单、性能优好，可用于多种需要低频信号的场所，具有一定的实用性。 各种各样的信号是通信领域的重要组成部分，其中正弦波、三角波和方波等是较为常见的信号。在科学研究及教学实验中常常需要这几种信号的发生装置。为了实验、研究方便，研制一种灵活适用、功能齐全、使用方便的信号源是十分必要的。 本文介绍的是利用AT89C51单片机和数模转换器件DAC0832产生所需不同信号的低频信号源，其信号幅度和频率都是可以按要求控制的。文中简要介绍了DAC0832数模转换器的结构原理和使用方法，AT89C51的基础理论，以及与设计电路有关的各种芯片。文中着重介绍了如何利用单片机控制D/A转换器产生上述信号的硬件电路和软件编程。信号频率幅度也按要求可调。 本次关于产生不同低频信号的信号源的设计方案，不仅在理论和实践上都能满足实验的要求，而且具有很强的可行性。该信号源的特点是：体积小、价格低廉、性能稳定、实现方便、功能齐全。 关键词：AT89C51DAC0832 LM324 8位数码管显示
Abstract Waveform The system is a digital signal generator based on single chip computer.At89c51 is used as a control microcontroller core.The system is composed by digital/analog comversion(DAC0832), imply circuit,button and nixie tube.It can generate the square, triangle and sine wave,with nixie tube.The system can be used for a signal soure in the low-frequency signal soure.It is very practical. Various signals are an important part of correspondent area. In this area, sine wave, triangle wave and square wave are common signals. In science research and teaching experiment, we often need the occurrence equipment of these signals. In order to make the experiment and research easier, to develop a suitable, full functional and easily used signals source is essential. This paper introduces the low frequency sources of different signals that are produced by AT89C51 SCM and DAC0832. Its signal range and frequency can be controlled by requirement. This paper briefly introduces the structure principle and usage of DAC0832, the basic theory of AT89C51 and various chips which relevant to design circuit. this paper emphasized how to use SCM to control the hardware circuit and software program of the signals above which produced by DAC0832. The signal frequency range also can be adjusted by requirement. This signal source design plan concerns on producing different low frequency signals, not only meet the request of experiment in theory and in practice, but also have strong feasibility. The trait of this signal source is: small volume, low price, stable function, easily achievable, and full function. Keywords:AT89C51, DA0832, LM324, 8 nixie tube display
电子与信息工程学院综合实验课程报告 实验名称：基于单片机的信号发生器的设计与实现班级：10电工2班 学号：20101851046 姓名：李俊 指导教师： 时间：
摘要 本文以STC89C51单片机为核心设计了一个低频函数信号发生器。信号发生器采用数字波形合成技术,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出自定义波形,如 正弦波、方波、三角波、三角波、梯形波及其他任意波形，波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变。波形和频率的改变通过软件控制，幅度的改变通过硬件实现。介绍了波形的生成原理、硬件电路和软件部分的设计原理。本系统可以产生最高频率798.6HZ的波形。该信号发生器具有体积小、价格低、性能稳定、功能齐全的优点。 关键词:低频信号发生器;单片机;D /A转换; 1设计选题及任务 设计题目：基于单片机的信号发生器的设计与实现 任务与要求： 设计一个由单片机控制的信号发生器。运用单片机系统控制产生多种波形，这些波形包括方波、三角波、锯齿波、正弦波等。信号发生器所产生的波形的频率、幅度均可调节。并可通过软件任意改变信号的波形。 基本要求： 1. 产生三种以上波形。如正弦波、三角波、矩形波等。 2.最大频率不低于500Hz。并且频率可按一定规律调节，如周期按1T,2T,3T,4T 或1T，2T，4T，8T变化。 3.幅度可调，峰峰值在0——5V之间变化。 扩展要求：产生更多的频率和波形。 2系统概述 2.1方案论证和比较 2．1．1总体方案： 方案一：采用模拟电路搭建函数信号发生器，它可以同时产生方波、三角波、正弦波。但是这种模块产生的不能产生任意的波形（例如梯形波），并且频率调节很不方便。 方案二：采用锁相式频率合成器，利用锁相环，将压控振荡器（VCO）的输出频率锁定在所需频率上，该方案性能良好，但难以达到输出频率覆盖系数的要求，且电路复杂。
基于单片机的信号发生器设计
基于单片机的信号发生器 设计
摘要 在介绍MAX038 芯片特性的基础上,论述了采用MAX038 芯片设计数字函数信号发生器的原理以及整机的结构设计。对其振荡频率控制、信号输出幅度控制以及频率和幅度数显的实现作了较详细的论述。该函数信号发生器可输出三角波,方波和正弦波。 本文重点论述了整机通过D/A转换电路控制MAX038的实现过程，D/A转换电路采用了8位4通道的MAX505来实现。在幅度的控制上采用数字电位器AD5171，该芯片是I2C总线方式控制，文中给出了I2C总线的读写控制程序。系统支持按键操作和上位机操作两种模式。 关键词:函数信号；D/A ；单片机控制
Design of Signal Generator System Based on SCM Zisu zhou (College of Zhangjiajie, Jishou University, Jishou,Hunan 416000) Abstract Based on the introduction of MAX038 , we discussed the principle and the whole frame of the digital function signal generator. We described the control of the oscillatory frequent , amplitude and the digital display in detail. Thegenerator can output three kinds of waves : sine wave , square wave , triangle wave. This text has exposition the mirco-computer controls the D/A electric circuit of conversion realize the process. In D/A changing electric circuit adopt the 8 bit 4 channel come to realize. Porentiometer AD5171 is adopted in the control of length. This chip is that I2C bus control way. This system supports key-control or computer-control modes. Key words : function signal ；D/A ；single - chip microprocessor control ；