用单片机制作的波形发生器
波形发生器的技术指标：
（1）波形类型：方型、正弦波、三角波、锯齿波；
（2）幅值电压：1V、2V、3V、4V、5V；
（3）频率值：10Hz、20HZ、50HZ、100HZ、200HZ、500HZ、1KHZ；
（4）输出极性：双极性
操作设计
1、机器通电后，系统进行初始化，LED在面板上显示6个0，表示系统处于初始状态，等待用户输入设置命令，此时，无任何波形信号输出。
2、用户按下“F”、“V”、“W”，可以分别进入频率，幅值波形设置，使系统进入设置状态，相应的数码管显示“一”，此时，按其它键，无效；
3、在进入某一设置状态后，输入0~9等数字键，（数字键仅在设置状态时，有效）为欲输出的波形设置相应参数，LED将参数显示在面板上；
4、如果在设置中，要改变已设定的参数，可按下“CL”键，清除所有已设定参数，系统恢复初始状态，LED显示6个0，等待重新输入命令；
5、当必要的参数设定完毕后，所有参数显示于LED上，用户按下“EN”键，系统会将各波形参数传递到波形产生模块中，以便控制波形发生，实现不同频率，不同电压幅值，不同类型波形的输出；
6、用户按下“EN”键后，波形发生器开始输出满足参数的波形信号，面板上相应类型的运行指示灯闪烁，表示波形正在输出，LED显示波形类型编号，频率值、电压幅值等波形参数；
7、波形发生器在输出信号时，按下任意一个键，就停止波形信号输出，等待重新设置参数，设置过程如上所述，如果不改变参数，可按下“EN”键，继续输出原波形信号；
8、要停止波形发生器的使用，可按下复位按钮，将系统复位，然后关闭电源。
硬件组成部分
通过综合比较，决定选用获得广泛应用，性能价格高的常用芯片来构成硬件电路。单片机采用MCS-51系列的89 C51（一块），74LS244和74LS373（各一块），反相驱动器ULN2803A（一块），运算放大器LM324（一块）
波形发生器的硬件电路由单片机、键盘显示器接口电路、波形转换（D/ A）电路和电源线路等四部分构成。
1.单片机电路功能：
形成扫描码，键值识别，键功能处理，完成参数设置；形成显示段码，向LED显示接口电路输出；产生定时中断；形成波形的数字编码，并输出到D/A接口电路；
如电路原理图所示：89C51的P0口和P2口作为扩展I/O口，与8255、0832、74LS373相连接，可寻址片外的寄存器。单片机寻址外设，采用存储器映像方式，外部接口芯片与内部存储器统一编址，89Ｃ51提供16根地址线P0（分时复用）和P2，P2口提供高8位地址线，P0口提供低8位地址线。P0口同时还要负责与8255，0832的数据传递。P2.7是8255的片选信号，P2.6是0832（1）的片选，P2.5是0832（2）的片选，低电平有效，P0.0、P0.1经过74LS373锁存后，送到8255的A1、A2作，片内A口，B口，C口，控制口等寄存器的字选。89C51的P1口的低4位连接4只发光三极管，作为波形类型指示灯，表示正在输出的波形是什么类型。
单片机89C51内部有两个定时器/计数器，在波形发生器中使用T0作为中断源。不同的频率值对应不同的定时初值，定时器的溢出信号作为中断请求。
控制定时器中断的特殊功能寄存器设置如下：
定时控制寄存器TCON＝（）工作方式选择寄存器（TMOD）＝（）中断允许控制寄存器（IE）＝（）
2、键盘显示器接口电路
功能：驱动6位数码管动态显示；提供响应界面；扫面键盘；提供输入按键。
由并口芯片8255，锁存器74LS273，74LS244，反向驱动器ULN2803A，6位共阴极数码管（LED）和4×4行列式键盘组成。8255的C口作为键盘的I/O接口，C口的低4位输出到扫描码，高4位作为输入行状态，按键的分布如图所示。8255的A口作为LED段码输出口，与74LS244相连接，B口作为LED的位选信号输出口，与ULN2803A相连接。8255内部的4个寄存器地址分配如下：控制口：7FFFH , A口：7FFFCH , B口：7FFDH , C口：7FFEH
3、D/A电路
功能：将波形样值的数字编码转换成模拟值；完成单极性向双极性的波形输出；构成由两片0832和一块LM324运放组成。0832（1）是参考电压提供者，单片机向0832（1）内的锁存器送数字编码，不同的编码会产生不同的输出值，在本发生器中，可输出1V、2V、3V、4V、5V等五个模拟值，这些值作为0832（2）的参考电压，使0832（2）输出波形信号时，其幅度是可调的。0832（2）用于产生各种波形信号，单片机在波形产生程序的控制下，生成波形样值编码，并送到0832（2）中的锁存器，经过D/A转换，得到波形的模拟样值点，假如N个点就构成波形的一个周期，那么0832（2）输出N个样值点后，样值点形成运动轨迹，就是波形信号的一个周期。重复输出N个点后，由此成第二个周期，第三个周期……这样0832（2）就能连续的输出周期变化的波形信号。运放A1是直流放大器，运放A2是单极性电压放大器，运放A3是双极性驱动放大器，使波形信号能带得起负载。
地址分配：0832（1）：DFFFH，0832（2）：BFFFH
4、电源电路：
功能：为波形发生器提供直流能量；构成由变压器、整流硅堆，稳压块7805组成。220V的交流电，经过开关，保险管（1.5A/250V），到变压器降压，由220V降为10V，通过硅堆将交流电变成直流电，对于谐波，用4700μF的电解电容给予滤除。为保证直流电压稳定，使用7805进行稳压。最后，＋5V电源配送到各用电负载。
软件结构
在波形产生器系统中，程序由人机交互模块和波形产生模块组成，人机交互模块又可分成键盘子模块和LED子模块。人机交互模块作为主程序，管理单片机系统，波形发生模块作为中断服务程序，实现系统的波形输出模块又可分成键盘子模块和LED子模块。人机交互模块作为主程序，管理单片机系统，波形发生模块作为中断服务程序，实现系统的波形输出。
如图（2）所示：（A）是波形发生器的主流图，由系统初始化和人机交互模块组成，其中LED显示子模块和键盘输入处理子模块占用单片机主要处理时间，单片机反复运行该模块程序人机交互模块相当于系统的监控程序；（B）是定时中断服务流程图，波形发生模块放置在定时中断服务程序中，系统每隔一定时间，产生一个定时中断，暂停主流程运行，转到定时中断服务程序起始处，执行波形发生模块，该模块输出一个样值后，结束此次中断服务，返回主流程断点处继续运行。反复多次定时中断服务，从而完成波形生成。
片内RAM有128B的容量，30H~3FH定义为堆栈区，40H~45H定义为LED显示缓冲储存区，40H存放波形编号，41H~44H存放频率值，45H存放参考电压值，46H定义为设置标志区。
1、人机交互模块
（１）LED显示子模块
在单片机内部RAM中的40H~45H是LED显示器的显示缓冲区，40H的内容送到左边的第一只数码管显示，41H 的内容送左边的第二只数码管……，45H的内容送左边的第六只数码管（最后一位）。显示缓冲区的内容如何形成可以显示的段码呢？在设计中，我们采用查表的方式来形成。编写程序前，根据共阴极LED显示器的工作原理，确定显示数字（1、2、3……8、9）的段码，将它们按大小顺序编制成显示码表，存于ROM中。在编程时，可以由显示缓冲区内的数字，通过查表的方法得到相应的段码。显示子模块的程序流程图如图（３）所示。R1存位选信号，R2存显示次数，R0存显示缓冲区地址。程序执行过程如下：单片机先向8255的PB口送位选信号，修改R1中的内容，形成下次位选信号；从显存取数字，通过查表，得到显示段码，送到8255的PC口；调用延时子程序，保持显示；修改RO 的内容；判断是否已执行显示6次，若不满6次，转到开始处，重复执行，若已执行6次，则结束显示。
（2）键盘输入处理子模块
在具体实现时，键值识别部分作为主程序，键功能处理部分作为子程序，它们之间的关系是主程序调用子程序。键盘的工作过程：（1）扫描键盘，获得列扫描码和行状态码，从而确定被按下的按键的键值；（2）根据键值，通过散转表，跳转到相应的键功能处理部分；（3）进入键处理部分，完成键功能；（4）完成一次键输入工作。
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通过键盘对单片机系统进行设置，每按一次键，键盘都会有上述的处理过程，每次仅能完成一个键功能。在实际设置波形参数时，一个参数需要多个键功能来实现，那么相应的键盘也要多次完成键值识别，跳转键处理的工作过程。工作过程如图（４）和图（５）所示。
各功能键处理，设计如下：
“F”键的处理，进入“KEY-F-PRO”子程序段，将设置标志区（ROM46H）设为01H，表示是频率参数设定；送42H 到R5中，41H是频率值显示缓冲区首址；将ROM中41H、42H、43H等存储单元送#0AH，使LED显示“---0”，最后退回到键盘主程序，处理流程图（6）。
“V”键处理：将设置标志区（ROM46H存储单元），设为02H，表示是参考电压设定；将ROM中46H存储单元置为#0AH，使相应位的LED显示“-”。处理流程图（7）。
“W”键处理，将设置标志区设为03H，表示是波形编号设定；将40H存储单元的内容置#0AH，使相应位的LED显示“-”。处理流程图（8）。
“0~9”键处理：首先查看设置标志区46H的内容，判断有无设置，若有设置，则判断是频率设置，还是参考电压设置，或者是波形编号设置，确定是某种设置，则进入设定操作，即将数字（0~9）送到显存相应的地址单元。如果无设置，则直接退回到主程序。处理流程图（9）。
“CL”键处理：将显示缓冲区ROM40H~45H的内容全部清零，使LED显示“”；将设置标志区ROM46H的内空清零，使其处于“无设置”状态；将定时器TO的初值清零，并停止TO的定时运行，使定时器TO不工作；之后，退回主程序，处理流程图（10）。
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“EN”键处理：首先检查W、V、F等参数值是否已全部设置，如果已经全部设置；（1）从ROM45H取出参考电压值，通过查表，获得电压的数字编码，送到0832（1），产生输出，作为0832（2）参考电压；（2）从ROM41H~43 H中取频率值，判定该值，判定该值，根据判断结果，进入相应的程序段，实现“频率与定时初值的转换”，完成TMO D的设定和初值设定；（3）开启定时中断，向R6赋于样值初始编号；最后，退回到主程序，处理流程图（11）
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2、波形产生模块
设计思想：
（1）将一个周期T的信号分离成32个点（按X轴等分），每面点之间的时间间隔为ΔT，用单片机的定时器产生。
（2）一个周期被分离成32个点，对应的三种波形的32个数据存放在以TAB1~TAB3为起始地址的存储器中。中断服务流程如图（12）所示。
波形产生流程如图（13）所示
结束语：单片机应用于波形发生器，使现代波形发生器的开发极为方便，大大缩短了产品研制的周期，产品造价低廉，更易大规模生产。其主要特点是：（1）采用通用型硬件电路简化了仪器的硬件结构；（2）功能由软件实现，不同功能要求，编制不同程序来实现；（3）功能升级，能适应应用需求的变化，只要升级软件就可达到；（4）功耗低，体积小，可靠高，有利于不同场合的广泛使用；（5）性能价格比高，易于市场推广。
摘要：单片机主要面对的是测控对象，突出的是控制功能，所以它从功能和形态上来说都是应测控领域应用的要求而诞生的。随着单片机技术的发展，它在芯片内部集成了许多面对测控对象的接口电路，如ADC、DAC、高速I/O接口、脉冲宽度调制器（Pulse Width Modulator，PWM）、监视定时器（Watch Dog Timer，WDT）等。这些对外电路及外设接口已经突破了微型计算机传统的体系结构，所以单片机也称为微控制器（Micro Controller）。 关键词：中央处理器；随机存储器；只读存储器
引言：一般函数发生器是由硬件组成的，它的输出频率范围宽，各项指标高，性能优良，因而在对输出波形要求较高的地方被广泛应用，这种仪器的缺点是电路复杂，成本高，输出波形种类不多，不够灵活。在对波形指标要求不高，频率要求较低的场合，可以用单片机构成一个波形发生器。产生所需要的各种波形，这样的函数发生器靠软件产生各种波形，小巧灵活，便于修改，且成本低廉，容易实现。 1设计概述 1.1 课程设计的目的 通过对本课题的设计，掌握A/D,D/A转换的应用，用单片机产生各种波形的方法及改变波形频率的方法。熟悉单片机应用系统的设计以及软硬件的调试。单片机本身并没有开发能力，必须借助开发工具即硬件开发环境才能进行开发。单片机的硬件开发环境有PC机、编程器和仿真机等。 1.2 设计的内容、要求 设计一个简易波形发生器，要求该系统能通过开关或按钮有选择性的输出正弦波、三角波、方波、及阶梯波等四种波形，并且这四种波形的频率均可通过输入电位器在一定范围内调节。 对于四种波形的切换，用两个开关的四种状态来表示（或用按钮）。选用常用的A/D转换芯片0809来实现模拟量的输入。D/A转换器选用0832来输出波形。
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。
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
电子信息工程学院 硬件课程设计实验室课程设计报告题目：波形发生器设计 年级：13级 专业：电子信息工程学院学号：201321111126 学生姓名：覃凤素 指导教师：罗伟华 2015年11月1日
波形发生器设计 波形发生器亦称函数发生器，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。 波形发生器一般是指能自动产生方波、三角波、正弦波等电压波形的电路。产生方波、三角波、正弦波的方案有多种，如先产生正弦波，再通过运算电路将正弦波转化为方波，经过积分电路将其转化为三角波，或者是先产生方波-三角波，再将三角波变为正弦波。本课程所设计电路采用第二种方法，利用集成运放构成的比较器和电容的充放电，实现集成运放的周期性翻转，从而在输出端产生一个方波。再经过积分电路产生三角波，最后通过正弦波转换电路形成正弦波。 一、设计要求： （1） 设计一套函数信号发生器，能自动产生方波、三角波、正弦波等电压波形； （2） 输出信号的频率要求可调； （3） 根据性能指标，计算元件参数，选好元件，设计电路并画出电路图； （4） 在面包板上搭出电路，最后在电路板上焊出来； （5） 测出静态工作点并记录； （6） 给出分析过程、电路图和记录的波形。 扩展部分： （1）产生一组锯齿波，频率范围为10Hz~100Hz ， V V 8p -p =； （2）将方波—三角波发生器电路改成矩形波—锯齿波发生器，给出设计电路，并记录波形。 二、技术指标 （1） 频率范围：100Hz~1kHz,1kHz~10kHz ； （2） 输出电压：方波V V 24p -p ≤，三角波V V 6p -p =，正弦波V V 1p -p ≥； （3） 波形特性：方波s t μ30r < (1kHz ，最大输出时)，三角波%2V <γ ，正弦波y~<2%。 三、选材： 元器件：ua741 2个，3DG130 4个，电阻，电容，二极管 仪器仪表： 直流稳压电源，电烙铁，万用表和双踪示波器 四、方案论证 方案一：用RC 桥式正弦波振荡器产生正弦波，经过滞回比较器输出方波，方波在经过积分器得到三角波。
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
课题三 多种波形发生器的设计与制作 方波、三角波、脉冲波、锯齿波等非正弦电振荡信号是仪器仪表、电子测量中最常用的波形，产生这些波形的方法较多。本课题要求设计的多种波形发生器是一种环形的波形发生器，方波、三角波、脉冲波、锯齿波互相依存。电路中应用到模拟电路中的积分电路、过零比较器、直流电平移位电路和锯齿波发生器等典型电路。通过对本课题的设计与制作，可进一步熟悉集成运算放大器的应用及电路的调试方法，提高对电子技术的开发应用能力。 1、 设计任务 设计并制作一个环形的多种波形发生器，能同时产生方波、三角波、脉冲波和锯齿波，它们的时序关系及幅值要求如图3-3-1所示。 图3-3-1 波形图 设计要求： ⑴ 四种波形的周期及时序关系满足图3-3-1的要求，周期误差不超过%1±。 ⑵ 四种波形的幅值要求如图3-3-1所示，幅值误差不超过%10±。 ⑶ 只允许采用通用器件，如集成运放，选用F741。
要求完成单元电路的选择及参数设计，系统调试方案的选取及综合调试。 2、设计方案的选择 由给定的四种波形的时序关系看：方波决定三角波，三角波决定脉冲波，脉冲波决定锯齿波，而锯齿波又决定方波。属于环形多种波形发生器，原理框图可用3-3-2表示。 图3-3-2 多种波形发生器的方框图 仔细研究时序图可以看出，方波的电平突变发生在锯齿波过零时刻，当锯齿波的正程过零时，方波由高电平跳变为低电平，故方波发生电路可由锯齿波经一个反相型过零比较器来实现。三角波可由方波通过积分电路来实现，选用一个积分电路来完成。图中的u B电平显然上移了+1V，故在积分电路之后应接一个直流电平移位电路，才能获得符合要求的u B波形。脉冲波的电平突变发生在三角波u B的过零时刻，三角波由高电平下降至零电位时，脉冲波由高电平实跳为低电平，故可用一个同相型过零比较器来实现。锯齿波波形仍是脉冲波波形对时间的积分，只不过正程和逆程积分时常数不同，可利用二极管作为开关，组成一个锯齿波发生电路。由上，可进一步将图3-3-2的方框图进一步具体化，如图3-3-3所示。 图3-3-3 多种波形发生器实际框图 器件选择，设计要求中规定只能选用通用器件，由于波形均有正、负电平，应选择由正、负电源供电的集成运放来完成，考虑到重复频率为100Hz(10ms),故选用通用型运放F741（F007）或四运放F324均可满足要求。本设计选用F741。其管脚排列及功能见附录三之三。
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
目录 第一章单片机开发板 (1) 1.1 开发板制作 (1) 1.1.1 89S52单片机简介 (1) 1.1.2 开发板介绍 (2) 1.1.3 89S52的实验程序举例 (3) 1.２开发板焊接与应用 (4) 1.2.1开发板的焊接 (4) 1.2.2开发板的应用 (5) 第二章函数信号发生器 (7) 2.1电路设计 (7) 2.1.1电路原理介绍 (7) 2.1.2 DAC0832的工作方式 (9) 2.2 波形发生器电路图与程序 (10) 2.2.1应用电路图 (10) 2.2.2实验程序 (11) 2.2.3 调试结果 (15) 第三章参观体会 (16) 第四章实习体会 (17) 参考文献 (18)
第一章单片机开发板 1.1 开发板制作 1.1.1 89S52单片机简介 图1.1 89s52 引脚图 如果按功能划分，它由8个部件组成，即微处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM/EP ROM）、I/O口（P0口、P1口、P2口、P3口）、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器（SF R）的集中控制方式。 各功能部件的介绍： 1）数据存储器（RAM）：片内为128个字节单元，片外最多可扩展至64K字节。 2）程序存储器（ROM/EPROM）：ROM为4K，片外最多可扩展至64K。 3）中断系统：具有5个中断源，2级中断优先权。 4）定时器/计数器：2个16位的定时器/计数器，具有四种工作方式。 5）串行口：1个全双工的串行口，具有四种工作方式。 6）特殊功能寄存器（SFR）共有21个，用于对片内各功能模块进行管理、监控、监视。 7）微处理器：为8位CPU，且内含一个1位CPU（位处理器），不仅可处理字节数据，还可以进行位变量的处理。 8）四个8位双向并行的I/O端口，每个端口都包括一个锁存器、一个输出驱动器和一个输入缓冲器。这四个端口的功能不完全相同。 A、P0口既可作一般I/O端口使用，又可作地址/数据总线使用； B、P1口是一个准双向并行口，作通用并行I/O口使用； C、 P2口除了可作为通用I/O使用外，还可在CPU访问外部存储器时作高八位地址线使用； D、P3口是一个多功能口除具有准双向I/O功能外，还具有第二功能。 控制引脚介绍： 1）电源：单片机使用的是5V电源，其中正极接40引脚，负极（地）接20引脚。 2）时钟引脚XTAL1、XTAL2时钟引脚外接晶体与片内反相放大器构成了振荡器，它提供单片机的时钟控制信号。时钟引脚也可外接晶体振荡器。 振蒎电路：单片机是一种时序电路，必须提供脉冲信号才能正常工作，在单片机内部已集成了振荡器，
毕业设计（论文）题目：基于单片机的波形发生器 英文题目：Waveform generator based on MCU 专业：电子信息工程 二零一二年六月
摘要 随着电子测量技术与计算机技术的精密结合一种新的信号发生器便产生了，即任意波形发生器应运而生，所谓任意波形发生器是能够产生大量的标准信号和用户定义信号，并保证高精度、高稳定性、可重复性和易操作性的电子仪器，因而它具有广阔的应用前景。 这种基于单片机的波形发生器是以AT89S52单片机为控制核心，利用内部自带的计数器/定时器产生方波，并由用户通过小键盘选择波形周期。与8位数模转换器DAC0832将数字量转化为模拟电压信号，通过运放进行波形调整得到三角波、正弦波等各种波形信号，波形保证了它的精度和平滑，最后通过LCD显示波形代号。 波形频率的改变可通过键盘输入，通过不同键盘的操作来改变其波形频率的改变以及不同波形之间的切换。 该波形发生器产生的信号干扰小，输出稳定，可靠性高，特别是操作简单方便，成本低，非常适合于物理实验室教学与实验使用。 关键词：AT89S52单片机； DAC0832； LCD
ABSTRACT With electronic measurement technology and the sophisticated computer technology, a new signal generator creates, Arbitrary waveform generator that emerged, The so-called arbitrary waveform generator will be able to produce a large number of standard and user-defined signal, and to ensure high-accuracy, high-stability, repeatability and easy to operate electronic devices, thus it has broad application prospects. On the subject of a microcontroller based on the waveform generator, AT89S52 to control the core, Taking advantage of its internal built-in counter/timer produce square. By the user through small keyboard choice waveform cycle, Microprocessor compatible with the eight DAC0832 Digital to Analog conversion to digital simulation for the current signal the conversion circuit to be sawtooth and sinusoidal signal waveform ensure by LCD it is accuracy and smoothness. The frequency waveform can be changed by keyboard input. Through different keyboard to change it's operating frequency of the waveform change and to switch between the different waveforms. The waveform generator small signal interference, output stability, high reliability, in particular operation simple and convenient, low-cost, very suitable for teaching in the physics laboratory and experimental use. Key words：AT89S52 SCM；DAC0832；LCD
51单片机制作的波形发生器 相信很多朋友都可能接触到一个波型发生器的制作，可能刚刚入门，做的东西也不会说是很复杂。可能就一 个矩形波，或者是三角波。但是网上的很多资料是忽悠 人的，就此，我也提供一个比较完整的波型发生器 C51 原代： 该系统的软件比较典型：包括键盘的应用，显示的 应用和 DA 转换器的应用。本设计中，输出的波形有三种：正弦波，方波，三角波。 方波的输出最为简单，只要按照设定的周期值将输 出的电压改变即可。 三角波的输出也比较简单，单片机的输出只要完成 数字量递增和递减交替进行即可。、 正弦波的输出最麻烦，如果在软件中计算出输出的 各点电压值，将会浪费很多的 CPU 时间，以至于无法满足频率的要求。通常最简单的方法是通过手动的方法计 算出输出各点的电压值，然后在编写程序时以数组的方 式给出。当需要时，只要按照顺序进行输出即可。这种 方法比运算法速度快且曲线的形状修改灵活。在本设计 中将 360 度分为 256 个点，则每两个点之间的间隔为1.4 度，然后计算出每个点电压对应的数字量即可。只
要反复输出这组数据到 DAC0832, 就可以在系统输出端得到想要的正弦波。 具体程序如下： #include ; #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define DAdata P0 uchar code Sinetab[256]= { 0x80,0x82,0x84,0x86,0x88,0x8a,0x8c,0x8e, 0x90,0x92,0x94,0x96,0x98,0x9a,0x9c,0x9e, 0xa0,0xa2,0xa4,0xa6,0xa8,0xaa,0xab,0xad, 0xaf,0xb1,0xb2,0xb4,0xb6,0xb7,0xb9,0xba, 0xbc,0xbd,0xbf,0xc0,0xc1,0xc3,0xc4,0xc5, 0xc6,0xc8,0xc9,0xca,0xcb,0xcc,0xcd,0xce, 0xce,0xcf,0xd0,0xd1,0xd1,0xd2,0xd2,0xd3, 0xd3,0xd3,0xd2,0xd2,0xd1,0xd1,0xd0,0xcf, 0xce,0xce,0xcd,0xcc,0xcb,0xca,0xc9,0xc8, 0xc6,0xc5,0xc4,0xc3,0xc1,0xc0,0xbf,0xbd, 0xbc,0xba,0xb9,0xb7,0xb6,0xb4,0xb2,0xb1, 0xaf,0xad,0xab,0xaa,0xa8,0xa6,0xa4,0xa2, 0xa0,0x9e,0x9c,0x9a,0x98,0x96,0x94,0x92,
1.设计题目:波形发生电路 2.设计任务和要求: 要求：设计并用分立元件和集成运算放大器制作能产生方波和三角波波形的波形发生器。 基本指标：输出频率分别为：102H Z 、103H Z ；输出电压峰峰值V PP ≥20V 3.整体电路设计 1）信号发生器: 信号发生器又称信号源或振荡器。按信号波形可分为正弦信号、函数（波形）信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波。通过模拟电子技术设计的波形发生器是一个不需要外加输入信号，靠自身振荡产生信号的电路。2）电路设计： 整体电路由RC振荡电路，反相输入的滞回比较器和积分电路组成。 理由：a）矩形波电压只有两种状态，不是高电平，就是低电平，所以电压比较器是它的重要组成部分； b）产生振荡，就是要求输出的两种状态自动地相互转换，所以电路中必须引入反馈； c）输出状态应按一定的时间间隔交替变化，即产生周期性变化，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间。 RC振荡电路：即作为延迟环节，又作为反馈电路，通过RC充放电实现输出状态的自动转换。 反相输入的滞回比较器：矩形波产生的重要组成部分。 积分电路：将方波变为三角波。 3）整体电路框图： 为实现方波，三角波的输出,先通过 RC振荡电路，反相输入的滞回比较器得到方波，方波的输出，是三角波的输入信号。三角波进入积分电路，得出的波形为所求的三角波。其电路的整体电路框图如图1所示：
图1 4）单元电路设计及元器件选择 a ） 方波产生电路 根据本实验的设计电路产生振荡，通过RC 电路和滞回比较器时将产生幅值约为12V 的方波，因为稳压管选择1N4742A （约12V ）。电压比较电路用于比较模拟输入电压与设定参考电压的大小关系，比较的结果决定输出是高电平还是低电平。滞回比较器主要用来将信号与零电位进行比较，以决定输出电压。图3为一种滞回电压比较器电路，双稳压管用于输出电压限幅，R 3起限流作用，R 2和R 1构成正反馈，运算放大器当u p >u n 时工作在正饱和区，而当u n >u p 时工作在负饱和区。从电路结构可知，当输入电压u in 小于某一负值电压时，输出电压u o = -U Z ；当输入电压u in 大于某一电压时，u o = +U Z 。运算放大器在两个饱和区翻转时u p =u n =0，由此可确定出翻转时的输入电压。u p 用u in 和u o 表示，有 2 1o 1in 22 1o 2 in 1p 111 1R R u R u R R R u R u R u ++= ++= 根据翻转条件，令上式右方为零，得此时的输入电压 th Z 2 1 o 21in U U R R u R R u ==-= U th 称为阈值电压。滞回电压比较器的直流传递特性如图4所示。设输入电压初始值小于-U th ，此时u o = -U Z ；增大u in ，当u in =U th 时，运放输出状态翻转，进入正饱和区。如果初始时刻运放工作在正饱和区，减小u in ，当u in = -U th 时，运放则开始进入负饱和区。 RC 振荡电路 积分电路 方波 三角波 反相输入的滞回比较 生成 生成 输入 积分电路 输入