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单片机波形发生器的设计

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单片机波形发生器的设计

波形发生器是一种能够产生不同类型波形信号的电子设备，常用于电子实验、测试和通信系统中。在单片机技术的发展下，设计一款基于单片机的波形发生器已经变得相对简单和便捷。本文将从硬件设计和软件编程两个方面，详细介绍如何设计一款基于单片机的波形发生器。

第一部分：硬件设计

硬件设计是波形发生器设计的基础，它涉及到信号源、滤波电路、放大电路等多个方面。

1.信号源

波形发生器需要一个稳定的、可调节的信号源。在单片机中，可以使用定时器/计数器模块产生一个稳定的方波信号。通过调整定时器的计数值和预分频系数，可以改变方波的频率。造成方波到正弦波，可以通过模拟滤波电路。

2.滤波电路

为了将方波信号变成正弦波，需要使用低通滤波器。一种简单的低通滤波器是RC电路，通过调整电阻和电容值，可以改变滤波器的截止频率。为了实现更好的滤波效果，可以使用更复杂的滤波电路，如椭圆滤波器或数字滤波器。

3.放大电路

波形发生器输出的信号一般较小，需要经过放大电路才能达到合适的信号水平。放大电路一般选择运算放大器（Op Amp），通过调整反馈电路中的电阻值和放大器的放大倍数，可以调节波形发生器输出的信号幅度。 第二部分：软件编程

软件编程是实现波形发生器的核心部分，它涉及到单片机内部的定时器、IO口、中断等多个模块。

1.定时器配置

在单片机中，定时器模块可以根据设定的计数值和预分频系数产生指定频率的方波信号。通过配置定时器的工作模式、计数值和预分频系数，可以实现对方波频率的调节。

2.IO口配置

通过配置IO口，可以将波形输出到外部设备，如示波器或音响设备。通过将IO口输出为PWM信号，可以将方波信号转化为模拟信号，并通过滤波电路进行进一步处理。

3.中断处理

在波形发生器中，需要使用中断来实现定时器计数值的更新和波形输出的控制。通过编写中断处理函数，可以在指定的时间间隔内进行定时器计数值的更新，并控制IO口输出波形信号。

总结：

通过对单片机波形发生器的硬件设计和软件编程进行详细说明，可以发现设计一款基于单片机的波形发生器并不复杂。硬件设计主要涉及信号源、滤波电路和放大电路的选择与配置；而软件编程主要涉及定时器的配置、IO口的配置和中断处理函数的编写。通过合理的设计和编程，可以实现一款灵活、稳定的单片机波形发生器。

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单片机 波形发生器的设计

单片机 波形发生器的设计

课 程 设 计

2010年3月 19日

课 程 单片机原理及应用课程设计

题 目 波形发生器的设计

院 系

专业班级

学生姓名

学生学号

指导教师

课程设计任务书

课程 单片机原理及应用课程设计

题目 波形发生器的设计

专业 电子信息工程 姓名 学号

主要内容、基本要求、主要参考资料等

1、主要内容：

根据单片机课程所学内容，结合其他相关课程知识，设计一个波形发生器，以加深对单片机知识的理解，锻炼实践动手能力，为以后的毕业设计和工作打下坚实基础。

2、基本要求：

本设计以MCS-51系列单片机为核心，采用常用电子器件设计。可以产生正弦波、方波、三角波等常用标准波形，由按键选择并显示。

3、主要参考资料：

[1] 张毅坤，陈善久.单片微型计算机原理及应用.西安：西安电子科技大学出版社，2002.

[2] 张友德，赵志英，徐时亮.单片微机原理应用与实验.上海：复旦大学出版社，2000.

[3] 伟福Lab2000P系列单片机仿真实验系统说明书.

完成期限 2010.3.15-2010.3.19

指导教师

专业负责人

2010年3 月 13 日

单片机课程设计

1

目录

第一章概述.........................................................1

第二章系统设计.....................................................2

基于51单片机的波形发生器的设计

基于51单片机的波形发生器的设计

I

目 录

1 设计要求 ............................................................... II

1.1 题目要求及分析 ........................................ 错误！未定义书签。

1.1.1 示意图 .............................................. 错误！未定义书签。

1.2 设计要求 ............................................................. II

2 波形发生器系统设计方案 ................................................. II

2.1 方案的设计思路 ....................................................... II

2.2 设计框图及系统介绍 ................................................... II

2.3 选择合适的设计方案 ...................................................III

3 主要硬件电路及器件介绍 .................................................III

3.1 80C51单片机 ..........................................................III

3.2 DAC0832 ............................................................... V

3.3 数码显示管 ........................................................... VI

基于单片机的简易波形发生器的设计

基于单片机的简易波形发生器的设计

・市场纵横　

基于单片机的简易波形发生器的设计　

石蕊赵海阔赵宇杰刘昊（兰州Ｉ城市学院，甘肃　｝Ｉ　７３００７０）　

摘　要：波形发生器是随着不断进步的计算机技术和微电子技术在测量仪器中的应用而形成和发展起来的一类新型信号源。产生任意波形　通常采用基于数字合成的方法，即先将所需产生信号波形的一个周期若干个样点的幅值的二进制信息存储在波形存储器中，再通过硬件电路　

依次从波形存储器中读取出来，经Ｄ／Ａ转换后得到所需信号波形的输出。　

关键词：波形；幅度；频率　

１研究背景及意义　

波形发生器亦称函数发生器，作为实验用信号源，是现今　

各种电子电路实验设计应用中不可缺少的仪器设备之一。传统　

的信号发生器可由硬件电路搭接而成，但这种电路波形质量　

差、控制难、可调范围小、电路复杂且体积大，因此在本设计　

中，采用ＡＴ８９Ｃ５２单片机￣ＨＤＡＣ０８３２数模转换器制作成数字低频　

信号发生器，具备价格低、性能高、在低频范围稳定性好、操作　

方便、体积小、耗电少等优点。　

２系统设计　

系统以ＡＴ８９Ｃ５２单片机为主控芯片，辅以Ｄ／Ａ转换电路、基　

准电压电路、电流／电压转换电路、按键和波形指示电路、电源　

等电路。当按下四个按键中的任一个按键，输出端分别输出锯　

齿波、三角波、正弦波、方波，并且有四个不同颜色的发光二极　

管分别作为不同波形的指示灯。　

图１　简易波形发生器系统框图　

２．１波形输出控制按键电路设计　本设计以键盘的数目来选择键盘最适合的接法，键盘的数　

目为４个，因此选择接口方案为独立式接法，即每一个ｉ／ｏ口上　

只接一个按键，按键的另一端接电源或接地，利用单片机读取　

口的电平高低来判断是否有键按下。在程序中查寻此Ｉ／Ｏ口的电　

平状态就可以了解是否有按键动作。基于ＡＴ８９Ｃ５２单片机的波　

形输出控制按键电路的设计如图２所示。　

图２波形输出控制按键电路　２．２波形指示电路设计　基于ＡＴ８９Ｃ５２单片机的波形指示电路的设计是通过按键控　制可产生锯齿波、三角波、正弦波、方波，同时采用四种不同颜　

波形发生器课程设计

波形发生器课程设计

波形发生器

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第 1 页 共 11 页 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：102HZ、103HZ；输出电压峰峰值VPP≥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：

波形发生器

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第 2 页 共 11 页

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，R3起限流作用，R2和R1构成正反馈，运算放大器当up>un时工作在正饱和区，而当un>up时工作在负饱和区。从电路结构可知，当输入电压uin小于某一负值电压时，输出电压uo= -UZ；当输入电压uin大于某一电压时，uo= +UZ。运算放大器在两个饱和区翻转时up=un=0，由此可确定出翻转时的输入电压。up用uin和uo表示，有