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[收稿日期]2008207201 [作者简介]徐阳(19842),男,2005年大学毕业,硕士生,现主要从事计算机与嵌入式系统应用和网络安全等方面的研究工作。
基于单片机的低频信号发生器设计 徐 阳,钟宝荣 (长江大学计算机科学学院,湖北荆州434023)[摘要]讨论了以SST89E564单片机为核心的低频信号发生器设计原理和方法,采用单片机外部大容量存储器扩展技术及DAC 接口技术简化了仪器硬件设计,以软件查表方式读取波形信号经离散化处理之后的数据,通过D/A 转换还原成所需要的信号波形,讨论了波形离散化处理方法及数据采样点数与存储容量的关系,给出了硬件电路和软件框图。
[关键词]单片机;DAC 接口;离散化处理;信号发生器[中图分类号]TN91116;TP36811[文献标识码]A [文章编号]167321409(2008)032N071203在工业测量控制系统开发过程中,常常需要采用信号发生器来模拟真实信号源,以达到降低开发成本、提高项目开发效率的目的。
笔者设计了一种以单片机为核心的低频信号发生器,利用单片机的强大控制和计算能力[1],结合DAC 接口技术,产生频率和幅度都可调整的各种信号波形,模拟不同的目标信息[2]。
信号波形的产生通过单片机查表软件实现,提高了仪器工作速度,并且在用作多通道信号发生器时,可以实现十分准确的相移,如双通道间的90°相移,三通道之间的120°相移甚至任意角度的相移,这是过去用常规电子技术不易做到的。
图1 低频信号发生器硬件组成1 低频信号发生器硬件组成及工作过程低频信号发生器的硬件结构框图如图1所示。
单片机SST89E564为仪器核心,它片内集成了64K 字节具有“在系统编程(ISP )”功能的FL ASH存储器,用于存放程序代码。
考虑到波形数据点数与存储器容量成正比的关系,为了精确复现模拟信号波形,仪器应具有足够大的存储器容量来保存波形数据,为此在单片机外部扩展了2M 字节的数据存储器。
编号：____________审定成绩：____________毕业设计（论文）设计（论文）题目:___基于单片机的信号发生器设计____单位（系别）：______________________学生姓名：______________________专业：______________________班级：______________________学号：______________________指导教师：______________________答辩组负责人：______________________摘要随着现代电子技术的飞速发展，电子测量技术不断完善，信号发生器作为电子测量技术的关键设备也不断更新，信号发生器的频率精度和频率稳定性已成为关注的焦点，国内信号发生器频率精度不高，频率稳定性差，成为约束信号发生器技术发展的瓶颈。
本文从提高信号发生器的频率精度和稳定性的角度出发，利用单片机和频率控制实现信号幅度数字存储和转换的方案和实现。
在本文中，对信号发生器硬件系统的设计过程进行了研究，并进行了电路设计，充分发挥了高精度，高稳定性的特点。
然后，软件系统的设计从整体软件流程图计划。
整个软件系统分为程序初始化模块，键盘显示模块，频率控制字计算模块，频率控制字传输模块等，频率输出控制更准确。
在本文中，分析了数字信号发生器组装和调试的硬件系统，组装和调试过程，故障现象的组装和调试过程进行了分析和解决;在完成硬件系统的基础上，然后软件逐步调试，获得准确的测试数据，通过最终的测试数据验证数字信号发生器具有高精度和高稳定性的优异性能。
最后，本文总结和展望了整个设计和验证过程，提出了进一步提高信号发生器精度和稳定性的思想。
它还提出了如何提高输出频率范围的想法。
如何进一步提高数字信号发生器的性能和未来的研究工作。
【关键词】信号发生器髙性能高精度高稳定度单片机ABSTRACTWith the rapid development of modern electronic technology, electronic measurement technology continues to improve, the signal generator as the key equipment of electronic measurement technology is also constantly updated, the signal generator frequency accuracy and frequency stability has become the focus of attention, the domestic signal generator frequency Accuracy is not high, the frequency stability is poor, become a constraint signal generator technology development bottleneck. In this paper, the frequency and stability of the signal generator to improve the accuracy and stability of the use of single-chip and frequency control to achieve signal amplitude digital storage and conversion program and implementation.In this paper, the signal generator hardware system design process was studied, and the circuit design, give full play to the high precision, high stability characteristics. Then, the software system is designed from the overall software flow chart. The whole software system is divided into program initialization module, keyboard display module, frequency control word calculation module, frequency control word transmission module, focusing on frequency control word calculation method improvement, frequency output control more accurate.In this paper, the hardware system, the assembly and debugging process of the digital signal generator assembly and debugging are analyzed and the process of assembling and debugging the fault phenomena is analyzed and solved. On the basis of the hardware system, the software is gradually debugged and obtained accurately Of the test data, through the final test data to verify that the digital signal generator with high accuracy and high stability of the excellent performance.Finally, this paper summarizes and prospects the whole design and verification process, and puts forward the idea of further improving the accuracy and stability of the signal generator. It also raises the idea of how to increase the output frequencyrange. How to further improve the performance of digital signal generator and future research work.【Keywords】signal generator high performance high precision high stability single chip目录摘要 (I)ABSTRACT (II)引言 (1)第一章绪论 (2)第一节研究背景 (2)第二节研究现状 (2)第三节研究目的及意义 (4)第二章方案设计 (6)第一节方案比较 (6)一、方案一 (6)二、方案二 (6)三、方案三 (7)四、选出方案 (7)第二节芯片选择 (7)一、方案一 (7)二、方案二 (8)三、选出方案 (9)第三章电路设计 (10)第一节基本原理 (10)第二节单片机资源分配 (10)一、单片机基本原理介绍 (10)二、AT89S51工作原理 (14)第三节资源分配 (14)第四节电路原理 (15)一、DAC0832芯片原理 (15)二、DAC0832工作原理 (16)第五节 MC1403 (18)第六节 LM324 电压放大器 (19)第四章软件设计 (20)第一节主程序框架 (20)第二节子程序框架 (21)一、锯齿波形 (21)二、三角波形 (22)三、正弦波形 (22)四、方波波形 (23)五、延时程序 (24)第五章测试结果展示 (25)第一节仿真波形 (25)一、锯齿波 (26)二、三角波 (26)三、正弦波 (27)四、方波 (27)第二节产生各波形的数据 (28)第三节波形结果分析 (28)总结 (29)参考文献 (30)致谢 (31)引言如今是科技和仪器仪表高度智能化的信息社会快速发展的时代，电子技术进步，带来根本性的变化。
简易低频信号源设计毕业论文摘要信号发生器是一种经常使用的设备，由纯粹物理器件构成的传统的设计方法存在许多弊端，如体积较大、重量较沉、移动不方便、信号失真较大，无法满足用户对精度、便携性、稳定性等要求。
本课题设计一种基于单片机控制技术与数模转化技术的低频信号发生系统，涉及单片机最小系统、D/A转换电路、放大电路及电源电路等硬件模块，涉及主程序、三角波产生函数、方波产生函数、正弦波产生函数、键处理函数及显示函数等软件模块。
通过硬件电路和软件程序相结合，,输出自定义波形，波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变。
从调试结果看，该系统能控制产生方波、三角波、正弦波，频率范围1-1KHz、信号幅度0-5V，实现了设计任务规定的功能。
该低频信号发生器具有频率稳定、准确、波形质量好、操作方便、体积小、耗电少等特点, 满足了工业领域对信号源的要求。
关键词：低频信号， D/A转换，单片机ABSTRACTSignal generator is a kind of device that is used frequently,design method is constituted by a purely physical and traditional device that has many drawbacks, such as the larger weight than the sink, mobile inconvenient larger, the signal distortion, and can not meet the user on the accuracy, portable and stability requirements. This topic is to design a low-frequency signal generation system which based on the single-chip control technology and digital-to-analog conversion techniques, involving hardware module of the micro controller minimum system, D / A conversion circuit, amplifier circuit, and a power supply circuit, and relates to the main program, the triangle wave generating function, square wave generating function, sine wave generator function, a function of the key processing and display functions such as software modules. Combination of hardware circuitry and software program, the output of the custom waveform, frequency and amplitude of the waveform within a certain range can be arbitrarily changed. From the debug result, the system can be controlled to generate a square wave, triangle wave, sine wave, the frequency range 1-1KHz signal amplitude 0-5V, to achieve design mandate. The low frequency signal generator with a frequency stability, accurate, waveform quality, easy operation, small size, low power consumption and other features to meet the requirements of the industrial areas of the signal source.Key words: low-frequency signal, D/A converter, single-chip system目录1 绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2设计目的和意义 (1)1.3相关领域国内外技术的历史和发展 (1)1.4单片机在低频信号发生器中的应用 (3)2系统总体设计 (5)2.1 硬件系统方案 (5)2.2软件系统方案 (7)3硬件电路设计 (9)3.1 单片机最小系统 (9)3.2 D/A转换电路 (13)3.3按键和液晶显示 (15)3.4放大电路 (16)4 软件设计 (21)4.1 主程序 (21)4.2方波程序 (21)4.3三角波程序 (22)4.4锯齿波程序 (23)4.5正弦波程序 (24)4.6 按键处理程序 (24)5 调试结果与分析 (25)5.1 调试环境： (25)5.2 调试过程与结果 (27)6 结论 (34)参考文献 (35)致谢 (36)附录 (37)1 绪论1.1课题背景随着电子测量及其他部门对各类信号发生器的广泛需求及电子技术的循环发展，促使了信号发生器的种类增多，性能提高并且开始向着自动化、智能化方向发展。
摘要本文介绍一种用AT89C51单片机构成的波形发生器，可产生方波、三角波、正弦波、锯齿波等多种波形，波形的周期可用程序改变，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。
文章给出了源代码，通过仿真测试，其性能指标达到了设计要求。
关键词：单片机；DAC；信号发生器目录摘要............................................................... 目录............................................................... 第一章绪论..........................................................1.1单片机概述......................................................1.2信号发生器的分类................................................1.3研究内容........................................................ 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设计功能........................................................ 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...................................................... 第五章总结与展望.................................................... 致谢............................................................... 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......................................................第一章绪论1.1单片机概述随着大规模集成电路技术的发展，中央处理器(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、(I/O)接口、定时器/计数器和串行通信接口，以及其他一些计算机外围电路等均可集成在一块芯片上构成单片微型计算机，简称为单片机。
郑州铁路职业技术学院毕业论文论文题目：基于单片机的低频信号发生器的设计作者姓名：佘振威班级学号：070453020系部：信息工程系专业：电子信息工程技术指导教师：曹冰2010年5月18日摘要以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。
介绍了波形的生成原理、硬件电路和软件部分的设计原理。
介绍了单片机控制D/A转换器产生上述信号的硬件电路和软件编程、DAC0832 D/A转换器的原理和使用方法、AT89C52以及与设计电路有关的各种芯片、关于产生不同低频信号的信号源的设计方案。
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;任意波形。
目录摘要 (2)引言 (4)1、工作原理 (5)2、硬件电路设计 (7)2.1 AT89C52单片机简介 (7)2.2 D/A转换器 (8)2. 3与AT89C52单片机的接口 (8)2. 4键盘控制和显示电路 (9)3、软件设计 (10)3. 1初始化模块设计 (10)3. 2键盘扫描程序的设计 (10)3. 3波形产生模块的设计 (11)结束语 (13)致谢 (14)参考文献 (15)引言波形发生器亦称函数信号发生器,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搭接而成,且波形种类有限,多为锯齿、正弦、方波、三角等波形。
如555振荡电路便是产生正弦波、三角波和方波可取的途径之一。
但是这种电路存在波形质量差、控制难、可调范围小、电路复杂和体积大等缺点。
利用单片机通过程序设计方法来产生低频信号,其频率底线很低,具有线路相对简单、结构紧凑、体积小、价格低廉、频率稳定度高、抗干扰能力强、用途广泛等优点。
内容摘要：本系统是基于A T89C51单片机的数字式低频信号发生器。
运用A T89C51单片机作为控制的中心，外围运用D AC0832、LM324、按键和8位数码管等。
通过按键来控制的话可以产生方波、三角波、正弦波等，同时通过数码管来指示对应的频率。
这个设计简洁、性能很好，可以用于很多种需要低频率信号的地方，具有很多的实用性质。
各式各样的信号是通信行业的重要组成部分，在这里面正弦波、三角波和方波等就是比较常见的信号。
在很多的科学研究及教学实验中常常需要这几种信号的发生装置。
为了研究和实验方便，研制一种可以灵活的使用，功能相对比较齐全、使用起来简单方便的信号源是非常有必要的。
这篇文章主要介绍的是运用AT89C51单片机和DAC0832产生我们需要的不同的低频信号源，这个信号频率和幅度都是我们可以按要求控制的。
文中简介了DAC0832转换器的结构原理和使用的方法，还有A T89C51的基础理论，与设计电路的时候相关的各种芯片。
本文着重介绍了如何使用单片机控制D/A转换器来产生相关信号的硬件电路和软件系统。
信号的频率和幅度也是要按要求可以调节。
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：AT89C51 DAC0832 LM324 8位数码管显示目录前言 (1)1 波形发生器的概述 (1)1.1 波形发生器的发展状况 (1)1.2 国内外波形发生器产品比较 (2)2 方案论证与比较 (3)2.1 方案一 (3)2.2 方案二 (3)2.3 方案三 (4)3 硬件原理 (5)3.1 MCS-51单片机的内部结构 (5)3.1.1 内部结构概述 (5)3.1.2 CPU结构 (6)3.1.3 存储器和特殊功能寄存器 (7)3.2 P0-P3口结构 (7)3.3 时钟电路和复位电路 (8)3.3.1 时钟电路 (8)3.3.2 单片机的复位状态 (9)3.4 DAC0832的引脚及功能 (10)4 软件原理 (10)4.1 主流程图 (10)4.2 锯齿波仿真图 (11)4.3 三角波仿真图 (13)4.4 方波仿真图 (14)4.5 正弦波仿真图 (16)总结 (18)致谢 (19)参考文献 (20)波形发生器设计前言波形发生器也被称为函数发生器，作为实验的信号源，是当今世界各种电子电路实验设计中不可或缺的仪器之一。
基于单片机的低频信号发生器的设计毕业论文燕山大学本科生毕业设计（论文）摘要本文是基于单片机的低频信号发生器的设计。
我所设计的信号发生器是由单片机AT89C51，D/A转换器DAC0832，低频放大器LM324和四位一体数码管实现的。
本系统输出的电压范围是0～5V，频率范围是1～1000Hz，以电压的方式输出正弦波、三角波和方波信号，用数码管显示信号的频率。
可通过键盘选择输出波形和调节频率的大小。
该信号发生器具有操作简便、灵活，性价比高和智能化的特点，可广泛用于电子测量、调试工程中。
本文首先对信号发生器的原理，发展历史进行了较全面的介绍，为本次设计奠定了扎实的基础。
其次，介绍了信号发生器的种类，通过对几种不同低频信号发生器的比较从中确定本次设计方案，并介绍其基本设计原理。
其次，通过学习AT89C51和DAC0832的主要结构和功能,设计了一种以这两个芯片为核心的低频信号发生器。
本次设计主要是通过软件控制整个电路系统，最后通过软件的主程序流程图和子程序流程图介绍本系统软件的工作过程。
关键词信号发生器；单片机AT89C51；D/A转换；低频放大器I燕山大学本科生毕业设计（论文）AbstractThis article is according to the low-frequency signal generator single-chip design. I designed the signal generator is made up with a single-chip microcomputer of AT89C51, D/A converter of DAC0832, low-frequency amplifier of LM324 and four-in-one digital control to achieve. The system can output the electric voltage biggest be worth for the 0-5 V. The frequency is a 1-1000 Hz Of rectangle wave, triangle wave, and sine wave，for third kinds of form signal.,output voltage waveform signal with a digital display signal frequency. The signal generator is simple, flexible, cost-effective and intelligent features, can be widely used in electronic measurement and testing work.This article first introduce signal generating device principle, the historical development has been carrying on the comprehensive introduction, has laid the solid foundation for this design. Secondly, introduced signal generating device's type, through to several kind of different low-frequency signal generator's comparison definite this design proposal, and introduces its important job principle. Thridly, through studies AT89C51 and the DAC0832 primary structure and the function, has designed one kind of these two chips as the core low-frequency signal generator. This design is mainly through the software control entire circuitry, finally introduces this system software work process through software's master routine flow chart and the subroutine flow chart.Keywords The signal occurrence machine；Monolithic machine AT89C51；D/A conversion；low noise amplifierII目录摘要 ........................................................................... .. (I)Abstract ..................................................................... ........................................... II 第1章绪论 ........................................................................... .. (1)1.1 课题背景 ........................................................................... .. (1)1.2 信号发生器的发展历史 (1)1.3 信号发生器发展趋势及现状 ............................................................... 3 1.4 课题主要内容和章节安排 ................................................................... 4 第2章低频信号发生器的设计原理 (6)2.1 信号发生器的种类 ........................................................................... .... 6 2.1.1 按输出信号频率范围分类 ............................................................ 6 2.1.2 按输出波形分类 ............................................................................6 2.1.3 按信号发生器的性能分类 ............................................................ 7 2.2 低频信号发生器的方案设计 ............................................................... 7 2.2.1 方案一 ........................................................................... ................. 7 2.2.2 方案二 ........................................................................... ................. 8 2.2.3 方案三 ........................................................................... ................. 9 2.3 基于AT89C51信号发生器的方案设计及原理 ................................. 9 2.3.1 信号发生器的硬件电路设计方案 ................................................ 9 2.3.2 信号发生器的软件电路设计方案 ............................................... 11 2.4 本章小结 ........................................................................... .................. 12 第3章信号发生器的硬件部分 (13)3.1 主要器件 ........................................................................... .................. 13 3.1.1 单片机芯片AT89C51 (13)3.1.2 数模转换器DAC0832 (16)3.1.3 LM324的结构与功单元电路设计 ........................................................................... .......... 19 3.2.1时钟电路 ........................................................................... ............ 19 3.2.2复位电路 ........................................................................... ............ 20 3.2.3 电源电路 ........................................................................... .. (20)III3.2.4 数码管显示接口电路 (21)3.2.5 键盘接口电路 ........................................................................... .... 22 3.2.6 D/A转换电路 ........................................................................... ..... 23 3.2.7 I/V转换电路 ........................................................................... ...... 24 3.3 本章小结 ........................................................................... ................... 25 第4章信号发生器的软件部分 (26)4.1 主程序流程图 ........................................................................... ........... 26 4.2 子程序流程图 ........................................................................... ........... 27 4.2.1 显示子程序流程图 (27)4.2.2 正弦波产生流程图 (28)4.2.3 方波和三角波产生流程图 ........................................................... 29 4.2.4 中断子程序流程图 (30)4.3.5 键扫描子程序流程本章小结 ........................................................................... ................... 33 结论 ........................................................................... ....................................... 34 参考文献 ........................................................................... ................................. 35 致谢 ........................................................................... ....................................... 57 附录1 ............................................................................ ..................................... 37 附录2 ............................................................................ ..................................... 42 附录3 ............................................................................ ..................................... 46 附录4 ............................................................................ . (56)IV燕山大学本科生毕业设计（论文）第1章绪论1.1 课题背景随着社会科学的进步，电力电子技术的发展，人们对于一些电路分析所需的仪器种类越来越多，同时要求其的精度也越来越高。
基于单片机的低频信号发生器的设计任务书一设计题目；低频信号发生器二设计任务与要求设计制作低频信号发生器，要求利用单片机产生正弦波，方波及三角波等波形（1）正弦波用单片机实现正弦波的输出输出的波形有1HZ` 10HZ 100HZ 1KHZ 10KHZ 5种可选频率输出电压范围有0~5V可调（峰峰值）用六位数码管显示频率频率误差<1%（2）方波频率范围：0.01HZ—100KHZ频率误差：<0.1%电压范围：0~10 V（3）三角波频率范围：0.01HZ~10KHZ频率误差：<0.1%电压范围：0~20V（峰峰值）失真率：r≤3%目录一绪论 (1)二信号发生器方案设计与选择 (3)三主要电路原件介绍 (6)四单元电路硬件设计 (15)五系统软件设计 (20)六软件程序 (26)七结论 (34)八致谢 (35)九参考文献 (36)第1章绪论1.1 选题背景及其意义波形发生器也称函数信号发生器，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。
信号发生器作为一种常见的应用电子仪器设备，传统的可以完全由硬件电路搭接而成，不用依靠单片机。
但是这种电路存在波形质量差，控制难，可调范围小，电路复杂和体积大等缺点。
在科学研究和生产实践中，如工业过程控制，生物医学，地震模拟机械振动等领域常常要用到低频信号源。
而由硬件电路构成的低频信号其性能难以令人满意，而且由于低频信号源所需的RC很大；大电阻，大电容在制作上有困难，参数的精度亦难以保证；体积大，漏电，损耗显著更是致命的弱点。
一旦工作需求功能有增加，则电路复杂程度会大大增加。
因此需要选择其它的方法来解决此类问题，我们想到了通过单片机来实现所要求的功能，即采用单片机AT89C51还有数模转换DAC0832、运算放大器，此种方法硬件要求简单，编程容易，同时能够实现所要求的功能。
基于单片机的低频信号发生器设计论文要摘单片机为核心设计了一个低频函数信号发生器。
本文以STC89C52可输出正弦波、方波、信号发生器通过硬件电路和软件程序相结合,波形和三角波、三角波、梯形波，波形的频率在一定范围内可改变.硬件电路和软件频率的改变通过软件控制。
介绍了波形的生成原理、该信号发1440HZ的波形。
部分的设计原理。
本系统可以产生最高频率生器具有体积小、价格低、性能稳定、功能齐全的优点。
;D /A单片机转换; 关键词:低频信号发生器;Abstracta of microcontroller as the core design This paper takes STC89C52 frequency function generator.The signal generator through a combination of hardware circuit and software program.Can output sine wave, square of frequency triangle wave, trapezoidal wave,The wave, triangle wave, and 。
The waveform certain waveform can be changed in a rangethe frequency are changed by software control,This paper introduces design of software part generating principle, hardware circuit and of principlewaveforms,This system can produce the maximum frequency of 1440HZ waveform,The signal generator has the advantages of small volume, low price, stable performance, complete functions.microcomputer low-frequency Keywords: chipsignalgeneratorD /A conversion一、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。
基于单片机的低频信号发生器设计摘要本文设计低频信号发生器，以AT89C52单片机为核心，通过键盘输入控制信号类型和频率的选择，采用DA转换芯片输出相应的波形，同时以示波器进行实时显示信号相关信息，采用汇编语言进行编程，可实现方波，三角波。
锯齿波，正弦波四中波形的产生，且波形的频率可调。
经测试该设计方案线路优化，结构紧凑，性能优越，满足设计要求。
关键词：单片机，DA转换，信号发生器ABSTRACTLow frequency signal generator design, this paper USES AT89C52 single-chip microcomputer as the core, through the keyboard input control signal type and frequency of choice, with DA conversion chip output corresponding waveform, at the same time, the LED display information real-time display signal, using assembly language programming, which can realize square wave, triangle wave. Production of sawtooth, sine wave 4 waveform, and the frequency of the waveform is adjustable. By testing the design scheme of circuit optimization, compact structure, superior performance, meet the design requirements.Key Words:Single chip microcomputer, DA conversion, signal generator目录摘要 (1)ABSTRACT ............................................... 错误！未定义书签。
淮阴工学院毕业设计说明书（论文）作者: 学号：学院: 电子与电气工程学院专业: 电子信息工程题目: 基于单片机的低频信号发生器张月红讲师指导者：(姓名) (专业技术职务)评阅者：(姓名) (专业技术职务)年月毕业设计说明书（论文）中文摘要毕业设计说明书（论文）外文摘要淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第Ⅰ页共Ⅰ页4目录1 绪论................................................. 错误！未定义书签。
1.1 信号发生器综述..................................... 错误！未定义书签。
1.2信号发生器的发展历史............................... 错误！未定义书签。
2 硬件设计............................................. 错误！未定义书签。
2.1总体设计框图....................................... 错误！未定义书签。
2.2单片机最小系统..................................... 错误！未定义书签。
2.3 数模转换模块....................................... 错误！未定义书签。
2.4运算放大模块....................................... 错误！未定义书签。
2.5 键盘电路设计模块................................... 错误！未定义书签。
2.6显示电路设计模块................................... 错误！未定义书签。
3 软件设计............................................. 错误！未定义书签。
3.1 主程序流程图....................................... 错误！未定义书签。
3.2 子程序流程图....................................... 错误！未定义书签。
4 系统调试............................................. 错误！未定义书签。
4.1软件调试........................................... 错误！未定义书签。
4.2生成hex文件....................................... 错误！未定义书签。
4.3 Protues硬件电路仿真调试........................... 错误！未定义书签。
结论................................................... 错误！未定义书签。
致谢................................................... 错误！未定义书签。
参考文献............................................... 错误！未定义书签。
附录................................................... 错误！未定义书签。
附录A 电路原理图.仿真图............................... 错误！未定义书签。
附录B 程序清单........................................ 错误！未定义书签。
1 绪论1.1 信号发生器综述现在市场上有许多种信号发生器，一般分为以下几种：超高频：频率范围 1MHz 以上，可达几十兆赫兹。
高频：几百千赫兹到几兆赫兹。
低频：频率范围为几十赫兹到几百千赫。
超低频：频率范围在零点几赫兹以下。
超高频信号发生器:产生波形一般用 LC 振荡电路，频率在零点几赫兹以下。
1.2 信号发生器的发展历史在20世纪初随着电子行业的兴起，信号发生器就出现在人们生活中了。
伴随着时间的推移，科学的发展，到了四十年代，人们在这个时期设计的信号发生器的结构复杂，多依靠硬件电路拼接，比较死板，并且消耗的功率比较大，浪费能源。
在1964年第一台有全部晶体管制作的信号发生器诞生了。
随着技术的不断进步，在此之后，信号发生器的市场需求变大，因此信号发生器得到很好的发展机遇，这个时候人们开始使用模拟电子以及集成电路技术[1] [2],虽然这时候信号发生器得到很大的改善，但是仍存在着频率稳定性不够好，材料不够便宜等缺点。
令人兴奋的是在70年代微处理器、模数转换器、数模转换器的发明，增强了使用硬件以及软件使构成的信号发生器的功能，可以制造出比较繁杂的波形。
伴随着电子技术，数字信号技术以及计算机科学技术的飞快发展，模拟信号走下历史舞台，而数字信号登上历史舞台，它克服了模拟信号的诸多缺点,例如改善了信号的精确度以及转换效率。
如今能够通过可视化编程语言编写发生器的操作界面，这样人们可以做到直接用手输入想要的波形，来做到波形的输入。
1.3 信号发生器主要研究内容信号发生器又被叫做函数信号发生器，可测试被测电路所需的生成的设备特定值。
该装置是一个研究，教学，制造业最常见的通用设备，传统的信号发生器是没有信源装置的控制的单一芯片，如可由555振荡电路构成，可产生正弦波信号，矩形信号和三角波信号，但常会引起波形畸变，且难以控制，频率范围小，结构冗杂等缺点。
在实践中以及科学技术研究如工业，农业，通信，生物医学经常需要使用低频信号发生器。
然而从一个硬件电路组装成一个低频信号源，因为它需要使用难以控制准确度的电阻和电容组装而成，这很难保证参数的准确性。
并且由于它体积大，功耗大，泄漏以及许多其他的缺陷，在实际应用过程中的存在将大大增加电路的复杂性，性能通常不令人满意。
低频信号源可选择利用单片机产生设计方案，频率稳定性都能够可以得到很好的改变[3] [4]。
采用软硬件结合的途径，在硬件不变的情况下只需要改变软件，就可以实现频率大小转换，并且具有稳定的频率，不会被其他信号所串扰等优点。
2 硬件设计2.1 总体设计框图图2-1 基于单片机的低频信号发生器系统框图该低频信号发生器的设计系统包含有单片机，数模转换电路，电压转化电路，波形指示模块以及按键模块组成。
其主要目的是通过按键来控制正弦波，方波，锯齿波，三角波的对应显示，以及频率的调整，并且有相应的指示灯进行指示工作。
2.2 单片机最小系统2.2.1 单片机选择方案一：AT89C51只可以同时载入，并且要有VPP烧写高压才可以。
而AT89C51系列在大于4.8V和小于5.4V的时候则可以常工作，否则不能正常工作。
AT89C51的频率规模最高只能够达到24M，超过同样不能正常工作。
方案二：AT89S51则支持ISP在线可编译写入手艺。
串行载入效率更加高、稳定性相对越来越好，载入电压只要4至5V就可以达到要求。
AT89S51标称的1000次，现实中使用次数是1000次至10000次，这更有益初学者不断的练习烧写，降低实验实践的成本。
方案三：AVR单片机最大的优点是可以提前读取命令，在单片机工作时，AVR可以在执行之前一条指令命令的同时提取下一条命令。
AVR单片机中含有32个寄存器，属于多累加器型，所以它的读写速度很快。
中断响应速度快。
AVR单片机具有许多中端口，所以在发出终端指令时能够迅速做出相应。
AVR单片机耗能低。
方案选择：AT89S51兼容AT89C51。
AT89C51在生活生产中已经全部停产,所以价钱方面，现有的AT89C51的批发价是AT89S51一倍。
虽然AVR单片机有许多优点但是AVR价格很高，指令集也过于简单，同时AVR支持的位操作也不多。
所以本设计选择方案二。
2.2.2 单片机介绍AT89S51单片机简介：AT89S51单片机性能优良，他不仅消耗功率少，性能也比较全面。
在单片机的内部构造里面，AT89S51单片机中含有8位CPU和可编程Flash 存储器(8k),这样在面对各种复杂的开发环境时AT89S51单片机就能够更快速更好的应用。
在功能上，AT89S51单片机中包含了许多基础功能，如存储程序、计数/定时、复位、数据的输入输出、开关中断以及串行口，这些与其他的单片机并没有多大的区别。
此外AT89S51单片机在0Hz时有两种节电模式选择：一种是空闲模式，这种模式下除CPU不再工作外其他部分可以继续运行；另一种是掉电保护模式，这种模式下在保存完RAM内容后，单片机内各模块全部停止工作，一直到下个命令或复位后才开始工作。
由于AT89S51芯片被广泛的应用于各种开发实践，所以采用AT89S51进行开发时有很多经验可以借鉴。
AT89S51的端口如下图3-1所示图2-2-1 AT89S51 引脚图管脚说明[5][6]P0端口：P0口用作通用的输入/输出口，当需要外部总线扩展（在单片机芯片的外部扩展存储器芯片或其他接口芯片）时，P0口用做分时复用的低8位地址，数据总线。
只有P0口可直接读写外部存储器控制。
由于当需要外部总线扩展时是分时输出，所以应该将地址数据锁存在外部通过加上锁存器，用ALE作为信号。
P1端口：P1口是唯一的单一功能的端口，只能作为一般的数据输入/输出口，专门为用户使用的I/O端口。
P2端口：P2口用作通用I/O口时，从体系扩大时作高8位地址线用，属于准双向端口。
当外部存储器不延伸时，P2口作为地址总线也是准双向口。
P3口（P3.0~P3.7）：如下表表2-2-2 P3串口详细表P3口是双功能口，除具有数据输入/输出功能外，每一口线还具有特殊的第二功能。
RST：引导内部复位程序或电路引脚。
只需要RST保持高电平一段时间，通常上电RC电路，或专用电源监控芯片，即可完成复位了。
EA∕VPP：/EA=0时，执行外部存储器；/EA=1时，先执行内部存储器再执行外部存储器。
VCC：电源电压，接+5V。
2.2.3 晶振电路的介绍晶振电路简介：AT89S51有一个内部振荡器被用于组成一个高增益反相放大器，该芯片的引脚XTAL1是放大器的输入端，XTAL2放大器的输出端。
该放大器的反馈，石英或陶瓷谐振器元件芯片关共同构成如图3-5所示时钟振荡电路。
在单片机能够正常工作时都需要有相对应的时钟脉冲。
向AT89S51提供时钟脉冲两种方法分别是：一是外部时钟方式，二是内部时钟方式。
[7] [8]本设计采用第二种：即使用晶振由AT89C51内部电路产生时钟脉冲，其电路图见图2-2-2。
图2-2-3 AT89S51的时钟脉冲X1为晶体振荡器，一般为石英晶体，其系统的需要以及器件可以确定它的频率大小，陶瓷滤波器一般可用于其频率稳定度不高的情况下。
