(完整word版)51单片机函数信号发生器.doc

基于51单片机的波形发生器的设计摘要这个系统是基于AT89C51单片机的波形信号发生器。

使用AT89C51单片机作为控制核心，该系统由数字/模拟转换电路（DAC0832）、运放电路（LM324）、按键电路和8位数码管等组成。

通过按键可控制方波、三角波、正弦波的产生，并且用数码管指示其对应的频率。

这个设计方法简单、性能良好，这个系统可在多种需要低频信号的场所使用，它具有良好的实用性。

关键词：8951单片机；数字模拟转换电路；运放电路；8位数码管一、设计题目分析。

1、题目分析：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。

图1：系统流程示意图2、题目要求：(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。

(3) 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。

(4) 系统具有显示输出波形的类型、重复频率和幅度的功能。

二、波形发生器系统设计方案1、设计思路：以AT89C51单片机作为系统的控制核心，其中P0口接DAC0832作为信号输入同时进行数模转换，P1口用来接键盘，P2口接LED显示器，由程序来控制P0口产生的波形，再由按键和按键次数控制波形的种类、频率的大小，并且能够通过按键来控制波形频率值和幅度值。

由运算放大器DAC0832来实现输出电流到电压的转换，即实现数字信号到模拟信号的转换。

另外在LED上显示实时的频率值，产生的波形在示波器显示。

2、设计框图及系统介绍：图2：框图设计3、选择合适的设计方案：方案一：采用模拟分立元件或单片函数发生器就可以产生正弦波、方波、三角波，方法简单。

通过调整外部元件也可以实现输出频率的改变，但采用模拟元器件造成元件分散性太大，从而产生的频率稳定性较差、抗干扰能力低、灵活性较差、而且精度低，不能实现任意波形转换和波形运算输出等方面自主控制功能。

课程设计任务书指导教师：2012 年12 月17 日3目录目录 (2)1.系统设计 (5)1.1设计要求 (5)1.2方案设计与论证 (5)1.2.1 信号发生电路方案论证 (5)1.2.3 显示方案论证 (6)1.2.4键盘方案论证 (6)1.3总体系统设计 (6)1.4硬件实现及单元电路设计 (6)1.4.1单片机最小系统的设计 (7)1.4.2 波形产生模块设计 (7)1.4.3 显示模块的设计 (8)1.4.4 键盘显示模块的设计 (8)1.5 软件设计流程 (9)2.输出波形的种类与频率的测试 (10)2.1、测量仪器及测试说明 (10)2.2测试过程 (10)2.3、测试结果 (11)3.设计心得及体会 (11)参考文献 (11)41.系统设计经过考虑，我们确定方案如下：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，最终输出显示其各自的类型以及数值。

1.1、设计要求1)、利用单片机采用软件设计方法产生三种波形2）、三种波形可通过键盘选择3）、波形频率可调4）、需显示波形的种类及其平率1.2方案设计与论证1.2.1 信号发生电路方案论证方案一：通过单片机控制D/A，输出三种波形。

此方案输出的波形不够稳定，抗干扰能力弱，不易调节。

但此方案电路简单、成本低。

方案二：使用传统的锁相频率合成方法。

通过芯片IC145152，压控振荡器搭接的锁相环电路输出稳定性极好的正弦波，再利用过零比较器转换成方波，积分电路转换成三角波。

此方案，电路复杂，干扰因素多，不易实现。

方案三：利用MAX038芯片组成的电路输出波形。

MAX038是精密高频波形产生电路，能够产生准确的三角波、方波和正弦波三种周期性波形。

但此方案成本高，程序复杂度高。

以上三种方案综合考虑，选择方案一。

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......................................................第一章 绪论1.1 单片机概述单片机（Single chip microcomputer ）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU 、随机存储器RAM 、只读存储器ROM 、多种I/O 口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。

湘南学院电子工程设计题目：基于51单片机的函数信号发生器设计学院（系）：电子信息与电气工程学院年级专业： 2013级电子信息科学与技术学号： 201314110144 ，201314110106 学生姓名：周慧程迅指导教师：王龙2016年 4 月 1 日课程设计任务书学生姓名：程迅周慧专业班级：电子信息科学与技术（一）班指导教师：王龙工作单位：电子信息与电气工程学院题目:基于51单片机的函数信号发生器的设计初始条件：1. 运用所学的单片机原理与接口技术知识和数字电路知识；2. 51单片机最小系统；3. PC机及相关应用软件。

要求完成的主要任务:系统大致包括信号发生部分、数/模转换部分以及液晶显示部分三部分，通过程序设计方法产生锯齿波、正弦波、三角波、矩形波四种波形，通过按键来控制四种波形的类型选择、频率变化，并通过液晶屏1602显示其各自的类型以及频率值。

1.完成函数信号发生器的设计和调试。

2.撰写课程设计说明书，说明书使用A4打印纸计算机打印，用proteus等仿真软件绘制电子线路图纸。

基于51单片机的函数信号发生器的设计摘要本系统利用单片机STC89C52采用程序设计方法产生锯齿波、正弦波、三角波、矩形波四种波形，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，能产0Hz—535Hz的波形。

通过按键来控制三种波形的类型选择、频率变化，并通过液晶屏1602显示其各自的类型以及数值，系统大致包括信号发生部分、数/模转换部分以及液晶显示部分三部分，其中尤其对数/模转换部分和波形产生和变化部分进行详细论述。

关键词：单片机STC89C52、DAC0832、液晶1602目录前言 (1)第一章系统设计要求及设计方案 (2)1.1 设计要求 (2)1.2 方案设计与论证 (2)1.2.1 信号发生电路方案论证 (2)1.2.2 单片机的选择论证 (2)1.2.3 显示方案论证 (3)1.2.4 键盘方案论证 (3)1.3 系统主要功能 (3)第二章系统的硬件设计 (4)2.1 总体系统设计 (4)2.2 硬件实现及单元电路设计 (4)2.2.1 振荡电路 (4)2.2.2 复位电路设计 (5)2.2.3 波形产生模块设计 (6)2.2.4显示模块的设计 (7)2.2.5 键盘显示模块的设计 (7)2.3 软件设计流程 (8)第三章 proteus的简介 (9)3.1 proteus介绍 (9)3.1.1 keil调试 (10)3.1.2 proteus仿真调试 (10)3.2 测试过程 (11)附录一：总电路图 (12)附录二：部分程序 (12)前言信号发生器是一种常用的信号源，广泛应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。

/****************简易信号发生器****************************程序功能：输出正弦波、锯齿波、方波、三角波涉及芯片：TLC5615**********************************************************/#include<reg52.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit din=P3^0;sbit scl=P3^1;sbit cs1=P3^2;sbit key1=P1^0;sbit key2=P1^1;sbit key3=P1^2;sbit key4=P1^3;//sbit w2= P1^0;uchar code sine_tab[256]={//输出电压从0到最大值（正弦波1/4部分）0x80,0x83,0x86,0x89,0x8d,0x90,0x93,0x96,0x99,0x9c,0x9f,0xa2,0xa5,0xa8,0xab, 0xae,0xb1,0xb4,0xb7,0xba,0xbc,0xbf,0xc2,0xc5,0xc7,0xca,0xcc,0xcf,0xd1,0xd4, 0xd6,0xd8,0xda,0xdd,0xdf,0xe1,0xe3,0xe5,0xe7,0xe9,0xea,0xec,0xee,0xef,0xf1,0xf2,0xf4,0xf5,0xf6,0xf7,0xf8,0xf9,0xfa,0xfb,0xfc,0xfd,0xfd,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,//输出电压从最大值到0（正弦波1/4部分）0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfd,0xfd,0xfc,0xfb,0xfa,0xf9,0xf8,0xf7,0xf6,0xf5,0xf4,0xf2,0xf1,0xef,0xee,0xec,0xea,0xe9,0xe7,0xe5,0xe3,0xe1,0xde,0xdd,0xda,0xd8,0xd6,0xd4,0xd1,0xcf,0xcc,0xca,0xc7,0xc5,0xc2,0xbf,0xbc,0xba, 0xb7,0xb4,0xb1,0xae,0xab,0xa8,0xa5,0xa2,0x9f,0x9c,0x99 ,0x96,0x93,0x90,0x8d, 0x89,0x86,0x83,0x80,//输出电压从0到最小值（正弦波1/4部分）0x80,0x7c,0x79,0x76,0x72,0x6f,0x6c,0x69,0x66,0x63,0x60,0x5d,0x5a,0x57,0x55, 0x51,0x4e,0x4c,0x48,0x45,0x43,0x40,0x3d,0x3a,0x38,0x35,0x33,0x30,0x2e,0x2b, 0x29,0x27,0x25,0x22,0x20,0x1e,0x1c,0x1a,0x18,0x16,0x15,0x13,0x11,0x10,0x0e, 0x0d,0x0b,0x0a,0x09,0x08,0x07,0x06,0x05,0x04,0x03,0x02,0x02,0x01,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,//输出电压从最小值到0（正弦波1/4部分）0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x02,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08, 0x09,0x0a,0x0b,0x0d,0x0e,0x10,0x11,0x13,0x15,0x16,0x18,0x1a,0x1c,0x1e,0x20, 0x22,0x25,0x27,0x29,0x2b,0x2e,0x30,0x33,0x35,0x38,0x3a,0x3d,0x40,0x43,0x45, 0x48,0x4c,0x4e,0x51,0x55,0x57,0x5a,0x5d,0x60,0x63,0x66,0x69,0x6c,0x6f,0x72, 0x76,0x79,0x7c,0x80};uchar bdata date; //位寻址sbit date7=date^7;sbit date6=date^6;sbit date5=date^5;sbit date4=date^4;sbit date3=date^3;sbit date2=date^2;sbit date1=date^1;sbit date0=date^0;void delay(uint t){while(t--);}void write_sip5615(uchar k) {date=k;din=date7;scl=0;scl=1;din=date6;scl=0;scl=1;din=date5;scl=0;scl=1;din=date4;scl=0;scl=1;din=date3;scl=0;scl=1;din=date2;scl=0;scl=1;din=date1;scl=0;scl=1;din=date0;scl=0;}void write_5615(uint k){k<<=2;cs1=0;write_sip5615(k>>8);//送高八位write_sip5615(k);//送低八位cs1=1;}void main(){uint k1=0,k2=0,k3=0,k4=0,i=0,j=0,x=0,z,p;while(1){/* w2=0;delay(500);w2=1;delay(500); */if(key1==0)//按键1检测{k1=1;k2=0,k3=0,k4=0;while(!key1);}if(key2==0) //按键2检测{k2=1;k3=0,k1=0,k4=0;while(!key2);}if(key3==0)//按键3检测{k3=1;k1=0,k2=0,k4=0;while(!key1);}if(key4==0)//按键4检测{k4=1;k1=0,k2=0,k3=0;while(!key2);}if(k1==1)//正弦波write_5615(sine_tab[i]);i++;delay(100);if(i==256)i=0;}if(k2==1)//锯齿波{write_5615(j);j++;delay(100);if(j==250)j=0;}if(k3==1)//方波（次处用单片机的I/O效果更好）{write_5615(10);delay(10000);write_5615(200);delay(10000);}if(k4==1)//三角波{for(z=0;z<301;z++){delay(50);write_5615(z);if(z==300){for(p=300;p>0;p--){if(p==0)break;write_5615(p);delay(50);}}}}}}。

《智能仪器仪表设计基础》课程设计报告单位：自动化学院学生姓名：汪连升专业：测控技术与仪器班级：0821001学号：2010212950指导老师：耿道渠成绩：设计时间：2013 年5月重庆邮电大学自动化学院制一、题目：基于单片机的多波形信号发生器设计二、指导教师：耿道渠三、设计要求：设计一个信号发生器，实现如下功能：（1）可产生正弦波、方波、三角波、脉冲等波形；（2）通过按钮或键盘选定输出波形；（3）波形频率可设定；（4）波形可通过液晶屏显示。

四、给定条件：1、8051单片机最小系统；2、ADC，DAC器件；五、设计：1、方案论证，并确定设计方案2、给出信号发生器的整体设计框图3、硬件电路设计4、软件设计（画出程序流程图，并给出相应模块程序代码）5、完成设计报告六、具体设计过程及实验结果：七、设计的心得体会：八、附件：（可选）完成心率波、指数上升和指数下降波形；九、参考书目：给出主要参考书目（如：《单片机原理与应用》、《电子测量技术》、《单片机C语言程序设计》等），包括作者，书目名称，出版社等。

基于51单片机的波形发生器引言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。

函数波形发生器具有连续的相位变换、和频率稳定性等优点，不仅可以模拟各种复杂信号，还可对频率、幅值、相移、波形进行动态、及时的控制，并能够与其它仪器进行通讯，组成自动测试系统，因此被广泛用于自动控制系统、震动激励、通讯和仪器仪表领域。

本系统通过对51单片机的控制，用DA-AD等模块实现了正弦波、方波、三角波和锯齿波的产生，同时可以通过按键实现波形的选择和波形频率的改变。

在实现波形的发生的同时又实现了波形图线的显示，通过NoKia5110对AD实时采集数据的显示、波形类型和波形频率的显示。

摘要：本系统采用单片C8052为控制核心，通过其端口实现数字量的输出，然后由DAC0832把数字量转换成模拟量；但是DAC芯片输出的是电流信号，本系统用LM324运放把电流信号转换为电压信号。

创新性实验研究报告实验项目名称＿简易函数信号发生器四、实验内容1、运用keil软件对程序进行编写，运行程序，并进行程序修改。

2、运用protues软件进行硬件电路仿真设计。

3、将程序下载到仿真单片机中，并观测输出波形。

4、对程序进行修改，再次运行仿真软件，直到输出理想的波形。

5、仿照仿真软件进行硬件电路的焊接。

6、将程序下载到单片机，并用示波器测试输出波形。

7、对程序进行修改，直到输出满意的波形为止。

3、实验步骤1、首先打开keil软件.2、运用keil软件对程序进行编写，程序见附件。

3、打开protues软件.4、运用protues软件对硬件电路进行设计。

9C51单片机是该信号发生器的核心，具有2个定时器，32个并行I/O口，1个串行I/O口，5个中断源。

由于本设计功能简单，数据处理容易，数据存储空间也足够，因为我们采用了片选法选择芯片，进行芯片的选择和地址的译码。

在单片机最小最小系统中，单片机从P1口接收来自键盘的信号，并通过P0口输出控制信号，通过DA转换芯片最终由示波器显示输出波形。

单片机引脚分配如下：�XTAL1，XTAL2：外接晶振，产生时钟信号。

�RST：复位电路；�P2口：8位数字信号输出输出，外接DAC0832；�P3.6口和P3.7口：DAC0832的时钟信号；单片机模块单片机输出的是数字信号，因为要得到模拟信号的波形就必须对其进行数模转换。

我们采用了DAC0832数模转换器，该芯片具由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换器及转换控制电路四部分构成。

由于其输出为电流输出，因为外加运算放大器LM324使之转换为电压输出。

最后通过示波器显示输出的波形。

数模转换模块运放模块整体硬件电路图五、实验结果与分析1、实验现象、数据记录仿真波形2、对实验现象、数据及观察结果的分析与讨论：经过观察调试，再观察，再调试，最终输出的波形较为理想。

此次试验经过一系列的调试，最终输出的波形为正弦波、方波、三角波。

基于51单片机的简易函数信号发生器的设计与分析郭 辉（阜阳师范学院信息工程学院，安徽阜阳，236037）摘要：函数信号发生器设计与分析是单片机实践中的一重要实验。

本文采用Proteus 对函数信号发生器的原理图进行设计，并通过Keil 软件编程验证该设计的可行性，通过调节按键，该简易函数信号发生器可以正确输出正弦波、锯齿波、梯形波、矩形波，并可以通过按键对相应波形的频率进行调节，最终通过Proteus 制作出该电路的PCB 原理图。

本设计对单片机项目设计与实现具有一定的指导意义。

关键词：信号发生器；AT89C51；Proteus ；Keil ；PCB 中图分类号：TP368.1 文献标识码：BDesign and analysis of a simple function signal generator based on 51 single chip microcomputerGuo Hui（College of Information Engineering,Fuyang Teachers' College,Fuyang Anhui,236037）Abstract ：This paper uses the principle of figure Proteus function signal generator is designed,and the feasibility of the design is verified by Keil software programming,by adjusting the key,the simple function signal generator can output sine wave,Ju Chibo,trapezoidal wave,rectangular wave,and can be adjusted through the key corresponding to the frequency of the waveform, eventually produced by Proteus PCB principle diagram of the circuit.Keywords ：signal generator;AT89C51;Proteus;Keil;PCB 0 引言Proteus 软件为英国Labcenter electronics 公司开发的EDA 工具软件。

目录1.系统总体方案选择与说明.............. (1)2.系统结构框图与工作原理.............. . (1)3.各单元硬件设计说明及计法.............. .. (1)4.软件设计与说明（包括流程图）.............. . (8)5.调试结果与必要的调试说明.............. . (14)6.使用说明.............. .............. .. (18)7．程序清单.............. .............. . (18)8．总结.............. .............. .. (34)9.参考文献.............. .............. .. (36)附录.............. .............. .. (36)附录A 系统原理图一、系统总体方案选择与说明为了实现低频信号的产生和频率以及移相角度的显示我们采用的用D/A数模转换电路进行波形的输出。

并通过数码管进行显示。

通过按键进行波形的选择以及频率和移相的调整。

二、系统结构框图与工作原理系统选用AT89S52作为CPU；波性选择及频率和移相角调整：通过按键来选择来产生中断0，以实现波形的选择，通过按键来产生中断1，实现频率和移相角度的选择，通过另外两键的是实现加减；数模转换及波形输出：通过DAC0832来实现模数转换，并通过两级运放实现双极性输出。

系统结构框图如图1所示图1 系统结构框图三、各单元硬件设计说明及计算方法1)主电路如图2所示图2 主电路2)功能键电路通过建S1来产生外部中断1（INT1），由中断1 的中断程序来记录按键的次数（CNT_EX1（0-2））。

不同键数代表的功能不一样。

相应的处理程序根据CNT_EX1，实现调频和移相。

通过S2键来产生外部中断0（INT0），由中断0 的中断程序来记录按键的次数（CNT_EX0（0-5））。