基于51单片机正弦波发生器课程设计

课题要求：目录：1、系统总体设计方案规划与选定…………………………………2、硬件设计…………………………………………………………3、软件设计………………………………………………………….4、调试……………………………………………………………….5、新增功能及实现方法……………………………………………6、总结与体会………………………………………………………7、参考文献…………………………………………………………8、附录（源程序代码、电路图等）………………………………一. 系统总体设计方案规划与选定本次设计采用AT89C51单片机为核心，通过与8279芯片和38译码器、锁存器的配合实现对键盘状态的检测和LED 显示的控制，通过D/A 转换器和运算放大器以及示波器实现对波形的输出，并且在8位LED 显示器上显示波形类型的代号、幅值、频率。

键盘为4*8键盘，通过键盘摁键实现对波形种类、幅值、频率等的调节。

图1. 总体方案结构框图二．硬件设计硬件的选择对于功能的实现非常重要，我们要了解芯片的功能、性能，根据题目要求选择合适的芯片。

（一）硬件介绍1.单片机选择AT89C51。

AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM ，32 个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。

同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。

空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM ，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。

掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。

AT89C51具有优良的性能，符合题目的要求。

图2. AT89C51引脚图引脚说明：P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。

当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。

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。

2波形发生器系统设计方案设计并制作一个波形信号发生器，能够产生正弦波、方波、三角波的波形，其中不使用DDS和一些专用的波形产生芯片。

并让系统的频率范围在1Hz～1MHZ可调节，在频率范围在1HZ～10KHz时，步进小于或等于10Hz，在频率范围在10KHz～1MHz时，步进小于或等于100Hz，并且电压在0～5V范围，能够实时的显示波形的类型、频率和幅值。

第一章系统设计经过考虑，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型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，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。

1.3总体系统设计该系统采用单片机作为数据处理及控制核心，由单片机完成人机界面、系统控制、信号的采集分析以及信号的处理和变换，采用按键输入，利用液晶显示电路输出数字显示的方案。

将设计任务分解为按键电路、液晶显示电路等块。

图（1）为系统的总体框图图（1）总体方块图1.4硬件实现及单元电路设计1.4.1单片机最小系统的设计89C51是片内有ROM/EPROM的单片机，因此，这种芯片构成的最小系统简单﹑可靠。

用80C51单片机构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，如图（2） 89C51单片机最小系统所示。

由于集成度的限制，最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。

其应用特点：(1) 有可供用户使用的大量I/O口线。

(2) 内部存储器容量有限。

(3) 应用系统开发具有特殊性。

基于51单片机的波形发生器的设计引言：波形发生器是一种可以生成特定频率、特定波形的电子设备。

它广泛应用于科研、教学和产业生产等领域，可以用于信号发生、信号测试、信号仿真等各种任务。

本文将介绍一个基于51单片机的波形发生器的设计方案。

一、系统硬件设计1.系统框架该波形发生器系统采用51单片机作为主控芯片，主要包括三个部分：信号生成模块、显示模块和控制模块。

其中，信号生成模块负责产生各种特定频率、特定波形的信号；显示模块用于展示信号参数等相关信息；控制模块负责接收用户输入并对波形发生器进行控制。

2.硬件连接信号生成模块与主控芯片之间通过I/O接口相连，用于传输数据和控制信号。

显示模块通过串口与主控芯片相连，用于显示相关信息。

控制模块通过按键、旋钮等输入设备与主控芯片相连，用于接收用户输入。

二、系统软件设计1.系统初始化在系统初始化阶段，主控芯片需要完成引脚、定时器、串口等相关资源的初始化工作。

同时，还需要设置一些全局变量和参数的初始值。

2.信号生成模块信号生成模块通过定时器产生特定频率的时钟信号，并根据用户输入的参数生成相应的信号波形。

主控芯片利用定时器中断函数进行波形生成，并将生成的信号数据存放在缓冲区中。

3.显示模块显示模块负责将信号波形显示在液晶屏上，并显示相关参数，如频率、幅度等。

主控芯片将信号数据从缓冲区中读取，并通过串口发送给显示模块进行显示。

4.控制模块控制模块负责接收用户输入的控制指令，并通过按键、旋钮等输入设备完成用户交互。

主控芯片通过中断函数实时读取用户输入并进行相应的控制操作。

三、系统功能设计1.频率设置功能用户可以通过控制模块设置波形发生器的频率，可以选择固定频率或者可调频率。

利用定时器时钟频率与定时器中断的时间间隔来控制波形的频率。

2.波形选择功能用户可以通过控制模块选择不同的波形类型，如正弦波、方波、三角波、脉冲波等。

主控芯片根据用户指令设置波形参数，并生成相应的波形信号。

河南理工大学《单片机应用与仿真训练》设计报告多功能信号发生器设计姓名：王彦凯王翱翔专业班级：电仪09-03指导老师：王莉所在学院：电气工程与自动化学院2012年6月25 日摘要本设计是多功能信号发生器，以 AT89S52 单片机为核心，通过按键输入控制输出信号的类型、频率和幅值，采用 DA 转换芯片DAC0832输出相应的波形，同时以LED 显示器进行实时显示信号相关信息。

我们采用 C 语言进行编程，可实现100-1Khz的方波，锯齿波，三角波和正弦波四种波形的产生，且波形的频率、幅值可通过按键调节，并显示在数码管上。

而且，波形的幅值还可通过电位器实现无极调幅，增加了可选幅值范围。

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。

关键字：单片机AT89S52，DAC0832，信号发生器目录第1章概述 (1)1.1选题背景及其意义 (1)1.2 单片机概述 (1)1.3 信号发生器分类 (1)1.4 研究题目及其意义 (2)第2章信号发生器方案设计与选择 (3)2.1 方案的设计与选择 (3)2.2 设计原理简介 (3)2.3 设计功能 (5)第3章主要电路元器件介绍 (6)3.1 AT89S52单片机简介 (6)3.1.1 单片机简介 (6)3.1.2主要性能 (6)3.1.3 管脚功能说明 (7)3.2 DAC0832简介 (8)3.2.1 DAC0832的主要特性参数 (8)3.2.3 DAC0832工作方式 (9)3.3 数码显示管 (10)3.3.1 原理及分类 (10)3.3.2 显示器的工作方式 (10)3.3.3 数码管字型码 (11)第4章单元电路的硬件设计 (12)4.1 硬件原理框图 (12)4.2 单片机 AT89S52 系统的设计 (12)4.3 时钟电路 (13)4.4复位电路 (13)4.5数码管电路 (14)4.6 DAC0832模数转换电路 (15)4.7 LM324运放电路和低通滤波电路 (16)4.8 按键和波形指示LED电路 (17)第5章系统软件设计 (18)5.1软件开发环境简介 (18)5.1.1 Keil uVision4简介 (18)5.1.2 Proteus7.10 简介 (19)5.1.3 Keil 与Proteus 联合调试仿真 (19)5.2主程序 (20)5.3按键处理程序 (21)5.4 数码管输出程序分析 (22)5.5 各种波形产生思路 (22)5.5.1 方波产生思路 (22)5.5.3 三角波产生思路 (23)5.5.4 正弦波产生思路 (23)5.6 仿真的各种波形效果 (23)第6章课程设计体会 (24)参考文献 (25)致谢 (26)附1：源程序代码 (27)1.主程序 (27)2.头文件 (27)附 2：系统原理图 (31)附 3：实物效果图 (32)第1章概述1.1选题背景及其意义信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。

基于51单片机的波形发生器设计报告波形发生器是一种电子设备，用于产生各种不同类型和频率的电信号波形。

基于51单片机的波形发生器设计是一种常用的工程设计。

下面是一个关于基于51单片机的波形发生器设计的报告，详细介绍了设计的原理、步骤、电路、程序和性能。

一、设计原理：二、设计步骤：1.确定波形发生器的输出频率范围和分辨率要求。

2.选择适当的定时器/计数器模块来实现频率的计时和控制。

3.设计电路，包括定时器/计数器模块、晶振、滤波电路和输出接口等。

4.编写程序，配置定时器/计数器模块的工作模式、计数值和中断服务程序。

5.调试和测试电路和程序，确保波形发生器正常工作并满足设计要求。

三、电路设计：1.定时器/计数器模块：选择一个合适的定时器/计数器模块，如51单片机的定时器/计数器T0或T1、根据设计要求，设置工作模式、计数器模式和计数值。

2.晶振：选择适当的晶振频率，一般为11.0592MHz，将晶振连接到单片机的晶振引脚。

3.滤波电路：根据需要，设计一个滤波电路来滤除不需要的高频噪声和杂散信号。

4.输出接口：设计一个输出接口电路来连接单片机和外部电路，使用电平转换电路将单片机的低电平（0V）输出转换为所需的电平电压。

四、程序设计：1.配置定时器/计数器模块的工作模式和计数值，设置中断服务程序。

2.在中断服务程序中，根据设计要求生成矩形波信号，并将信号输出到输出端口。

3.在主程序中，初始化单片机和定时器/计数器模块，使波形发生器开始工作。

4.在主循环中，可以设置按键输入来改变输出频率，通过调整计数值来实现不同的频率输出。

五、性能评估：1.输出频率范围：根据设计要求，测试波形发生器的最低和最高输出频率是否在设计范围内。

2.分辨率：对于指定频率范围，测试波形发生器的输出频率的分辨率，即最小可调节的频率。

3.稳定性：测试波形发生器的输出信号的稳定性和准确度，是否有漂移和偏差。

4.噪声：测试波形发生器的输出信号是否有杂散噪声和幅度波动。

毕业设计论文题目：基于单片机的正弦波信号发生器的设计系部：电子信息工程系专业名称：电子信息工程技术班级： 08431 学号： 33 姓名：顾伟国指导教师：郑莹完成时间： 2011 年 5 月 12 日基于单片机的正弦波信号发生器的设计摘要：信号发生器的应用越来越广，对信号发生器的频率稳定度、频谱纯度、频率范围和输出信号的频率微调分辨率提出越来越高的要求，普通的频率源已经不能满足现代电子技术的高标准要求。

因而本设计采用了AT89C51单片机为控制核心，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，能产生1HZ—180HZ的正弦波波形。

通过键盘来控制波形频率变化，并通过液晶屏1602显示其波形以及频率和幅度值的大小。

关键字：信号发生器；AT89C51；D/A转换器DAC0832Based on SCM sine wave signal generator designAbstract: Signal generator used more and more widely, to signal generator frequency stability, the spectrum purity, frequency range and output signal frequency fine-tune resolution higher and higher demands are proposed, the average frequency source cannot have satisfied the high standard requirement of modern electronic technology. So this design USES A AT89C51 as control core, through the D/A converterDAC0832 converts digital signals into analog signals, filter and amplification, finally shown by oscilloscope 1HZ - 180HZ, can produce the sine wave. Through the keyboard to control the waveform frequency variation, and through the LCD display of the waveform and 1602 frequency and amplitude values of size.Key word: Signal generator; AT89C51; D/A converter DAC0832目录1、概述 (1)2、系统设计 (1)2.1设计构思 (1)2.2方案设计与论证 (1)2.2.1 信号发生电路方案论证 (1)2.2.2 单片机的选择论证 (2)2.2.3、显示方案论证 (2)2.2.4、键盘方案论证 (2)3、总体系统设计 (2)3.1、硬件实现及单元电路设计 (3)3.1.1 单片机最小系统的设计 (3)3.1.2、波形产生模块的设计 (4)3.1.3、显示模块的设计 (4)3.2、系统软件的设计流程 (5)3.2.1、keil uvision3开发环境简介 (6)3.2.2、proteus7.5软件简介 (7)3.2.3、keil uvision3与proteus7.5联机调试简介 (7)4.输出波形的检查与频率的调试 (7)4.1 测试仪器及测试说明 (7)4.2 测试结果 (8)5、结束语 (9)参考文献 (10)致谢 (11)附录 (12)1、概述波形发生器作为电子技术领域中最基本的电子仪器，广泛应用于航空航天测控、通信系统、电子对抗、电子测量、科研等各个领域中。

基于51单片机的波形发生器的设计讲解波形发生器是电子设备中常见的一种电子设备，它可以产生各种不同形状的波形信号。

在这篇文章中，我们将会详细介绍基于51单片机的波形发生器的设计。

一、波形发生器的原理及分类波形发生器的原理是利用电子元件、电路以及控制信号源，将一定幅度的电压信号变化成为需要的各种形状的波形信号。

根据波形的形状分类，可以将波形发生器分为以下几种类型：1.正弦波发生器：产生正弦波信号的发生器，常用于音频设备中。

2.方波发生器：产生方波信号的发生器，常用于数字电路中，也可用于频率测量和脉冲调制等应用。

3.三角波发生器：产生三角波信号的发生器，常用于音频设备以及频率测试等领域。

4.锯齿波发生器：产生锯齿波信号的发生器，常用于音频设备、测试仪器以及数据采集和测量等领域。

二、基于51单片机的波形发生器设计下面我们将详细介绍基于51单片机的波形发生器的设计步骤。

1.硬件设计：在基于51单片机的波形发生器设计中，我们需要准备的硬件元件有：-51单片机控制芯片-芯片烧录器-液晶显示屏-按键开关-电源模块-杜邦线等电子连接线2.硬件连接：根据电路原理图进行将电子元件进行正确的电路连接。

其中，51单片机作为核心控制芯片，负责生成波形信号，液晶显示屏用于显示波形信号，按键开关用于控制波形发生器的启动、停止以及参数调整等操作。

3.软件设计：利用Keil C编译软件进行51单片机的软件设计，根据控制芯片的指令集编写相应的程序代码，实现以下几个功能：-波形信号的产生：根据选择的波形类型（正弦波、方波、三角波或锯齿波），利用特定的算法生成相应形状的波形信号。

-参数调节：通过按键开关控制波形的频率、幅度以及相位等参数的调节，使波形发生器能够产生不同特性的波形信号。

-波形信号显示：通过LCD显示屏将生成的波形信号进行实时显示，以方便观察和调试。

4.软硬件的调试与优化：三、波形发生器的应用1.音频设备：波形发生器可以生成不同频率的正弦波信号，用于音频信号的发生和测试等应用。

基于单片机正弦信发生 器文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）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， 20082．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单数/模放大电片转路机换电波形输按键电路显示电 出路路图 1-1 硬件设计方框图 DAC0832 硬件简介根据对 DAC0832 的数据锁存器和 DAC 寄存器的不同的控制方式，DAC0832 有 三种连接方式：直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式。