波形发生器设计

硬件综合课程设计

课

程

设

计

报

告

课目：波形发生器设计学院：信息工程学院

班级：计科 0802 班

小组成员：张亚（2008011741）

汪明景（2008011721）指导教师：左旭坤

二零一一年四月

摘要

波形发生器即简易函数信号发生器，是一种能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、方波、正弦波等波形的电路。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。通过对函数波形发生器的原理以及构成分析，可设计一个能变换出三角波、正弦波、方波、锯齿波的函数波形发生器。在工业生产和科研中利用函数信号发生器输出的信号，可以对元器件的性能及参数进行测量，还可以对电工和电子产品进行指数验证、参数调整及性能鉴定。常用的信号发生器绝大部分是由模拟电路构成的，当这种模拟信号发生器用于低频信号输出往往需要的RC值很大，这样不但参数准确度难以保证，而且体积和功耗都很大，而由数字电路构成的低频信号发生器，虽然其低频性能好但体积较大，价格较贵，因此，高精度，宽调幅，低价格将成为数字量信号发生器的发展趋势。

本设计核心任务是：以AT89C52为核心，结合D/A转换器DAC0832等器件，用仿真软件设计硬件电路，用C语言编写驱动程序，以实现程序控制产生正弦波、三角波、方波、锯齿波四种常用低频信号。可以通过键盘选择波型和输入任意频率值。

关键词：函数信号发生器；AT89C52；Keil C

目录

1 项目概述 (4)

1.1 项目名称

1.2小组成员

1.3 基本要求

1.4 主要工作

2 系统总体设计 (5)

2.1 主要功能系统的性能指标

2.2 总体方案设计

3 系统硬件设计 (6)

3.1 单片机介绍

3.2 设计系统图

4 系统软件设计 (8)

4.1信号频率数据采集

4.2正弦波产生

4.3 方波产生

4.4三角波产生

4.5锯齿波产生

5 波形发生器的调试与测试 (13)

6 总结与提高 (13)

6.1 课程设计总结

6.2 开发中遇到的问题、解决方法以及对自己完成课程设计情况的评价

6.3 《硬件综合课程设计——波形发生器设计》课程设计的意见与建议

7 参考文献 (14)

8 附录：源程序 (15)

1 项目概述

1.1 项目名称：波形发生器设计

1.2 小组成员

小组成员：本硬件综合课程设计开发小组由张亚、汪明景共同组成。其中张亚主要负责源程序开发及调试，汪明景主要负责硬件电路设计和软件仿真实现。

1.3基本要求

1.3.1技术要求

a.波形失真度在-3%—+3%之间

b.液晶显示器显示

1.3.2工作要求

a.组建基于单片机的函数发生器的总体结构框架；

b.根据设计测量范围和准确度要求，理论分析和计算选择电路参数；

c.根据操作功能要求，确定按键功能；

d.采用C语言编写应用程序并调试通过；

e.对系统进行测试和结果分析；

1.4主要工作

本设计采用AT89C52及其外围扩展系统，软件方面主要是应用C语言设计程序。系统以89C52单片机为核心，配置相应的外设及接口电路，用C语言开发，组成一个多功能信号发生系统。该系统的软件可运行于Windows XP环境下，使用Keil C及Proteus等软件开发，硬件电路设计具有典型性。同时，本系统中任何一部分电路模块均可移植与实用开发系统的设计中，电路设计具有实用性。

本设计讲完成以下几个方面的工作：

a.选芯片，尽量满足一般工业控制要求、以增强其实用性。

b.原理图设计在保证正确的前提下，尽量采用典型的电路设计。

c.掌握单片机仿真软件Keil C与Proteus的使用。

2 系统总体设计

2.1 主要功能系统的性能指标

主要功能是实现利用单片机AT89C52和8位D/A转换芯片DAC0832共同实现正弦波、方波、三角波、锯齿波这四种常见波形的发生，并且可以接收按键输入而在一定范围内改变频率。

主要性能指标：下限频率1.9HZ，上限频率不确定。输出波形不能含有尖峰干扰或失真。输入各种波形的峰峰值最大为10V。波形失真度：（-3%—+3%），液晶显示器显示。

2.2 总体方案设计

2.2.1 元器件的选择

该函数发生器有以下几个部分：（1）控制模块（2）按键及显示模块（3）采用模块组成。

（1）控制模块：用单片机AT89C52作为系统的主控核心。单片机具有体积小，使用灵活的，易于人机对话和良好的数据处理，有较强的指令寻址和运算功能等优点。且单片机功耗低，价格低廉的优点。

（2）按键及显示模块：采用DAC0832，其具有以下特点：8位分辨率；双通道D/A转换；输入输出电平与TTL/CMOS相兼容等。

2.2.2 系统总体框图设计

本系统是以单片机AT89C52和8位A/D转换芯片DAC0832及显示共同实现正弦波、方波、三角波、锯齿波这四种常见波形及显示功能。

系统框图

3 系统硬件设计

3.1 单片机介绍

89C52单片机有44个引脚PLCC 和TQFP 方形封装形式，40个引脚直插式封装形式，常见如图

单 片 机

按键

液晶显示

转换模块

输出

3.2 设计系统图

本系统含有DAC0832与单片机的连接模块，液晶显示与单片机的连接模块以及按键控制模块等主要部分。

液晶使用的是LM016L,他们都是数字式的，和单片机系统的接口更加可靠，操作更加方便。体积小，质量轻，功耗低。

DAC0832是采样频率为八位的D/A转换芯片，集成电路内有两级输入寄存器，使DAC0832芯片具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要。所以这个芯片的应用很广泛。