单片机课程设计---波形发生器

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1、 1 目录 一、前言 2 二、设计要求 2 三、方案设计与论证 3 3.1 信号发生电路方案论证. 3 3.3 显示方案论证. 3 3.4 键盘方案论证. 4 四、总体系统设计 5 五、单元电路设计 6 5.1 功能与基本原理. 6 5.2 主板：MCS-51 单片机 6 5.3 波形转换（D/A）电路 7 5.4 复位电路. 9 5.5 外部时钟电路 10 5.6 数码管显示部分电路 . 10 5.7 键盘电路原理 . 11 六、系统软件. 13 6.1 输出的各个波形程序 14 6.2 延时程序 21 6.3 键盘扫描程序 21 6.4 数码管显示 24 6.5 波形频率调节 25 七、调

2、试结果与调试说明. 26 7.1 硬件调试 26 7.2 软件调试 26 7.3 调试结果 . 27 八、实验成果. 28 九、总结与感想. 31 十、参考文献. 32 十一、附件材料. 33 11.1 元器件清单. 33 11.2 实物图片. 35 11.3 程序. 36 2 一、前言一、前言 波形发生器是一种常用的信号源，广泛地应用于电子 电路、自动控制系统和教学实验等领域。目前使用波形发生 器大部分是利用分立元件组成的起体积大，可靠性差，准确 度低。本次课程设计使用的 8051 单片机构成的发生器可产 生方波、三角波、锯齿波、等多种波形，波形的周期可以用 程序改变，具有线路简单、结构紧凑

3、、价格低廉、性能优越 等优点。在本设计的基础上，加上键盘控制，则可通过键盘 设定所需要的波形频率。 二、设计要求二、设计要求 利用 51 系列单片机、数码管或点阵 LCD、D/A 转换器 DAC832 等器件，设计一个简易波形发生器。 该简易波形发生器具体设计要求如下： （1）可以输出单极性和双极性波形。 （2）输出波形形状可选。波形包括正弦波、脉冲波、方 波，锯齿波等。可以通过按键选择。 （3）输出频率可调，可以通过两个按键（ + 、 - ）调整。 3 三、方案设计与论证三、方案设计与论证 3.13.1 信号发生电路方案论证信号发生电路方案论证 方案一：通过单片机控制 D/A，输出四种波形。

4、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、 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。 3.23.2 单片机的选择论证单片机的选择论证 方案一：AT89S52 单片机是一种高性能 8

5、 位单片微型计 算机。它把构成计算机的中央处理器 CPU、存储器、寄存器、 I/O 接口制作在一块集成电路芯片中，从而构成较为完整的 计算机、而且其价格便宜。 方案二：C8051F005 单片机是完全集成的混合信号系统 级芯片，具有与 8051 兼容的微控制器内核，与 MCS-51 指令 集完全兼容。除了具有标准 8052 的数字外设部件，片内还 集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其他数字 外设及功能部件，而且执行速度快。但其价格较贵 以上两种方案综合考虑，选择方案一。 3.33.3 显示方案论证显示方案论证 方案一：采用 LED 数码管。LED 数码管由 8 个发光二极 管组成，每只

6、数码管轮流显示各自的字符。由于人眼具有视 4 觉暂留特性，当每只数码管显示的时间间隔小于 1/16s 时人 眼感觉不到闪动，看到的是每只数码管常亮。 方案二：采用 LCD 液晶显示器 1602。其功率小，效果明 显，显示编程容易控制，可以显示字母，但价格较贵。 以上两种方案综合考虑，选择方案一。 3.3.4 4 键盘方案论证键盘方案论证 方案一：采用独立按键，他的按键的数目比少，但是它 的结构简单，方便操作，执行效率高等优势。 方案二：采用矩阵键盘，它以较少得 IO 口实现了按键的 功能，随之其操作比较复杂。 经对比，由于我们需求的按键比较多，对执行的效率比 较高，所以采用矩阵按键。 5 四、总体系统设计四、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，利用数码管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、 数码显示电路等模块。 总体方框图 6 五、单元电路设计五、单元电路设计 本系统由单片机、波形转换（D/A）电路、显示接口电路、 键盘电路、电源电路等五