单片机波形发生器.doc

信息科学与技术学院
波形发生器
课程设计报告
题目名称: 波心发生器
学生姓名: 张昕灏
学号: 2010508087
专业年级: 10级电信1班
指导教师: 刘巧
时间: 2013-07-6
目录
1. 设计要求 2
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3. 设计内容 4
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(周期)和幅度设置 7
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4. 仿真结果 10
5. 心得体会 11
6. 附录 11
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、PCB图和开发板 22
设计要求
设计一个如下波形发生器:
、三角波、方波;
,可选择不同幅值和频率;
,并仿真实现
,可外接示波器观察结果



采用AT89C51单片机和PCF8591数模转换器生成波形,生成的波形比较纯净。它的特点是可产生任意波形,频率容易调节,稳定性好、操作方便、体积小、耗电少。
经比较,方案该既可满足课程设计的基本要求又能充分发挥其优势,电路简单,易控制,性价比高,所以采用该方案。

方案1:事先在数据存储区内存放一批数组,当改变频率时便调用数组赋值给频率幅度。该方案的优点是程序简单,执行效率较高。缺点是不能任意调节参数,并且需要事先进行计算。如果存储的数组太少,则可调范围就很小,如果存储数据太多,则计算量会大大增加,而且还可能占满数据区,而使系统无法运行。
方案2:设置两个变量来代表周期幅度,当频率幅度需要改变时只用改变这连个变量的数值并用数模转换即可。
经比较,方案二的参数可以任意调节,频率幅度可任意控制,能够满足设计要求

数字信号可以通过数/模转换器转换成模拟信号,因此可通过产生数字信号再转换成模拟信号的方法来获得所需要的波形。AT89C51单片机本身就是一个完整的微型计算机,具有组成微型计算机的各部分部件:中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行通讯接口等,只要将AT89C51再配置键盘及、数模转换及波形输出等部分,即可构成所需的波形发生器,其信号发生器构成系统框图如下图所示
按键停止
频率设置
幅频调整
按键查询
幅度设置
数模转换
波形输出
波形产生

图一
设计内容


图二
按键由P2口连接按键,P0口连接LED指示灯,。

图三
键盘开关KEYIN端默认是高电平信号,KEYOUT端由程序控制输出。当KEYOUT输出低电平时,通过检查KEYIN端是否为低电平即可判断是否按键。如果KEYOUT输出高电平,KEYIN端任然是高电平,故而按键无效
按键位置对应功能
输出方波
输出三角波
输出锯齿波
退出波形输出
增大周期
减小周期
退出周期设置
----------------------
增大幅度
减小幅度
退出幅度设置
----------------------
当某个波形输出时,只有退出波形输出才能进行其他操作或选择输出其他波形。
当设置周期时,如果不退出周期设置,则不能进行其他操作。
当设置幅度时,如果不退出幅度设置,则不能进行其他操作。

图四
为便于操作,在方案中设计了显示灯。当灯亮时,从左到右依次表示等待操作、正执行某个功能、修改频率或幅度、等待幅度值修改、等待频率值修改、方波输出、三角波输出、锯齿波输出

图五
,。他们对应的是时钟和脉冲信号的输出。PCF8591是数模转换器件,AOUT口输出的是转换后的模拟信号波形。


因为在单片机开发板中,有对应模块的控制信号,所以必须初始化。而对于仿真电路来说,为了设计简单,而省略了一些控制模块和信号,直接对所用模块操作即可,不必进行初始化。

程序采用循环查询方式进行按键功能选择。
由于按键行列中,不同按键有相同引脚的控制,所以在进行查询不同功能选择