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综合性实验设计报告
课程名称: 现代电子技术综合实验
实验名称: 四波形发生器设计
学生姓名: 张宏
专业: 电子工程系
班级: 08通信A
学号: 28010101092
实验地点: 电子设计实验室(A408)
实验学时: 32
20011年5月16日
摘要
本系统是基于单片机的数字式低频信号发生器。采用AT89C51单片机作为控制核心,外围采用数字/模拟转换电路(DAC0832)、运放电路(LM358)、按键和8位数码数码管等。通过按键控制可产生方波、三角波、正弦波、锯齿波,同时用数码管指示其对应的频率与方波占空比及其产生模式。其设计简单、性能好,可用于多种需要低频信号的场所,具有一定的实用性。
关键词:89C51 ;DAC0832 ;LM358 ;8位数码管显示
目录
前言 1
1 项目的主要任务 2
2 系统总体设计 3
3 硬件设计 4
单片机最小系统 4
D/A转换器 6
LM358运放 7
键盘 9
数码显示器 9
4 软件设计 10
波形数据的生成 10
软件模块 10
5 系统调试 13
硬件调试 13
软件调试 13
整机调试 13
6 结果分析 14
7 总结体会 16
附录1:波形发生器实物图 17
附录2:元件清单 18
附录3:源程序 19
参考文献 24
致谢 25
前言
单片机是一种集成电路芯片,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、随机内存RAM、只读内存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一个小而完善的计算机系统。
波形发生器是一种数据信号发生器,在调试硬件时,常常需要加入一些信号,以观察电路工作是否正常。用一般的信号发生器,不但笨重,而且只发一些简单的波形,不能满足需要。例如用户要调试串口通信程序时,就要在计算机上写好一段程序,再用线连接计算机和用户实验板,如果不正常,不知道是通讯线问题还是程序有问题。用E2000/L的波形发生器功能,就可以定义串口数据。
基于单片机的简明波形发生器是一种常用的信号源,它广泛地应用在电子技术实验、自动控制系统和其它科研领域。
目前,简易波形发生器的构成方法有很多。本设计借助高性能单片机运算速度高,系统集成度强的优势,设计的这种信号发生器,比以前的数字式信号发生器有硬件简单,理解及实现起来较容易,该方案的设计思路较为清晰,且容易对频率和幅值进行控制等优点。
各种各样的信号是通信领域的重要组成部分,其中正弦波、三角波和方波等是较为常见的信号。在科学研究及教学实验中常常需要这几种信号的发生装置。为了实验、研究方便,研制一种灵活适用、功能齐全、使用方便的信号源是十分必要的。
本文介绍的是利用89C51单片机和数模转换器件DAC0832产生所需不同的信号的低频信号源,其信号幅度和频率都是可以按要求控制的。文中简要介绍了DAC0832数模转换器的结构原理和使用方法,89C51的基础理念,以及与设计电路有关的各种芯片。文中着重介绍了如何利用单片机控制D/A转换器产生上述信号的硬件电路和软件编程。信号频率幅度也按要求可调。
本次关于产生不同低频信号的信号源的设计方案,不仅在理念和实战上都能满足实验的要求,而且具有很强的可行性。该信号源的特点是:体积小、价格低廉、性能稳定、实现方便、功能齐全。
项目的主要任务
课题利用AT89S51产生一个可调频和调幅的三角波,方波,锯齿波,和正弦波。同时此电路配备了动态输入和显示单元。可以很好的人机对话。
设计简易波形发生器,要求如下:
设计四个按键,分别实现模式选择、频率及对占空比的控制
按键1实现对三角波、方波、锯齿波和正弦波4种波形中切换1—4如此循环
按键2实现频率的增调制
按键3实现频率的减调制
按键4实现方波的占空比调制,由0—50每按一次自增1,如此循环(50为满占空比)
通过本课题的设计,不但能够掌握波形发生器的原理和实现方法,也对单片机的应用系统的一般结构和开发流程有一个初步体验,为下学期开展毕业设计及将来从事相关专业工作打下良好的基础。
系统总体设计
根据系统设计的要求,系统整体组成结构如图1-1所示。系统的控制核心采用89C51单片机,该单片机具有加密性强、超强抗干扰、超低功耗和在系统可编程等特点,因此满足了本系统开发的需要。
DAC0832
编程
AT89C51
显示电路
波形切换
频率调节
LM358
输出

图1-1系统设计总框图
89C51主要任