基于AT89C52单片机简易函数信号发生器的设计

学 号： 51

湖南文理学院

机械工程学院 课 程 设 计

基于AT89C52单片机的

题 目

简易函数信号发生器设计

专 业 班 级 姓 名 指导教师

机械电子工程 机电08101班 谭鹏辉 陈卫国

2011 年 12 月 07 日

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课程设计任务书

姓 名 课程名称 设计时间 设计名称 谭鹏辉 学 号 51 课程性质 班 级 机电08101班 必修 单片机课程设计 2011年 11 月 28日—— 2011年 12 月 9 日 基于AT89C52单片机的简易函数信号发生器设计 设计要求 1) 以单片机为核心，经过D/A转换和放大电路的处理，最后输出信号； 2) 要求能输出正弦波、三角波、锯齿波和方波四种信号； 3) 输出信号可以通过按键来改变 4) 完成系统电路设计； 5) 完成系统软件设计； 6) 完成系统Proteus下的仿真。 5）完成课程设计报告。 计划与进度 时间：二周 1) 方案设计 2天 2) 电路设计 2天 3) 软件设计 3天 4) 软、硬件联调 2天 5) 系统仿真 2天 6) 答辩 1天 7) 完成报告 2天 任课教师 意 见 教研室主任 签 名 年 月 日 年 月 日 平时考勤：20% 设计：30% 仿真：20% 答辩：10% 说明 设计报告：20% 共计100分。

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目 录

目 录 .............................................................. 摘 要 .............................................................................................................................4 第一章 绪论 .........................................................5 1.1单片机概述 .....................................................5 1.2信号发生器的分类 ...............................................5 1.3研究内容 .......................................................5 第二章 函数信号发生器设计 ...........................................6 2.1课程设计的目的 ...................................................6 2.2课程设计要求 ...................................................6 第三章 设计方案 .....................................................7 3.1系统主要功能 ...................................................7 3.2系统硬件构成及功能 .............................................7 2.2.1 AT89C52单片机及其说明 ....................................7 3.2.2资源分配 ................................................. 10 3.2.3 D/A转换模件部件 ......................................... 11 3.2.4 外部控制模块部件 74LS22 .................................. 12 3.2.5 放大部分 ................................................. 12 3.3系统软件设计及接口电路 ........................................ 13 3.3.1 信号频率数据采集 ......................................... 13 3.3.2 正弦波产生程序 ........................................... 13 3.3.3 三角波产生程序 ........................................... 14 3.3.4方波产生程序 ............................................. 14 3.3.5 锯齿波产生程序.......... ................................. 15 3. 3. 6信号放大模块设计...................................................................................15 3. 3. 7 数模转换模块设计..................................................................................16 第四章 仿真图及及结果分析...................................................................................................17

4.1波形发生器的调试与测试.............................................................................17

4.2仿真结果图.....................................................................................................18 第五章 总结与展望...................................................20 参考文献 ........................................................... 21 附录一 元器件清单 .................................................. 22 附录二 程序清单 .................................................... 23 附录三 电路原理图...................................................30

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1.1单片机概述

随着大规模集成电路技术的发展，中央处理器(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、(I/O)接口、定时器/计数器和串行通信接口，以及其他一些计算机外围电路等均可集成在一块芯片上构成单片微型计算机，简称为单片机。单片机具有体积小、成本低，性能稳定、使用寿命长等特点。其最明显的优势就是可以嵌入到各种仪器、设备中，这是其他计算机和网络都无法做到的[9,10]。

1.2信号发生器的分类

信号发生器应用广泛，种类繁多，性能各异，分类也不尽一致。按照频率范围分类可以分为：超低频信号发生器、低频信号发生器、视频信号发生器、高频波形发生器、甚高频波形发生器和超高频信号发生器。按照输出波形分类可以分为：正弦信号发生器和非正弦信号发生器，非正弦信号发生器又包括：脉冲信号发生器，函数信号发生器、扫频信号发生器、数字序列波形发生器、图形信号发生器、噪声信号发生器等。按照信号发生器性能指标可以分为一般信号发生器和标准信号发生器。前者指对输出信号的频率、幅度的准确度和稳定度以及波形失真等要求不高的一类信号发生器。后者是指其输出信号的频率、幅度、调制系数等在一定范围内连续可调，并且读数准确、稳定、屏蔽良好的中、高档信号发生器。

1.3 研究内容

本文是做基于单片机的信号发生器的设计，将采用编程的方法来实现三角波、锯齿波、矩形波、正弦波的发生。根据设计的要求，对各种波形的频率和幅度进行程序的编写，并将所写程序装入单片机的程序存储器中。在程序运行中，当接收到来自外界的命令，需要输出某种波形时再调用相应的中断服务子程序和波形发生程序，经电路的数/模转换器和运算放大器处理后，从信号发生器的输出端口输出

第二章：函数信号发生器的设计

设计一个基于单片机的函数信号发生器，该函数信号发生器可以输出四种波形，有

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正弦波，锯齿波，三角波，方波。在此基础上进一步实现对波形频率和占空比的调节，并用液晶屏分两行显示波形名称和波形频率。 2.1课程设计的目的：

1、巩固、加深和扩大单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决实际课题设计的能力。

2、培养针对课题需要，选择和查阅有关手册、图表及文献资料的能力，提高组成系统、编程、调试的动脑动手能力。

3、通过对课题设计方案的分析、选择、比较，熟悉运用单片机系统开发、软硬件设计的方法内容及步骤。

4、掌握DAC0832，LM324,74LS22的接口电路，及使用方法。 5、熟悉掌握函数信号发生器的工作原理。 2.2 课程设计要求：

1、 熟悉组成系统中的实验模块原理，画出实验原理图。

2、 写出完整的设计任务书：课题的名称、系统的功能、硬件原理图、软件框图、元件清单、程序清单、参考资料。

3、输出几种波形，实现对频率和占空比的调节，以1HZ作为步进进行调节。

第三章：设计方案

3.1 系统主要功能

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