基于89C52单片机的波形发生器.doc

1、摘要 I 摘 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 要 凌阳， 拇指 凌阳 基于 89C52 单片机的 波形 发生器 。 食指 其设计 简单、性能优好 ， 拇指 可用于多种需要低频信号的场所 ， 拇指 具有一定的实用性 ， 拇指 在现实生活中已经得到广泛的运用 凌阳， 拇指 凌阳 硬件设计是 采用 89C51 单片机作为控制核心 ， 拇指 外围采用数字 /模拟转换电路（ DAC0832）、运放电路（ LM324）、 和独立联接式 按键 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 软件设计是通过两个中断分别控制波形的选择和幅值的选择 ， 拇指 其中 INT1 比 INT0的优先级要高 ， 拇指 因此幅值 的

2、程序就放在 INT1 的子程序中 ， 拇指 这样就能先判断是否要调幅值再判断输出哪种波形 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 设计 基本完成 任务 ， 拇指 产生 正弦波、三角波、方波和锯齿波四种 波形 。 食指 可以通过键盘选择波型和五个幅值的调整 。 食指 另外 ， 拇指 我采用 KEIL 和 PROTEUS 去仿真 ， 拇指 以达到验证作品功能的目的 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 关键词： 凌阳， 拇指 凌阳 波形发生器 ， 拇指 单片机 89C52,DAC0832 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 西 安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文） II ABSTRACT

3、 III ABSTRACT 凌阳， 拇指 凌阳 Based 凌阳， 拇指 凌阳 on 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 89C52 凌阳， 拇指 凌阳 microcontroller 凌阳， 拇指 凌阳 waveform 凌阳， 拇指 凌阳 generator. 凌阳， 拇指 凌阳 Its 凌阳， 拇指 凌阳 simple 凌阳， 拇指 凌阳 design, 凌阳， 拇指 凌阳excellent 凌阳， 拇指 凌阳 performance, 凌阳， 拇指 凌阳 and 凌阳， 拇指 凌阳 can 凌阳， 拇指 凌阳 be 凌阳， 拇指 凌阳 used 凌阳， 拇指 凌阳 for

4、凌阳， 拇指 凌阳 a 凌阳， 拇指 凌阳 variety 凌阳， 拇指 凌阳 of 凌阳， 拇指 凌阳 low-frequency 凌阳， 拇指 凌阳 signals 凌阳， 拇指 凌阳need 凌阳， 拇指 凌阳 a 凌阳， 拇指 凌阳 place, 凌阳， 拇指 凌阳 has 凌阳， 拇指 凌阳 a 凌阳， 拇指 凌阳 certain 凌阳， 拇指 凌阳 practical, 凌阳， 拇指 凌阳 in 凌阳， 拇指 凌阳 real 凌阳， 拇指 凌阳 life 凌阳， 拇指 凌阳 has 凌阳， 拇指 凌阳 been 凌阳， 拇指 凌阳 widely 凌阳， 拇指 凌阳 used 凌阳，

5、 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 89C51 凌阳， 拇指 凌阳 microcontroller 凌阳， 拇指 凌阳 hardware 凌阳， 拇指 凌阳 design 凌阳， 拇指 凌阳 is 凌阳， 拇指 凌阳 used 凌阳， 拇指 凌阳 as 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 control 凌阳， 拇指 凌阳 core, 凌阳， 拇指 凌阳 external 凌阳， 拇指 凌阳digital 凌阳， 拇指 凌阳 / 凌阳， 拇指 凌阳 analog 凌阳， 拇指 凌阳 converter 凌阳， 拇指 凌阳 (DAC0832), 凌阳， 拇指 凌阳 operationa

6、l 凌阳， 拇指 凌阳 amplifiers 凌阳， 拇指 凌阳 (LM324), 凌阳， 拇指 凌阳 and 凌阳， 拇指 凌阳independent 凌阳， 拇指 凌阳 connection 凌阳 ， 拇指 凌阳 type 凌阳， 拇指 凌阳 button.凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 Software 凌阳， 拇指 凌阳 design 凌阳， 拇指 凌阳 is 凌阳， 拇指 凌阳 interrupted 凌阳， 拇指 凌阳 by 凌阳， 拇指 凌阳 two 凌阳， 拇指 凌阳 separate 凌阳， 拇指 凌阳 control 凌阳， 拇指 凌阳 waveform 凌阳， 拇

7、指 凌阳 selection 凌阳， 拇指 凌阳 and 凌阳， 拇指 凌阳the 凌阳， 拇指 凌阳 choice 凌阳， 拇指 凌阳 of 凌阳， 拇指 凌阳 amplitude, 凌阳， 拇指 凌阳 which 凌阳 ， 拇指 凌阳 INT1 凌阳， 拇指 凌阳 INT0 凌阳， 拇指 凌阳 priority 凌阳， 拇指 凌阳 than 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 higher, 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳amplitude 凌阳， 拇指 凌阳 of 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 procedures 凌阳， 拇指 凌阳 to

8、凌阳， 拇指 凌阳 a 凌阳， 拇指 凌阳 subroutine 凌阳， 拇指 凌阳 on 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 INT1, 凌阳， 拇指 凌阳 so 凌阳， 拇指 凌阳 you 凌阳， 拇指 凌阳 can 凌阳， 拇指 凌阳 first 凌阳， 拇指 凌阳determine 凌阳， 拇指 凌阳 whether 凌阳， 拇指 凌阳 AM 凌阳， 拇指 凌阳 and 凌阳， 拇指 凌阳 then 凌阳， 拇指 凌阳 determine 凌阳， 拇指 凌阳 what 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 value 凌阳， 拇指 凌阳 of 凌阳， 拇指 凌阳

9、the 凌阳， 拇指 凌阳 output 凌阳， 拇指 凌阳waveform.凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 Basic 凌阳， 拇指 凌阳 design 凌阳， 拇指 凌阳 is 凌阳， 拇指 凌阳 completed 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 task, 凌阳， 拇指 凌阳 resulting 凌阳， 拇指 凌阳 in 凌阳， 拇指 凌阳 sine 凌阳， 拇指 凌阳 wave, 凌阳， 拇指 凌阳 triangle 凌阳， 拇指 凌阳 wave, 凌阳， 拇指 凌阳square 凌阳， 拇指 凌阳 wave, 凌阳， 拇指 凌阳 and 凌阳， 拇指 凌阳

10、saw-tooth 凌阳， 拇指 凌阳 waveforms 凌阳， 拇指 凌阳 of 凌阳， 拇指 凌阳 four. 凌阳， 拇指 凌阳 You 凌阳， 拇指 凌阳 can 凌阳， 拇指 凌阳 choose 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 keyboard 凌阳， 拇指 凌阳and 凌阳， 拇指 凌阳 five-wave 凌阳， 拇指 凌阳 amplitude 凌阳， 拇指 凌阳 adjustment. 凌阳， 拇指 凌阳 Also, 凌阳， 拇指 凌阳 I 凌阳， 拇指 凌阳 used 凌阳， 拇指 凌阳 to 凌阳， 拇指 凌阳 go 凌阳， 拇指 凌阳 KEIL 凌阳，

11、拇指 凌阳 and 凌阳， 拇指 凌阳 PROTEUS 凌阳， 拇指 凌阳simulation 凌阳， 拇指 凌阳 capabilities 凌阳， 拇指 凌阳 in 凌阳， 拇指 凌阳 order 凌阳， 拇指 凌阳 to 凌阳， 拇指 凌阳 achieve 凌阳， 拇指 凌阳 the 凌阳， 拇指 凌阳 purpose 凌阳 ，拇指 凌阳 of 凌阳， 拇指 凌阳 verification 凌阳， 拇指 凌阳 work.凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 KEY 凌 阳， 拇指 凌阳 WORDS: 凌 阳， 拇指 凌阳 Waveform 凌阳， 拇指 凌阳 generator, 凌阳，

12、 拇指 凌阳 Microcontroller 凌阳， 拇指 凌阳 89C52, 凌阳， 拇指 凌阳 DAC0832 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 西 安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文） IV 目录 V 目录 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 摘 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 要 I 凌阳， 拇指 凌阳 ABSTRACT III 凌阳， 拇指 凌阳 第一章 凌阳， 拇指 凌阳 绪论 1 凌阳， 拇指 凌阳 1.1 选题背景及意义 1 凌阳， 拇指 凌阳 1.2 国内外发展现状 1 凌阳， 拇指 凌阳 1.3 凌阳， 拇指 凌阳 本论文所做的工作

13、 2 凌阳， 拇指 凌阳 1.4 凌阳， 拇指 凌阳 本论文的结构安排 2 凌阳， 拇指 凌阳 第 2 章 凌阳， 拇指 凌阳 系统总体设计 4 凌阳， 拇指 凌阳 2.1 系统总体框图设计 4 凌阳， 拇指 凌阳 2.2 系统的主要性能指标 4 凌阳， 拇指 凌阳 2.3 总体方案设计 4 凌阳， 拇指 凌阳 2.4 元器件的选择 4 凌阳， 拇指 凌阳 第 3 章 凌阳， 拇指 凌阳 系统硬件设计 9 凌阳， 拇指 凌阳 3.1 资源分配 9 凌阳， 拇指 凌阳 3.2 最小单片机系统 9 凌阳， 拇指 凌阳 3.3 各模块电路的设计 10 凌阳， 拇指 凌阳 3.3.1 单片机与 D/A

14、 连接图 10 凌阳， 拇指 凌阳 3.3.2 凌阳， 拇指 凌阳 按键电路 11 凌阳， 拇指 凌阳 3.3.3 电流电压转换电路（ MC1458） 12 凌阳， 拇指 凌阳 第 4 章 凌阳， 拇指 凌阳 系统软件设计 14 凌阳， 拇指 凌阳 4.1 单片机软件开发系统 14 凌阳， 拇指 凌阳 4.2 主程序模块 17 凌阳， 拇指 凌阳 4.3 锯齿波程序模块 19 凌阳， 拇指 凌阳 4.4 三角波程序模块 20 凌阳， 拇指 凌阳 4.5 正弦波程序模块 21 凌阳， 拇指 凌阳 4.6 方波程序模块 22 凌阳， 拇指 凌阳 西 安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文） VI

15、第 5 章 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 波形发生器的调试 25 凌阳， 拇指 凌阳 5.1 软件仿真 25 凌阳， 拇指 凌阳 5.2 硬件电路测试 31 凌阳， 拇指 凌阳 5.3 结果分析 32 凌阳， 拇指 凌阳 5.4 调试小结 32 凌阳， 拇指 凌阳 第六章 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 结论与展望 34 凌阳， 拇指 凌阳 6.1 凌阳， 拇指 凌阳 结论 34 凌阳， 拇指 凌阳 6.2 凌阳， 拇指 凌阳 展望 34 凌阳， 拇指 凌阳 致 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 谢 36 凌阳， 拇指 凌阳 参 考文献 38 凌阳， 拇指 凌阳 附录

16、1 凌阳， 拇指 凌阳 Proteus 原理图 40 凌阳， 拇指 凌阳 附录 2 凌阳， 拇指 凌阳 源程序 42 凌阳， 拇指 凌阳 附录 3 凌阳， 拇指 凌阳 外文翻译 46 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 绪论 1 第一章 凌阳， 拇指 凌阳 绪论 凌阳， 拇指 凌阳 1.1 选题背景及意义 凌阳， 拇指 凌阳 单片机是一种集成在电路芯片 ， 拇指 是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 随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、多种 I/O 口和中断系统、定时器 /计时器等功能（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

17、电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的 计算机系统 。食指 凌阳， 拇指 凌阳 波形发生器是一种数据信号发生器 ， 拇指 在调试硬件时 ， 拇指 常常需要加入一些信号 ， 拇指以观察电路工作是否正常 。 食指 用一般的信号发生器 ， 拇指 不但笨重 ， 拇指 而且只发一些简单的波形 ， 拇指 不能满足需要 。 食指 例如用户要调试串口通信程序时 ， 拇指 就要在计算机上写好一段程序 ， 拇指 再用线连接计算机和用户实验板 ， 拇指 如果不正常 ， 拇指 不知道是通讯线有问题还是程序有问题 。 食指 用 E2000/L 的波形发生器功能 ， 拇指 就可以定义串口数据 。 食指 通过逻辑探勾输

18、出 ， 拇指 调试起来简单快捷 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 基于单片机 的简易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、自动控制系统和其他科研领域 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 目前 , 凌阳， 拇指 凌阳 简易波形发生器的构成方法有很多 ,例如采用 DDS(Direct2Digital 凌阳， 拇指 凌阳Synthesis)型的任意波发生器、采用专用的信号发生芯片 MAX038以及传统的 AWG 凌阳， 拇指 凌阳 。 食指 本设计通过分析比较后采用传统的方法来实现多功能波形发生器 。 食指 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

19、前的数字式信号发生器具有硬件简单 ,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 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 1.2 国内外发展现状 凌阳， 拇指 凌阳 任意波形发生器是能够产生大量的标准信号和用户定义信号 ， 拇指 并保证高精度、高稳定性、可重复性和易操作性的电子仪器 。 食指 任意波形发生器具有连续的相位变换、和频率稳定性等优点 ， 拇指 不仅可以模拟各种复杂信号 ， 拇指 还可对频率、幅值、相移、波形进行动态、及时的控制 ， 拇指 并能够与其它仪器进行通讯 ， 拇指 组成自动测试系统 ，拇指 因此被广泛用于自动控制系统、震动激励、通讯和仪器仪表

20、领域 。 食指 凌阳， 拇指凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 近几年来 ， 拇指 国际上任意波形发生器技术发展主要体现在以下几个方面： 凌阳， 拇指 凌阳 西 安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文） 2 （ 1）过去由于频率很低应用的范围比较狭小 ， 拇指 输出波形频率的提高 ， 拇指 使得任意波形发生器能应用于越来越广的领域 。 食指 任意波形发生器软件的开发正使任意波形的输入变得更加方便和容易 。 食指 任意波形发生器通常允许用一系列的点、直线和固定的函数段把波形数据存入存储器 。 食指 同时可以利用一种非常强有力的数学方程输入方式 ，

21、 拇指 复杂的波形可以由几个比较简单的公式复合成 v f(t)形式的波形方程的数学表达式产生 。 食指 各种计算机语言的飞速发展也推动了任意波形发生器软件技术 凌阳， 拇指 凌阳 的发展 。 食指 目前可以利用可视化编程语言 (如 Visual 凌阳， 拇指 凌阳 Basic 凌阳， 拇指 凌阳 Visual 凌阳， 拇指 凌阳 C等等 )编写任意波形发生器的软面板 ， 拇指 这样允许徒手从计算机显示屏上输入任意波形 ， 拇指 来实现波形的输入 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 （ 2）随着信息技术蓬勃发展 ， 拇指 台式仪器在走了一段下坡路之后 ， 拇指 有在繁荣起来 。食指 不过现在的新的台式

22、仪器的形态 ， 拇指 和几年前的已有很大的不同 。 食指 这些 新一代台式仪器具有多种特性 ， 拇指 可以执行多种功能 。 食指 而且外形尺寸与价格 ， 拇指 都比过去的类似产品减少了一半 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 1.3 凌阳， 拇指 凌阳 本论文所做的工作 凌阳， 拇指 凌阳 本论文主要进行了以下工作： 凌阳， 拇指 凌阳 （ 1）通过查阅相关资料 ， 拇指 学习 信号发生器 的 工作原理 及 了解 其应用场合 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 （ 2）复习“ MCS-51 单片机原理及其系统设计” ， 拇指 掌握其 接口扩展包括：显示 凌阳， 拇指 凌阳 键盘 等 凌阳， 拇指 凌阳 （

23、 3） 掌握单片机仿真软件 keil3 和 Proteus 的使用 凌阳， 拇指 凌阳 （ 4） 组建 基于 单片机的信号发生器系统 ， 拇指 画出总体结构框图 凌阳， 拇指 凌阳 （ 5） 采用 汇编 语言编写应用程序 ， 拇指 输出不同波形 ， 拇指 幅度可以调节并且在示波 凌阳， 拇指 凌阳 器 上显示 凌阳， 拇指 凌阳 （ 6） 最后完成 对系统测试结果的统计和分析 凌阳， 拇指 凌阳 （ 7） 撰写论文 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 1.4 凌阳， 拇指 凌阳 本论文的结构安排 凌阳， 拇指 凌阳 全文共分为 六 章 ， 拇指 本章介绍本课题的研究现状和选题目的意义等；第二章介绍

24、波形 发生器设计的总体方案 与论证 ；第三章介绍 波形 发生器 系统硬件电路的设计 ；绪论 3 第四章介绍 波形 发生器 系统功能的软件设计 （信 号产生、 D/A 转换等的软件设计） ， 拇指 并给出了各个子模块的程序流程图；第五章介绍了系统的调试过程和调试结果 ， 拇指 并对系统调试过程中出现的问题进行了分析 ， 拇指 给出了相应的解决方案 。 食指第六章 结论 和展望 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 西 安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文） 4 第 2 章 凌阳， 拇指 凌阳 系统总体设计 凌阳， 拇指 凌阳 2.1 系统总体框图设计 凌阳， 拇指 凌阳 本系统是以 单片机 AT89C

25、51和 8位 D/A转换芯片 DAC0832以及 8个按键盘共同实现正弦波 ， 拇指 方波 ， 拇指 三角波 ， 拇指 锯齿波这四种常见波形的产生及幅值调节的功能 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 图 2-1 系统原理框 凌阳， 拇指 凌阳 2.2 系统的 主要性能指标 凌阳， 拇指 凌阳 主要功能是实现利用单片机 AT89C51和 8位 D/A转换芯片 DAC0832共同实现正弦波 ， 拇指 方波 ， 拇指 三角波 ， 拇指 锯齿波这四种常见波形的发生 ， 拇指 并且 通过按 键 利用 DAC 接口实现波形发生器 可以产生 锯齿波 、三角波、 方波和正弦波 等常用标准波形 。

26、 食指将 P1.0,P1.1,P1.2 和 P1.3 分别作为这四种波的控制位 ， 拇指 当相应的控制键按下后 ，拇指 出现相应的波形 凌阳， 拇指 凌阳 主要性能指标正弦 波的频率范围：下限频率为 0.1Hz， 拇指 上限频率暂时不确定 ， 拇指但应尽量提高 ， 拇指 对于四种波形它们的幅值都有五种即 1V、 2V、 3V、 4V 和 5V。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 2.3 总体方案设计 凌阳， 拇指 凌阳 方案 ： 采用单片机（ AT89S51）和数模转换芯片（ DAC0832）实现波形的产生 ，拇指 波形的产生由程序控制 ， 拇指 向 D/A 的输入端按一定的规律发

27、送数据 ， 拇指 经过 D/A 和LM324 输出 ， 拇指 通过 两个 中断控制不同波形的产生 。 食指 此方案通过编程简化了外部电路 ， 拇指 原理简单 ， 拇指 容易实现 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 2.4 元器件的选择 凌阳， 拇指 凌阳 该 波形 发生器有以下几部分组成：（ 1）控制模块（ 2）按键（ 3）采样模块三部分组成 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 （ 1） 控制模块： 凌阳， 拇指 凌阳 方案 ：用单片 AT89C51 作为系统的主控核心 。 食指 单片机具有体积小 ， 拇指 使用灵活的 ，拇指 易于人机对话和良好的数据处理 ， 拇指 有较强的指令寻址和运算功能等优点 。 食指 且单片机功耗低 ， 拇指 价格低廉的优点 。 食指 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 89S52 单片机有 44 个引脚 PLCC 和 TQFP 方形封装形式 ， 拇指 40 个引脚的双列直插式封装形式 ， 拇指 最常用的 40 个引脚封装形式及其配置如图 3-1 所示 ， 拇指 各个引脚功能说明如图 2-2： 凌阳， 拇指 凌阳 凌阳， 拇指 凌阳 按钮开关 单片机控制单元 D/A 示波器