单片机课程设计---波形发生器

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1、目录一、前言2二、设计要求2三、方案设计与论证33.1信号发生电路方案论证33.3显示方案论证33.4键盘方案论证4四、总体系统设计5五、单元电路设计65.1功能与基本原理65.2主板：MCS-51单片机65.3波形转换（D/A）电路75.4复位电路95.5外部时钟电路105.6数码管显示部分电路105.7键盘电路原理11六、系统软件136.1输出的各个波形程序146.2延时程序216.3键盘扫描程序216.4数码管显示246.5波形频率调节25七、调试结果与调试说明267.1硬件调试267.2软件调试267.3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

2、11.1元器件清单3311.2实物图片3511.3程序3648一、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、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

3、）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。48三、方案设计与论证3.1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。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。

4、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。3.2单片机的选择论证方案一：AT89S52单片机是一种高性能8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

5、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。3.3显示方案论证48方案一：采用LED数码管。LED数码管由8个发光二极管组成，每只数码管轮流显示各自的字符。由于人眼具有视觉暂留特性，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。3.4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

6、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。48四、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48五、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、电源电路等五部分组。原理图如下图所示5.1功能与基本原理功能：形成扫描码、键值识别、案件处理、参数设置、字符设置等形成液晶显示波形的类型及频率和幅值；通过定时器0产生定时中断，形成波形的数字编码，并输

7、出到D/A接口电路和显示驱动电路。5.2主板：MCS-51单片机48如果按功能划分，它由8个部件组成，即微处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM/EPROM）、I/O口（P0口、P1口、P2口、P3口）、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器（SFR）的集中控制方式。软、硬件设计是必不可少的，为了满足功能和指标的要求，资源分配为：单片机用12MHz晶振，P0口与DAC0832相连