单片机函数波形发生器课程设计.doc

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1、东北石油大学课程设计课程单片机课程设计题目波形发生器设计院系电气信息工程学院专业班级测控12—2学生姓名学生学号指导教师刘霞刘继承2015年7月18日任务书课程单片机课程设计题目波形发生器设计专业测控技术与仪器姓名桂存斌学号120601240210一、主要内容设计一款基于AT89C51单片机的函数波形发生器。二、基本要求要求：利用D/A芯片产生峰峰值为5V的锯齿波、三角波、梯形波、正弦波和方波。控制功能：使用5个拨动开关进行功能切换。当K0接高电平时输出锯齿波；当K1接高电平输出梯形波；当K2接高电平输出三角波；K3接高电平

2、输出正弦波；K4接高电平输出方波。使用的主要元器件：8031、6MHz的晶振、74LS373、74LS138、2764、DAC0832、LM324、拨动开关K0、K1、K2、K3、K4等。输出波形的验证方法：使用示波器测量输出波形。三、参考文献[1]陈志旺，李亮.51单片机快速上手[M].机械工业出版社,1999.6[2]薛定宇.控制系统计算及辅助设计——MATLAB语言与应用（第2版）[M].清华大学出版社，2002.8[3]邹虹.单片机波形发生器的设计[M].重庆邮电学院学报，2003.9[4]毅刚，彭喜元。单片机原理与

3、应用设计[M].电子工业出版社，2005.3[5]杨素行.模拟电子技术基础简明教程（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2006.7[6]AltiumDesigner原理图与PCB设计[M].北京：电子工业出版社2009.1完成期限2015.7.9-2015.7.18指导教师专业负责人2015年7月9日目录一绪论21.1课题背景21.2国内外现状31.3主要研究内容3二方案论证42.1方案一纯硬件设计法42.2方案二纯软件设计法42.3方案三软硬件结合法5三系统硬件设计63.1内部结构概述63.2P0~P3口结构及功能63

4、.3时钟电路和复位电路73.4系统硬件总体设计93.5DAC0832的引脚及功能93.674LS373的引脚及功能103.7系统硬件原理10四系统的软件设计124.1主程序流程图124.2波形的产生13五系统调试与仿真结果155.1系统调试155.2仿真结果15结论16参考文献17附录一程序18附录二仿真效果图23波形发生器设计一绪论1、课题背景波形发生器是能够产生大量的标准信号和用户定义信号，并保证高精度、高稳定性、可重复性和易操作性的电子仪器。函数波形发生器具有连续的相位变换、和频率稳定性等优点，不仅可以模拟各种复杂信号

5、，还可对频率、幅值、相移、波形进行动态、及时的控制，并能够与其它仪器进行通讯，组成自动测试系统，因此被广泛用于自动控制系统、震动激励、通讯和仪器仪表领域。在70年代前，信号发生器主要有两类：正弦波和脉冲波，而函数发生器介于两类之间，能够提供正弦波、余弦波、方波、三角波、上弦波等几种常用标准波形，产生其它波形时需要采用较复杂的电路和机电结合的方法。这个时期的波形发生器多采用模拟电子技术，而且模拟器件构成的电路存在着尺寸大、价格贵、功耗大等缺点，并且要产生较为复杂的信号波形，则电路结构非常复杂。同时，主要表现为两个突出问题，一是

6、通过电位器的调节来实现输出频率的调节，因此很难将频率调到某一固定值；二是脉冲的占空比不可调节。在70年代后，微处理器的出现，可以利用处理器、A/D和D/A，硬件和软件使波形发生器的功能扩大，产生更加复杂的波形。这时期的波形发生器多以软件为主，实质是采用微处理器对DAC的程序控制，就可以得到各种简单波形。90年代末，出现几种真正高性能、高价格的函数发生器、但是HP公司推出了型号为HP770S的信号模拟装置系统，它由HP8770A任意波形数字化和HP1776A波形发生软件组成。HP8770A实际上也只能产生8中波形，而且价格昂贵

7、。不久以后，Analogic公司推出了型号为Data-2020的多波形合成器，Lecroy公司生产的型号为9100的任意波形发生器等。到了二十一世纪，随着集成电路技术的高速发展，出现了多种工作频率可过GHz的DDS芯片，同时也推动了函数波形发生器的发展，2003年，Agilent的产品33220A能够产生17种波形，最高频率可达到20M，2005年的产品N6030A能够产生高达500MHz的频率，采样的频率可达1.25GHz。由上面的产品可以看出，函数波形发生器发展很快近几年来，国际上波形发生器技术发展主要体现在以下几个方面

8、：(1)过去由于频率很低应用的范围比较狭小，输出波形频率的提高，使得波形发生器能应用于越来越广的领域。波形发生器软件的开发正使波形数据的输入变得更加方便和容易。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。同时可以利用一种强有力的数学方程输入方式，复杂的波形可以由