片单机课程设计报告简易波形发生器--大学毕设论文.doc

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1、题目：简易波形发生器——单片机课程设计报告学院：信息工程学院班级：通信13-2班指导教师：小组成员：目录1.1简易波形发生器的背景介绍1.2简易波形发生器的设计思路1.2.1简易波形发生器的工作流程1.2.2简易波形发生器的需求分析与设计1.2.3D/A芯片的工作原理1.2.4I2C接口总线工作原理1.3简易波形发生器的硬件设计1.3.1简易波形发生器的硬件模块划分1.3.2简易波形发生器硬件电路图1.3.3硬件模块基础——单刀单掷开关1.3.4硬件模块基础——MAX5171.4简易波形发生器的软件设计1.4.1简易波形发生器的

2、软件模块划分和流程设计1.4.2MAX517的驱动函数设计1.4.3简易波形发生器的软件综合和程序清单1.4.4简易波形发生器的应用系统仿真1.5课程设计的体会1.6参考文献1.7课程设计源程序代码1.1简易波形发生器的背景介绍信号发生器是最常用的测试仪器之一，主要用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号。在测试，研究或调整电子电路及设备时，为测定电路的一些电参量，如测量频率响应，噪声系数及电压表定度等，都要求提供符合所定技术条件的电信号，以模拟在实际工作中使用的待测设备的激励信号。当要求进行系统的稳态特性测量时，需使用振幅，频

3、率已知的正弦信号源；当测试系统的瞬态特性时，又需要使用前沿时间，脉冲宽度和重复周期已知的矩形脉冲源。并且要求信号源输出的参数，如频率，波形，输出电压或功率等，能在一定范围内进行精确调整，有好的稳定性，有输出指示。信号发生器可以根据输出波形的不同，划分为正弦信号发生器，矩形脉冲信号发生器，函数信号发生器和随机信号发生器4类。此设计的简易波形发生器就是一个产生频率固定，最大幅度为5V的正弦波，锯齿波和三角波的仪器。1.2简易波形发生器的设计思路1.2.1简易波形发生器的工作流程简易波形发生器的工作流程如图所示。51单片机系统初始化检

4、查用户输入三角波按键被按下锯齿波按键被按下正弦波按键被按下输出三角波输出锯齿波输出正弦波1.2.2简易波形发生器的需求分析与设计设计简易波形发生器系统，需要考虑如下几个方面：1)如何产生相应的波形；2)如何给用户提供相应的选择通道；3)需要设计合适的单片机软件。1.2.3D/A芯片的工作原理在51单片机应用系统中，通常使用D/A芯片来产生对应得模拟量，包括各种波形。D/A芯片的组成如图所示，其输入包括数字信号，基准参考电压，供电电源；而输出为模拟电流信号或电压信号。供电电源D/A通道+-数字输入正电压信号负电压信号模拟输出基准电

5、压参考图1.2D/A芯片的组成D/A通道的数模拟转换原理可以分为有权电阻D/A转换和T型网络转换两种，大多数D/A通道芯片是由电阻阵列和多个电流，电压开关组成，其根据输入数字信号来切换多路开关，以产生对应的输出电流和电压。为了保证D/A通道芯片输入引脚上的数字信号的稳定，一般来说，D/A芯片内部常常带有数据锁存器和地址译码电路，以便于51单片机的接口连接。D/A通道芯片按照数字输入位数可以分为8位，10位，12位，16位等，按照和51单片机的接口方式可分为并行D/A通道芯片和串行D/A通道芯片；按照转换后输出的模拟量类型来分可分

6、为电压输入型D/A通道芯片和电流输出型D/A通道芯片。D/A通道芯片的主要性能指标如下：1．分辨率。2．转换时间。3．输出模拟量的类型与范围。4．满刻度误差。5．接口方式。1.2.4I2C接口总线工作原理I2C是一种串行总线的外设接口，它采用同步方式串行接收或发送信息，两个设备在同一个时钟下工作。I2C总线只用两根线：串行数据SDA（SerialData）、串行时钟SCL（SerialClock）。由于I2C只有一根数据线，因此其发送信息和接收信息不能同时进行。信息的发送和接收只能分时进行。I2C串行总线工作时传输速率最高可达4

7、00Kbit/s。I2C总线上的所有器件的SDA线并接在一起，所有器件的SCL线并接在一起，且SDA线和SCL线必须通过上拉电阻连接到正电源。I2C总线的数据传输协议要比SPI总线复杂一些，因为I2C总线器件没有片选控制线，所以I2C总线数据传输的开始必须由主器件产生通信的开始条件（SCL高电平时，SDA产生负跳变）；通信结束时，由主器件产生通信的结束条件（SCL高电平时，SDA产生正跳变）。SDA线上的数据在SCL高电平期间必须保持稳定，否则会被误认为开始条件或结束条件，只有在SCL低电平期间才能改变SDA线上的数据。I2C总

8、线的数据传输波形图如下图所示。1.3简易波形发生器的硬件设计1.3.1简易波形发生器的硬件模块划分简易波形发生器的硬件模块划分如图所示，由51单片机，波形选择通道模块和D/A通道芯片模块组成，其各个部分详细说明如下：①　51单片机:简易波形发生器系统的核心控制器