智能仪器课程设计--波形发生器的设计

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1、福建电力职业技术学院课程设计课程名称：智能仪器题目：波形发生器的设计专业班次：姓名：学号：指导教师：学期：2011-2012学年第一学期日期：2011.1219目录前言Ⅰ第一章课程设计任务和控制要求11.1设计任务11.2设计的目的和意义11.2.1目的11.2.2意义11.3控制要求1第二章系统设计方案22.1总体方案设计22.2元器件的选择22.3系统总体框图设计2第三章系统硬件设计33.1芯片简介33.1.1AT89C51简介33.1.2DAC083233.2各功能模块的设计43.2.1数模转换电路43.2.2复位电路与时钟电

2、路43.2.3单片机与DAC0832的接口设计53.2.4波形输出电路设计53.3硬件系统构成6第四章系统软件设计74.1软件系统的功能74.2软件系统总流程图74.2.1方波子程序模块74.2.2正弦波形子程序模块84.2.3锯齿波子程序模块104.2.4阶梯波程序子模块11第五章波形发生器的调试与仿真135.1方波的仿真与调试135.2锯齿波的仿真与调试145.3阶梯波的仿真与调试155.4正弦波的仿真与调试16第六章总结17参考文献1819前言波形发生器即简易函数信号发生器，是一种能够产生多种波形，如阶梯波、锯齿波、方波、正弦

3、波等波形的电路。函数信号发生器在电路实验和设备检测中，具有十分广泛的用途。通过对函数波形发生器的原理以及构成分析，可设计一个能变换出阶梯波、正弦波、方波、锯齿波的函数波形发生器。在工业生产和科研中利用函数信号发生器输出的信号，可以对元器件的性能及参数进行测量，还可以对电工和电子产品进行指数验证、参数调整及性能鉴定。常用的信号发生器绝大部分是由模拟电路构成的，当这种模拟信号发生器用于低频信号输出往往需要的RC很大，这样不但参数准确度难以保证，而且体积和功耗都很大，而由数字电路构成的低频信号发生器，虽然其低频性能好但体积较大，价格较贵，

4、因此，高精度，宽调幅，低价格将成为数字量信号发生器的发展趋势。本设计核心任务是：以AT89C51为核心，结合D/A转换器DAC0832等器件，用仿真软件设计硬件电路，用汇编语言驱动程序，用以实现程序控制产生正弦波、阶梯波、方波、锯齿波四种常用低频信号。19第一章课程设计任务和控制要求1.1设计任务1.设计一款能够产生3种以上波形的波形发生器；2.能够记录一段时间的波形；3.其他功能（创新部分）。1.2设计的目的和意义1.2.1目的1.巩固和加强“单片机原理”课程的理论知识2.学会用单片机各种函数波形的基本方法3.掌握D/A转换与控制

5、技术4.进一步熟悉掌握技术控制的技术5.培养独立分析问题和解决问题的能力和创新能力和创新思维1.2.2意义学以致用，将自己所学的理论知识元用于实践，提高我们动手能力，也能使我们初步掌握一些分析问题和解决问题的方法，使我们从中体会到理论问题转化为实际问题所要经过的过程和两者之间的差距。1.3控制要求1.用单片机AT89C51和8位D/A转换芯片DAC0832共同实现正弦波、方波、阶梯波、锯齿波这四种常见波形的发生。2.可以在一定范围内改变频率。3.主要性能指标：输出频率范围1Hz～1000Hz。4.输出波形不能含有尖峰干扰或失真。输入

6、各种波形的峰峰值最大位10V。5.采用汇编语言编写应用程序。19第二章系统设计方案2.1总体方案设计方案一采用函数信号发生器ICL8038集成模拟芯片，它是一种可以同时产生方波、阶梯波、正弦波的专用集成电路。但是这种模块产生的波形不是纯净的波形，会寄生一些高次谐波分量，采用其他措施虽可滤除一些，但不能完全滤除掉。方案二采用AT89C51单片机和DAC0832数模转化器生成波形，利用软件的办法产生波形，不会产生高次谐波分量，产生的波形比较纯净。利用程序可以灵活的实现多种波形，并且可以根据自己的想法可以在程序中添加子程序，给实验添加一点

7、自己的设计。比较两种方案，方案一价格高，波形不理想，方案二价格低，性能高，在低频范围内稳定性好、操作方便、功耗小、耗电少，而且方案二更加满足课程设计要求，在完成课程设计的同时能够更好地发挥自己的想法。由此，选择方案二。2.2元器件的选择该函数发生器有以下几部分：（1）控制模块（2）采用模块组成。（1）控制模块：用单片机AT89C51作为系统的主控核心。单片机具有体积小、功耗低、价格低廉、使用灵活、易于人机对话和良好的数据处理、有较强的指令寻址和运算功能等优点。（2）显示模块：采用DAC0832，其具8位分辨率、双通道D/A转换、输入

8、输出电平与TIL/CMOS相兼容等特点。2.3系统总体框图设计本系统是以单片机AT89C51和8位D/A转换芯片DAC0832及显示共同实现正弦波、方波、三角波、梯形波、锯齿波这五种常见波形及显示功能。单片机液晶显示按键输出转换模块2