基于单片机的函数信号发生器设计.docx

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1、.基于单片机的函数信号发生器设计所用元器件：元器件数量（个）电阻3电容9STC89C52芯片1DAC0832芯片1MAX232芯片1按键7OP07运算放大器1LED发光二极管1LCD1602液晶屏幕1晶振1电位器1芯片底座4排阻1电解电容2排针若干跳线若干基于单片机的函数信号发生器1.设计目的1．学习使用keil编程，使用AltiumDesigner绘制原理图；..2．使用单片机产生正弦波、方波、三角波、锯齿波并可通过按键对波形切换、幅值和频率的调整；3．学习使用示波器显示波形；2.设计原理基于单片机的函数发生器原理以STC89C51为整个函数发生器的核心部分，通过编写程序和执行程序，运

2、用示波器显示出四种波形，分别是正弦波、三角波、方波和锯齿波。本设计拥有五个按键，分别实现波形的切换，改变波形的频率和幅值的大小。芯片DAC0832将数字信号转换成模拟信号输出并通过外接运算放大器OP07实现电流向电压的转换，最后通过示波器显示出波形。3.设计内容3.1基本设计内容本次设计的主要内容是设计一个基于单片的函数信号发生器实现正弦波、三角波、方波和锯齿波。利用单片机设计程序，使其能够通过按键有效切换四种波形，并且实现波形幅值和频率的调整满足本设计的要求，进行硬件系统和软件系统的设计，最后调试完成本次设计。LCD1602液晶显示波形种类、幅值以及频率。频率的可调范围在1—10HZ，

3、幅值可调范围在1—5V。显示屏上显示参数，第一行显示波形。第二行左边显示波形频率，右边显示波形幅值。本设计由五个功能按键，分别进行波形切换，加减幅值和加减频率。电压在示波器上显示，硬件原理示意图，如图1.1所示。显示电路按键单D/A转换电路放大电路片机复位电路波形输出图1.1硬件原理设计图3.2模块设计3.2.1单片机最小系统模块本设计STC89C51为整个函数发生器的核心部分,单片机、时钟电路和复位电路构成单片机的最小系统，如图2.1所示。..图2.1单片机最小系统模块原理图晶体谐振器是时钟电路的重要组成部分，将晶体谐振器放入电路，上电后它会产生机械振荡，单片机凭借晶体谐振器的频率运

4、行所设计出来的频率，所以说晶体谐振器的频率是单片机操作时间规律，保证单片机平稳的工作。晶体谐振器是控制CPU的时钟频率的。频率控制运行速度。晶体谐振器虽然是振荡电路的一部分，但是它自身不会产生震荡，它会有一个固定的频率，然后与外围电路发生谐振。谐振的产生需要晶体谐振器固定频率和外围电路的频率一致，如果差距大，或者根本对不上则会使电路不在振荡。单片机会根据实际所能承受的晶体谐振器频率来选择自己的运行频率，不会因为晶体谐振器频率快单片机运行就快，频率慢单片机运行速度就会降低。复位电路包含一个电容、两个电阻包括一个接地电阻和一个复位按键，电容和电阻采用值为10μF和10K。复位电路让单片机回到

5、原始工作状态，RST复位引脚高电平有效，高电平有效的持续时间应为24个时钟周期以上，才能有效复位。根据公式电容的充电时间为t=R*C，则电容的充电时间为100ms，充满使得单片机复位。电容充满，与地相接的的电阻电压、电流都降为零，在开机上电的0.1s钟内，单片机系统会自动复位，在单片机工作期间，按下复位按键，电容放电，接地电阻出现电压，单片机复位松开按键，电容充电，几个毫秒之后单片机开始工作。3.2.2显示模块LCD1602能同时显示32个字符。LCD1602采用的是数据并行接法，特点主要是使用方便，需要很多的I/O口，函数发生器设计中I/O口是够用的，所以可以使用这种数据传输方式。八位

6、的数据赋给I/O口。读取数据时也只要读取整个I/O口。LCD1602显示模块，如图2.2所示。..图2.2显示模块原理图3.2.3D/A转换电路DA转换模块由DAC0832、OP07运算放大电路组成，DAC0832作为函数发生器数模转换模块的核心芯片，转换时间为1us，工作电压为+5v~+15v，基准电压为正负10v。它主要由两个8为寄存器和一个8位D/A转换器组成，片内有输入数据寄存器，所以芯片可以直接与单片机相接。DAC0832以电流的形式输出信号，所以需要在Iout后接一个OP07运算放大器，把输出电流信号转换成电压的形式，供示波器显示，在信号输出之前OP07输出口接一个电阻和一个

7、电容组成一个简单的滤波电路，用来抑制其他杂波，得到正常信号。D/A转换模块，如图2.3所示。图2.3D/A转换模块原理图3.2.4提供运放电源电路..DAC0832输出的是电流信号，要将电流转换成电压，OP07运算放大器需要提供正负10v的电压，在单片机与计算机通信时需要加电平转换芯片，MAX232可以完成电平转换功能，因此MAX232芯片上可以找到正、负电压。根据测量，MAX232芯片的2、6引脚分别输出+10v和-10v左右的电