毕业 基于单片机的函数信号发生器

本文格式为Word版，下载可任意编辑——毕业基于单片机的函数信号发生器滨州学院本科毕业设计（论文）

其次章系统的总体设计及目标

2.1本次设计的任务及功能的实现

由MCS-51单片机的自带时钟，作为基准频率，通过DAC0832芯片进行转换输出信号，并经过运算放大电路进行放大作为最终信号。输出的信号可分为三角波，方波，正弦波，且各个波形的频率在10HZ—100HZ可调，幅度在1V-10V可调，并将其幅度和频率在LED数码管显示出来，协同电阻旋钮调理即可选择适合的函数信号。

各部分功能实现：MCS-51单片机通过中断的方式进行工作，不断对键盘依照一定频率键盘进行扫描，对获得的信号进行中断处理，并串行口上输出信号。之后通过译码器好和8255芯片对LED数码管进行置位，来显示获得的信号频率和电压幅度。当然仅有单片机的传信号的副度还太小，必需加一个放大电路对信号进行放大，使之在1-10v间可调。

图2-1理想中输出的波形曲线

1.能产生频率范围在10HZ—100HZ和幅度在1-10V间可调的常见信号。2.电路板性价比高，可靠性强。

3.人机界面友好，使用灵活便利，操作简单明白。

方法：采用AT80C51单片机，DAC0832芯片，ADC0855芯片等连接键盘和led显示管。

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2.2设计所需要的材料及软件

硬件：MCS-51，8255芯片，DAC0832芯片，74HC138译码器，示波器，电脑，四行程开关，导线若干。

软件：汇编语言编译器，PROTEUS。

汇编语言用于对单片机编程所用，PROTEU是一个专业的电路绘图软件，可以画出详细的电路图，并列出详细的元件清单，最终我们可以利用其来进行仿真，对设计结果进行验证及测试，这样减少了硬件之中不可避免的兼容性问题，减少硬件之间的损耗和误差匹配。2.3总体设计方案

设计总体可分为四个模块：运算处理模块，输入模块（每次的有新的输入时，都要单片机中断读取，并将新的信号输出），输出模块，数据显示模块。

课程设计需要各个波形的基本输出。如输出锯齿波、三角波、方波、正弦波。这些波形的实现的具体步骤：锯齿波实现很简单，只需要一开始定义一个初值，然后不断的加一，当溢出后又重初值开始加起，就这样循环下去。三角波的试验过程是先加后减，实现方法是先是从00H开始加1直到溢出后就执行减1操作，就这样不断调用这个循环。方波的实现方法是连续输出一个数，到某个时候就改变一下值，可以把值定义为正极性的，也可以是负极性。正弦波的实现是十分麻烦的。它的实现过程是通过定义一些数据，然后执行时直接输出定义的数据就可以了也就是所谓的查表输出。

频率的设定我们通过一个滑动变阻器来改变，并经过模数转换将数据送入单片机进行处理，在输出给LED数码管进行显示。不同的频率可以通过相应的延时子程序来完成，每次输出地信号都要进过一个延时，以输出正弦波为例，每次查表得延时时间都根据所设的频率来决定，这样就可以得到不同频率的正弦波信号。

幅值的设定可以通过运算放大器来实现，这里我们采用反比例放大电路较为简便，最外围是一个可调变阻器，运算放大器所得到单片机的信号幅值是一定的，通过改变反比例系数来改变幅值，这里也是数模转换检测这一反比例系数并送入单片机，处理后对这一幅值通过另一LED数码管显示。

数码管显示部分，每次新的信号来时，就对信号进行锁存，需要单片机一直循环扫描。多个数码管通过7448并联起来，单片机只要输入一个具体的数即可而不必

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要对每一个数据处理，这些工作交给7448就可以了，提高单片机的效率，减少误差。

系统方块图：

图2-2系统方块图

键盘信号扫描单片机运算处理D\\A转换或查表输出信号运算放大器进行信号放大波形输出经LED数码管显示相应的频率和幅值

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第三章硬件电路设计

3.1主要硬件介绍

80C51单片机.

80C51单片机属于MCS-51系列单片机，由Intel公司开发，其结构是8048的延伸，改进了8048的缺点，增加了如乘（MUL）、除（DIV）、减（SUBB）、比较（PUSH）、16位数据指针、布尔代数运算等指令，以及串行通信能力和5个中断源。采用40引脚双列直插式DIP（DualInLinePackage），内有128个RAM单元及4K的ROM。80C51有两个16位定时计数器，两个外中断，两个定时计数中断，及一个串行中断，并有4个8位并行输入口。80C51内部有时钟电路，但需要石英晶体和微调电容外接，本系统中采用12MHz的晶振频率。由于80C51的系统性能满足系统数据采集及时间精度的要求，而且产品产量丰富来源广，应用也很成熟，故采用来作为控制核心[5]。

图3-1单片机引脚图

引脚功能：MCS-51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片

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lP0.0~P0.7P0口8位双向口线（在引脚的39~32号端子）。2P1.0~P1.7P1口8位双向口线（在引脚的1~8号端子）。3P2.0~P2.7P2口8位双向口线（在引脚的21~28号端子）。4P3.0~P3.7P2口8位双向口线（在引脚的10~17号端子）。这4个I/O口具有不完全一致的功能，

P0口是一个八位的接口，具有双重功能，其内部有一个可控制的选择开关。当开关打到下方时，该位用作数据端口的I/O功能。输出时，cpu写入锁存器的数据可由该位P0.X输出；当该位用作数据输入时，必需保证其内部的晶体管截止。

P1口是一个8位的双向数据的I/O端口，它的功能单一，只用作数据的输入或者输出。

P2口也是一个八位的具有双重功能的接口。可做地址线的高八位，也可当数据I/O端口来用。

P3口有两个功能：

除了作为I/O使用外（其内部有上拉电阻），还有一些特别功能，由特别寄放器来设置。如下表所示：

表3-1z单片机P3口的其次功能表

端口引脚P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7

其次功能RXD(串行输入口)TXD(串行输出口)INT0（外部中断0）INT1（外部中断1）T0（定时、计数器0）T1（定时、计数器1）WR（外部数据写端口）RD（外部数据读端口）有内部EPROM的单片机芯片（例如8751