单片机实习报告--函数信号发生器.doc

信号发生器

摘要：

本文在分析现有的信号发生器的工作原理基础上，根据系统指标设计一种结构简单性能优良的信号发生器。详细的分析了该信号发生器的系统结构、软硬件设计和具体电路实现。信号发生器以AT89C51单片机控制核心，可以产生正弦波、方波、三角波、锯齿波，可以方波地设定输出信号的频率及幅度。信号发生器的硬件部分包括波形生成模块、电源与复位电路模块、频率控制模块、波形选择模块、D/A转化及幅度控制模块、波形输出显示模块及软件设计组成。软件部分主要开发基于单片机的数据处理和控制程序，以及信号发生器的输入输出控制系统。完成了电路板的制作，并通过测试，电路工作正常。

关键词：

AT89C51单片机，信号发生器，D/A转换

目录

前言………………….3

设计方案的论证……………3

系统工作原理……………….4

最后的电路图……………….9

设计的源程序………………16

心得体会……………………...19

参考文献…………………..…21

七．致谢…………….21

前言：

1.目的、意义：信号发生器输出地常规波形，常应用于电子电路的性能测试和参数测量。但常规的波形发生器一般只是产生一种可控的波形，为此设计一种基于单片机控制的信号发生器，来满足设计需要。

波形发生器可以应用于日常的数电实验中作为信号源，还可以作为高低电平控制一些特殊的仪器，比如可应用于电子密码锁。

2．实现功能：在我设计的信号发生器中，可以实现的功能有：各个日常生活的波形，在启动过程中各个波形的切换，在软件中实现占空比、频率的改变，在LED七位数码管中显示对应的波形编码。

3、解决的问题：应用于数电实验中，以及需要电平变化的地方。

设计方案的论证

1.单片机的选择

方案一：采用传统的89C51芯片。具有4KB的程序存储器，128KB的数据存储器，32I/O口，1个全双工异步串行口，2个16位定时／计数器，5个中断源，2个优先级。但仿真系统成熟，资料丰富。

方案二：ATMEGA16芯片。具有高性能、低功耗的8位AVR微处理器，32个8位通用工作寄存器，全静态工作，16KB的系统内可编程Flash,上电复位以及可编程的掉电检测，有只需两个时钟周期的硬件乘法器，32个可编程的I／Ｏ口，功耗小。

由于本系统程序块较多Atmega16芯片程序存储器比较大故采用方案二。

2.函数发生器件的选择

方案一：采用传统的分立元件搭接。优点：成本低廉。缺点：电路复杂，且不利于单片机进行数字控制。

方案二：采用MAX038专用芯片。优点：0.1Hz～20MHz工作频率范围。通过DA芯片可方便控制输出频率。缺点：成本较高。

为满足系统频率和控制要求，所以采用方案二。

3.键盘部分电路的设计方案论证与选择

方案一：采用74LS245,74LS573芯片反转法键盘。占用的I／Ｏ接口过多，不具有键值锁存功能，不利于扩展，程序去抖动，编程繁琐。

方案二：采用BC7281A键盘控制芯片。只占用单片机的3个I/O接口，根据键值锁存功能，最多可以有64键，内含去抖功能，编程简便，性能更可靠。

综上所述，选择方案二采用BC7281A键盘控制芯片，更能为单片机节省I/O口，根据设计的需要可以任意的增减按键的个数。

4.显示方式设计方案论证与选择

方案一：采用LED数码管显示器，使用多个数码管显示，但由于要显示的内容很多，使得要连接的电路更为繁琐，而且控制起来麻烦，还不具备文字符号等显示功能。

方案二；采用LCD液晶显示器。可以显示中英文，数字及运算符号，功耗低，驱动集成化，可实时显示，字迹清晰、美观，使人舒服；寿命长，使用方便。

基于上述比较，采用方案二。

5.电位器的选择

方案一：采用普通滑动变阻器。优点：滑动变阻器使用方便、简单。

缺点：不能实现数字控制。

方案二：采用X9C103P数字电位器。数字电位器是固态非易失性电位器，是理想的数字控制的微调电阻器。X9C103P是有99个电阻单元的电阻阵列，同时可在编制软件时要充分考虑X9C103P的各输入信号和输出信号的工作时序，使它正确存储数据，达到本系统设计的控制要求。

缺点：精度不高。

故选，为了便于数字控制故采用方案二。

二、系统工作原理

利用单片机的片内ROM存储所需的信号波形相位幅度值（又称波形表），根据外电路的输入信号利用查表方式查找片内ROMA中相应地址的相位幅度值。将输出的八位二进制数据进行D/A转换，I/V转换后输出。