函数发生器 课程设计.docx

函数发生器 课程设计.docx

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函数发生器课程设计

黑龙江科技学院

课程设计报告

项目名称：

函数发生器

所属课程：

智能仪器

设计日期：

2012.12.3~2012.12.7

班级测控班

学号号

姓名

指导教师

成绩

电气与信息工程学院

课程设计报告说明

一、写报告前，请认真阅读《课程设计报告说明》。

二、打印装订要求

1、一律用A4纸，双面打印，并左侧装订，一式1份，并同时上交电子版（电子版上传邮箱123244441@）。

《课程设计报告说明》页也打印。

2、课程设计概述部分占一页；课程设计内容长度根据实际需要填写；结论和指导教师评语及成绩单独占一页。

保证打印格式工整。

三、报告内容要求

1、课程设计目的结合实际自己写，不要雷同

2、课程设计要求按下发的设计题目写

3、课程设计原理简要说明所完成课程设计项目所涉及的理论知识

4、课程设计内容这是课程设计报告极其重要的内容。

概括整个课程设计过程。

（最好在上述内容基础上画出相应的流程图、设计思路和设计方法，再配以相应的文字进行说明。

）

一、课程设计概述

1、课程设计目的

1）.通过本次课程设计，复习以前的科目如：

传感器，运算放大器，单片机等。

2）.把这些学过的科目串联起来，起到用汇贯通的作用。

3）.为以后的毕业设计打下基础。

2、课程设计要求

1）.功能要求：

利用D/A转换器，系统能输出三角波、梯形波、锯齿波信号，使用键盘或电位器来调整输出频率，并能在显示器显示设定值。

使用按键切换上述三种输出波形。

2）.硬件要求：

使用D/A、LED显示器、按键或电位器等。

LED显示器、按键数目尽量少，但要说明显示方式和操作步骤。

3、课程设计原理

采用单片机和数模/转换DAC0832实现波形的产生。

波形的产生是通过STC89C52执行方波波形发生程序，向D/A转换器的输入端按一定的规律发生数据，从而在D/A转换电路的输出端得到相应的电压波形。

在89C52的Pl口接5个按扭，通过软件编程来选择各种波形、幅值电压和频率，每种波形对应一个按钮。

此方案的优点是电路原理比较简单，实现起来比较容易。

此方案地实现题目要求，三种波形的产生可由程序控制，并通过按键选择波形输出，在示波器上显示波形。

波形的周期与频率步进也可以用程序改变。

在本设计的基础上，加上LCD显示器，则可通过按钮设定所需要的波形频率，并在LCD上显示频率、幅值电压。

输出波形稳定，精度高，滤波好，抗干扰效果好，连接简单，性价比高。

二、课程设计内容

1.引言

函数发生器又称为波形发生器，它是一种很常用的信号源.广泛地应用在各种电子领域。

目前国内生产的函数发生器大都自动化程度很低、结构复杂，可靠性和准确度也比较差，不能满足科研和生产的要求，随着大规模集成电路和单片机应用的迅速发展，为仪器更新换代提供了可能性本文介绍一种由89C52单片机组成的多功能波形发生器，它可产生方波、正弦波、三角波、梯形波、锯齿波和脉冲信号等多种波形。

整机具有结构简单、使用方便和性价比高等特点，是一台价格低廉、功能多样的智能仪器。

2.总体方案

根据题目要求，经过仔细考虑，充分考虑各种因素，制定了整体设计方案:

以STC89C52单片机为控制核心，P0口接DAC0832信号输入并数模转换，程序控制产生三种波形，通P1口接5个按键，控制频率、幅值和占空比，由按键选择三种波形的输出。

由uA741运放实现DAC0832输出电流到电压的转换，在LED上实时显示频率与幅值，波形在示波器上显示。

3.硬件电路

3.1单片机电路

3.1.1功能与基本原理

功能:

形成扫描码，键值识别、键处理、参数设置；形成显示段码；产生定时中断；形成波形的数字编码，并输出D/A接口电路和显示驱动电路。

AT89S51外接12M晶振作为时钟频率，并采用电源复位设计。

复位电路采用上电复位，它的工作原理是，通电时，电容两端相当于短路，于是RST引脚上为高电平，然后电源通过对电容充电。

RST端电压慢慢下降，降到一定程序，即为低电平，单片机开始工作。

产生方波程序思路:

根据定时器溢出的时间，将频率值换算为定时器溢出的次数（T1–over-num）。

使用变量（T1-cnt）暂存定时器Tl的溢出次数，当达到规定的次数（Tl-over-num）肘，将输出管脚的状态取反达到方波的产生。

另外，采用查询的方式实现按键的扫描和LCD液晶的显示，中断服务程序实现方波的产生和连续按键的计时功能。

3.1.2资源分配

软、硬件设计是设计中不可缺少的，为了满足功能和指标的要求，资源分自己为:

单片机用12M晶振，P0口与DAC0832相连;P1口接六个按键，实现频率、幅度、占空比的调节，以及波形选择;P2口接LED液晶显示器，实时显示频率与幅值。

3.2波形转换（D/A）电路

功能:

将波形样值的编码转换成模拟值，完成的波形输出。

由一片0832和uA741运放组成。

DAC0832是一个具有两个输入数据寄存器的8位DAC。

目前生产的DAC芯片分为两类，一类芯片内部设置有数据寄存器，不需要外加电路就可以直接与微型计算机接口。

另一类芯片内部没有数据寄存器，输出信号随数据输入线的状态变化而变化，因此不能直接与微型计算机接口，必须通过并行接口与微型计算机接口。

DAC0832是具有20条引线的双列直插式CMOS器件，它内部具有两级数据寄存器，完成8位电流D/A转换，故不需要外加电路。

0832是电流输出型，示波器上显示波形，通常需要电压信号，电流信号到电压信号的转换可以由运算放大器uA741实现。

单片机向0832发送数字编码，产生不同的输出。

利用采样定理对各波形进行抽样，然后把各采样值进行编码，收到的数字量存入各个波形表，执行程序时通过查表方法依次取出，经过D/A转换后输出就可以得到波形。

假如N个点构成波形的一个周期，则0832输出N个样值点后，样值点形成运动轨迹，即一个周期。

重复输出N个点，成为第二个周期。

利用单片机的晶振控制输出周期的速度，也就是控制了输出的波形的频率。

这样就控制了输出的波形及其幅值和频率。

3.3显示接口电路

七段数码管根据其结构的不同，可分为共阳极数码管和共阴极数码管两种。

根据管脚资料，您可以判断使用的是何总接口类型. 

LED数码管中各段发光二极管的伏安特性和普通二极管类似，只是正向压降较大，正向电阻也较大。

在一定范围内，其正向电流与发光亮度成正比。

由于常规的数码管起辉电流只有1～2mA，最大极限电流也只有10～30mA，所以它的输入端在5V电源或高于TTL高电平（3.5V）的电路信号相接时，一定要串加限流电阻，以免损坏器件。

 使用电流：

静态：

总电流80mA（每段10mA）；动态：

平均电流4-5mA峰值电流100mA

3.4键盘接口电路

本题中的5个按键，分别实现波形的选择，以及幅值频率的加减。

还可在输出其他波形，如方波时，可增加两个按键用于改变占空比的大小。

4.系统软件部分设计

主程序和子程序都放在89S52单片机中。

主程序的功能是:

开机以后负责查键，即做键盘扫描及显示工作，然后根据用户所按的键转到相应的子程序进行处理。

子程序的功能有:

延肘子程序程序、中断子程序、调|帽子程序、调频子程序、显示等。

4.1主程序流程图

4.2幅值频率设定子程序流程图

4.3显示子程序流程图

本题中的显示部分可以显示两行信息，分别为电压和频率，电压可显示两位，频率可显示四位数。

4.4中断子程序流程图

从入口进入子程序后，根据choice变量值选择输出波的类型，之后根据按键设定幅值频率。

参考文献：

1.《STC89C52系列单片机》数据手册

2.张洪润主编.单片机应用技术教程（第二版）北京:

清华大学出版社

3.丁元杰.《单片微机原理及应用》.北京:

机械工业出版社

4.万福君主编.单片机微机原理系统设计与应用.合肥:

中国科学技术大学出版社

三、结论

通过本次课程设计，我复习了很多东西。

明白了许多以前不会的和已经遗忘的。

本次课程设计是以单片机为处理器，通过键盘输入所要的波形及特性，单片机产生数字量，经过DAC0832转化成所需波形。

通过LED显示当前频率及幅值。

在本次课程设计里面发现对电脑软件过于陌生，时间是别人花费的多倍，效率太低。

特别是画电路图，，我用的是CAD，没有元件，只能每个都是自己画，用其他软件，可以得到元件的电路模型，速度自然提升。

看来是该都学几个好点的学习用的软件。

四、指导教师评语及成绩

学生对课程设计一下几个方面综合评定：

设计目的及要求：

明确【　】不明确【】

设计涉及基本原理：

完整【】不完整【】

设计方案：

设计总体思路：

严谨【】存在纰漏【】

方案内容：

条理清晰正确【】

条理一般，论述基本正确【】

条理混论，存在抄袭【】

还存在其他问题：

指导教师签字（盖章）：

批阅日期：

2012年月日

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