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信号发生器课程设计论文
信号发生器课程设计论文
摘要
信号发生器是一类非常重要的电子仪器，在做实验、进行产品研制和调试以及系统测试中都是必不可少的，而一般的信号发生器是由硬件组成的，它的输出频率范围宽，各项指标高，性能优良，因而在对输出波形要求较高的地方被广泛采用。
这种仪器的缺点是电路复杂，成本高，输出波形种类不多，不够灵活。
在对波形指标要求不高、频率要求较低的场合，可以用单片机构成一个波形发生器，产生所需要的各种波形．这样的函数发生器靠软件产生各种波形，小巧灵活，便于修改，且成本低廉，容易实现。
本设计用DA转换器0832和核心控制器89C51实现数字信号发生器的课程设计。
关键词：
89C51，DAC0832，D/A转换器
绪论
波形发生器是信号源的一种，主要给被测电路提供所需要的己知信号各种波形，然后用其它仪表测量感兴趣的参数。
可见信号源在各种实验应用和试验测试处理中，它的应用非常广泛。
它不是测量仪器，而是根据使用者的要求，作为激励源，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以满足测量或各种实际需要。
目前我国己经开始研制波形发生器，并取得了可喜的成果。
但总的来说，我国波形发生器还没有形成真正的产业。
就目前国内的成熟产品来看，多为一些PC仪器插卡，独立的仪器和VXI系统的模块很少，并且我国目前在波形发生器的种类和性能都与国外同类产品存在较大的差距，因此加紧对这类产品的研制显得迫在眉睫。
本系统利用单片机AT89C51采用程序设计方法产生阶梯波、正弦波、矩形波三种波形，再通过D/A转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号，滤波放大，最终由示波器显示出来，能产波形。
通过键盘来控制三种波形的类型选择、频率变化，并通过液晶屏1602显示其各自的类型以及数值，系统大致包括信号发生部分、数模转换部分以及液晶显示部分三部分。
1硬件设计
1.1单片机电路
单片机电路原理图如图1所示，单片机选用AT89C51，该芯片是一种高性能八位单片机，简单易控制，成本低，性能稳定[1]，完全满足本系统的设计要求，复位电路和晶振电路是该单片机最简单的电路，复位电路采用最简单的上电复位，晶振频率为12MHz，晶振电容为30PF。
我选用D/A专用芯片0832完成波形输出。
用一块AT89C51实现键盘输入扫描与LED数码管显示控制，同时通过外中断向AT89C51发送频率控制与波形转换档位选择信息。
AT89C51通过接受外中断0的触发次数确定当前输出的波形，并且通过外中断1触发的次数确定当前波形的频率，总共合计16个状态，实现50HZ-200HZ的频率输出。
利用P1口和P2口实现频率显示数码管的控制，P1控制位选，P2控制段选，利用动态扫描方式进行显示。
利用DAC0832的双缓冲方式输出波形，外界两级集成运放实现信号放大与输出。
对于波形的产生，最简洁的办法是让单片机连续的输出一组数字量，并且每一个数字量都有一定的保持时间，这样在利用数模转换，即可实现不同波形的输出，可以将那些数字量统统放在一个表里，供输出是查找，至于那些数字量，自然是那些波形函数的一些点通过转换得到的八位二进制数或者是小于等于255的十进制数。
对于波形幅值的调节，可以通过对参考电压的调节实现，而频率的调节，则可以通过对每个数字量得保持时间的调节得到。
89C51单片机电路原理图如图1所示。
图1单片机电路原理图
1.2D/A转换电路
D/A转换电路原理图如图2所示，主要包括D/A转换器、运算放大器和一些基准电压源。
D/A转换器选用前面提过的DAC0832。
D/A转换器的数据输如与单片机的P0口相连。
DAC0832的输入寄存器选择信号CS、DAC寄存器些宣统信号WR2和数据传送信号XFER直接与地相连，表明一直有效，输入寄存器些宣统信号WR1与单片机的写信号相连[2]。
DAC0832是采样频率为八位的D/A转换芯片，集成电路内有两级输入寄存器，使DAC0832芯片具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要（如要求多路D/A异步输入、同步转换等）。
所以这个芯片的应用很广泛。
D/A转换结果采用电流形式输出。
若需要相应的模拟电压信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现[3]。
运放电路选用芯片AD711P。
该芯片具有低失真，高精度的特点[4]。
D/A转换电路如图2所示。
图2D/A转换电路原理图
1.3信号发生器总电路图
PO和P2口组成16位地址总线，P0口组成的8位地址总线，地址信号和数据信号时分复用P0端口，A15和WR信号控制DAC0832模数转换器，P0口输出8位数据到DA转换器的D10~D17,DA转换后由IOUT1和IOUT2端口以电流端输出，经运算放大器U3转换为电信号，由示波器监视其波形。
此电路以非总线式链接，如图3所示。
图3信号发生器总电路图
1.4频率数码显示电路
频率指示电路如图4所示，本系统的频率显示利用三个7段共阴数码管实现显示，利用P0口与P2口实现数码管的动态扫描，以达到显示的目的。
图4频率指示电路原理图
2软件设计
2.1主程序流程图
主程序流程图如图5所示。
程序开始执行，中断初始化，调用显示函数，判断K值，K=0时，输出低电平，K=1时为方波输出；K=2时为锯齿波输出；K=3时为三角波输出；K=4时为正弦波输出，通过连续按键，可以依次在这四个波形之间切换[8]。
图5主程序流程图
2.2方波流程图
正弦波程序流程图如图8所示。
正弦波波形设计通过查表指令得到。
当进入正弦波后，通过延时，即可得到波形。
图6方波产生流程图
2.3阶梯波产生流程图
通过对脉宽的调制，我们可以设计阶梯波的流程图，如图7所示。
图7阶梯波程序流程图
2.4三角波程序流程图
三角波程序流程图如图7所示，将0-255先送给DAC0832，然后在反过来将255-0送给DAC0832，从而可产生三角波。
图8三角波程序流程图
2.5正弦波程序流程图
正弦波程序流程图如图8所示。
正弦波波形设计通过查表指令得到。
当进入正弦波后，依次将一个256个数的表值送给DAC0832，即可得到波形。
图9正弦波程序流程图
2.6中断响应流程图
外部中断0与外部中断1分别实现了波形频率调节与波形转换，通过对外部中断的计数实现了波形转换与频率增加。
中断流程图如图10所示。
图10外中断流程图
2.7软件程序
程序清单：
#include
#include
#defineDAC0832XBYTE[0X0FFF]
intcodetable2[]={
100,102,104,107,109,112,114,117,119,121,
124,126,129,131,133,135,138,140,
142,144,147,149,151,153,155,157,
159,161,163,165,167,168,170,172,
174,175,177,178,180,181,183,184,
185,187,188,189,190,191,192,193,
194,194,195,196,197,197,198,198,
198,199,199,199,199,199,200,199,
199,199,199,199,198,198,198,197,
197,196,195,194,194,193,192,191,
190,189,188,187,185,184,183,181,
180,178,177,175,174,172,170,168,
167,165,163,161,159,157,155,153,
151,149,147,144,142,140,138,135,
133,131,129,126,124,121,119,117,
114,112,109,107,104,102,100,97,
95,92,90,87,85,82,80,78,75,
73,70,68,66,64,61,59,57,55,
52,50,48,46,44,42,40,38,36,
34,32,31,29,27,25,24,22,21,
19,18,16,15,14,12,11,10,9,
8,7,6,5,5,4,3,2,2,1,
1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,
0,0,1,1,1,2,2,3,4,5,
5,6,7,8,9,10,11,12,14,
15,16,18,19,21,22,24,25,27,
29,31,32,34,36,38,40,42,44,
46,48,50,52,55,57,59,61,64,
66,68,70,73,75,78,80,82,85,
87,90,92,95,97,100
};//正弦波形表
unsignedintcodeduan[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x0};//数码管段选码
unsignedintcodewei[]={0xfe,0xfd,0xfb};//数码管位选
unsignedintHZ=80;//波形起始频率
unsignedintk=0,j=0;//波形转换技术器
voiddelay（inti）//延时函数
{
while（i--）;
}
voidfang（）//方波函数
{
DAC0832=0;
delay（HZ*128）;
DAC0832=0xff;
delay（HZ*128）;
}
voidjvchi（）//阶梯波函数
{
unsignedchari;
for（i=0;i<255;i++）
{
DAC0832=i;
delay（HZ）;
}
}
voidtran（）//三角波函数
{
unsignedchari;
for（i=0;i<255;i++）
{
DAC0832=i;
delay（HZ）;
}
for（i=255;i>0;i--）
{
DAC0832=i;
delay（HZ）;
}
}
voidsin（）//正弦波函数
{
unsignedinti;
for（i=0;i<256;i++）
{
DAC0832=table2[i];
delay（HZ）;
}
}
voidint0（void）interrupt0//外中断0
{
HZ=HZ+10;j=j+1;
if（j==16）j=0;
if（HZ==250）HZ=80;
}
voidint1（void）interrupt2//外中断1
{
k=k+1;
if（k>=5）k=0;
}
voidmain（void）//主函数
{
IE=0x85;
TCON=0x05;
while
（1）
{
if（k==1）fang（）;
if（k==2）jvchi（）;
if（k==3）tran（）;
if（k==4）sin（）;
if（k==0）DAC0832=0;
}
}
2.8仿真结果
方波，梯形波三角波和正弦波的Proteus仿真图如图11~图14所示。
图11方波波形
图12阶梯波波形
图13三角波波形
图14正弦波波形
总结
经过努力，本次单片机课程设计终于做完了，由于我知识水平有限，有很多不恰当的地方，请老师指正，我会虚心接受并修改。
在本次课程设计过程中，通过理论与实际的结合，增强了自己的动手能力和分析能力。
在课下与老师同学的交流和学习，思想上和专业知识课程上都提高了很多。
在此过程中，我学会了很多，也看到了很多自己的不足之处。
在单片机应用方面自己掌握还有待提高，在以后的学习生活中，我会更加努力学习专业知识，完善自我，为将来的发展做好充分的准备。
总之，在这次课程设计中，我受益匪浅，学到了很多书本上所没有的东西，懂得了理论和实际联系的重要性，使自身得到了锻炼。
明白了在以后的学习中，不仅要把理论知识掌握牢固，更要提高自己的动手能力、分析能力与实践能力。
致谢
本设计是在我的导师李文方老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。
他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。
李老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向李老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。
我还要感谢在一起愉快的度过毕业论文的同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。
感谢这篇论文所涉及到的各位学者。
感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给予我了很多你问素材，还在设计的撰写和排版的过程中提供热情的帮助。
参考文献
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清华大学出版社，2008
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二〇一〇年九月二十日
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（保密论文在解密后遵守此规定）
作者签名:
二〇一〇年九月二十日
基本要求：
写毕业论文主要目的是培养学生综合运用所学知识和技能，理论联系实际，独立分析，解决实际问题的能力，使学生得到从事本专业工作和进行相关的基本训练。
毕业论文应反映出作者能够准确地掌握所学的专业基础知识，基本学会综合运用所学知识进行科学研究的方法，对所研究的题目有一定的心得体会，论文题目的范围不宜过宽，一般选择本学科某一重要问题的一个侧面。
毕业论文的基本教学要求是：
1、培养学生综合运用、巩固与扩展所学的基础理论和专业知识，培养学生独立分析、解决实际问题能力、培养学生处理数据和信息的能力。
2、培养学生正确的理论联系实际的工作作风，严肃认真的科学态度。
3、培养学生进行社会调查研究；文献资料收集、阅读和整理、使用；提出论点、综合论证、总结写作等基本技能。
毕业论文是毕业生总结性的独立作业，是学生运用在校学习的基本知识和基础理论，去分析、解决一两个实际问题的实践锻炼过程，也是学生在校学习期间学习成果的综合性总结，是整个教学活动中不可缺少的重要环节。
撰写毕业论文对于培养学生初步的科学研究能力，提高其综合运用所学知识分析问题、解决问题能力有着重要意义。
毕业论文在进行编写的过程中，需要经过开题报告、论文编写、论文上交评定、论文答辩以及论文评分五个过程，其中开题报告是论文进行的最重要的一个过程，也是论文能否进行的一个重要指标。
撰写意义：
1.撰写毕业论文是检验学生在校学习成果的重要措施，也是提高教学质量的重要环节。
大学生在毕业前都必须完成毕业论文的撰写任务。
申请学位必须提交相应的学位论文，经答辩通过后，方可取得学位。
可以这么说，毕业论文是结束大学学习生活走向社会的一个中介和桥梁。
毕业论文是大学生才华的第一次显露，是向祖国和人民所交的一份有份量的答卷，是投身社会主义现代化建设事业的报到书。
一篇毕业论文虽然不能全面地反映出一个人的才华，也不一定能对社会直接带来巨大的效益，对专业产生开拓性的影响。
但是，实践证明，撰写毕业论文是提高教学质量的重要环节，是保证出好人才的重要措施。
2.通过撰写毕业论文，提高写作水平是干部队伍“四化”建设的需要。
党中央要求，为了适应现代化建设的需要，领导班子成员应当逐步实现“革命化、年轻化、知识化、专业化”。
这个“四化”的要求，也包含了对干部写作能力和写作水平的要求。
3.提高大学生的写作水平是社会主义物质文明和精神文明建设的需要。
在新的历史时期，无论是提高全族的科学文化水平，掌握现代科技知识和科学管理方法，还是培养社会主义新人，都要求我们的干部具有较高的写作能力。
在经济建设中，作为领导人员和机关的办事人员，要写指示、通知、总结、调查报告等应用文；要写说明书、广告、解说词等说明文；还要写科学论文、经济评论等议论文。
在当今信息社会中，信息对于加快经济发展速度，取得良好的经济效益发挥着愈来愈大的作用。
写作是以语言文字为信号，是传达信息的方式。
信息的来源、信息的收集、信息的储存、整理、传播等等都离不开写作。
论文种类：
毕业论文是学术论文的一种形式，为了进一步探讨和掌握毕业论文的写作规律和特点，需要对毕业论文进行分类。
由于毕业论文本身的内容和性质不同，研究领域、对象、方法、表现方式不同，因此，毕业论文就有不同的分类方法。
按内容性质和研究方法的不同可以把毕业论文分为理论性论文、实验性论文、描述性论文和设计性论文。
后三种论文主要是理工科大学生可以选择的论文形式，这里不作介绍。
文科大学生一般写的是理论性论文。
理论性论文具体又可分成两种：
一种是以纯粹的抽象理论为研究对象，研究方法是严密的理论推导和数学运算，有的也涉及实验与观测，用以验证论点的正确性。
另一种是以对客观事物和现象的调查、考察所得观测资料以及有关文献资料数据为研究对象，研究方法是对有关资料进行分析、综合、概括、抽象，通过归纳、演绎、类比，提出某种新的理论和新的见解。
按议论的性质不同可以把毕业论文分为立论文和驳论文。
立论性的毕业论文是指从正面阐述论证自己的观点和主张。
一篇论文侧重于以立论为主，就属于立论性论文。
立论文要求论点鲜明，论据充分，论证严密，以理和事实服人。
驳论性毕业论文是指通过反驳别人的论点来树立自己的论点和主张。
如果毕业论文侧重于以驳论为主，批驳某些错误的观点、见解、理论，就属于驳论性毕业论文。
驳论文除按立论文对论点、论据、论证的要求以外，还要求针锋相对，据理力争。
按研究问题的大小不同可以把毕业论文分为宏观论文和微观论文。
凡届国家全局性、带有普遍性并对局部工作有一定指导意义的论文，称为宏观论文。
它研究的面比较宽广，具有较大范围的影响。
反之，研究局部性、具体问题的论文，是微观论文。
它对具体工作有指导意义，影响的面窄一些。
另外还有一种综合型的分类方法，即把毕业论文分为专题型、论辩型、综述型和综合型四大类：
1．专题型论文。
这是分析前人研究成果的基础上，以直接论述的形式发表见解，从正面提出某学科中某一学术问题的一种论文。
如本书第十二章例文中的《浅析领导者突出工作重点的方法与艺术》一文，从正面论述了突出重点的工作方法的意义、方法和原则，它表明了作者对突出工作重点方法的肯定和理解。
2．论辩型论文。
这是针对他人在某学科中某一学术问题的见解，凭借充分的论据，着重揭露其不足或错误之处，通过论辩形式来发表见解的一种论文。
3．综述型论文。
这是在归纳、总结前人或今人对某学科中某一学术问题已有研究成果的基础上，加以介绍或评论，从而发表自己见解的一种论文。
4．综合型论文。
这是一种将综述型和论辩型两种形式有机结合起来写成的一种论文。
如《关于中国民族关系史上的几个问题》一文既介绍了研究民族关系史的现状，又提出了几个值得研究的问题。
因此，它是一篇综合型的论文。
写作步骤：
毕业论文是高等教育自学考试本科专业应考者完成本科阶段学业的最后一个环节，它是应考者的总结性独立作业，目的在于总结学习专业的成果，培养综合运用所学知识解决实际问题的能力。
从文体而言，它也是对某一专业领域的现实问题或理论问题进行科学研究探索的具有一定意义的论说文。
完成毕业论文的撰写可以分两个步骤，即选择课题和研究课题。
首先是选择课题。
选题是论文撰写成败的关键。
因为，选题是毕业论文撰写的第一步，它实际上就是确定“写什么”的问题，亦即确定科学研究的方向。
如果“写什么”不明确，“怎么写”就无从谈起。
教育部自学考试办公室有关对毕业论文选题的途径和要求是“为鼓励理论与工作实践结合，应考者可结合本单位或本人从事的工作提出论文题目，报主考学校审查同意后确立。
也可由主考学校公布论文题目，由应考者选择。
毕业论文的总体要求应与普通全日制高等学校相一致，做到通过论文写作和答辩考核，检验应考者综合运用专业知识的能力”。
但不管考生是自己任意选择课题，还是在主考院校公布的指定课题中选择课题，都要坚持选择有科学价值和现实意义的、切实可行的课题。
选好课题是毕业论文成功的一半。
第一、要坚持选择有科学价值和现实意义的课题。
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