基于单片机的波形发生器

基于单片机的波形发生器

波形发生器设计

摘要

波形发生器是一种常用的信号源，广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。函数信号发生器是一种能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。通过对函数波形发生器的原理以及构成分析，可设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的函数波形发生器。目前使用的信号发生器大部分是函数信号发生器，且特殊波形发生器的价格昂贵。所以本设计使用的是

DAC0832芯片构成的发生器，可产生三角波、方波、正弦波等多种特殊波形和任意波形，波形的频率可用程序控制改变。在单片机上加外围器件距阵式键盘，通过键盘控制波形频率的增减以及波形的选择，并用了LCD显示频率大小。在单片机的输出端口接DAC0832进行D/A转换，再通过运放进行波形调整，最后输出波形接在示波器上显示。本设计具有线路简单、结构紧凑、价格低廉、性能优越等优点。

本设计制作的波形发生器，可以输出多种标准波形，如方波、正弦波、三角波、锯齿波等，还可以输出任意波形，如用鼠标创建的一个周期的非规则波形或用函数描述的波形等，输出的波形的频率、幅度均可调，且能脱机输出。设计的人机界面不但清晰美观，而且操作方便。

关键词：波形发生器；DAC0832；单片机；波形调整

目录

一、设计目的及意义 ................................................................................. 2 1.1设计目的 ............................................................................................ 2 1.2设计意义 ............................................................................................ 3 二、方案论证 ............................................................................................. 3 2.1设计要求 ............................................................................................ 3

基于单片机的波形发生器

2.2方案论证 ............................................................................................ 3 三、硬件电路设计 ..................................................................................... 4 3.1设计思路、元件选型 ........................................................................ 4 3.2原理图................................................................................................. 5 3.3主要芯片介绍 .................................................................................... 5 3.4硬件连线图 ........................................................................................ 8 四、软件设计 ............................................................................................. 9 4.1锯齿波的产生过程 .......................................................................... 10 4.2三角波产生过程 .............................................................................. 12 4.3 方波的产生过程 .............................................................................. 13 4.4 正弦波的产生过程 .......................................................................... 14 4.5通过开关实现波形切换和调频、调幅 .......................................... 17 五、调试与仿真 ....................................................................................... 19 5.1仿真结果 .......................................................................................... 19 六、总结 ................................................................................................... 20 七、参考文献： ....................................................................................... 20

一、设计目的及意义

1.1设计目的

（1）利用所学微机的理论知识进行软硬件整体设计，锻炼学生理论联系实际、提高我们的综合应用能力。

基于单片机的波形发生器

（2）我们这次的课程设计是以微机为基础，设计并开发能输出多种波形（正弦波、三角波、锯齿波、方波、梯形波等）且频率、幅度可变的函数发生器。 （3）掌握各个接口芯片(如0832等)的功能特性及接口方法，并能运用其实现一个简单的微机应用系统功能器件。

（4）在平时的学习中，我们所学的知识大都是课本上的，在机房的练习大家也都是分散的对各个章节的内容进行练习。因此，缺乏一种系统的设计锻炼。在课程所学结束以后，这样的课程设计十分有助于学生的知识系统的总结到一起。

（5）通过这几个波形进行组合形成了一个函数发生器，使得我对系统的整个框架的设计有了一个很好的锻炼。这不仅有助于大家找到自己感兴趣的题目，更可以锻炼大家微机知识的应用。

1.2设计意义

波形发生器作为一种常用的信号源,是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之一。

在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都学要有信号源，由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其他仪器观察、测量被测仪器的输出响应，以分析确定它们的性能参数。信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。它可以产生多种波形信号,如正弦波,三角波,方波等,因而广泛用于通信、雷达、导航、宇航等领域。

二、方案论证

2.1设计要求

使用计算机和数模转换器构成信号发生器，可以产生方波、三角波、锯齿波和正弦波等多种波形，波形的周期、频率可调。

要求完成计算机和DAC的选型，了解不同波形的产生原理和设计方案，画出硬件电路图，并编程完成软件部分，最后调试观察产生不同类型的波形信号。

（1）课程设计论文内容要正确，概念要清楚； （2）完成任务书所规定的内容；

（3）附有电路原理图及程序流程图，以及程序清单； （4）文字要通顺，书写要工整，设计图纸必须符合规范

2.2方案论证

信号发生器的实现方法通常有以下几种：

方案一：用分立元件组成的函数发生器：通常是单函数发生器且频率不高，其工作不很稳定，不易调试。

基于单片机的波形发生器

方案二：可以由晶体管、运放IC等通用器件制作，更多的则是用专门的函数信号发生器IC产生。早期的函数信号发生器IC，如L8038、BA205、XR2207/2209等，它们的功能较少，精度不高，频率上限只有300kHz，无法产生更高频率的信号，调节方式也不够灵活，频率和占空比不能独立调节，二者互相影响。

方案三：利用专用直接数字合成ＤＤＳ芯片的函数发生器：能产生任意波形并达到很高的频率。但成本较高。

方案四：采用AT89C51单片机和DAC0832芯片，直接连接键盘和显示。该种方案主要对AT89C51单片机的各个I/O口充分利用. P1口是连接键盘以及接显示电路,P2口连接DAC0832输出波形.这样总体来说,能对单片机各个接口都利用上,而不在多用其它芯片,从而减小了系统的成本.也对按照系统便携式低 …… 此处隐藏：7668字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……