《2022年正弦波、方波、三角波的发生电路设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年正弦波、方波、三角波的发生电路设计.docx（43页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选学习资料 - - - - - - - - - 正弦波方波三角波地发生电路设计摘要现今世界中电子技术与电子产品地应用越加广泛,人们对电子技术地要求也越来越高 .因此如何依据实际要求设计出简便有用地电子技术物品便显得尤为重要.敏捷、快速地选用不同特点地信号源成了现代测量技术值得深化讨论地课题 .能将简洁地易猎取地信号转换为自己所需地复杂信号是一项必不行少地技术 .我们有必要做好这相关方面地讨论,为被测电路供应所需要地信号及各种波形,以便完成各种相关试验.信号源在各种试验应用和试验测试处理中,仿真各种测试信号,供应应被测电路,用来满意试验地各种要求 . 关键词：单片机,信号发生器,波形ABSTR
2、ACT ： The application of electronic technology and electronic products in todays world increasingly extensive, people also more and more high to the requirement of electronic technology. According to actual requirements so how to design simple and practical electronic technology items, it becomes ve
3、ry important. Flexible, fast, choose different characteristics of the signal source is worth studying deeply the modern measuring technology. Can be simple, easy to obtain signal can be converted into their complex signal is an essential technology. It is necessary for us to do the related research,
4、 to provide the required signal circuit under test and various waveform, to complete various related experiment. Signal source in various test application and test processing, simulation of testing signal, provided to the circuit under test, to satisfy the requirements of the experiments.KEY WORDS:
5、Microcontroller, signal generator, waveform目录名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第一章 前言 . 51.1 课题讨论背景 . 51.2 波形介绍 . 51.2.1 正弦波 . 51.2.2 三角波 . 51.2.3 方波 . 61.3 硬件介绍 . 61.3.1 AT89C51 单片机 . 61.3.2 DAC0832 转换器 . 7其次章发生电路设计原理 . 82.1 功能和基本原理 . 82.2 红外电路 . 92.3 复位电路 . 92.4LCD 显示部分电路 .
6、102.5 电源部分 . 10名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.6 外部时钟电路 . 112.7 显示接口电路 . 112.8 独立按键部分 . 122.9 波形转换电路 . 122.10 串口通信模块 . 13第三章 软件设计 . 153.2 键盘中断子程序 . 213.3 系统初始化子程序 . 22第四章 系统仿真 . 224.1 仿真电路图 . 224.2 输出波形图 . 224.2.1、测量仪器及测试说明 . 224.2.2 测试过程 . 234.2.3、测试结果 . 24第五章 终止语 . 24名师归
7、纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 参考文献 . 25附录 . 26致谢 . 27名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第一章 前言1.1 课题讨论背景函数信号发生器是一种常用信号源 间波形可用某种时间函数来描述而得名.通常能够产生正弦波、方波、三角波等多种波形,因其时 .函数信号发生器在电路试验和设备检测中具有特别广泛地应用,亲密地联系着工业、农业、生物医学等产业,并对它们地进展起到极大地促进作用 .相伴着单片机技术地快速进展与普遍应用,函数信号
8、发生器地性能和性价比将会有更大地提升空间 .基于单片机地函数信号发生器将为智能化生活供应实质地帮忙 .1.2 波形介绍1.2.1 正弦波正弦信号可用如下形式表示：f t=Asin t+ ,其中, A 为振幅, 是角频率, 为初相位 .正弦函数为一周期信号如下图 1 所示：图 1 正弦波1.2.2 三角波名师归纳总结 三角波波形如下图2 所示：第 5 页,共 27 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 图 2 三角波1.2.3 方波 方波函数是我们常用且所熟知地简洁波形函数,做脉冲等,其表示形式如下：方波波形如下图3 所示：ft 0ttT2T 2T图 3
9、方波当方波下半段幅值为0 时,就为矩形波,一个原理,所以不再赘述矩形波.1.3 硬件介绍 1.3.1 AT89C51 单片机 1.AT89C51 单片机地简介名师归纳总结 AT89C51 单片机是一种带4 k 字节地闪存 FPEROM - FLASH 编程和可擦只读储备器地低电第 6 页,共 27 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 压、高性能CMOS 8 位微处理器 .AT89C2051 是一种带2 k 字节 flash 可编程单片机可擦除只读储备器ROM. 单片机可擦除只读储备器可以抹去反复 1000 次.该设备采纳 ATMEL 高密度非易失储备器
10、制造技术 ,和行业标准地 MCS - 51 指令集和输出管兼容 .由于多功能 8 位 CPU 和闪存在单一芯片,ATMEL AT89C51 单片机地结合是一种有效地微掌握器,AT89C2051 地精简版本 .AT89C51 为很多嵌入式掌握系统供应了一个解决方案概述高敏捷性和低价格地特点 .能够供应以下标准特性 :4 k 字节地 Flash 闪存 ,128 字节地内部 RAM,32 个 I / O 端口线 ,两个 16 位定时器 /计数器 ,一个两个阶段 5 向量中断结构、全双工串行通信端口 ,芯片上地时钟振荡器电路准时 .同时 ,AT89C51 单片机静态规律运算可以削减到 0 赫兹 ,和两
11、个软件支持可选地节能工作模式 .免费停止 CPU 地工作方式 ,但是答应 RAM,定时器 /计数器 ,串行通信端口和中断系统连续工作 .电方式节约内存地内容 ,但振荡器停止工作和其他工作 ,直到下一个硬件复位全部部分 .2.AT89C2051 地功能单片机各功能部件地运行都是以时钟频率为基准地,有条不紊地进行工作 .因而时钟频率直接影响单片机地速度,时钟电路地质量也直接影响单片机系统地稳固性.常用地时钟电路方式有两种：一种是内部时钟方式,一种是外部时钟方式,这里采纳地是内部时钟方式,外接晶振 .时钟电路由片外晶体、微调电容和单片机地内部电路组成 .选取频率为 11.0592MHz 地晶振,微调
12、电容是瓷片电容 .89S52 单片机地 P0.7 口作为波形输出口,如接示波器,就可通过示波器来观看波形,是一个矩形波 .1.3.2 DAC0832 转换器1. DAC0832 转换器地简介DAC0832DAC0832 是 8 辨论率地 D/A 转换集成芯片 .与微处理器完全兼容 .这个 DA 芯片以其价格低廉、接口简洁、转换掌握简洁等优点,在单片机应用系统中得到广泛地应用 .D/A 转换器由 8位输入锁存器、8 位 DAC 寄存器、 8 位 D/A 转换电路及转换掌握电路构成 .2. DAC0832 地功能（1辨论率它反映了最小输出模拟电压值地变化 .定义为满量程输出电压之比 2 n,其中
13、n 位 DAC. 辨论率有肯定地与数字量地输入数字地关系 .全系列地 5 v,使用 8 位 DAC, 辨论率为 5 v / 256 = 19.5 mV；当使用 DAC 辨论率为 5 v / 1024 = 4.88 mV .明显,位数越高辨论率越高 .（2建立时间名师归纳总结 建立时间是描述DAC 转换速度快慢地参数.定义为从输入数字量变化到输出达到终值误差1/2 第 7 页,共 27 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - LSB 最低有效位 所需地时间 .（3接口形式接 口 是 DAC 地 输 入 /输 出 特 性 .包 括 输 入 数 字 量 地 形
14、式 : 十 六 进 制 或 BCD, 是 否 输 入 . DAC0832 是使用一个非经常见地 8 D / A 转换器 ,由于它和输入数据寄存器 ,它可以直接与单片机接口 . DAC0832 输出电流地势式 ,需要时将可以外部运算放大器地电压输出 .属于系列芯片和 DAC0830 DAC0831, 它们可以相互替换 .依据数据输入过程中 ,有三种单片机和 DAC0832 连接方式 :二级缓冲单级缓冲地连接方法连接模式 ,直接连接 .其次章发生电路设计原理名师归纳总结 - - - - - - -2.1功能和基本原理 AT89C51 外接 12M 晶振作为时钟频率,设计并使用功率降低.使用电复位复
15、位电路,其工作原理是 ,得电 ,相当于电容地两端短路,因此TST 引脚为高电平 ,那么电容器充电.RST 端电压下降缓慢,在肯定第 8 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 程度上 ,是低水平 ,单片机就开头工作.产生方波方案 :低于 100 赫兹地频率 ,依据定时器溢出时间1us,定时器溢出时代地等效频率值,当达到规定地数量,达到地状态地方波地输出接脚；对于大于100HZ 地频率,直接依据频率值设置其定时溢出地时间,当溢出时间达到时,将输出管脚取反达到方波地产生.产生三角波方案地想法 :产生峰值电压 5 v 地三角波 ,一个周期需要时间 510 次,可以运算每次溢
16、出地时间 ,然后每次加权可以实现三角波电压波形；生成正弦波程序理念 :设定一个周期地正弦波表 ,通过 20 个数据 ,相当于 255 倍,每个周期时间 ,时间可以运算为每个时间地溢出 ,每个点可以得到电压加权正弦电压 ,即正弦波地势成 .2.2 红外电路红外地工作原理：51 单片机对遥控地解码和我们前面所讲地串口并口通信不同,他不是单纯地用高电平代表 1,低电平代表 0.这一点大家要从思想上面转变过来 .他是发送一连串地数据帧,这个数据帧就是一连串地二进制代码,单片机通过区分高电平地连续时间来区分红外编码地 .我们就以HC6800 单片机上地红外接头为例来说明,当高电平地脉冲宽度为1.12ms
17、 地时候单片机认为它为0,当高电平地脉冲宽度为 2.25 地时候单片机认为它为 1.单片机是通过判定脉冲地宽度来得到信息位为 0 仍是为 1 地 .依据各部分地功能 .可将它们分为 5 部分,分别为引导码、地址码、地址码、数据码、数据反码 .遥控器发射代码时均是低位在前 .高位在后 .分析可以得到引导码高电平为45ms,低电平为 45ms.当接收到此码时表示一帧数据地开头 .单片机可以预备接收下面地数据 .地址码由 8 位二进制组成,共 256 种.地址码重发了一次 .主要是加强遥控器地牢靠性假如两次地址码不相同就说明本帧数据有错应丢弃 .不同地设备可以拥有不同地地址码因此 .同种编码地遥控器
18、只要设置地址码不同,也不会相互干扰.在同一个遥控器中全部按键发出地地址码都是相同地 .数据码为8 位,可编码256 种状态,代表实际所按下地键.数据反码是数据码地各位求反,通过比较数据码与数据反码可判定接收到地数据是否正确 足相反地关系就本次遥控接收有误数据应丢弃.假如数据码与数据反码之间地关系不满 .在同一个遥控器上全部按键地数据码均不相同.数据码为十六进制地0CH,数据反码为十六进制地0F3H 留意低位在前 两者之和应为0FFH.2.3 复位电路 这种复位电路地工作原理是：单片机地复位电路在刚接通电时,刚开头电容是没有电地,电容内地电阻很低,通电后,5V 地电通过电阻给电容进行充电,电容两
19、端地电会由0V 渐渐地升到4V 左右（此时间很短一般小于0.3 秒）, RC 构成地微分电路在上电瞬时产生一个微分脉冲,其宽度大于两个机器周期,89C51 将复位 .正由于这样,复位脚地电由低电位升到高电位,引起了内部电路地复位工作,RST 端电压渐渐下降,降到肯定电压值以后,即为低电平,单片机开头正常工作（这是单片机地上电复位,也叫初始化复位）；当按下复位键时,电容两端放电,电容又回到 0V 了,于是又进行了一次复位工作（这是手动复位原理）. 下图 4 为复位电路名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 4 复位电路
20、2.4LCD 显示部分电路为了节约成本,采纳 1602 来作为显示器,用独立按键来掌握不同地显示,能完成基本地显示功能 .图 5 LCD 液晶显示电路2.5 电源部分本电源设计了两个接口,便利不同接口地电源接入,并且在电源部分加上滤波电容,起过滤接入电源地杂波地作用,为了电路中得到+12V 、-12V 和+5V 地直流工作电压,用变压器变压后再名师归纳总结 通过芯片和电容设计出所需要地电路.第 10 页,共 27 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 图 6 电源电路2.6 外部时钟电路图 7 采纳 11.0592MHz 地晶振和两个2.7 显示接口电路
21、22pf 地电容组成时钟电路部分图 7 外部时钟电路名师归纳总结 - - - - - - -功能:驱动Led液晶显示器,扫描按钮. LCD1602 液晶显示和一个矩阵地按钮.按键时 , 通过 P2 口将数字信号发送到LCD1602,LCD1602显示液晶点阵设计,如字母、数字、符号,其外部电压5 v.扫描通过使用软件程序实现,当按键时 ,立刻扫描发觉 ,立刻调用子程序,执行相应地功能.与单片机连接如图所示:第 11 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 8 部分电路图2.8 独立按键部分图 9 为用独立按键来掌握不同地输出波形图 9 独立按键2.9 波形转换电路
22、名师归纳总结 功能 :转换波形样本值编码模拟值,完成波形地输出.由一块DAC0832 和 LF356 运放 .DAC0832第 12 页,共 27 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 是两个输入数据寄存器地8 位 DAC. 当前生产地DAC 芯片分为两种 ,一种是芯片内部数据寄存器设置,不需要外加电路 ,就可以直接与微机接口连接 .另一种类型地芯片没有数据寄存器、输出信号变化状态地数据输入行 ,所以你不能直接与微机接口连接 ,必需通过并口与微机接口相连 .DAC0832 有 20条引线地双列直插式 CMOS 设备 ,里面有两个级别地数据寄存器 ,完成
23、8 位 D / A 转换 ,且不需要额外地电路 .DAC0832 是电流输出类型 ,在示波器上显示波形 ,通常需要电压信号和电流信号,电压信号地转 换 可 以 使 用 运 算 放 大 器 LF356 实 现 . 单片机发送 DAC0832 数字编码 ,生成不同地输出 .先利用采样定理对各种波形进行抽样,然后把各种采样值进行编码,收到地数字量存入各个波形表,执行程序时通过查表地方法依次取出 ,D / A 转换后输出波形可以运算出来 .假如 N 个点构成波形地一个周期 ,DAC0832 输出 N 个样本值,样本点能形成一个轨迹,即 ,一个周期 .重复输出 N 点之后 ,成为其次个周期 .利用单片机
24、地晶振掌握输出周期地速度,也就是掌握输出地波形地频率 .从而掌握输出波形和振幅和频率 ,如正弦波,取 20 个样值点 .具体连接地电路图如图 10 所示：示:图 10 D/A 转换地电路连接图2.10 串口通信模块图 11 中通过MAX232进行 TTL 电平和232 电平转换,从而单片机和上位机之间通信供应通道.名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 11串口通信电路通信电路地目地就是让通信双发地电平匹配,单片机用地是TTL 电平,上位机地串口用地是名师归纳总结 - - - - - - -232 电平 .TTL
25、电平地规律1 地电压范畴是 +3.3V 到+5V ,规律 0 地电压范畴是0 到+3.3V ；232 电平地规律1 地电压范畴是 -15V 到-5V,规律 0 地电压范畴是 +5V 到 +15V.因此设计串口通信电路就是让这两种电平统一.第 14 页,共 27 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第三章 软件设计信号发生器地软件设计包括主程序、延时子程序、系统初始化程序、键盘中断子程序、定时器 中断子程序 .3.1 主程序#include unsigned char i,sqar_num=128 ； /最大值 100,默认值 50 unsigned char cho=0 ； /
26、0：正弦波 .1：方波 .2：三角波 . unsigned char num=0 ；unsigned char TIME0_H=0xff,TIME0_L=0xd9； / 定时器 0 地初值设置；全局变量.对应正弦波sbit chg= P10 ； / 三 角 波 100Hz.sbit freq_u=P11 ；sbit freq_d=P12 ；sbit duty_u=P13 ；sbit duty_d=P14 ；sbit cs =P37 ；bit flag=0 ；unsigned int FREQ=50 ；/初始化频率 ,50HZ sbit rs=P35 ；sbit lcdcs=P30 ；unsig
27、ned char TempBuffer7 ；unsigned char value1=Frequency:；void delayunsigned int ms unsigned int i,j ；for j=0 ；jms；j+ for i=0 ；i120 ；i+ ； unsigned char code sin_num= 名师归纳总结 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1,第 15 页,共 27 页1, 2, 2, 2,4, 4, 5, 5, 6, 6, 7,2, 3, 3, 4, - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 7,
28、 8, 8, 9, 9,10, 10, 11, 12, 12, 13, 14, 15, 15, 16, 17,18,18, 19, 20, 21,30, 31,22, 23, 24, 25, 25, 26, 27, 28, 29, 32,34, 35, 36, 37,49, 50,38, 39, 40, 41, 42, 44, 45, 46, 47, 51,52, 54, 55, 56,73, 74,57,59,60, 61, 63, 64, 66, 67, 68, 70, 71, 75, 77, 78,96, 98,80,81,83, 84, 86, 87, 89, 90, 92, 93, 95, 99, 101,102,143, 145,104,106,107,109,110,112,113,115,116,118,120,121,123,124,126, 128,129, 131, 132, 134, 135, 137, 139, 140, 142, 146, 148, 149, 151, 153,168, 169,154,