基于单片机控制的智能函数信号发生器毕业设计论文（带PCB图）

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1、基于单片机控制的函数信号发生器毕业设计论文（带 PCB 图）函数发生器函数发生器摘要摘要函数发生器采用 ATM89S52 单片机作为控制核心，外围采用模拟/数字转换电路（DAC0832） 、稳压电路（MC1403） 、运放电路（LM324） 、按键和 LED 显示灯电路等。电路采用 AT89S52 单片机和一片 DAC0832 数模转换器组成数字式低频信号发生器。函数信号发生器，它具有价格低、性能高和在低频范围内稳定性好、操作方便、体积小、耗电少等特点。由于采用了 LM324 运算放大器和 MC1403 稳压器，使其电路更加具有较高的稳定性能，性能比高。此电路清晰，出现故障容易查找错误，操作简

2、单、方便。通过按键控制可产生方波、锯齿波、三角波、正弦波等，同时用 LED 显示灯指示对应的波形。所产生的波形 VP-P范围为 2.25 V，频率范围为 92.592593Hz 217.3913Hz,波形准确并且平滑。本系统设计简单、性能优良，具有一定的实用性。本设计主要应用 AT89S52 作为控制核心。硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等特点，具有一定的使用和参考价值。关键词关键词：单片机；低频信号；发生器；运放器；稳压器基于单片机控制的函数信号发生器毕业设计论文（带 PCB 图）目 录一、绪论一、绪论 .11、信号发生器现状 .12、单片机在低频信号发生器中的应用 .1

3、二、系统设计 .21、系统方案的比较 .2（1）选题论证 .2（2）方案选择 .22、芯片选择模块 .3三、硬件电路的设计 .31、基本原理： .32、资源分配： .33、最小系统设计 .4（1）最小单片机系统 .4（2）达盛平台介绍 .84、各部分电路原理 .14(1)DAC0832 芯片原理.14(2)LM324 工作原理.17(3)MC1403 工作原理 .17基于单片机控制的函数信号发生器毕业设计论文（带 PCB 图）四、软件设计 .181、主程序流程图 .192、锯齿波程序流程图 .193、三角波程序流程图 .204、正弦波程序流程图 .215、方波程序流程图 .216、延时子程序流

4、程图 .22五、测试结论 .22六、致谢词 .25七、结束语 .25八、参考文献 .25九、附录 .261、元件清单 .262、电路原理图 .273、PCB 图 .284、程序清单 . 280一、绪论1、信号发生器现状波形发生器亦称函数发生器，作为实验用信号源，是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。目前，市场上常见的波形发生器多为纯硬件的搭接而成，且波形种类有限，多为锯齿、正弦、方波、三角等波形。信号发生器作为一种常见的应用电子仪器设备，传统的可以完全由硬件电路搭接而成，如采用 555 振荡电路发生正弦波、三角波和方波的电路便是可取的路径之一，不用依靠单片机。但是这种电路存在

5、波形质量差，控制难，可调范围小，电路复杂和体积大等缺点。在科学研究和生产实践中，如工业过程控制，生物医学，地震模拟机械振动等领域常常要用到低频信号源。而由硬件电路构成的低频信号其性能难以令人满意，而且由于低频信号源所需的 RC 很大；大电阻，大电容在制作上有困难，参数的精度亦难以保证；体积大，漏电，损耗显著更是其致命的弱点。一旦工作需求功能有增加，则电路复杂程度会大大增加。2、单片机在低频信号发生器中的应用当今是科学技术及仪器设备高度智能化飞速发展的信息社会，电子技术的进步，给人们带来了根本性的转变。现代电子领域中，单片机的应用正在不断的走向深入，这必将导致传统控制与检测技术的日益革新。单片机

6、构成的仪器具有高可靠性、高性能价格比，在智能仪表系统和办公自动化等诸多领域得以极为广泛的应用，并走入家庭，从洗衣机、微波炉到音响汽车，处处可见其应用。因此，单片机技术开发和应用水平已逐步成为一个国家工业发展水平的标志之一。一块单片机芯片就是一台计算机。由于单片机的这种特殊的结构形式，在某些应用领域中，它承担了大中型计算机和通用微型计算机无法完成的一些工作。使其具有很多显著的优点和特点，因此在各个领域中都得到了迅猛的发展。单片机的特点归纳起来有以下几个方面。（1）具有优异的性能价格比单片机尽可能地把应用所需的存储器,各种功能的 I/O 接口集成在一块芯片内,因而其性能很高,而价格却相对较低廉,即

7、性能价格比很高。（2）集成度高、体积小、可靠性高单片机把各种功能部件集成在一块芯片上，因而集成度高，均为大规模或超大规模集成电路。又内部采用总线结构，减少了芯片之间的连线，这大大提高了单片机的可靠1性与抗干扰能力。同时，其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适合于在恶劣环境下工作。（3）控制功能强单片机体积虽小，但“五脏俱全” ，它非常适用于专门的控制用途。为了满足工业控制要求，一般单片机的指令系统中有极丰富的转移指令，I/O 口的逻辑操作指令以及位操作指令。其逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微机。（4）低电压、低功耗单片机大量用于携带式产品和家用消费类产品，低电压和低功耗尤为重要。

8、目前，许多单片机已可在 2.2V 电压下运行,有的已能在 1.2V 或 0.9V 下工作，功耗降至 A级,一粒钮扣电池就可长期使用。利用单片机采用程序设计方法来产生低频信号，其下限频率很低。具有线路相对简单，结构紧凑，价格低廉，频率稳定度高，抗干扰能力强，用途广泛等优点，并且能够对波形进行细微调整，改良波形，使其满足系统的要求。只要对电路稍加修改，调整程序，即可完成功能升级。这里介绍一种采用 AT89S52 单片机和一片 DAC0832 数模转换器做成的数字式低频信号发生器，它的特点是价格低、性能高，在低频范围稳定性好、操作方便、体积小、耗电少等。信号发生器与其它相比还具有如下优点：较分立元件

9、信号发生器而言，具有频率高，工作稳定，容易调试等特性；较专用 DDS 芯片的信号发生器而言，具有结构简单，成本低等特性。二、系统设计1、系统方案的比较（1）选题论证制作低频信号发生器可以用一片 DAC0832 来实现，它可以分为单极性和双极性。而本项目选择了单片双极性。之所以选单片双极性是因为其精度高，滤波好，抗干扰效果好。（2）方案选择方案一： AT89S52 芯片中每一路模拟输出与 DAC0832 芯片相连，构成多个DAC0832 同步输出电路，输出波形稳定，精度高，但是第二级 DAC0832 输出，发生错误并且电路连接复杂。方案二： AT89S52 芯片中只有一路模拟输出或几路模拟信号非

10、同步输出，这种情况下2对 DAC0832 执行一次写操作，则把一个数据直接写入寄存器，DAC0832 的输出模拟信号随之对应变化。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。因此我们设计中采用方案二。2 2、芯片选择模块方案一：AT89S52 单片机是一种高性能 8 位单片微型计算机。它把构成计算机的中央处理器 CPU、存储器、寄存器、I/O 接口制作在一块集成电路芯片中，从而构成较为完整的计算机。方案二：C8051F005 单片机是完全集成的混合信号系统级芯片，具有与 AT80S52 兼容的微控制器的内核，与 MCS-51 指令集完全兼容。除了具有标准 AT80S52 的

11、数字外设部件之外，片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其他数字外设及功能部件。方案选择：方案二中 C8051F005 芯片系统内部结构复杂，不易控制，芯片成本高，对于本系统而言利用率低，AT89S52 芯片简单易控制，成本低，性能稳定故采用方案一。三、硬件电路的设计1、基本原理：系统框图如图 1 所示。AT89S52A/D转换基准电压电源波形指示键盘电流/电压转换输出图 1 低频信号发生器系统框图低频信号发生器系统主要由 CPU、D/A 转换电路、基准电压电路、电流/电压转换电路、按键和波形指示电路、电源等电路组成。其工作原理为当分别按下四个按键中的任一个按键就会分别出现方波、锯齿

12、波、三角波、正弦波，并且有四个发光二极管分别作为不同的波形指示灯。32、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，资源分配如下1晶振采用 6MHZ；2内存分配P1 口的 P1.0-P1.3 分别与四个按键连接，分别控制锯齿波、三角波、正弦波和方波，P1.4-P1.7 与四个发光二极管相连,按键一对应发光二极管一，依次类推，发光二极管四对应按键四，实现输出一个波形对应亮一个灯。P0 口与 DAC0832 的 DI0-DI7 数据输入端相连。P2 口用来控制 DAC0832 的输入寄存器选择信号 CS、输入寄存器写选通信号 WR1及 DAC 寄存器写选通信号 WR2 和数

13、据传送信号 XFER。3、最小系统设计（1）最小单片机系统AT89S52 的引脚图如图 2 所示图2 AT89S52引脚图管脚说明低频信号发生器采用 AT89S52 单片机作为控制核心，其内部组成包括：一个 8 位的微处理器 CPU 及片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接；片内数据存储器 RAM 低 128 字节，存放读/写数据；高 128 字节被特殊功能寄存器占用；片内程序存储器 4KB ROM；四个 8 位并行 I/O（输入/输出）接口 P3 -P0，每个口可以用作输入，也可以用作输出；两个定时/计数器，每个定时/计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可以

14、设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制；五个中断源的中断控制系统；一个全双工 UART（通用异步接收发送器）的串行I/O 口。4VCC：供电电压。GND：接地。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。如想禁止 AL

15、E 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。此时， ALE 只有在执行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN 有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN 信号将不出现。/EA/VPP：当/EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH） ，不管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1 时，/EA 将内部锁定为 RESET；当/EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。在 FLASH 编程

16、期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（VPP） 。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。89S52 单片机外部有 32 个端口可供用户使用，其功能如下：表 1 89S52 并行 I/O 接口5P0 口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P1 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时，P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。P1 口：P1 口是

17、一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校验时，P1 口作为第八位地址接收。P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出 4个 TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时，P2

18、 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3 口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL 门电流。当 P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管脚 备选功能6P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /

19、INT0（外部中断 0）P3.3 /INT1（外部中断 1）P3.4 T0（记时器 0 外部输入）P3.5 T1（记时器 1 外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。AT89S52 的晶振及其连接方法CPU 工作时都必须有一个时钟脉冲。有两种方式可以向 89S52 提供时钟脉冲：一是外部时钟方式，即使用外部电路向 89S52 提供始终脉冲，见图 3-(a)；二是内部时钟方式，即使用晶振由 89S52 内部电路产生时钟脉冲。一般常用第二种方法，其电路见图 3-(b)。 图 3 89S52 的时钟脉

20、冲图 3 中：J 一般为石英晶体，其频率由系统需要和器件决定，在频率稳定度要求不高时也可以使用陶瓷滤波器。C1、C2：使用石英晶体时，C1=C2=30（10）pF使用陶瓷滤波器时，C1=C2=40（10）pFAT89S52 的复位使 CPU 开始工作的方法就是给 CPU 一个复位信号，CPU 收到复位信号后将内部特殊功能寄存器设置为规定值，并将程序计数器设置为“0000H”。复位信号结束后，CPU 从程序存储器“0000H”处开始执行程序。89S52 为高电平复位，一般有 3 种复位方法。 上电复位。接通电源时 手动复位。设置一个复位按钮，当操作者按下按钮时产生一个复位信号。 自动复位。设计一

21、个复位电路，当系统满足某一条件时自动产生一个复位信号。图 4 为最简单的上电复位和手动复位方法。7 图 4 89S52 的复位电路关于 CPU 的复位电路应当注意，在调试单片机程序时有两种工作方式。一是仿真器方式，主要用于调试程序。此时程序的执行由仿真器控制，复位电路不起作用，系统时钟也经常设置为仿真器产生，此时用户的晶振也不起作用。二是用户方式，即脱离仿真器的实际工作方式，用户的时钟振荡电路和复位电路都必须正常工作。因此，如果系统复位电路或晶振电路有故障，就会出现仿真器方式工作正常，而用户方式不工作的现象，这是许多初学者常遇到的问题。芯片擦除整个 PEROM 阵列和三个锁定位的电擦除可通过正

22、确的控制信号组合，并保持 ALE管脚处于低电平 10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89S52 设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU 停止工作。但 RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存 RAM 的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。（2）达盛平台介绍本系统是在达盛的平台EPLAY51CPU上设计的，单片机 AT89S52 与 DAC0832 的是通过 POTR A，POTR B，POTRC 连接

23、起来，三个接口的定义如下所示：89S528表 2 PORT A 接口定义编号编号定义定义备注备注1+5V2+5V数字电源，无论 CPU 板，还是接口板，所有的数字电源都来自这里或由此变换而来。3DGND4DGND数字地，在 CPU 板上，只在电源附近通过 0 欧的电阻与电源地相连。5D0/IO06D1/IO17D2/IO28D3/IO39D4/IO410D5/IO511D6/IO612D7/IO713D814D915D1016D1117D1218D1319D1420D15总线中的双向数据线，在 CPU 板上要通过 16245 驱动后再与 CPU 芯片的数据线相连，16245 要通过 RD 及由

24、 CS0-CS7 译码生成总地址控制信号所控制。在设计接口板时要保证其数据线在空闲时为高阻状态，否则必须加接隔离电路。没有用到的数据线可悬空。21A0/IO822A1/IO923A2/IO1024A3/IO1125A426A527A628A729A830A931A1032A1133A1234A1335A1436A15 总线中的地址线，CPU 板输出，在CPU 板上要通过 16244 驱动后再与接口引脚相连，接口板上不用时要悬空。37CS0/IO1238CS1/IO1339CS2/IO1440CS3/IO15片选信号线，CPU 板输出，接口板输入，低电平有效，设计 CPU 板时，不用的引脚要悬空

25、。而在设计接口板时，要通过 8选 1 开关（跳线）来选择。总线接口，输入、输出皆为 5V TTL 电平， 芯片电平与此不符时，必须经过电平转换。9编号编号定义定义备注备注41CS442CS543CS644CS7在分配地址空间时，每个片选信号的最小地址范围应大于 256 个字节。45/W/R/IO16CPU 板输出，接口板输入，写信号低有效46/R/D/IO17CPU 板输出，接口板输入，读信号低有效47/W/A/I/TCPU 板输入，接口板输出，等待请求低有效48RSROUTCPU 板输出，接口板输入，复位高有效49/R/S/T/O/U/TCPU 板输出，接口板输入，复位低有效5V TTL 电

26、平50EXINT051EXINT152EXINT253EXINT354EXINT4外部中断请求信号，5V TTL 电平，CPU 板输入，接口板输出，低电平有效，在 CPU 板上，没有用到的中断线要优先使用低编号的中断线填充，如果 CPU 是 3V 器件，必须通过244/245 隔离。在接口板上，所有用到的中断信号线要用 5 选1 的开关（跳线）选择。55T0out/C0in/CAP056T1out/C1in/CAP1 定时器输出/计数器输入/捕捉脉冲输入，5V TTL 电平，在CPU 板上只有一路时，第二路要用第一路填充，用户板上要通过开关相连。57SPI_NSS0/BFSX0SPI 片选信号

27、58SPI_CLK0/BCLKX0SPI 时钟59SPI_MISO0/BDR0主入从出60SPI_MOSI0/BDX0主出从入SPI 总线，5V TTL 电平，CPU 功能引脚（主） ，在设计 CPU 板时，如果有 SPI 总线，应优先使用这一组，没有用时要悬空。接口板只能做从。复用MCBSP 信号线。10表 3 PORT B 接口定义编号编号定义定义备注备注1+12V2+12V模拟电源，所有的模拟电源都由此产生。3AGND4AGND模拟地，在 CPU 板上的电源接口附近通过 0 欧电阻与电源地相连5SPI_NSS1/BFSX1SPI 片选信号6SPI_CLK1/BCLKX1SPI 时钟7SP

28、I_MISO1/BDR1主入从出8SPI_MOSI1/BDX1主出从入CPU 功能引脚（主） ，在 CPU 板上，当只有一路时要悬空。在接口板上，当 CPU 板上只有一路时也要悬空。而且在系统中只允许与一路相连。复用 MCBSP 信号线。9IIC_SCLIIC 时钟10IIC_SDAIIC 数据CPU 功能引脚。11UART-RxD12UART-TxD简易串口,CPU 功能引脚。当 CPU 只有一路时，要悬空。CPU板上要优先使用。13保留14保留暂未定义15ALEALE 信号16BFSR0 17BCLKR018BFSR119BCLKR1MCBSP 信号线20IIS_LRCK/BFSX0IIS

29、 通道选择时钟21IIS_SDI/BDR0IIS 数据输入22IIS_SDO/BDX0IIS 数据输出23IIS_SCLK/BCLKX0IIS 时钟复用MCBSP信号线24IIS_CDCLKIIS 编解码时钟IIS 接口，CPU 功能引脚。不用时要悬空。25AGIO026AGIO127AGIO228AGIO329AGIO430AGIO531AGIO632AGIO7A 组 GIO，CPU 功能引脚或 CPU 板的扩展 IO。要优先使用。在 CPU 板上当不足时要优先使用低编号信号线填充。在设计接口板时，当 IO 少于 4 个时，每个 IO 都要通过 4 选1 开关（跳线）来选择；但多于 4 个时

30、要用 244 或 273 通过总线扩展 IO,以免与其它接口板冲突。33BGIO034BGIO135BGIO236BGIO337BGIO438BGIO539BGI O640BGIO7B 组 GIO，CPU 功能引脚或 CPU 板的扩展 IO。在 CPU板上当不足时要用 A 组相应信号线填充，顺序同 A 组。在接口板上，同 A 组。11编号编号定义定义备注备注41PWMA042PWMA143PWMA244PWMA3CPU 的 PWM 功能输出，在 CPU 板上，优先布置低编号的信号线，没有用到的信号线要用现有的信号线由低到高依次填充，在接口板上，用户端的每一路都要通过 4 选 1 开关（跳线）选

31、择。45PWMB046PWMB147PWMB248PWMB3CPU 的 PWM 功能输出，在 CPU 板上，如果信号线不足，要用 A 组以标号由低到高填充。在接口板上的设计同 A 组。在设计在设计 CPU 板时，如果板时，如果 CPU 的的 PWM 是分组的，且某是分组的，且某一组的一组的 PWM 数目大于数目大于 4 个时，应将个时，应将 A、B 两组统一布置此组两组统一布置此组信号。信号。49EGIO050EGIO151EGIO252EGIO353EGIO454EGIO555EGIO656EGIO757EGIO858EGIO9接口板 IO，由接口板扩展产生，CPU 板上不能占用，必须悬空。

32、接口板可使用。59AGND模拟地，用以屏蔽输入模拟信号60AINA061AINA162AINA263AINA3模拟信号，在 CPU 上为输入，设计时要优先布置低编号的信号线，空闲信号线要用现有的信号线由低到高依次填充。在用户板上，做输出时要通过 4 选 1 开关（跳线）选择，作输入时可直接连接。64AINB065AINB166AINB267AIN7B3模拟信号，在 CPU 上为输入，空闲时要用A 组信号线顺序填充，在接口板上要做输出时要通过 4 选 1 开关（跳线）选择，作输入时可直接连接。在 PCB布线时，所有的模拟输入集中独立布线，由AGND 覆铜。68AGND模拟地，用以屏蔽输入模拟信号

33、69-12V70-12V模拟电路的负电源。12表 4 PORT C 接口定义表 5 编号编号定义定义备注备注1VREFoutCPU 板参考电压输出2VREFinCPU 板参考电压输入不用时要悬空。3AOUT0CPU 模拟信号输出 04AOUT1CPU 模拟信号输出 1在 CPU 板上只有一路时，优先使用AOUT0,AOUT1 要悬空。5EAOUT0接口板模拟信号输出 06EAOUT1接口板模拟信号输出 1由接口板扩展产生，CPU 板上不能占用，必须悬空。接口板可使用。7XPON触摸屏 X 轴 P8YPON触摸屏 Y 轴 P9XMON触摸屏 X 轴 M10YMON触摸屏 Y 轴 M在 CPU 板

34、上，不用时要悬空。使用时要注意：此信号线直接由触摸屏输出，判断是否需要增加相关驱动电路。在接口板上。可直接与触摸屏（4 线）相连。11R00/CAP212R01/CAP313R02/CAP414R03/CAP5液晶模拟电压输入 0液晶模拟电压输入 1液晶模拟电压输入 2液晶模拟电压输出 3CPU 的捕捉输入，接口板输出。15COM0/VM液晶位输出公共端 016COM1/VFRAME液晶位输出公共端 117COM2/VLINE液晶位输出公共端 218COM3/VCLK液晶位输出公共端 3复用点阵屏的控制信号。19SEG0/VD0/VR0液晶段输出 020SEG1/VD1/VR1液晶段输出 12

35、1SEG2/VD2/VR2液晶段输出 222SEG3/VD3/VR3液晶段输出 323SEG4/VD4/VR4液晶段输出 424SEG5/VD5/VG0液晶段输出 525SEG6/VD6/VG1液晶段输出 626SEG7/VD7/VG2液晶段输出 727SEG8/VG3液晶段输出 828SEG9/VG4液晶段输出 929SEG10/VG5液晶段输出 1030SEG11/VB0液晶段输出 1131SEG12/VB1液晶段输出 1232SEG13/VB2液晶段输出 1333SEG14/VB3液晶段输出 1434SEG15/VB4液晶段输出 15复用点阵屏的数据信号线。当CPU 具有 TFT 和ST

36、N 两种 LCD 控制器时，优先使用TFT 类型的 LCD接口。35SEG16/SDCLK36SEG17/SDCMD37SEG18/SD038SEG19/SD1液晶段输出 16液晶段输出 17液晶段输出 18液晶段输出 19复用为 SD 卡的接口。CPU 上自带段式液晶控制器的接口，不用时要选悬空。39SEG20/SD2液晶段输出 2040SEG21/SD3液晶段输出 2113JTAG 接口定义注：JTAG 接口的电源（VCC）要参考 CPU 芯片的技术手册和 JTAG 电缆线的要求。4、各部分电路原理(1)DAC0832 芯片原理管脚功能介绍（如图 5 所示）图 5 DAC0832 管脚图(

37、1) DI7DI0：8 位的数据输入端，DI7为最高位。(2) IOUT1：模拟电流输出端 1，当 DAC 寄存器中数据全为 1 时，输出电流最大，当 DAC寄存器中数据全为 0 时，输出电流为 0。(3) IOUT2：模拟电流输出端 2， IOUT2与 IOUT1的和为一个常数，即 IOUT1IOUT2常数。编号ARM 定义DSP 定义CYGNAL 定义1VCCTMS VCC2GNDnTRSTGND3nTRSTTDIGND4GNDGNDTCK5TDIVCCTMS6GND空TDO7TMSTDOTDI8GNDGND空9TCKTCKGND10GNDGND空11TDOTCK12nRESETGND13

38、VCCEMU014GNDEMU114(4) RFB：反馈电阻引出端，DAC0832 内部已经有反馈电阻，所以 RFB端可以直接接到外部运算放大器的输出端，这样相当于将一个反馈电阻接在运算放大器的输出端和输入端之间。(5) VREF：参考电压输入端，此端可接一个正电压，也可接一个负电压，它决定 0 至 255的数字量转化出来的模拟量电压值的幅度，VREF范围为(+10-10)V。VREF端与 D/A 内部T 形电阻网络相连。(6) Vcc：芯片供电电压，范围为(+5 15)V。(7) AGND：模拟量地，即模拟电路接地端。(8) DGND：数字量地。 当 WR2 和 XFER 同时有效时，8 位

39、 DAC 寄存器端为高电平“1”，此时 DAC 寄存器的输出端 Q 跟随输入端 D 也就是输入寄存器 Q 端的电平变化；反之，当端为低电平“0”时，第一级 8 位输入寄存器 Q 端的状态则锁存到第二级 8 位 DAC 寄存器中，以便第三级8 位 DAC 转换器进行 D/A 转换。一般情况下为了简化接口电路，可以把和直接接地，使第二级 8 位 DAC 寄存器的输入端到输出端直通，只有第一级 8 位输入寄存器置成可选通、可锁存的单缓冲输入方式。 特殊情况下可采用双缓冲输入方式，即把两个寄存器都分别接成受控方式制作低频信号发生器有许多方案：主要有单缓冲方式，双缓冲方式和直通方式。单缓冲方式具有适用于

40、只有一路模拟信号输出或几路模拟信号非同步输出的情形的优点，但是电路线路连接比较简单。而双缓冲方式适用于在需要同时输出几路模拟信号的场合，每一路模拟量输出需一片 DAC0832 芯片，构成多个 DAC0832 同步输出电路，程序简单化，但是电路线路连接比较复杂。根据以上分析，我们的课题选择了单缓冲方式使用方便，程序简单，易操作。工作原理DAC0832 主要由 8 位输入寄存器、8 位 DAC 寄存器、8 位 D/A 转换器以及输入控制电路四部分组成。8 位输入寄存器用于存放主机送来的数字量，使输入数字量得到缓冲和锁存，由加以控制；8 位 DAC 寄存器用于存放待转换的数字量，由加以控制；8 位

41、D/A转换器输出与数字量成正比的模拟电流；由与门、非与门组成的输入控制电路来控制 2个寄存器的选通或锁存状态。原理框图如图 6 所示。(M S B )7ID6ID5ID4ID3ID2ID1ID0ID(L S B )IL EC S1RW2RWX F E R当当 L E = 1时时 , ,输输 出出 数数据据 随随 输输 入入 变变 化化 。L E 2FERV1TUOI2TUOIRf bA G N DD G N DCCVDQDQDQDQ 8位位 输输 入入寄寄 存存 器器 8? D A C? 8? D A C转转 换换 器器? 3-3 D A C 0832?当当 L E = 0时时 , ,输输 出

42、出 数数据据 被被 锁锁 存存 。L E 115图 6 DAC0832 的原理框图DAC0832 与反相比例放大器相连，实现电流到电压的转换，因此输出模拟信号的极性与参考电压的极性相反，数字量与模拟量的转换关系为Vout1=-Vref（数字码/256）若 D/A 转换器输出为双极性，如图 4 所示。Iout1Iout2VfbDA C0832U1567B1098CR2=RR1=2RR3=2RRVout2Vref=(字字 字-128)/128+5VVout1I1I2图 7 D/A 转换器双极性输出电路图 7 中，运算放大器 A2的作用是把运算放大器 A1的单向输出电压转换成双向输出电压。其原理是将

43、 A2的输入端 通过电阻 R1与参考电压 VREF相连，VREF经 R1向 A2提供一个偏流 I1，其电流方向与 I2相反，因此运算放大器 A2的输入电流为 I1、I2之代数和。则 D/A 转换器的总输出电压为：VOUT2= -(R3/R2) VOUT1+(R3/R1) VREF设 R1=R3=2R R2=R，则 VOUT2= -(2VOUT1+VREF)DAC0832 主要是用于波形的数据的传送，是本题目电路中的主要芯片。DAC0832 电路原理图（如图 8 所示）16S1S2S3S4R11KR21KR31KR41KR51KR61KR71KR81KVC CP10P11P12P13P14P15

44、P16P17112233445566778899101011111212131314141515161617171818191920202121222223232424252526262727282829293030313132323333343435353636373738383939404041414242434344444545464647474848494950505151525253535454555556565757585859596060U1PORTA11223344556677889910101111121213131414151516161717181819192020212

45、12222232324242525262627272828292930303131323233333434353536363737383839394040414142424343444445454646474748484949505051515252535354545555565657575858595960606161626263636464656566666767686869697070U2PORTBVC CD0D1D2D3D4D5D6D7A8A9A10CS0CS1CS2CS3CS4CS5CS6CS7WRP10P11P12P13P14P15P16P17+12V-12VAG NDAG NDA

46、G NDCS1WR 12AG ND3D134D125D116D107Vfer8Rfb9GN D10Iout111Iout212D1713D1614D1515D1416Xfer17WR 218ILE19VC C20U3DAC0832VC CAG NDD0D1D2D3D4D5D6D7CS2CS2WRWRRW1kC20.2u+123411-U4ALM324C10.47uVC CR910K+567-U4BLM324R1020KR1120KAG NDAG ND+12V-12VLiLEDVC CRi680RUo12345678U51403L1L2L3L4Ci10.1uCi20.1uCi30.1uVC CC

47、i422uCi510uCi610u+12V-12VAG NDAG NDAG NDAG ND(2)LM324 工作原理（管脚功能如图 9 所示） 图 9 LM324 管脚图LM324 时四运放集成电路 ，它采用 14 脚双烈直插塑料封袋，外形如图 1 所示。他的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。每一组运算放大器可用图中所示的符号来表示，它有 5 个引出脚，其中“+”、 “-”为两个信号输入端， “V+”、 “V-”为正、负电源端， “OUT”为输出端。两个信号输入端中， “-”为反相输入端，表示运放输出端 OUT 的信号与该输入端的为相反；“+”为同相输入端，

48、表示运放输出端OUT 的信号与输入端的相位相同。LM324 的引脚排列见图 9。由于 LM324 四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可但电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。在此项目中用了 LM324 的三组运放，分别置于第一级输出，第一、二级之间，第二级输出。17(3)MC1403 工作原理（管脚功能如图 10 所示） 图 10 MC1403 管脚图MC1403 是低压基准芯片。一般用作 8 到 12bit 的 D/A 芯片的基准电压等一些需要基本精准的基准电压的场合。输出电压：2.5V+/-25Mv输入电压范围：4.5Vto40V输出电流：10Ma因为输出是固定的，

49、所以电路很简单。就是 Vin 接电源输入，GND 接地，Vout 加一个 0.1uf 到 1uf 的电容就可以了。Vout 一般用于 8 到 12bit 的 D/A 芯片的基准电压。在此项目里 MC1403 起到了稳压的作用，它基准了 DAC0832 的 8 脚需要的 2.5V。使其DAC0832 能够正常工作。四、软件设计达盛平台有 DSP、ARM、单片机等，经过分析和我们所学知识，我们选用单片机平台。因为单片机技术比较成熟，开发过程可利用的资源和工具丰富，最大的优点是价格便宜，成本低。调试软件采用 Keil51.keiluVison 是众多单片机应用开发软件中优秀软件之一，界面友好，易写易

50、操作。在调试程序中，软件仿真功能也很强，软件调通，再通过编程器下载到 AT89S52 中，然后插到系统中即可独立完成所有的控制。软件设计上，根据功能分了几个模块编程。模块主要有：主程序模块、锯齿波模块、三角波模块、正弦波模块、方波模块、延时子程序模块等。显示波形模块是利用 DAC0832 的 8 位特点，把波形的数据以 8 位数据的形势送进CPU 中，只要一按键就能显示波形。181、主程序流程图开始KEY1键按下了吗？KEY3键按下了吗？KEY2键按下了吗？KEY4键按下了吗？输出锯齿波输出三角波输出正弦波输出方波YYYYNNNN本软件设计过程中主要实现利用按键来控制不同波形的输出，当按键 1

51、 按下时，函数发生器就输出锯齿波；当按键 2 按下时，函数发生器就输出三角波；当按键 3 按下时，函数发生器就输出正弦波；当按键 4 按下时，函数发生器就输出方波。通过按键可以以任意循环方式输出不同波形。2、锯齿波程序流程图开始#00HA（A）0832输出（A）=F0H？A+1A置DAC0832口地址4000HNY锯齿波产生首先将 DAC0832 口地址至为 4000H，然后将 00H 送入寄存器 A 中，DAC0832 输出 A 中的内容，当 A 中的内容等于 F0H 返回开始，当 A 中的内容不为 0FH时，A 中的内容累加，从而输出波形。3、三角波程序流程图19三角波产生首先将DAC08

52、32 口地址至为 4000H，通过 A 中数值的加一递升，当 A 中的内容为 0 时，与0FFH 相比，相等时 A 中的内容减一递减，从而循环产生三角波。4、正弦波程序流程图开始置0832口地址000H查表格取数送0832+1取表格初值R100H正弦波波形设计通过查表指令得出。开始置DAC0832口地址4000H（A）? 0832输出A+1? AA=0?A-1? A输入一个数字量FFH? A（A）? 0832输出输入一个数字量00H? AA=0?YNNY205、方波程序流程图方波产生首先将DAC0832 口地址至为4000H，当 A 中的内容为 0 时，输出对应模拟量，然后延时，当 A 中的内

53、容为 0FFH 时，同样输出对应模拟量，再延时，从而得到方波。6、延时子程序流程图开始R6赋初值R7赋初值R7减1R7是否为0？R6减1R6是否为0？返回YYNN开始置0832口地址000H输出对应模拟量00H? A延时H? A输出对应模拟量延时21延时程序如下：DELY: MOV R7,#07HDLY0: MOV R6,#00H NOPDLY1: DJNZ R6,DLY1 DJNZ R7,DLY0 RET方波的上限和下限的延时时间为：3ms S=1+(1+1+2256+2)7=3612S五、测试结论（1）硬件板如图 11 所示图 11 硬件板图（2）产生各种波形电压输出范围及频率如下：锯齿波

54、：VP-P min=2.2V T=4.6msf=217.3913Hz VP-P max=4.6V22三角波：VP-P min=2.4VT=6.2msf=161.28032Hz VP-P max=5V正弦波：VP-P min=2.8VT=9.2msf=108.69565Hz VP-P max=3.4V方波： VP-P min=2.8VT=10.8ms f=92.592593Hz VP-P max=3.4V通过按键控制可产生方波、锯齿波、三角波、正弦波等，同时用 LED 显示灯指示对应的波形。所产生的波形 VP-P范围为 2.25 V,频率范围为 92.592593Hz 217.3913Hz,波形

55、准确并且平滑。本系统设计简单、性能优良，具有一定的实用性。（3）设计电路板及示波器测试的波形采用型号为固纬GOS620(20MHz)的示波器，测试结果如图所示。正弦波：锯齿波：三角波：23方波：六、致谢词毕业设计的完成和论文的完成要感谢很多人。首先要感谢学校给我提提供了做这个系统的机会，感谢学校的各位领导和老师一直以来对我的教导和帮助。感谢指导老师，给我进行了很多的辅导，不仅在技术上给了我很大帮助，也在系统需求和设计方面给予了我很大帮助。老师的谆谆教导，使我受益匪浅。感谢学校其他老师和同学给予的帮助和支持。经过近半年的锻炼和学习,我们学到了许多书本上没有的知识,从方案的论证、课题的选择、电路原

56、理，到电路上元器件的焊接、电路的调试，程序的编写，调试下载，一步步，我们收获很大。在设计中，我们力求硬件电路简单，充分发挥软件灵活方面的特点，满足系统设计要求。这中间，我们也遇到了许多困难，在老师的帮助下，一个个也都战胜了。24七、结束语 经过近半年的锻炼和学习,我们学到了许多书本上没有的知识,从方案的论证、课题的选择、电路原理，到电路上元器件的焊接、电路的调试，程序的编写，调试下载，一步步，我们收获很大。在设计中，我们力求硬件电路简单，充分发挥软件灵活方面的特点，满足系统设计要求。这中间，我们也遇到了许多困难，在老师的帮助下，一个个也都战胜了。感谢北京达盛科技给了我们这么好的一次机会，也感谢

57、学院和电子系给我们的支持。八、参考文献1 穆 兰.单片微型机计算机原理及接口技术M.北京机械工业出版社2 张毅刚，等.MCS-51 单片机应用设计M.哈尔滨工业大学出版社3 蒋智勇，等.单片微型计算机原理及应用M.沈阳辽宁科学技术出版社4 何立民.单片及应用文集（1）M.北京航天航空大学出版社九、附录1、元件清单标号标注封装DAC0832U1DIP20LM324U2DIP14MC1403U3DIP81KR1AXIAL0.41KR2AXIAL0.41KR3AXIAL0.41KR4AXIAL0.41KR5AXIAL0.41KR6AXIAL0.41KR7AXIAL0.4251KR8AXIAL0.41

58、0KR9AXIAL0.420KR10AXIAL0.420KR11AXIAL0.41KRiAXIAL0.4电位器 10KRWVR50.47UFC1RAD0.20.2UFC2RAD0.20.1UFCi1RAD0.20.1UFCi2RAD0.20.1UFCi3RAD0.222UFCi4 TO-510UFCi5TO-510UFCi6TO-5LEDL1DIODE0.4LEDL2DIODE0.4LEDL3DIODE0.4LEDL4DIODE0.4LEDL5DIODE0.4PORTAHEADER 30X2SSW60PORTBHEADER 35X2SSW70272、 电路原理图A1B2C3E14E25E36Y

59、015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77U574LS138A13A14A15CS0CS1CS2CS3CS4CS5CS6CS7VC C+C122uJT11.0592MHZRi11KVC CRSTSRETC227PC327PP101P112P123P134P145P156P167P178RE SET9RX D10TX D11INT 012INT 113T014T115WR16RD17X118X219GN D20VC C40P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732EA /VP31AL E/P30PSE N29P2021P2122P2223P2

60、324P2425P2526P2627P2728AT 89S51/52AT89S51/52U1VC CVC CGN DGN DP10P11P12P13P14P15P16P17RSTP30P31P32P33P34P35P36P37AL EPSE ND0D1D2D3D4D5D6D7A8A9A10A11A12A13A14A15S1S2S3S4R11KR21KR31KR41KR51KR61KR71KR81KVC CP10P11P12P13P14P15P16P17LiLEDVC CRi680RL1L2L3L4CS1WR 12AG ND3D134D125D116D107Vfer8Rfb9GN D10Iout

61、111Iout212D1713D1614D1515D1416Xfer17WR 218ILE19VC C20U3DAC0832VC CAG NDD0D1D2D3D4D5D6D7CS2CS2WRWRRW10kC20.2u+123411-U4ALM324C10.47uVC CR910K+567-U4BLM324R1020KR1120KAG NDAG ND+12V-12VUo12345678U21403Ci10.1uCi20.1uCi30.1uAG NDAG ND283、PCB 图4、程序清单;按键 KEY1:锯齿波 按键 KEY2:三角波 按键 KEY3: 正弦波 ;按键 KEY4: 方波; ORG

62、 0000H LJMP MAIN ORG 0100HMAIN:MOV SP,#50H;利用 dac0832 产生锯齿波;B1: MOV A,#00HLP1:SETB P1.5 SETB P1.629 SETB P1.7 CLR P1.4 MOV DPTR,#4000H MOVX DPTR,A CJNE A,#0F0H,MORE JNB KEY2,B2 JNB KEY3,B3 JB KEY4,D0 LJMP B4D0: SJMP B1MORE:INC A SJMP LP1;利用 dac0832 产生三角波;B2: MOV A,#00HUP1:SETB P1.4 SETB P1.6 SETB P1

63、.7 CLR P1.5 MOV DPTR,#4000H MOVX DPTR,A INC A JNZ UP1DOWN1: DEC A MOVX DPTR,A JNZ DOWN1 JNB KEY1,B1 JNB KEY3,B3 JB KEY4,C0 LJMP B4C0: SJMP UP1 ;利用 dac0832 产生正弦波;B3: MOV R1,#00H ;取表格初值 ;在表格里取数送到指定地址/ LOOP1:SETB P1.430 SETB P1.5 SETB P1.7 CLR P1.6 MOV A,R1 MOV DPTR,#SETTAB MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#4000

64、H MOVX DPTR,A INC R1;表格加一 JNB KEY1,B1 JNB KEY2,B2 JB KEY4,E0 LJMP B4E0: AJMP LOOP1 ;循环 SETTAB: ;正弦表格/ DB 80H,83H,86H,89H,8DH,90H,93H,96H DB 99H,9CH,9FH,0A2H,0A5H,0A8H,0ABH,0AEH DB 0B1H,0B4H,0B7H,0BAH,0BCH,0BFH,0C2H,0C5H DB 0C7H,0CAH,0CCH,0CFH,0D1H, 0D4H,0D6H,0D8H DB 0DAH,0DDH,0DFH,0E1H,0E3H, 0E5H,0E

65、7H,0E9H DB 0EAH,0ECH,0EEH,0EFH,0F1H, 0F2H,0F4H,0F5H DB 0F6H,0F7H,0F8H,0F9H,0FAH, 0FBH,0FCH,0FDH DB 0FDH,0FEH,0FFH,0FFH,0FFH, 0FFH,0FFH,0FFH DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH, 0FFH,0FEH,0FDH DB 0FDH,0FCH,0FBH,0FAH,0F9H, 0F8H,0F7H,0F6H DB 0F5H,0F4H,0F2H,0F1H,0EFH, 0EEH,0ECH,0EAH DB 0E9H,0E7H,0E5H,0E3H,0E1H,

66、 0DEH,0DDH,0DAH DB 0D8H,0D6H,0D4H,0D1H,0CFH, 0CCH,0CAH,0C7H DB 0C5H,0C2H,0BFH,0BCH,0BAH, 0B7H,0B4H,0B1H DB 0AEH,0ABH,0A8H,0A5H,0A2H, 9FH, 9CH, 99H DB 96H, 93H, 90H, 8DH, 89H, 86H, 83H, 80H DB 80H, 7CH, 79H, 78H, 72H, 6FH, 6CH, 69H DB 66H, 63H, 60H, 5DH, 5AH, 57H, 55H, 51H DB 4EH, 4CH, 48H, 45H, 43H, 40H, 3DH, 3AH DB 38H, 35H, 33H, 30H, 2EH, 2BH, 29H, 27H 31DB 25H, 22H, 20H, 1EH, 1CH, 1AH, 18H, 16H DB 15H, 13H, 11H, 10H, 0EH, 0DH, 0BH, 0AH DB 09H, 08H, 07H, 06H, 05H, 04H, 03H, 02H DB 02H, 01H, 00