簡易函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計

1、單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)課程設(shè)計（論文）課程設(shè)計（論文）題目：題目： 簡易函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計簡易函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計 院（系）：院（系）： 專業(yè)班級：專業(yè)班級： 學(xué)學(xué) 號：號： 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： （簽字）起止時間：起止時間： 2015.6.222015.6.222015.7.32015.7.3 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計 說 明 書 （論文）本科生課程設(shè)計（論文）I課程設(shè)計（論文）任務(wù)及評語課程設(shè)計（論文）任務(wù)及評語院（系）：電氣工程學(xué)院 教研室：自動化 本科生課程設(shè)計（論文）II注：成績：平時20% 論文質(zhì)量60% 答辯20% 以百分制計算

2、學(xué) 號1學(xué)生姓名專業(yè)班級 課程設(shè)計（論文）題目簡易函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計課程設(shè)計（論文）任務(wù)實現(xiàn)功能實現(xiàn)功能（1）設(shè)計一個基于單片機的信號發(fā)生器；（2）能夠輸出三種波形，用按鍵控制，K0 啟?？刂啤1 鍵控制輸出鋸齒波、K2 鍵控制輸出三角波、K3 鍵控制輸出梯形波；（3）能夠通過按鍵進行波形參數(shù)設(shè)置；（4）能夠通過顯示模塊輸出波形的主要參數(shù)。設(shè)計任務(wù)及要求設(shè)計任務(wù)及要求1、分析系統(tǒng)功能，確定系統(tǒng)硬件組成；2、設(shè)計系統(tǒng)的硬件電路圖；3、編寫相應(yīng)的軟件，完成控制系統(tǒng)的控制要求；4、上機調(diào)試、完善程序；5、按學(xué)校規(guī)定格式，撰寫、打印設(shè)計說明書一份；設(shè)計說明書應(yīng)在4000 字以上。技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)波形

3、幅值5V，頻率10Hz-1kHz之間。進度計劃1、布置任務(wù)，查閱資料，確定系統(tǒng)設(shè)計方案（2天）2、系統(tǒng)硬件設(shè)計及模塊選擇（3天）3、系統(tǒng)軟件設(shè)計及編寫功能程序及調(diào)試（3天）4、撰寫、打印設(shè)計說明書（1天）5、驗收及答辯（1天）指導(dǎo)教師評語及成績平時： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日本科生課程設(shè)計（論文）III摘 要信號發(fā)生器又稱信號源或振蕩器,在生產(chǎn)實際和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。各種波形曲線各可以用三角函數(shù)方程式來表示。能夠產(chǎn)生多種波形，如三角波、鋸齒波、矩形波、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號發(fā)生器。 信號發(fā)生器在電路實驗和設(shè)備檢測中有著十分廣泛的用途。通過對信號發(fā)生器

4、原理以及機構(gòu)的分析，我們設(shè)計了一個能產(chǎn)生鋸齒波，三角波，梯形波的信號發(fā)生器。本課題采用 STC12C5A60S2 單片機作為數(shù)據(jù)處理及控制核心，DAC0832 作為輸出 D/A 轉(zhuǎn)換，LM358 作為輸出信號放大芯片，LCD12864 作為顯示界面，用來顯示幅值、周期（頻率） 、波形名稱、操作提示等信息的設(shè)計方法，介紹了簡易函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計的基本工作原理和應(yīng)用，并詳細敘述了單元電路結(jié)構(gòu)、元件連線、信號控制方法及相應(yīng)程序設(shè)計。關(guān)鍵詞：函數(shù)信號發(fā)生器；鋸齒波；三角波；梯形波本科生課程設(shè)計（論文）IV目 錄第 1 章 緒論 .1第 2 章 課程設(shè)計的方案 .22.1 概述 .22.2 方案比較 .

5、2第 3 章 硬件設(shè)計 .43.1 主控系統(tǒng) .43.2 波形轉(zhuǎn)換（D/A）電路 .63.3 波形輸出放大電路 .73.4 顯示接口電路 .103.4.1 LCD12864 管腳功能描述：.113.4.2 控制界面的 4 種模式.113.5 按鍵電路 .123.6 下載調(diào)試電路 .12第 4 章 軟件設(shè)計 .154.1 主程序流程圖 .154.2 鋸齒波的產(chǎn)生 .164.3 三角波的產(chǎn)生 .164.4 梯形波的產(chǎn)生 .18第 5 章 課程設(shè)計總結(jié) .19參考文獻 .20附錄 .21本科生課程設(shè)計（論文）1第 1 章 緒論信號發(fā)生器是研究及工程實踐中的重要儀表之一，在電子工程，通信工程，自動控制

6、，測量儀器，儀表和計算機等技術(shù)領(lǐng)域的系統(tǒng)設(shè)計及調(diào)試過程中，用不同頻率的鋸齒波，三角波和梯形波作為信號源，應(yīng)用十分方便。過去常由分立元件及集成運放構(gòu)成信號發(fā)生器，分立元件體積大，相對耗能高，故障頻率也高。隨著集成電路的迅速發(fā)展，用集成電路很快，很方便的構(gòu)成各種信號的波形發(fā)生器。用集成電路制作的信號波形發(fā)生器與其它信號波形發(fā)生器相比，其波形質(zhì)量，幅度和頻率穩(wěn)定性等性能指標，都有很大的提高。早在 1978 年，由美國 Wavetek 公司和日本東亞電波工業(yè)公司公布了最高取樣頻率為 5MHz，可以形成 256 點（存儲長度）波形數(shù)據(jù)，垂直分辨率為 8bit，主要用于振動、醫(yī)療、材料等領(lǐng)域的第一代高性能

7、信號源，經(jīng)過將近 30 年的發(fā)展，伴隨著電子元器件、電路、及生產(chǎn)設(shè)備的高速化、高集成化，波形發(fā)生器的性能有了飛速的提高，變得操作越來越簡單而輸出波形的能力越來越強。波形操作方法的好壞，是由波形發(fā)生器控制軟件質(zhì)量保證的，編輯功能增加得越多，波形形成的操作性越好。波形發(fā)生器是能夠產(chǎn)生大量的標準信號和用戶定義信號，并保證高精度、高穩(wěn)定性、可重復(fù)性和易操作性的電子儀器。函數(shù)波形發(fā)生器具有連續(xù)的相位變換、和頻率穩(wěn)定性等優(yōu)點，不僅可以模擬各種復(fù)雜信號，還可對頻率、幅值、相移、波形進行動態(tài)、及時的控制，并能夠與其它儀器進行通訊，組成自動測試系統(tǒng)，因此被廣泛用于自動控制系統(tǒng)、震動激勵、通訊和儀器儀表領(lǐng)域。信號

8、發(fā)生器作為實驗的輔助工具，主要是提供各種不同類型以及不同頻率和幅度的信號。本設(shè)計提出了利用單片機系統(tǒng)來控制簡易函數(shù)信號發(fā)生器的思路，運用程序得到數(shù)字信號，再通過 D/A 轉(zhuǎn)換得到模擬信號，通過按鍵來選擇或切換不同類型的信號。波形頻率的變化由程序來控制，即通過改變定時器的初值來改變輸出波形相鄰兩點的時間間隔，從而實現(xiàn)波形頻率的改變。此種思路可以簡化信號發(fā)生器的硬件組成，結(jié)構(gòu)簡單，可以設(shè)計各種不同類型的信號，且制作成本較低。本科生課程設(shè)計（論文）2第 2 章 課程設(shè)計的方案2.1 概述信號發(fā)生器是一種常用的信號源,廣泛地用于電子電路、自動控制系統(tǒng)和教學(xué)實驗等領(lǐng)域。目前使用的信號發(fā)生器大部分是函數(shù)信

9、號發(fā)生器，而且特殊波形發(fā)生器的價格昂貴，設(shè)計使用 STC12C5A60S2 單片機和 DAC0832，可產(chǎn)生鋸齒波，三角波和梯形波，波形的頻率可用程序控制改變。在單片機上添加外圍器件，通過鍵盤控制波形頻率的增減以及波形的選擇，并采用 LCD12864 顯示頻率大小，在單片機的輸出端口接 DAC0832 進行 D/A 轉(zhuǎn)換，再通過運放進行波形調(diào)整，最后輸出波形接在示波器上顯示。單片機會對按鍵進行掃描，當(dāng)偵測到某個按鍵按下后，則進入該按鍵對應(yīng)的子程序。 在按鍵子程序中，將電壓信號設(shè)計成隨時間周期變化的數(shù)字量序列，并將這些數(shù)字量序列發(fā)送給 D/A 芯片，D/A 芯片采用 DAC0832，工作在直通方

10、式，從而直接將單片機發(fā)送過來的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成隨時間周期性變化的模擬電壓信號。再將該模擬電壓信號輸送到示波器的一個輸入端，并使示波器工作在波形觀測模式下，此時該信號將被加載到示波器內(nèi)的顯示屏上，再調(diào)整示波器的掃描信號頻率，使之與單片機所產(chǎn)生的電壓信號頻率匹配，則熒光屏上可觀察到該信號的曲線圖形。2.2 方案比較方案一：用模擬分立元件或單片壓控函數(shù)發(fā)生器 MAX038，通過調(diào)整外部元件可改變輸出頻率，但采用模擬器件由于元件分散性太大，即使使用單片函數(shù)發(fā)生器，參數(shù)也與外部元件有關(guān)，外接的電阻電容對參數(shù)影響很大，因而產(chǎn)生的頻率穩(wěn)定度較差、精度低、抗干擾能力低、成本也高，且靈活性較差，不能實現(xiàn)任意波形以及

11、波形運算輸出等智能化的功能。方案二：采用程控鎖相環(huán)頻率合成方案。鎖相環(huán)頻率合成是將高穩(wěn)定度和高精確度的標準頻率經(jīng)過加減乘除的運算產(chǎn)生同樣穩(wěn)定度和精確度的大量離散頻率，在一定程度上解決了既要頻率穩(wěn)定精確、又要頻率在較大范圍可變的矛盾，能產(chǎn)生方波，通過積分電路就可以得到同頻率的三角波，再經(jīng)過濾波器就可以得到正弦波，但不能滿足任意波形的輸出要求，功能擴展能力有限。本科生課程設(shè)計（論文）3方案三：信號發(fā)生器設(shè)計采用 STC12C5A60S2 單片機作為數(shù)據(jù)處理及控制核心，DAC0832 作為輸出 D/A 轉(zhuǎn)換，LM358 作為輸出信號放大芯片，LCD12864 作為顯示界面，用來顯示幅值、周期（頻率）

12、 、波形名稱、操作提示等信息。該方案控制性好且容易實現(xiàn)，制作方便，具有功能擴展的能力。在分析現(xiàn)有信號發(fā)生器工作原理的基礎(chǔ)上，通過分析比較后，方案三設(shè)計的函數(shù)信號發(fā)生器，在應(yīng)用于高校實驗室學(xué)生實踐方面，具有硬件簡單，價格低廉，容易對頻率和幅值進行控制等優(yōu)點。所以選擇方案三作為本設(shè)計的最終方案，總體框圖如圖 2.1 所示。 圖2.1 函數(shù)信號發(fā)生器總體框圖 STC12C5A60S2單片機DAC0832D/A 轉(zhuǎn)換模塊波形轉(zhuǎn)換頻率調(diào)整主控晶振復(fù)位放大電路輸出波形顯示模塊本科生課程設(shè)計（論文）4第 3 章 硬件設(shè)計本系統(tǒng)由主控系統(tǒng)、波形轉(zhuǎn)換（D/A）電路、波形輸出放大電路、顯示接口電路、按鍵電路、下載

13、調(diào)試電路六部分組成。3.1 主控系統(tǒng)在眾多的 51 系列單片機中，要算國內(nèi) STC 公司的 1T 增強系列更具有競爭力，因他不但和 8051 指令、管腳完全兼容，而且其片內(nèi)的具有大容量程序存儲器且是 FLASH 工藝的，如 STC12C5A60S2 單片機內(nèi)部就自帶高達 60KB 的 FLASH ROM,這種工藝的存儲器用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫。而且 STC 系列單片機支持串口程序燒寫。顯而易見，這種單片機對開發(fā)設(shè)備的要求很低，開發(fā)時間也大大縮短。寫入單片機內(nèi)的程序還可以進行加密，這又很好地保護了你的勞動成果。STC12C5A60S2/AD/PWM 系列單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘/機

14、器周期(1T)的單片機，是高速、低功耗、超強抗干擾的新一代 8051 單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051,但速度快 8-12 倍。內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路,2 路 PWM,8 路高速 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換(250KB/s),運行處理速度快穩(wěn)定且抗干擾能力強,主控電路如圖3.1 所示。本科生課程設(shè)計（論文）5圖3.1 STC12C5A60S2主控電路在單片機內(nèi)有一個高增益的反相放大器，反相放大器的輸入端為XTAL1，輸出端為 XTAL2，由該放大器組成的振蕩電路和時鐘電路一起構(gòu)成了單片機的時鐘方式。根據(jù)硬件電路的不同，單片機的時鐘連接方式可分為內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式， 本單

15、片機主控系統(tǒng)采用內(nèi)部時鐘方式，在 XTAL1和 XTAL2 引腳兩端跨接石英晶體振蕩器和兩個微調(diào)電容構(gòu)成振蕩電路，通常C1和 C2 一般取 22pF，晶振的頻率取值在 1.2MHz12MHz 之間，電路如圖 3.2所示。圖3.2 主控晶振電路復(fù)位電路采用按鍵和上電綜合復(fù)位設(shè)計。其工作原理是：當(dāng)上電或復(fù)位按鍵按下時，電容兩端電壓不能突變相當(dāng)于短路，5V 的電通過電阻給電容進行充電，電容兩端的電壓會由 0V 慢慢的升到 4V 左右(此時間很短一般小于 0.3 秒），RC構(gòu)成的微分電路在上電瞬間產(chǎn)生一個微分脈沖，其寬度大于兩個機器周期，于是單片機 RESET 引腳為高電平，然后對電容充電。RST 端

16、電壓慢慢下降，降到一定程度即為低電平,單片機開始工作,復(fù)位電路如圖 3.3 所示。本科生課程設(shè)計（論文）6圖3.3 復(fù)位電路3.2 波形轉(zhuǎn)換（D/A）電路波形轉(zhuǎn)換的目的是將波形樣值的編碼由數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬值，完成波形的輸出。此電路時由一片 DAC0832 芯片構(gòu)成，DAC0832 是一個具有兩個輸入數(shù)據(jù)寄存器的 8 位數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器,是 8 分辨率的 D/A 轉(zhuǎn)換集成芯片,與微處理器完全兼容。此 D/A 轉(zhuǎn)換芯片以其價格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點，在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。D/A 轉(zhuǎn)換器由 8 位輸入鎖存器、8 位 DAC 寄存器、8 位D/A 轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。DA

17、C0832 是具有 20 條引線的貼片封裝的 CMOS器件，它內(nèi)部具有兩級數(shù)據(jù)寄存器，完成 8 位電流 D/A 轉(zhuǎn)換，所以不需要外加電路。對于不同的信號，可以分別設(shè)計一個子程序，并與某個按鍵對應(yīng)，當(dāng)該按鍵按下后，進入該子程序；然后，在每個子程序中，可以設(shè)計一個函數(shù)，將要實現(xiàn)的電壓信號設(shè)計為周期性變化的數(shù)字代碼序列向 DAC0832 發(fā)送數(shù)字編碼，經(jīng)過D/A 轉(zhuǎn)換后輸出就可以得到波形。假如 N 個點構(gòu)成波形的一個周期，則 DAC0832輸出 N 個樣點值后，樣值點形成的運動軌跡，即一個周期。重復(fù)輸出 N 個點后，成為第二個周期。利用單片機的晶振控制輸出周期的速度，也就是控制輸出的波形的頻率。這樣

18、就控制了輸出波形的幅值和頻率，波形轉(zhuǎn)換電路如圖 3.4 所示。圖3.4 波形轉(zhuǎn)換電路本科生課程設(shè)計（論文）7根據(jù)對 DAC0832 的數(shù)據(jù)鎖存器和 DAC 寄存器的不同的控制方式，DAC0832 有三種工作方式：直通方式、單緩沖方式和雙緩沖方式。1、單緩沖方式。單緩沖方式是控制輸入寄存器和 DAC 寄存器同時接收資料，或者只用輸入寄存器而把 DAC 寄存器接成直通方式。此方式適用只有一路模擬量輸出或幾路模擬量異步輸出的情形。2、雙緩沖方式。雙緩沖方式是先使輸入寄存器接收資料，再控制輸入寄存器的輸出資料到 DAC 寄存器，即分兩次鎖存輸入資料。此方式適用于多個 D/A 轉(zhuǎn)換同步輸出的情節(jié)。3、直

19、通方式。直通方式是資料不經(jīng)兩級鎖存器鎖存，即 CS，XFER ，WR1 ，WR2 均接地，ILE 接高電平。此方式適用于連續(xù)反饋控制線路和不帶微機的控制系統(tǒng)，不過在使用時，必須通過另加 I/O 接口與 CPU 連接，以匹配 CPU 與 D/A轉(zhuǎn)換。 DAC0832 是采樣頻率為八位的 D/A 轉(zhuǎn)換芯片，集成電路內(nèi)有兩級輸入寄存器，使 DAC0832 芯片具備雙緩沖、單緩沖和直通三種輸入方式，以便適于各種電路的需要，如要求多路 D/A 異步輸入、同步轉(zhuǎn)換等，所以這個芯片的應(yīng)用很廣泛。D/A 轉(zhuǎn)換結(jié)果采用電流形式輸出。若需要相應(yīng)的模擬電壓信號，可通過一個高輸入阻抗的線性運算放大器實現(xiàn)。運放的反饋電

20、阻可通過 RFB 端引用片內(nèi)固有電阻，也可外接。DAC0832 邏輯輸入滿足 TTL 電平，可直接與 TTL 電路或微機電路連接。3.3 波形輸出放大電路LM358 是雙運算放大器，內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運算放大器，管腳排列圖如圖 3.5 所示。它適合于電源電壓范圍很寬的單電源本科生課程設(shè)計（論文）8圖3.5 LM358管腳排列圖使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊、音頻放大器、工業(yè)控制、DC增益部件和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。LM358 主要特性如下：內(nèi)部頻率補償；直流電

21、壓增益高(約 100dB)；單位增益頻帶寬(約 1MHz)；電源電壓范圍寬：單電源(330V)；雙電源(1.5 一15V)；低功耗電流，適合于電池供電，低輸入偏流；低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流；共模輸入電壓范圍寬，包括接地；差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍；輸出電壓擺幅大。DAC0832 是電流輸出型，示波器上顯示波形，通常需要電壓信號，電流信號到電壓信號的轉(zhuǎn)換可以用運算放大器 LM358 實現(xiàn)，波形放大電路如圖 3.6 所示。圖3.6 波形放大電路優(yōu)點：1、兩個內(nèi)置補償運算放大器。2、可以單電源供電。3、兼容所有邏輯模式。4、功耗小可以由電池供電。5、頻率增益有溫度補償。本科生課程設(shè)計（論文

22、）96、輸入偏置電流有溫度補償。7、價格便宜故本設(shè)計選用此芯片做波形放大芯片。甲類(ClassA)放大器的輸出晶體管(或電子管)的工作點在其線性部分中點，不論信號電平如何變化，它從電源取出的電流總是恒定不變，它是低效率的，用作聲頻放大時由于信號幅度不斷變化，其實際效率不可能超過 25，可由單管或推挽工作。甲類放大器的優(yōu)點是無交越失真和開關(guān)失真，而且諧波分量中主要是偶次諧波，在聽感上低音厚實、中音柔順溫暖、高音清晰利落、層次感好，十分討人喜歡。但一直因為耗電多，效率低，容易發(fā)熱和對散熱要求高而未能在大功率的放大器中得到廣泛應(yīng)用。由于器件長期工作于大電流高溫下，容易引起可靠性和壽命方面的問題，而且

23、整機成本高，所以制造甲類功率放大器出名的廠家，現(xiàn)在已大多停止生產(chǎn)晶體管甲類功率放大器。乙類(ClassB)放大器的偏置使推挽工作的晶體管（或電子管）在無驅(qū)動信號時，處于低電流狀態(tài)，當(dāng)加上驅(qū)動信號時，一對管子中的一只在半周期內(nèi)電流上升，而另一只管子則趨向截止，到另一個半周時，情況相反，由于兩管輪流工作，必須采用推挽電路才能放大完整的信號波形。乙類放大器的優(yōu)點是效率較高，理論上可達 78，缺點是失真較大。甲乙類(Class-AB)放大器在低電平驅(qū)動時,放大器為甲類工作,當(dāng)提高驅(qū)動電平時,轉(zhuǎn)為乙類工作，工作原理如圖 3.7 所示。甲乙類放大器的長處在于它比甲類提高了小信號輸入時的效率,隨著輸出功率的

24、增大,效率也增高,雖然失真比甲類大,然而至今仍是應(yīng)用最廣泛的晶體管功率放大器程式,趨向是越來越多的采用高偏流的甲乙類,以減少低電平信號的失真。本科生課程設(shè)計（論文）10圖3.7 甲乙類放大電路原理圖3.4 顯示接口電路顯示電路是由LCD12864液晶模塊構(gòu)成，此模塊可以顯示靜動態(tài)字符、漢字和圖形，引腳如圖3.7所示。帶中文字庫的12864是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864,內(nèi)置8192個16*16點漢字，和128個16*8點ASCII字符集。利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)

25、成全中文人機交互圖形界面?？梢燥@示84行1616點陣的漢字. 也可完成圖形顯示。低電壓低功耗是其又一顯著特點，由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。LCD12864 液晶原理圖電路如圖 3.8 所示，其 V0 口接 10k 可變電阻是用來調(diào)節(jié)液晶顯示對比度，DB0-DB7 為并行數(shù)據(jù)輸入引腳。LCD12864 是專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣式 LCD，其外接電壓為 5V。掃描利用軟件程序?qū)崿F(xiàn)，當(dāng)某一按鍵按下時，掃描立即檢測到，隨即調(diào)用子程序，執(zhí)行相應(yīng)的功能。本科生課程設(shè)計（論文

26、）11圖3.8 LCD12864顯示接口電路LCD12864 液晶模塊的特性主要由其控制器 ST7920 決定。ST7920 同時作為控制器和驅(qū)動器，它可提供 32 路 COM 輸出和 64 路 SEG 輸出。在驅(qū)動器 ST7921 的配合下，最多可以驅(qū)動 25632 點陣液晶。3.4.1 LCD12864 管腳功能描述：1、VSS，電源地。2、VCC，電源正。3、V0，對比度（亮度）調(diào)整。4、RS(CS） ，RS=“H”,表示 DB7DB0 為顯示數(shù)據(jù)；RS=“L”,表示 DB7DB0 為顯示指令數(shù)據(jù)。5、R/W(SID)，R/W=“H”,E=“H”,數(shù)據(jù)被讀到 DB7DB0；R/W=“L”

27、,E=“HL”, DB7DB0 的數(shù)據(jù)被寫到 IR 或 DR。6、E(SCLK)，使能信號。7、DB0，三態(tài)數(shù)據(jù)線。8、DB1，三態(tài)數(shù)據(jù)線。9、DB2，三態(tài)數(shù)據(jù)線。10、DB3，三態(tài)數(shù)據(jù)線。11、DB4，三態(tài)數(shù)據(jù)線。12、DB5，三態(tài)數(shù)據(jù)線。13、DB6，三態(tài)數(shù)據(jù)線。14、DB7，三態(tài)數(shù)據(jù)線。15、PSB，H：8 位或 4 位并口方式，L：串口方式,在實際應(yīng)用中僅使用串口通訊模式，可將 PSB 固定接低電平。16、NC，空腳。17、RESET，復(fù)位端，低電平有效,模塊內(nèi)部接有上電復(fù)位電路，因此在不需要經(jīng)常復(fù)位的場合可將該端懸空。18、VOUT，LCD 驅(qū)動電壓輸出端。19、A，背光源正端（+5

28、V） 。20、K，背光源負端。3.4.2 控制界面的 4 種模式模式 1：RSL，R/WL，MPU 寫指令到指令暫存器（IR） 。模式 2：RSL，R/WH，讀出忙標志（BF）及地址記數(shù)器（AC）的狀態(tài)。本科生課程設(shè)計（論文）12模式 3：RSH，R/WL， MPU 寫入數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)暫存器（DR） 。模式 4：RSH，R/WH， MPU 從數(shù)據(jù)暫存器（DR）中讀出數(shù)據(jù)。3.5 按鍵電路按鍵電路通過使用獨立按鍵來控制輸出波形的切換和頻率增減。按鍵一端接地，按下時輸出低電平給單片機，單片機接收到低電平信號后會進行相應(yīng)的操作，按鍵電路如圖 3.9 所示。圖 3.9 按鍵電路主要操作方式：1、K1 為鋸

29、齒波輸出按鍵，當(dāng)其按下時，單片機輸出鋸齒波。2、K2 為三角波輸出按鍵，當(dāng)其按下時，單片機輸出三角波。3、K3 為梯形波輸出按鍵，當(dāng)其按下時，單片機輸出梯形波。4、K4 為頻率減鍵，當(dāng)其按下時，可以使輸出頻率減小。5、K5 為頻率加鍵，當(dāng)其按下時，可以使輸出頻率增加。本科生課程設(shè)計（論文）133.6 下載調(diào)試電路PL2303 是一種高度集成的 RS232-USB 接口轉(zhuǎn)換器，可提供一個 RS232 全雙工異步串行通信裝置與 USB 功能接口便利聯(lián)接的解決方案，如圖 3.10 所示。該器件內(nèi)置 USB 功能控制器、USB 收發(fā)器、振蕩器和帶有全部調(diào)制解調(diào)器控制信號的UART，只需外接幾只電容就可

30、實現(xiàn) USB 信號與 RS232 信號的轉(zhuǎn)換，能夠方便嵌入到各種設(shè)備。該器件作為 USB/RS232 雙向轉(zhuǎn)換器，一方面從主機接收 USB 數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換為 RS232 信息流格式發(fā)送給外設(shè)；另一方面從 RS232 外設(shè)接收數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 USB 數(shù)據(jù)格式傳送回主機。這些工作全部由器件自動完成，開發(fā)者無需考慮硬件設(shè)計。該電路可以在線下載和調(diào)試程序。PL2303 的高兼容驅(qū)動可在大多操作系統(tǒng)上模擬成傳統(tǒng) COM 端口,并允許基于 COM 端口應(yīng)用方便地轉(zhuǎn)換成 USB 接口應(yīng)用，通訊波特率高達 6 Mb/s。在工作模式和休眠模式時都具有功耗低的優(yōu)點，是嵌入式系統(tǒng)手持設(shè)備的理想選擇。該器件具有的特征完全

31、兼容 USB1.1 協(xié)議。圖 3.10 下載調(diào)試電路在下載調(diào)試電路中還增加了兩個 LED 指示燈， D2 表示數(shù)據(jù)輸出到串口，D3表示串口數(shù)據(jù)輸入，如圖 3.11 所示，上傳的過程，方便在調(diào)試過程中了解數(shù)據(jù)流向。本科生課程設(shè)計（論文）14圖 3.11 下載調(diào)試指示燈圖 3.12 函數(shù)信號發(fā)生器控制電路圖本科生課程設(shè)計（論文）15圖 3.13 程序下載電路圖本科生課程設(shè)計（論文）16第 4 章 軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件由主程序和產(chǎn)生波形的子程序組成，軟件設(shè)計主要是產(chǎn)生各種波形的子程序的編程。通過編程可得到各種波形,頻率的改變可采用插入延時子程序的方法來實現(xiàn)。4.1 主程序流程圖該系統(tǒng)主程序的軟件流程如圖

32、 4.1 所示。首先，為了區(qū)分不同的信號，需要利用按鍵進行選擇和切換，因此，對按鍵的掃描是第一步；其次，對于不同的信號，可以分別設(shè)計一個子程序，并與某個按鍵對應(yīng)，當(dāng)該按鍵按下后，進入該子程序； 然后，在每個子程序中，可以設(shè)計一個函數(shù)，將要實現(xiàn)的電壓信號設(shè)計為周期性變化的數(shù)字代碼序列；最后，將被選中的信號對應(yīng)的數(shù)字代碼序列發(fā)送到 D/A 轉(zhuǎn)換芯片。圖 4.1 軟件主程序流程圖初始化開始鍵盤掃描有按鍵按下？調(diào)用相應(yīng)子程序輸出數(shù)據(jù)到D/ANY本科生課程設(shè)計（論文）174.2 鋸齒波的產(chǎn)生在鋸齒波函數(shù)中，設(shè)置一個變量來控制 D/A 的輸出電壓。變量從 0 開始線性增加，一直達到最大值，然后變?yōu)?0，接

33、著周期性的重復(fù)。這樣就得到了一個按鋸齒波規(guī)律變化的電壓信號程序流程圖如 4.2 所示。圖 4.2 鋸齒波程序流程圖4.3 三角波的產(chǎn)生在三角波函數(shù)中，設(shè)置一個變量來控制 D/A 的輸出電壓。變量從 0 開始線性增加，一直達到最大值，然后再線性減小，直到變?yōu)?0。然后再周期性的重復(fù)，這樣就得到了一個按三角波規(guī)律變化的電壓信號，三角波程序流程圖如 4.3 所示。R7、ACC清零P0=R7讀P2口狀態(tài)，取反后存入R3以R3為延時常數(shù)，延時R7=R7+1R7=255?返回NY本科生課程設(shè)計（論文）18圖 4.3 三角波程序流程圖4.4 梯形波的產(chǎn)生在梯形波函數(shù)中，設(shè)置一個變量來控制 D/A 的輸出電壓

34、。先將變量設(shè)為255，維持一段時間，然后線性減小到 0。接著維持與高電平相同的時間，再讓變量線性增加到 255，這樣就完成了一個周期。后面只要讓這個過程不斷循環(huán)，就設(shè)R7=0P0=R7讀P2口狀態(tài)，取反后存入R3以R3為延時常數(shù)，延時R7=R7+2R7=2？NYP0=R7讀P2口狀態(tài)，取反后存入R3以R3為延時常數(shù)，延時R7=R7-2R7=0？NY返回本科生課程設(shè)計（論文）19可以得到梯形波，程序流程圖如 4.4 所示。圖4.4 梯形波程序流程圖入口賦初值數(shù)據(jù)+1形成上升沿最大值保持數(shù)據(jù)-1形成下降沿返回最小值保持本科生課程設(shè)計（論文）20第 5 章 課程設(shè)計總結(jié)本設(shè)計采用 STC12C5A6

35、0S2 單片機作為系統(tǒng)核心，所用晶振頻率為 12M。單片機 P0 口與數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片 DAC0832 的數(shù)據(jù)輸入口直接相連。DAC0832 工作在直通方式，其參考電壓為 5V。單片機內(nèi)部程序產(chǎn)生的數(shù)字信號傳送給 DAC0832，經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換處理后，可得到與之對應(yīng)的電流信號。運算放大器 LM358 與 DAC0832 輸出部分相接，利用其反饋放大作用將 DAC0832 輸出的電流信號轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號。然后將此電壓信號輸送到示波器的一個輸入端口。利用單片機與數(shù)/模轉(zhuǎn)換芯片( DAC0832) 構(gòu)成的信號產(chǎn)生系統(tǒng)，主要是用程序設(shè)計各種數(shù)字信號，再通過 D/A 轉(zhuǎn)換得到其對應(yīng)的模擬信號。本設(shè)計線路簡單

36、，可輸出鋸齒波、三角波和梯形波，信號的幅度、頻率等參數(shù)可調(diào)，輸出波形穩(wěn)定清晰，信號質(zhì)量好，精度高，失真較小，系統(tǒng)輸出頻率范圍較，可替代實驗室的函數(shù)信號發(fā)生器完成一般的試驗要求，節(jié)約成本。在本文的設(shè)計方案中，對每個可實現(xiàn)的信號，都可以設(shè)計一個相應(yīng)的函數(shù)。當(dāng)觀測某個信號時，只需按下相應(yīng)的按鍵，主程序即會調(diào)用該按鍵對應(yīng)的函數(shù)，將其產(chǎn)生的周期性的數(shù)字代碼發(fā)送到 D/A 芯片，經(jīng)轉(zhuǎn)換后可得到該模擬信號。理論上，該方案是開放式的，只要設(shè)計足夠多的函數(shù)，便可得到足夠多的信號。因此，該種信號發(fā)生器也可以給用戶提供進一步進行信號設(shè)計的空間。后續(xù)工作中，可以采用集成可編程 DDS 器件實現(xiàn)直接頻率合成。DDS 是

37、直接數(shù)字式頻率合成器（Direct Digital Synthesizer）的英文縮寫，與傳統(tǒng)的頻率合成器相比，DDS 具有低成本、低功耗、高分辨率和快速轉(zhuǎn)換時間等優(yōu)點，廣泛使用在電信與電子儀器領(lǐng)域，是實現(xiàn)設(shè)備全數(shù)字化的一個關(guān)鍵技術(shù)。在單片機的控制與協(xié)調(diào)下可以輸出頻率和相位可調(diào)的信號波形，提高頻率范圍。本科生課程設(shè)計（論文）21參考文獻1 楊萍,兀旦暉,楊良煜.DDS 技術(shù)在正弦信號發(fā)生器中的應(yīng)用.計算機測量與控制,2012,16(11):1738-17402 康華光，陳大欽，張林.電子技術(shù)基礎(chǔ).第五版.北京:高等教育出版社,20103 馬以春.大學(xué)物理實驗.北京:北京出版社,20124 黃豪彩,黃宜堅.基于虛擬儀器開發(fā)的信號發(fā)生器及其應(yīng)用.國外電子測量技術(shù),2012,(3):20-235 楊光勝,黃宜堅.主動式信號發(fā)生器及應(yīng)用.儀器儀表用戶,2013,12（2）:53-556 王小立,張一工.一種基于 PWM 原理的多路信號發(fā)生器.2010,35(9):41-457 張曉增，趙峰，董鴻江.低頻信號發(fā)生器的設(shè)計.現(xiàn)代電子技術(shù)，2009,1(6):1-38 趙偉,黃