論文答辯基于單片機(jī)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)與仿真素材PPT課件

1、設(shè)計(jì)意義 本課題主要研究開發(fā)一個(gè)基于本課題主要研究開發(fā)一個(gè)基于5151單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)用簡(jiǎn)單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)用簡(jiǎn)易函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，單片機(jī)構(gòu)成的儀器具有高可靠性，易函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，單片機(jī)構(gòu)成的儀器具有高可靠性，高性價(jià)比，在智能儀表系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，不但成本高性價(jià)比，在智能儀表系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，不但成本較低而且精度較高，最重要的是開發(fā)簡(jiǎn)單易于調(diào)試，本較低而且精度較高，最重要的是開發(fā)簡(jiǎn)單易于調(diào)試，本文設(shè)計(jì)的信號(hào)發(fā)生器具有一定社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。文設(shè)計(jì)的信號(hào)發(fā)生器具有一定社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。第1頁/共19頁設(shè)計(jì)目的 本課題主要研究開發(fā)一個(gè)基于本課題主要研究開發(fā)一個(gè)基于5151單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)用單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)用信號(hào)

2、發(fā)生器，即設(shè)計(jì)一個(gè)可以產(chǎn)生正弦波、方波、三角信號(hào)發(fā)生器，即設(shè)計(jì)一個(gè)可以產(chǎn)生正弦波、方波、三角波、鋸齒波的頻率可調(diào)的簡(jiǎn)易設(shè)備。單片機(jī)構(gòu)成的儀器波、鋸齒波的頻率可調(diào)的簡(jiǎn)易設(shè)備。單片機(jī)構(gòu)成的儀器具有高可靠性，高性價(jià)比，在智能儀表儀器中得到廣泛具有高可靠性，高性價(jià)比，在智能儀表儀器中得到廣泛應(yīng)用，因此，基于單片機(jī)的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器普及是一種應(yīng)用，因此，基于單片機(jī)的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器普及是一種趨勢(shì)。趨勢(shì)。第2頁/共19頁論文結(jié)構(gòu) 1 1 本論引言本論引言 1.1 1.1 單片機(jī)概述單片機(jī)概述 1.2 1.2 信號(hào)發(fā)生器分類信號(hào)發(fā)生器分類 1.3 1.3 研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容 2 2 方案的設(shè)計(jì)與選擇方案的設(shè)計(jì)與選

3、擇 2.1 2.1 方案的比較方案的比較 2.2 2.2 設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理 2. 2.3 3 設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)思想 2. 2.4 4 設(shè)計(jì)功能設(shè)計(jì)功能 3 3 硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì) 3.1 3.1 硬件原理框圖硬件原理框圖 3.2 3.2 主控電路主控電路 3.3 3.3 數(shù)、模轉(zhuǎn)換電路數(shù)、模轉(zhuǎn)換電路 3.43.4按鍵接口電路按鍵接口電路 3.53.5時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路 3.6 3.6顯示電路顯示電路 4. 4. 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì) 4.1 4.1程序流程與仿真程序流程與仿真 5 5 結(jié)論與答謝結(jié)論與答謝 致致 謝謝 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 附錄附錄1 1 電路原理圖電路原理圖 附錄附錄2 2 源程序源程序 附

4、錄附錄3 3 器件清單器件清單第3頁/共19頁系統(tǒng)按鍵設(shè)計(jì)說明 通過按鍵通過按鍵“S0”“S3”S0”“S3”實(shí)現(xiàn)了方波，正弦波，實(shí)現(xiàn)了方波，正弦波，三角波，鋸齒波四種波形切換，鍵三角波，鋸齒波四種波形切換，鍵“S4”“S7”S4”“S7”決定鋸齒波的頻率，波形標(biāo)準(zhǔn)美觀頻率穩(wěn)定可調(diào)。決定鋸齒波的頻率，波形標(biāo)準(zhǔn)美觀頻率穩(wěn)定可調(diào)。并且在數(shù)碼管上顯示出波形的頻率。并且在數(shù)碼管上顯示出波形的頻率?！癝0”S0”號(hào)鍵代表方波輸出號(hào)鍵代表方波輸出“S1”S1”號(hào)鍵代表正弦波輸出號(hào)鍵代表正弦波輸出“S2”S2”號(hào)鍵代表三角波輸出號(hào)鍵代表三角波輸出“S3” S3” 號(hào)鍵代表鋸齒波輸出號(hào)鍵代表鋸齒波輸出“S4”

5、S4”號(hào)鍵代表號(hào)鍵代表10Hz10Hz，“S5”S5”號(hào)鍵代表號(hào)鍵代表100Hz100Hz，“S6”S6”號(hào)鍵代表號(hào)鍵代表500Hz500Hz，“S7”S7”號(hào)鍵代表號(hào)鍵代表1KHz1KHz。第4頁/共19頁設(shè)計(jì)說明 6 6個(gè)個(gè)LEDLED顯示器輸出信號(hào)的頻率值，選用共陽極顯示器輸出信號(hào)的頻率值，選用共陽極LEDLED，用于顯示當(dāng)前波形的，用于顯示當(dāng)前波形的頻率。頻率。 顯示的模式如下顯示的模式如下0010HZ,0100HZ,0500HZ,1000HZ0010HZ,0100HZ,0500HZ,1000HZ。 頻率范圍：頻率范圍：10Hz,100Hz,500Hz,1000Hz10Hz,100Hz

6、,500Hz,1000Hz。 輸出波形幅度為輸出波形幅度為5V5V。第5頁/共19頁主程序的流程圖: : 在程序開始運(yùn)行之在程序開始運(yùn)行之后首先是對(duì)后首先是對(duì)82558255進(jìn)行初始進(jìn)行初始化之后判斷信號(hào)頻率值如化之后判斷信號(hào)頻率值如符合所需的頻率，則重置符合所需的頻率，則重置時(shí)間常數(shù)，并通過顯示器時(shí)間常數(shù)，并通過顯示器顯示出來，不符則返回。顯示出來，不符則返回。在中斷結(jié)束后，還要來判在中斷結(jié)束后，還要來判斷波形是否符合如符合則斷波形是否符合如符合則顯示其頻率不符則返回重顯示其頻率不符則返回重新判斷。本系統(tǒng)的主程序新判斷。本系統(tǒng)的主程序流程圖如右圖所示：流程圖如右圖所示：判斷信號(hào)頻率中斷設(shè)置開

7、中斷顯示頻率值判斷波形YY根據(jù)頻率值置新的時(shí)間常數(shù)8255初始化開始NN第6頁/共19頁波形子程序的流程圖:方波？發(fā)出D/A轉(zhuǎn)換值查表求出數(shù)據(jù)正弦波？發(fā)出D/A轉(zhuǎn)換值查表求出數(shù)據(jù)正弦波？發(fā)出D/A轉(zhuǎn)換值查表求出數(shù)據(jù)鋸齒波？發(fā)出D/A轉(zhuǎn)換值查表求出數(shù)據(jù)返回中斷服務(wù)程序開始第7頁/共19頁硬件原理圖 80C5180C51單片機(jī)為硬件系統(tǒng)的核心，單片機(jī)對(duì)鍵盤掃單片機(jī)為硬件系統(tǒng)的核心，單片機(jī)對(duì)鍵盤掃描讀入鍵值確定波形與頻率，通過顯示電路顯示頻率值，描讀入鍵值確定波形與頻率，通過顯示電路顯示頻率值，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器放大電路輸出波形，通過示波器可以觀通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器放大電路輸出波形，通過示波器可以觀察波形與頻

8、率，復(fù)位電路用于系統(tǒng)復(fù)位重啟。察波形與頻率，復(fù)位電路用于系統(tǒng)復(fù)位重啟。第8頁/共19頁系統(tǒng)電路原理圖RETRETD0D0D1D1D2D2D3D3D4D4D5D5D6D6D7D7D0D1P27P27WRRDRFBP25WRGNDD3D2D1D0VREFIOUT2WRP26D4D5D6D7IOUT1OUT1OUT1+12VOUT2OUT2+12V-12VVOUTB0B7B1B2B3B4B5B6B7B0B1B2B3B4B5B604050607000102030001020304050607XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.

9、2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51C122pFC222pFC310uFX112MD034D133D232D33

10、1D430D529D628D727RD5WR36A09A18RESET35CS6PA04PA13PA22PA31PA440PA539PA638PA737PB018PB119PB220PB321PB422PB523PB624PB725PC014PC115PC216PC317PC413PC512PC611PC710U28255AVREF8GND3VCC20CS1WR12DI34DI25DI16DI07RFB9GND10IOUT111IOUT212DI713DI614DI515DI416XFER17WR218ILE(BY1/BY2)19U3DAC0832321411RS1OPAMP321411RS2

11、OPAMP第9頁/共19頁系統(tǒng)原理分析 按下復(fù)位鍵后系統(tǒng)對(duì)按下復(fù)位鍵后系統(tǒng)對(duì)82558255初始化，初始化，PAPA口為輸入口為輸入PBPB口為輸出口為輸出PCPC口口為輸出。為輸出。 PAPA口用于掃描鍵盤狀態(tài)，口用于掃描鍵盤狀態(tài)，PBPB口用于點(diǎn)亮一個(gè)數(shù)碼管顯口用于點(diǎn)亮一個(gè)數(shù)碼管顯示當(dāng)前頻率值，示當(dāng)前頻率值，PCPC口用于選擇數(shù)碼管?？谟糜谶x擇數(shù)碼管。 通過掃描鍵盤將鍵盤狀態(tài)通過通過掃描鍵盤將鍵盤狀態(tài)通過P0P0送入單片機(jī)，如果掃描得出無送入單片機(jī)，如果掃描得出無按鍵按下則返回繼續(xù)掃描直到有頻率選擇鍵按下，如果掃描得按鍵按下則返回繼續(xù)掃描直到有頻率選擇鍵按下，如果掃描得出頻率不符即頻率切換

12、則重新置計(jì)數(shù)初值，更改調(diào)用頻率選擇出頻率不符即頻率切換則重新置計(jì)數(shù)初值，更改調(diào)用頻率選擇子程序改變頻率，否則不予改變繼續(xù)往下執(zhí)行。子程序改變頻率，否則不予改變繼續(xù)往下執(zhí)行。第10頁/共19頁系統(tǒng)原理分析 單片機(jī)通過單片機(jī)通過P2P2口發(fā)出控制信息，一方面控制口發(fā)出控制信息，一方面控制82558255的的PBPB口口PCPC口來輸出當(dāng)前口來輸出當(dāng)前頻率選擇值。頻率選擇值。 根據(jù)鍵盤掃描值判斷波形選擇按鍵是否按下，沒有按下則返回等待，繼續(xù)根據(jù)鍵盤掃描值判斷波形選擇按鍵是否按下，沒有按下則返回等待，繼續(xù)掃描直到有波形選擇按鍵按下。掃描直到有波形選擇按鍵按下。 有鍵按下但是不符即波形已經(jīng)切換，則更改波

13、形選擇特征值更改波形調(diào)用有鍵按下但是不符即波形已經(jīng)切換，則更改波形選擇特征值更改波形調(diào)用子程序，根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)好了的表文件控制子程序，根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)好了的表文件控制DAC0832DAC0832實(shí)現(xiàn)模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換輸實(shí)現(xiàn)模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換輸出相應(yīng)波形。出相應(yīng)波形。第11頁/共19頁波形以及頻率之間的轉(zhuǎn)換 “S0”“S0”號(hào)鍵代表方波輸出號(hào)鍵代表方波輸出 。 “S1”S1”號(hào)鍵代表正弦波輸出。號(hào)鍵代表正弦波輸出。 “S2”S2”號(hào)鍵代表三角波輸出。號(hào)鍵代表三角波輸出。 “S3”S3”號(hào)鍵代表鋸齒波輸出。號(hào)鍵代表鋸齒波輸出。 “S4”S4”號(hào)鍵為號(hào)鍵為10Hz10Hz的頻率信號(hào)的頻率信號(hào) 。 “S5”S5”號(hào)

14、鍵為號(hào)鍵為100Hz100Hz的頻率信號(hào)。的頻率信號(hào)。 “S6”S6”號(hào)鍵為號(hào)鍵為500Hz500Hz的頻率信號(hào)。的頻率信號(hào)。 “S7”“S7”號(hào)鍵為號(hào)鍵為1KHz1KHz的頻率信號(hào)。的頻率信號(hào)。第12頁/共19頁方波仿真 當(dāng)當(dāng)“S0”S0”鍵按下將產(chǎn)生方波，鍵鍵按下將產(chǎn)生方波，鍵“S4”“S7”S4”“S7”決定方波的頻率。決定方波的頻率?！癝4”S4”號(hào)鍵為號(hào)鍵為10Hz10Hz頻率信號(hào)，頻率信號(hào)，“S5”S5”號(hào)鍵為號(hào)鍵為100Hz100Hz頻率信號(hào)，頻率信號(hào)，“S6”S6”號(hào)鍵為號(hào)鍵為500Hz500Hz頻率信號(hào)，頻率信號(hào)，“S7”S7”號(hào)鍵為號(hào)鍵為1KHz1KHz頻率信號(hào)?？紤]到時(shí)間

15、問題各個(gè)頻頻率信號(hào)?？紤]到時(shí)間問題各個(gè)頻率的仿真圖在此不予一一列出。率的仿真圖在此不予一一列出。 第13頁/共19頁正弦波仿真 當(dāng)當(dāng)“S1”S1”鍵按下將產(chǎn)生正弦波，鍵鍵按下將產(chǎn)生正弦波，鍵“S4”“S7”S4”“S7”決定正弦波的頻率。決定正弦波的頻率?！癝4”S4”號(hào)鍵為號(hào)鍵為10Hz10Hz的頻率信號(hào)，的頻率信號(hào)，“S5”S5”號(hào)鍵為號(hào)鍵為100Hz100Hz的頻率信號(hào)，的頻率信號(hào)，“S6”S6”號(hào)鍵為號(hào)鍵為500Hz500Hz的頻率信號(hào)，的頻率信號(hào)，“S7”S7”號(hào)鍵為號(hào)鍵為1KHz1KHz的頻率信號(hào)?？紤]到的頻率信號(hào)?？紤]到時(shí)間問題各個(gè)頻率的仿真圖在此不予一一列出。時(shí)間問題各個(gè)頻率的

16、仿真圖在此不予一一列出。第14頁/共19頁三角波仿真 當(dāng)當(dāng)“S2”S2”鍵按下是將產(chǎn)生三角波，鍵鍵按下是將產(chǎn)生三角波，鍵“S4”S4”“S7”“S7”決定三角波的頻率。決定三角波的頻率?！癝4”S4”號(hào)鍵為號(hào)鍵為10Hz10Hz頻率信頻率信號(hào)，號(hào)，“S5”S5”號(hào)鍵為號(hào)鍵為100Hz100Hz頻率信號(hào)，頻率信號(hào)，“S6”S6”號(hào)鍵為號(hào)鍵為500Hz500Hz頻率信號(hào)，頻率信號(hào)，“S7”S7”號(hào)鍵為號(hào)鍵為1KHz1KHz頻率信號(hào)。考慮到頻率信號(hào)?？紤]到時(shí)間問題各個(gè)頻率的仿真圖在此不予一一列出。時(shí)間問題各個(gè)頻率的仿真圖在此不予一一列出。第15頁/共19頁鋸齒波仿真 當(dāng)“S3”鍵按下是將產(chǎn)生鋸齒波，

17、鍵“S4”“S7”決定鋸齒波的頻率?！癝4”號(hào)鍵為10Hz頻率信號(hào)，“S5”號(hào)鍵為100Hz頻率信號(hào)，“S6”號(hào)鍵為500Hz頻率信號(hào)，“S7”號(hào)鍵為1KHz頻率信號(hào)。考慮到時(shí)間問題各個(gè)頻率的仿真圖在此不予一一列出。 當(dāng)“S3”S3”鍵按下是將產(chǎn)生鋸齒波，鍵“S4”“S7”S4”“S7”決定鋸齒波的頻率?！癝4”S4”號(hào)鍵為10Hz10Hz頻率信號(hào)，“S5”S5”號(hào)鍵為100Hz100Hz頻率信號(hào)，“S6”S6”號(hào)鍵為500Hz500Hz頻率信號(hào)，“S7”S7”號(hào)鍵為1KHz1KHz頻率信號(hào)?？紤]到時(shí)間問題各個(gè)頻率的仿真圖在此不予一一列出。第16頁/共19頁結(jié)論 基于單片機(jī)的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)

18、計(jì)與仿真已全基于單片機(jī)的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)與仿真已全部完成，所設(shè)計(jì)的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器有一定的實(shí)用價(jià)值和部完成，所設(shè)計(jì)的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器有一定的實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。能按預(yù)期的效果通過按鍵經(jīng)濟(jì)價(jià)值。能按預(yù)期的效果通過按鍵“S0”“S3”S0”“S3”實(shí)現(xiàn)了方波，正弦波，三角波，鋸齒波四種波形切換，實(shí)現(xiàn)了方波，正弦波，三角波，鋸齒波四種波形切換，鍵鍵“S4”“S7”S4”“S7”決定鋸齒波的頻率，波形標(biāo)準(zhǔn)美觀決定鋸齒波的頻率，波形標(biāo)準(zhǔn)美觀頻率穩(wěn)定可調(diào)。并且在數(shù)碼管上顯示出波形的頻率。在頻率穩(wěn)定可調(diào)。并且在數(shù)碼管上顯示出波形的頻率。在函數(shù)信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)的4 4個(gè)模塊中，最重要的是主控

19、模個(gè)模塊中，最重要的是主控模塊，其它還有顯示模塊，按鍵模塊，信號(hào)輸出模塊。各塊，其它還有顯示模塊，按鍵模塊，信號(hào)輸出模塊。各模塊完成后，將它們組合成完整的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器系模塊完成后，將它們組合成完整的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)過程中還需改進(jìn)的是在頻率的選擇上，頻率統(tǒng)。在設(shè)計(jì)過程中還需改進(jìn)的是在頻率的選擇上，頻率選擇只能是選擇只能是10HZ10HZ、100HZ100HZ、500HZ500HZ、1000HZ1000HZ，理想情況，理想情況下頻率選擇應(yīng)該更加精確。只能顯示頻率無法顯示波形下頻率選擇應(yīng)該更加精確。只能顯示頻率無法顯示波形名，幅度不可以調(diào)整。本文所用的匯編語言為機(jī)器語名，幅度不可以調(diào)整。本文所用的匯編語言為機(jī)器語言，復(fù)雜難懂言，復(fù)雜難懂, ,移植性差，可讀性差，但是代碼效率移植