三角波,方波,锯齿波设计

目  录

1 引言     2

2 设计任务和要求     2

2.1 设计目的     2

2.2 设计意义     2

2.3 方案设计与论证     2

3    总原理图及主要模块的流程图      4

3.1 总原理图及元器件清单     4

3.2 主要流程图     4

4 性能测试与分析     4

5 结论与心得     7

致谢    7

参考文献     7

1 引言

   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。本次课程设计使用的ATC51 单片机构成的发生器可产生锯齿波、三角波、梯形波，波形的周期可以用程序改变，并可根据需要选择单极性输出或双极性输出，具有线路简单、结构紧凑、性能优越等优点。此设计给出了源代码，通过仿真测试，其性能指标达到了设计要求。

关键词：单片机，信号发生器。

2 设计任务和要求

2.1 设计目的

3)学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。

4)掌握锯齿波——三角波——梯形波函数发生器的原理及设计方法。

5)学会函数信号发生器的设计方法和性能指标测试方法。

6)培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。

2.2 设计意义

    函数发生器作为一个常用的信号源，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、应用最为广泛的一类电子仪器。它可以产生多种波形信号，如锯齿波，三角波，梯形波等，因而广泛用于通信、雷达、导航、宇航等领域。

2.3 方案设计与论证

方案的比较：

方案一：采用单片机函数发生器（如8038），8038可同时产生正弦波、方波等。

而且方法简单易行，用D/A转换器的输出来改变调制电压，可以实现数控调整频率，但产生信号的频率稳定度不高。

方案二：采用锁相式合成器，利用锁相环，将压控制振荡器的输出频率锁定在所需频率上，该方案性能良好，但难以达到输出频率覆盖系数的要求，且电路复杂。

方案三：采用单片机编程的方法来实现。该方法可以通过编程的方法来控制信号波形的频率和幅度，而且在硬件电路不变的情况下，通过改变程序来实现频率的变换。此外，由于通过编程方法产生的是数字信号，所以信号的精度可以做的很高。

鉴于方案一的信号频率不够稳定和方案二的电路复杂，频率难以达到输出频率覆盖系数的要求等的缺点。所以决定采用方案三的设计方法。它不仅采用软硬件结合，软件控制硬件的方法来实现，使得信号频率的稳定健儿精度的准确性得与保证，而且它使用的几种元器件都是常用的元器件，容易得到，且价格便宜，使得硬件的开销达到最省。

3    总原理图及及主要模块的流程图

3.1 总原理图及元器件清单

（1）我用proteus来画出我设计的总原理图，如图3-1。              

                           图3-1 总原理图

（2）此次设计我用到了一下的元器件：

   1个ATC51,1个 DAC0832, 2个电阻，2个放大器，+5V电源，1个示波器，3个开关。

3.2 主要流程图

        图3-2 流程图

4 性能测试与分析

主程序和子程序都存放在ATC51单片机中。

主程序的功能是：开机以后负责查键，即做键盘扫描及显示工作，然后根据用户所按的键转到相应的子程序进行处理，主程序框图如图1所示。

子程序的功能有：幅值输入处理、频率输入处理、正弦波输出、锯齿波输出、方波输出、显示等。

程序代码：

ORG 0000H

MAIN:MOV A,P1

MOV R0,A          ;设置高电平

MOV R1,#00H       ;设置低电平

LCALL START

SJMP MAIN

START:

JNB P1.0,START1   ;P1.0控制锯齿波的输出

JNB P1.1,START2   ;P1.1控制三角波的输出

JNB P1.2,START3   ;P1.2控制梯形波的输出

RET

;*********锯齿波********

START1:

MOV DPTR,#7FFFH

MOV A,#00H

LOOP1:MOVX @DPTR,A

INC A

SJMP LOOP1

RET

;**********三角波********

START2:

CLR A

MOV DPTR,#7FFFH

LOOP2: MOVX @DPTR,A

INC A

JNZ LOOP2

MOV A,#0FEH

UP1: MOVX @DPTR,A

DEC A

JNZ UP1

SJMP LOOP2

RET

;*********梯形波*********

START3:

MOV A,#00H

MOV DPTR,#7FFFH

MOVX @DPTR,A

ACALL DELAY

LOOP3: MOVX @DPTR,A

INC A

JNZ LOOP3

ACALL DELAY

MOV A,#0FEH

UP2: MOVX @DPTR,A

DEC A

JNZ UP2

SJMP START3

ACALL DELAY

DELAY:

       MOV R2,#200

LOOP4: DJNZ R2,LOOP4

       RET

END

    我用proteus 来验证我设计的电路是否满足设计的要求，下面是仿真的结果。首先我按下P1.0按钮，根据我编的程序，按下P1.0，跳转到START1,执行此程序，仿真出的结果如图4-1。

                        图4-1

按下P1.1，跳转到START2,执行此程序，仿真出的结果如图4-2。

                       图4-2

按下P1.2，跳转到START3,执行此程序，仿真出的结果如图4-3。

                       图4-3

从仿真的结果可以看出，我的设计是满足题目的要求的。

5 结论与心得

    开始的时候由于没有经验，不知如何下手，所以就上网搜很了多关于函数发生器的资料；来看，尽管有许多的设计方案，可是总感觉自己还是有许多的东西弄不太清楚，看不懂那些程序的作用，于是就请教同学。我们一起讨论，还是不能解决问题的时候我们会向老师请教。

这个设计尽管经历了不少的艰辛，但给我积累了一点设计的经验，最后也有点小小的成就感。后面的路还很长，我还的努力！

致谢 

在此次课程设计中，我遇到不懂的问题，谢老师和同学都帮我，让我把问题顺利地得到解决，最后完成此次课程设计报告。从中我学到了很多东西，在此，我想对谢老师和帮助过我的同学表示感谢！

参考文献

[1]梁炳东.单片机原理与应用。北京：人民邮电出版社，2009 [2]http://wenku.baidu.com/view/3c8bc5c4bb4cf7ec4afed0bc.html

[3]http://baike.baidu.com/view/1270245.htm#sub1270245