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目 录

1 引言 .................................................................... 1 1.1 题目要求及分析 ........................................................ 1 1.1.1 示意图 .............................................................. 1 1.2 设计要求 .............................................................. 1 2 波形发生器系统设计方案 .................................................. 2 2.1 方案的设计思路 ........................................................ 2 2.2 设计框图及系统介绍 .................................................... 2 2.3 选择合适的设计方案 .................................................... 2 3 主要硬件电路及器件介绍 .................................................. 4 3.1 80C51单片机 ........................................................... 4 3.2 DAC0832 ............................................................... 5 3.3 数码显示管 ............................................................ 6 4 系统的硬件设计 .......................................................... 8 4.1 硬件原理框图 .......................................................... 8 4.2 89C51系统设计 ......................................................... 8 4.3 时钟电路 .............................................................. 9 4.4 复位电路 .............................................................. 9 4.5 键盘接口电路 ......................................................... 10 4.7 数模转换器 ........................................................... 11 5 系统软件设计 ........................................................... 12 5.1 流程图： ............................................................. 12 5.2 产生波形图 ........................................................... 12 5.2.1 正弦波 ............................................................. 12 5.2.2 三角波 ............................................................. 13 5.2.3 方波 ............................................................... 14 6 结论 ................................................................... 16 主要参考文献 ............................................................. 17 致谢 ...................................................... 错误！未定义书签。

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1 引言

1.1 题目要求及分析

题目：基于51单片机的波形发生器设计，即由51单片机控制产生正弦波、方波、三角波等的多种波形。 1.1.1 示意图

图1：系统流程示意图

1.2 设计要求

(1) 系统具有产生正弦波、三角波、方波三种周期性波形的功能。

(2) 用键盘控制上述三种波形（同周期）的生成，以及由基波和它的谐波（5次以下）线性组合的波形。

(3) 系统具有存储波形功能。

(4) 系统输出波形的频率范围为1Hz～1MHz，重复频率可调，频率步进间隔≤100Hz，非正弦波的频率按照10次谐波来计算。

(5) 系统输出波形幅度范围0～5V。

(6) 系统具有显示输出波形的类型、重复频率和幅度的功能。

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2 波形发生器系统设计方案

设计并制作一个波形信号发生器，能够产生正弦波、方波、三角波的波形，其中不使用DDS和一些专用的波形产生芯片。并让系统的频率范围在1Hz～1MHZ可调节，在频率范围在1HZ～10KHz时，步进小于或等于10Hz，在频率范围在10KHz～1MHz时，步进小于或等于100Hz，并且电压在0～5V范围，能够实时的显示波形的类型、频率和幅值。 2.1 方案的设计思路

以AT89C51单片机作为系统的控制核心，其中P0口接DAC0832作为信号输入同时进行数模转换，P1口用来接键盘，P2口接LED显示器，由程序来控制P0口产生的波形，再由按键和按键次数控制波形的种类、频率和幅值的大小，并且能够通过按键来控制波形频率值和幅度值。由运算放大器DAC0832来实现输出电流到电压的转换，即实现数字信号到模拟信号的转换。另外在LED上显示实时的频率值和幅度值，产生的波形在示波器显示。并且通过按键来决定波形数据的存储方式，在按键按下后，就把当时的波形所对应的幅度值、频率值等参数存储下来。

波形的合成：在波形的合成时，通过外部中断高低电平的延时的时间来进行解码，在采样的时，对正弦波，三角波，方波都只取了20个采样点，因为采样点越少，其频率能够达到的值就会越大，合成时就是对幅值点进行一个叠加来输出一组波形。 2.2 设计框图及系统介绍

系统主要部分设计框图如下图所示：

图2：框图设计

2.3 选择合适的设计方案

方案一：采用模拟分立元件或单片函数发生器就可以产生正弦波、方波、三角波，方法简单。通过调整外部元件也可以实现输出频率的改变，但采用模拟元器件造成元件分散性太大，从而产生的频率稳定性较差、抗干扰能力低、灵活性较差、而且精度低，不能实现任意波形转换和波形运算输出等方面自主控制功能。

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