设计题目：波形发生器
学生姓名: 系别： 专业： 班级： 学号： 指导教师：
2011年12月22日 郑州轻工业学院 课 程 设 计 任 务 书
题 目 波形发生器 专业、班级 学 号
姓 名 薛 茹
主要内容：设计一个产生各种波形的波形发生器
基本要求：利用单片机P1.0引脚输出频率范围1Hz – 1000Hz的正弦波、方波、三角波、梯形波、锯齿波，并用示波器观察。
目录
一、设计目的及意义 ........................................................................... - 3 - 1.1设计目的....................................................................................... - 4 -
1.2设计意义....................................................................................... - 4 - 二、方案论证 ....................................................................................... - 4 - 2.1设计要求....................................................................................... - 4 - 2.2方案论证....................................................................................... - 5 - 三、硬件电路设计 ............................................................................... - 5 - 3.1设计思路、元件选型 .................................................................. - 5 - 3.2原理图 ........................................................................................... - 6 - 3.3主要芯片介绍 .............................................................................. - 6 - 3.4硬件连线图................................................................................... - 9 - 四、软件设计 ..................................................................................... - 10 - 4.1锯齿波的产生过程 .................................................................... - 11 - 4.2梯形波的产生过程 .................................................................... - 12 - 4.3 三角波的产生过程 .................................................................... - 14 - 4.4 方波的产生过程 ........................................................................ - 15 - 4.5正弦波的产生过程 .................................................................... - 16 - 五、调试与仿真 ................................................................................. - 17 - 六、总结.............................................................................................. - 20 - 七、参考文献： ................................................................................. - 20 -
一、设计目的及意义
1.1设计目的
（1）利用所学单片机的理论知识进行软硬件整体设计，锻炼学生理论联系实际、提高我们的综合应用能力。
（2）我们这次的课程设计是以单片机为基础，设计并开发能输出多种波形（正弦波、三角波、锯齿波、方波、梯形波等）且频率、幅度可变的函数发生器。 （3）掌握各个接口芯片(如0832等)的功能特性及接口方法，并能运用其实现一个简单的微机应用系统功能器件。
（4）在平时的学习中，我们所学的知识大都是课本上的，在机房的练习大家也都是分散的对各个章节的内容进行练习。因此，缺乏一种系统的设计锻炼。在课程所学结束以后，这样的课程设计十分有助于学生的知识系统的总结到一起。 （5）通过这几个波形进行组合形成了一个函数发生器，使得我对系统的整个框架的设计有了一个很好的锻炼。这不仅有助于大家找到自己感兴趣的题目，更可以锻炼大家微机知识的应用。
1.2设计意义
波形发生器作为一种常用的信号源,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、应用最广泛的一类电子仪器。它可以产生多种波形信号,如正弦波,三角波,方波等,因而广泛用于通信、雷达、导航、宇航等领域。
二、方案论证
2.1设计要求
使用计算机和数模转换器构成信号发生器，可以产生方波、三角波、锯齿波和正弦波等多种波形，波形的周期、频率可调。
要求完成计算机和DAC的选型，了解不同波形的产生原理和设计方案，画出硬件电路图，并编程完成软件部分，最后调试观察产生不同类型的波形信号。
（1）课程设计论文内容要正确，概念要清楚； （2）完成任务书所规定的内容；
（3）附有电路原理图及程序流程图，以及程序清单； （4）文字要通顺，书写要工整，设计图纸必须符合规范。
2.2方案论证
信号发生器的实现方法通常有以下几种：
方案一：用分立元件组成的函数发生器：通常是单函数发生器且频率不高，其工作不很稳定，不易调试。
方案二：可以由晶体管、运放IC等通用器件制作，更多的则是用专门的函数信号发生器IC产生。早期的函数信号发生器IC，如L8038、BA205、XR2207/2209等，它们的功能较少，精度不高，频率上限只有300kHz，无法产生更高频率的信号，调节方式也不够灵活，频率和占空比不能独立调节，二者互相影响。
方案三：利用专用直接数字合成ＤＤＳ芯片的函数发生器：能产生任意波形并达到很高的频率。但成本较高。
方案四：采用AT89C51单片机和DAC0832芯片，直接连接键盘和显示。该种方案主要对AT89C51单片机的各个I/O口充分利用. P1口是连接键盘以及接显示电路,P2口连接DAC0832输出波形.这样总体来说,能对单片机各个接口都利用上,而不在多用其它芯片,从而减小了系统的成本.也对按照系统便携式低频信号发生器的要求所完成.占用空间小,使用芯片少,低功耗。
综合考虑，方案四各项性能和指标都优于其他几种方案，能使输出频率有较好的稳定性，充分体现了模块化设计的要求，而且这些芯片及器件均为通用器件，在市场上较常见，价格也低廉，样品制作成功的可能性比较大，所以本设计采用方案四。
三、硬件电路设计
3.1设计思路、元件选型
设计思路：
（一）、课设需要各个波形的基本输出。如输出锯齿波、三角波、方波、正弦波。这些波形的实现的具体步骤：锯齿波实现很简单，只需要一开始定义一个初值，然后不断的加1，当溢出后又重初值开始加起，就这样循环下去。三角波的实验过程是先加后减，实现方法是先是从00H开始加1直到溢出后就执行减1操作，就这样不断调用这个循环。方波的实现方法是连续输出一个数，到某个时候就改变一下值，可以把值定义为正极性的，也可以是负极性。正弦波的实现是非常麻烦的。它的实现过程是通过定义一些数据，然后执行时直接输出定义的数据就可以了。
（二）、通过P1口和开关K0-K4相连接来控制各个波形的输出。能根据k0-k5键状态进行波形切换，当某一按键按下时，输出相对应的波形。
元件选型：单片机AT89C51系统，DAC0832一片，PC机一台，运算放大器