单片机信号发生器仿真设计产生正弦波、锯齿波、三角波、矩形波

ID:418218 · 发表于 2018-10-30 22:21

实验一信号发生器

实验目的

1.熟悉信号发生器的原理

2.熟悉信号发生器的设计

3.熟悉Proteus软件使用

4.熟悉电路的调试

二、实验原理

当今是科学技术及仪器设备高度智能化飞速发展的信息社会，电子技术的进步，给人们带来了根本性的转变，在现代电子领域中，单片机的应用正在不断的走向深入，这必将带来一场仪器设备高度智能化的全面革命。随着集成电路的迅速发展，用集成电路可很方便地构成各种信号波形发生器，而用集成电路实现的信号波形发生器与其它信号波形发生器相比，其波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标，都有了很大的提高，特别是单片机应用技术的不断成熟，导致传统控制与检测技术的快速革新。单片机构成的仪器具有高可靠性、高性能价格比，在智能仪表系统和办公自动化等诸多领域中得以极为广泛的应用，特别是在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域处处可以看见它的应用。

本文采用控制核心为STC89C51单片机，通过Proteus仿真软件实现接口电路设计，并进行实时仿真。

Proteus软件是一种电路分析和实物模拟仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以进行仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，是集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能强大，具有系统资源丰富、硬件投入少、形象直观等优点，近年来受到广大用户的青睐。

1 系统概述

1.1 设计任务

利用单片机STC89C51设计一个信号发生器，使其可产生正弦波、锯齿波、三角波、矩形波，并输出显示在示波器上。

1.2 总体方案

信号发生器系统框图如图所示。

本设计中需要用到的电路有CPU、D/A转换电路、电流/电压转换电路、按键和波形指示电路、电源等电路。设计中需要用到的芯片有STC89C51单片机、DAC0832等。

2 信号发生器的Proteus软件仿真电路设计

当分别按下切换按键就会分别出现方波、锯齿波、三角波、正弦波，并且有四个发光二极管分别作为不同的波形指示灯。液晶实时显示当前的输出频率和波形指示，输出的波形幅值可以通过电位器来微调。按键也可以调节输出频率的步进值。

硬件电路原理图如图所示。

2.1 LCD液晶设计

利用STC89C51控制LCD1602液晶屏，液晶1接GND,液晶2接VCC，3脚是液晶的灰度调整，3脚与地之间的电阻阻值为200Ω~1.5k，3脚与电源之间的阻值为10k左右。液晶的4~14接单片机的I/O口。15脚(A)为背光的电源，16脚(K)为背光的地。在4.5-5.5V的工作电压下，工作显示。

2.2 DA模块

DA模块，单片机通过控制DA模块输出电流信号，电流信号通过LM358运放变成电压信号。

2.3按键模块

按键一端接地，另外一端接单片机的IO口，当按键按下，会在另外一端检测出低电平。

3 数字电压表的软件程序设计

系统上电状态，初始化变量，设置波形取码。等待启动结束后，显示默认波形。

本电路的程序设计主要包括减排检测部分、显示函数部分、延时函数部分等。部分程序代码如下所示。