单片机的波形发生器设计
摘 要本文选择了“波形发生器控制系统设计”作为研究课题，设计了一款以AT89C51单片机以及DAC0832数模转换器作为核心元件的波形发生器系统，实现了方波、三角波、正弦波、锯齿波等波形的输出，通过按键可以灵活控制输出波形和输出频率，并且具有较高清晰度的参数液晶显示效果，实现了预期设立的性能指标，突破了目前市面上相关产品所存在的普遍弊端，降低了现有产品的功耗参数，大大提升了现有产品的性价比，实现了波形发生器控制系统的改进和优化，使得本次毕业设计非常有意义。笔者所设计的这款自动控制系统经历了硬件系统和软件系统的设计和优化，在硬件上以最少的元器件和最低的成本构建了一个完整的硬件系统；在软件上以最流畅的代码运行方式实现了对硬件的控制，如果将这款波形发生器控制系统进行大量生产并将之投向市场，能够大大降低这种产品的成本。
目录
一、 引言
（一） 波形发生器控制系统的发展背景
（二） 国内外发展现状
（三） 本文主要研究内容
二、 方案选择及元器件介绍
（一） 系统主控芯片的选取
（二） STC89C51单片机简介
（三） LCD1602型液晶简介
（四） DAC0832模数转换器
（五） LM324四运算放大器概述
三、 硬件系统设计
（一） 波形发生器系统的硬件结构框图设计
（二） STC89C51单片机最小系统设计
1. 晶振电路设计
2. 复位电路设计
（三） 液晶电路设计
（四） 波形产生及输出电路设计
四、 软件系统设计
（一） 波形发生器系统的软件工作流程设计
（二） 液晶显示流程设计
五、 系统调试与仿真
（一） Proteus软件仿真
（二） 系统仿真
总 结
参考文献
致 谢
附录一 原理图
附录二 元件列表
附录三 程序
引言
波形发生器控制系统的发展背
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
景
本课题将要设计的这款基于AT89C51单片机的波形发生器控制系统是一种采用AT89C51芯片作为主要控制器的电子系统，这款系统的出现在某种程度上极大的方便了实验室进行高精度的信号输出，并且能够实现极高的输出信号的频率稳定性，不仅满足了现代测试人员对于高性能波形发生器系统的不断追求与向往，更在很大程度上推进了单片机与日常生产生活之间的距离，使得单片机系统趋向生活化和普遍化。波形发生器控制系统通常情况下由微处理器作为核心部分，周围配合其他必要的功能模块如显示以及声音提示等，通过微处理器的强大控制作用，实现整个控制系统的一体化，波形发生器控制系统之所以能够达到今天这种性能和功能，主要得益于人们对于单片机等一些微处理器的不断改进和性能提升，在这之前，要想实现一款波形发生器电子系统，只能依靠一些功能简单的数字逻辑芯片来实现，此时的波形发生器控制系统的典型特点是体积庞大，内部电路结构完全由模拟电子线路搭建，维修和维护复杂，并且输出信号的稳定性受周围环境影响极大，这种早期的波形发生器电子系统无论是在功能还是性能上，都是与现在市面上波形发生器系统所无法比拟的，首先在电路结构上，由于要完成一个简单的功能需要借助大量的逻辑门电路芯片来搭建，更有甚者需要大量分立的三极管基本部件来搭建一个逻辑门，可想而知要完成一整个波形发生器控制系统需要搭建一个庞大的硬件电路结构，这么大的体积使得系统非常容易受到各种各样的电磁或者机械干扰，使得其稳定性和抗干扰性极差，并且复杂的电子线路也给波形发生器控制系统的检修工作带来了极大的阻碍；其次在功能上表现得非常的简单，就以显示功能来说，最佳效果也只能是以数码管来显示一串数字来作为系统的人机交互，与现如今的液晶显示相差甚远。而现如今的波形发生器控制系统采用了具有集成外观的芯片并且是以单片机等微处理器作为控制器，性能得到了极大的提升，输出数十GHz的射频信号变得极其容易，并且通过复杂的接口协议，高清晰显示效果使得用户能够更好的使用波形发生器控制系统。本次毕业设计就将以波形发生器控制系统来作为研究的核心对象，结合大学期间所学的单片机、模拟电路、数字电路以及传感器等重要课程，通过对这些课程的综合融会贯通，并结合课外积累到的一些电子项目设计经验，来完成对这款系统的设计与实现。
国内外发展现状
国内外对于这种新型实用性的波形发生器电子控制系统的研究一直处于炙热的状态，通过前期对网络显示的资料以及图书馆查阅到的相关文献后可总结为，当前这种控制系统或者称之为产品所存在的普遍不足和缺点为输出功率有限，不能够满足一些需要大功率需求的场合，尤其是射频领域，受射频器件性能的影响，大功率信号输出在该频段表现地明显不足，另外在主控的选择上，大多数产品为了降低产品的生产成本以及提高其性价比，在系统硬件上尤其是内部控制器的选择上主要是一些性能较为落后的16位机。前不久国内一所研究机构推出了他们的最新研究成果，在功能上他们实现了通过集成式DDS芯片来进行大功率射频信号的合成，并且高次谐波影响经过了内部独特的滤波电路进行处理，保证了了输出波形的纯净度。
本文主要研究内容
在对波形发生器控制系统的发展背景以及国内外的研究现状进行了简要的介绍后，下面对本文的结构安排进行阐述，以便于更加清晰的对本系统的设计过程进行展现。论文的第一章是引言章节，该章节主要对波形发生器控制系统的发展背景等进行了介绍，并通过对设计现状的对比确立了本系统的设计目标；在接下来的第二章，将对系统的总体设计方案进行设计，包括对几种常用控制器的对比，并对所要使用的元器件进行了简要介绍；在对主控器件以及外围元器件进行确立后，文章第三章将对硬件系统进行设计，通过Altium designer绘制了相关模块的电路原理图从而进行设计思路的讲解；硬件系统设计完毕后，第四章开始对系统的软件部分进行设计，并通过Visio软件绘制了相应的软件流程图；为了能够验证本系统的设计正确性以及可行性，在文章第五章对控制系统进行了仿真并实现以下功能指标。
1、采用C51单片机作为主控器件，并通过C语言进行程序开发；
2、采用+5V直流电压进行系统供电。
3、能实现51单片机最小系统的设计，实现对系统里的数模转换器、液晶屏以及按键等模块的驱动；
4、能实现51单片机对液晶屏的驱动，显示对输出波形和频率的显示；
5、配置DAC0832数模转换器电路，实现波形的构建，并通过LM324运放电路实现电流电压的转换，并对输出波形进行电压放大；
6、能够实现正弦波、三角波、方波的输出，并且输出噪声成分要低；
7、能够通过按键实现对输出波形的选择和频率的设置。
方案选择及元器件介绍
目录
一、 引言
（一） 波形发生器控制系统的发展背景
（二） 国内外发展现状
（三） 本文主要研究内容
二、 方案选择及元器件介绍
（一） 系统主控芯片的选取
（二） STC89C51单片机简介
（三） LCD1602型液晶简介
（四） DAC0832模数转换器
（五） LM324四运算放大器概述
三、 硬件系统设计
（一） 波形发生器系统的硬件结构框图设计
（二） STC89C51单片机最小系统设计
1. 晶振电路设计
2. 复位电路设计
（三） 液晶电路设计
（四） 波形产生及输出电路设计
四、 软件系统设计
（一） 波形发生器系统的软件工作流程设计
（二） 液晶显示流程设计
五、 系统调试与仿真
（一） Proteus软件仿真
（二） 系统仿真
总 结
参考文献
致 谢
附录一 原理图
附录二 元件列表
附录三 程序
引言
波形发生器控制系统的发展背
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
景
本课题将要设计的这款基于AT89C51单片机的波形发生器控制系统是一种采用AT89C51芯片作为主要控制器的电子系统，这款系统的出现在某种程度上极大的方便了实验室进行高精度的信号输出，并且能够实现极高的输出信号的频率稳定性，不仅满足了现代测试人员对于高性能波形发生器系统的不断追求与向往，更在很大程度上推进了单片机与日常生产生活之间的距离，使得单片机系统趋向生活化和普遍化。波形发生器控制系统通常情况下由微处理器作为核心部分，周围配合其他必要的功能模块如显示以及声音提示等，通过微处理器的强大控制作用，实现整个控制系统的一体化，波形发生器控制系统之所以能够达到今天这种性能和功能，主要得益于人们对于单片机等一些微处理器的不断改进和性能提升，在这之前，要想实现一款波形发生器电子系统，只能依靠一些功能简单的数字逻辑芯片来实现，此时的波形发生器控制系统的典型特点是体积庞大，内部电路结构完全由模拟电子线路搭建，维修和维护复杂，并且输出信号的稳定性受周围环境影响极大，这种早期的波形发生器电子系统无论是在功能还是性能上，都是与现在市面上波形发生器系统所无法比拟的，首先在电路结构上，由于要完成一个简单的功能需要借助大量的逻辑门电路芯片来搭建，更有甚者需要大量分立的三极管基本部件来搭建一个逻辑门，可想而知要完成一整个波形发生器控制系统需要搭建一个庞大的硬件电路结构，这么大的体积使得系统非常容易受到各种各样的电磁或者机械干扰，使得其稳定性和抗干扰性极差，并且复杂的电子线路也给波形发生器控制系统的检修工作带来了极大的阻碍；其次在功能上表现得非常的简单，就以显示功能来说，最佳效果也只能是以数码管来显示一串数字来作为系统的人机交互，与现如今的液晶显示相差甚远。而现如今的波形发生器控制系统采用了具有集成外观的芯片并且是以单片机等微处理器作为控制器，性能得到了极大的提升，输出数十GHz的射频信号变得极其容易，并且通过复杂的接口协议，高清晰显示效果使得用户能够更好的使用波形发生器控制系统。本次毕业设计就将以波形发生器控制系统来作为研究的核心对象，结合大学期间所学的单片机、模拟电路、数字电路以及传感器等重要课程，通过对这些课程的综合融会贯通，并结合课外积累到的一些电子项目设计经验，来完成对这款系统的设计与实现。
国内外发展现状
国内外对于这种新型实用性的波形发生器电子控制系统的研究一直处于炙热的状态，通过前期对网络显示的资料以及图书馆查阅到的相关文献后可总结为，当前这种控制系统或者称之为产品所存在的普遍不足和缺点为输出功率有限，不能够满足一些需要大功率需求的场合，尤其是射频领域，受射频器件性能的影响，大功率信号输出在该频段表现地明显不足，另外在主控的选择上，大多数产品为了降低产品的生产成本以及提高其性价比，在系统硬件上尤其是内部控制器的选择上主要是一些性能较为落后的16位机。前不久国内一所研究机构推出了他们的最新研究成果，在功能上他们实现了通过集成式DDS芯片来进行大功率射频信号的合成，并且高次谐波影响经过了内部独特的滤波电路进行处理，保证了了输出波形的纯净度。
本文主要研究内容
在对波形发生器控制系统的发展背景以及国内外的研究现状进行了简要的介绍后，下面对本文的结构安排进行阐述，以便于更加清晰的对本系统的设计过程进行展现。论文的第一章是引言章节，该章节主要对波形发生器控制系统的发展背景等进行了介绍，并通过对设计现状的对比确立了本系统的设计目标；在接下来的第二章，将对系统的总体设计方案进行设计，包括对几种常用控制器的对比，并对所要使用的元器件进行了简要介绍；在对主控器件以及外围元器件进行确立后，文章第三章将对硬件系统进行设计，通过Altium designer绘制了相关模块的电路原理图从而进行设计思路的讲解；硬件系统设计完毕后，第四章开始对系统的软件部分进行设计，并通过Visio软件绘制了相应的软件流程图；为了能够验证本系统的设计正确性以及可行性，在文章第五章对控制系统进行了仿真并实现以下功能指标。
1、采用C51单片机作为主控器件，并通过C语言进行程序开发；
2、采用+5V直流电压进行系统供电。
3、能实现51单片机最小系统的设计，实现对系统里的数模转换器、液晶屏以及按键等模块的驱动；
4、能实现51单片机对液晶屏的驱动，显示对输出波形和频率的显示；
5、配置DAC0832数模转换器电路，实现波形的构建，并通过LM324运放电路实现电流电压的转换，并对输出波形进行电压放大；
6、能够实现正弦波、三角波、方波的输出，并且输出噪声成分要低；
7、能够通过按键实现对输出波形的选择和频率的设置。
方案选择及元器件介绍
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