机械与电子工程学院接 口 技 术 课 程 设 计 报 告题目：多频率的正弦波低频信号发生器的设计摘 要: 本系统利用单片机 AT89C51 采用程序设计方法产生正弦波，再通过 D/A 转换器 DAC0808 将数字信号转换成模拟信号，滤波放大，最终由示波器显示出来，能产1Hz,10Hz,100Hz,1000Hz 的波形。通过键盘来控制正弦波频率的变化，并通过数码管显示其数值，系统大致包括信号发生部分、数/模转换部分以及显示部分三部分，其中尤其对数/模转换部分和波形产生和变化部分进行详细论述。关键词：单片机 AT89C51、DAC0808、74HC573目录1.设计任务及要求 .12.方案选择 .13.硬件系统设计 .13.1 总体系统设计思路 .13.2 电路构成介绍 .23.2.1 单片机最小系统 .23.2.2 波形产生电路设计 .33.2.3 频率显示电路的设计 .43.2.4 键盘显示电路的设计 .43.2.5 系统整体电路 .54. 软件系统设计 .65.系统调试与存在的问题 .65.1 Proteus 仿真结果 .65.2 结果分析 .95.3 存在问题 .96.心得体会 .9参考文献 .10附录 1：程序 .1101.设计任务及要求（1）设计任务为多频率的正弦波低频信号发生器（2）要求正弦波低频信号发生器产生 1Hz,10Hz,100Hz,1000Hz 的波形，频率可由开关选择。2.方案选择信号发生电路方案论证：方案一：通过单片机控制 D/A，输出正弦波。此方案输出的波形不够稳定，抗干扰能力弱，不易调节。但此方案电路简单、成本低。方案二：使用传统的锁相频率合成方法。通过芯片 IC145152，压控振荡器搭接的锁相环电路输出稳定性极好的正弦波。此方案，电路复杂，干扰因素多，不易实现。方案三：利用 MAX038芯片组成的电路输出波形。MAX038是精密高频波形产生电路，能够产生准确的正弦波周期性波形。但此方案成本高，程序复杂度高。综合考虑以上三种方案，本设计选择方案一。 3.硬件系统设计3.1 总体系统设计思路本设计系统由主控制模块、数模转换模块、显示模块、控制模块共四个模块组成。主控芯片使用 AT89C51 单片机，数模转换模块采用 DAC0808 实现，显示模块采用 4 个数码管构成，利用键盘控制正弦波频率的改变。系统整体模块如图 1 所示。图 1 系统整体模块13.2 电路构成介绍利用单片机 AT89C51 采用程序设计方法产生正弦波，再通过 D/A 转换器 DAC0808 将数字信号转换成模拟信号，滤波放大，最终由示波器显示出来，能产1Hz,10Hz,100Hz,1000Hz 的波形。通过键盘来控制正弦波频率的变化，并通过数码管显示其数值，系统大致包括信号发生部分、数/模转换部分以及显示部分三部分，其中尤其对数/模转换部分和波形产生和变化部分进行详细论述。3.2.1 单片机最小系统AT89C51 是片内有 ROM/EPROM 的单片机，因此，这种芯片构成的最小系统简单可靠。用 AT89C51 单片机构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，如图 89C51 单片机最小系统所示。由于集成度的限制，最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。其应用特点：(1) 有可供用户使用的大量 I/O 口线。(2) 内部存储器容量有限。(3) 应用系统开发具有特殊性。图 2 AT89C51 单片机最小系统23.2.2波形产生电路设计 由单片机采用编程方法产生正弦波波形、通过 D/A 转换模块 DAC0808在进过滤波放大之后输出。单片机的 P2口连接 DAC0808的八位数据输入端，DAC0808的输出端接放大器，经过放大后输出所要的波形。DAC0808的为八位数据并行输入的，DAC0808的引脚图如图3所示，其结构图如图4所示：图3 DAC0808引脚图图4 DAC0808的内部结构3其连接电路图如下： 图5 波形产生电路如图所示,VEE 接-5V 电压，COMP 端与 VEE 之间接0.1uF 电容，VREF(+)通过5K 电阻接+5V 电源，VREF(-)接地。输出端 IOUT 连接运算放大器反向输入端。运算放大器同相输入端接地。3.2.3频率显示电路的设计通过4个74HC753连接4个数码管显示输出的正弦波的频率，其电路图如下：图6 正弦波频率显示如上图所示，74HC753输入端接单片机的 P0口，其 LE 端分别接单片机的 P3.1P1.4。通过软件控制可以显示波形的频率。3.2.4键盘显示电路的设计由于本系统所用按键少，其连接电路图如下：4图7 键盘图中独立键盘引出的线接单片机的 P1.0-P1.1，开关的功能如图所示。P11每按一次频率10，P22每按一次频率10。3.2.5系统整体电路系统整体电路图如图 8 所示；图 8 整体电路图单片机 AT89C51采用程序设计方法产生正弦波，再通过 D/A 转换器 DAC0808将数字信号转换成模拟信号，最终由示波器显示出来，能产1Hz,10Hz,100Hz,1000Hz 的波形。通过键盘来控制正弦波频率的变化，并通过数码管显示其数值。54.软件系统设计软件的流程图：本系统采用 AT89C51单片机，用编程的方法来产生正弦波波形，设置初始值，并通过编程来切换波形频率的改变。具体功能有：（1）正弦波波形的显示；（2）频率增减。软件调试后，通过编程器下载到 AT89C51芯片中，首先初始化函数，接着键盘扫描，定时器初始化，分离函数，最后显示出正弦波频率。软件的流程图如下：图9 软件的流程图5.系统调试与存在的问题5.1 Proteus 仿真结果6仿真结果如下所示：图 10 频率为 1Hz 时波形图AT89C51 采用程序设计方法产生正弦波，再通过 D/A 转换器 DAC0808 将数字信号转换成模拟信号，最终由示波器显示出来，能产 1Hz。图 11 频率为 10Hz 时波形图AT89C51 采用程序设计方法产生正弦波，再通过 D/A 转换器 DAC0808 将数字信号转换成模拟信号，最终由示波器显示出来，能产 10Hz。7图 12 频率为 100Hz 时波形图AT89C51 采用程序设计方法产生正弦波，再通过 D/A 转换器 DAC0808 将数字信号转换成模拟信号，最终由示波器显示出来，能产 100Hz。图 13 频率为 1000Hz 时波形图AT89C51 采用程序设计方法产生正弦波，再通过 D/A 转换器 DAC0808 将数字信号转换成模拟信号，最终由示波器显示出来，能产 1000Hz。85.2 结果分析本系统通过对 AT89C51 加载程序使其输出正弦波波形，同时可以通过按键正弦波频率。设置初始频率为 1Hz，当第一次按下 K 键时，选择要改变正弦波的频率为 10Hz，第二次按下 K 键时，选择要改变正弦波的频率为 100Hz，第三次按下