毕业设计（论文）-基于单片机和DAC0832的函数信号发生器的设计.doc

本科毕业设计
论文题目: 基于单片机和DAC0832的函数信号
发生器的设计

学生姓名: × ×
专业年级: 电子信息科学与技术07级2班
指导教师: ××× 职称讲师
2010年6月05日
基于单片机和DAC0832的函数信号发生器的设计学生:· × ×
专业:电子信息科学与技术
指导教师:× ×
摘要: 信号发生器在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。例如在通信、广播、电视系统中都需要射频发射,这就需要信号发生器,在工业、农业、生物医学等领域内,如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振图像等,都需要功率或大或小、频率或高过低的信号。在现代社会中,自动化技术早已渗透到社会生产的各个领域中,高精度、宽频率、高稳定性的信号发生器对于所属整体系统的性能改善和提高起着至关重要的作用。多波形的函数信号发生器是电子实验室的基础设备之一,目前各类学校广泛使用的是标准产品,虽然功能齐全,性能指标高,但是价格昂贵,本文所研究的信号发生器采用单片机和DAC0832结合起来,通过数字电子电路向模拟电路转化,该系统虽然性能指标不如标准产品,但是它体积小,成本低,便于携带等特点,亦可作为电子随身设备之一。系统通过单片机产生数字信号通过DAC0832转换为模拟信号,再通过放大器LM324就可以得到双极性的各种波形,通过几个按键切换想要的波形。
关键词: 单片机,数模转换芯片DAC0832,运算放大器LM324,
1前言
题目的来源与开发意义
自20世纪90年代以来,单片机已进入了一个高速发展的阶段,世界上著名的半导体厂商都注重新型单片机的研制、生产和推广。单片机的应用已经深入到国民经济的各个领域中,由单片机控制的微型电脑产品比比皆是。单片机正朝着面向多层次用户的多品种多规格方向发展。
基于单片机和DAC0832的函数信号发生器的设计,本课题是充分运用大学期间对所学专业知识,结合现在使用的信号发生器的基本功能,完成一个系统的设计的全过程,通过单片机和模数转换芯片以及放大器产生多种波形的函数信号发生器在控制领域有着相当广泛的应用。
应用单片机控制的信号发生器的设计,整个系统控制简单,能够全方位的掌握在校期间所学的大部分知识,对单片机的学习是必不可少的,数模转换也是一个非常重要的知识,在对于数字电子和模拟电子的掌握上有非常大的应用,运算放大器的使用更加增强了对模拟模拟电路得理解,整个系统体积小,成本低廉,功能齐全,通过不同的按键,系统输出相应的波形,从而对所学的知识做了全面的深入的学习和掌握。

本系统中所应用的控制芯片为STC89C51,这个单片机用于产生最初的信号源,通过单片机循环产生数据,再将数据传给数模转换芯片。单片机通过内部程序控制给出数据的频率,从而控制整个系统的信号输出频率。单片机送给数模转换芯片DAC0832的数据通过内部器件转换成模拟信号输出,这是输出的是数字信号,需要通过运算放大器转化为模拟信号,如果要得到双极性的信号,那么就要通过两级运放转化。
系统中有五个按键与单片机的P1口相连,每个按键对应不同的波形,分别为方波、锯齿波、三角波、梯形波和正弦波,,,系统的输出波形为方波,同样的道理,以后的每个按键分别按下时则系统的输出为相应的波形,当没有按键按下时,没有任何波形的输出,从而整个系统的输入设备为与P1口相连的五个按键,输出为与按键相应的波形。
在不同的实验要求中,有不同的波形需求,本系统的设计基本能够满足实验室的各种实验,节约了成本,减小了体积,降低了功耗。
2 方案的提出及论证
方案一:
用分立元件组成的函数信号发生器通常是单函数信号发生器,且频率不高,工作不是很稳定,而且不易调试,虽然结构很简单,制作容易,但是输出的信号频率线性度差、频率稳定度低、频率稳定度低、频率分辨率低、频率变换时间比较长,相位的噪声大以及人机界面不友好等缺点。
方案二:
可以由晶体管、运放IC等通用器件制作,更过的则是应用专门的函数信号发生器IC,如8038等,它们功能较少而且精度不高,频率上限不高,调节方式也不够灵活,频率和占空比也不能独立调节,二者相互影响。
方案三:
利用专用直接数字合成DDS芯片的函数信号发生器,能产生任意波形并能达到很高的频率,但是成本较高,从成本上考虑,不适合选择这么昂贵的芯片。
方案四:
利用常用的单片机STC89C51和常用的数模转换芯片DAC0832结合,在利用运放LM324转化为模拟电压,通过按键输入给单片机控制不同波形的输出,其体积小,成本低,功率小,又达到学习的目的,因为我选择此方案。

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