设计要求
1、以MCS-51系列单片机为控制器件,用C语言进行程序开发,结合外围电子电路,设计一款函数信号发生器系统;
2、 能够产生正弦波、方波、三角波和锯齿波4种波形;
3、扩展键盘输入电路,用于切换波形类型、设定频率大小和步进值;
4、LCD1602显示电路实时显示当前波形类型、频率值等信息;
5、波形频率值调节范围:10-100Hz;
6、频率步进值调节范围:0.1-10Hz;
系统概述
本文基于51单片机设计的函数信号发生器系统,能够产生正弦波、方波、三角波和锯齿波4种波形,且波形频率可调,调节幅度为10~100Hz。
系统由5V供电模块、AT89C51单片机最小系统、DAC0832模数转换电路、LM358放大电路、LCD1602液晶显示电路、按键电路和LED指示灯电路组成。
工作原理为:单片机产生的数字信号,经DAC0832转换为模拟信号,再通过LM358运算电路放大后,输出4种频率可调的波形。
波形的类型和频率值由LCD液晶显示,波形的切换和频率的调节由按键控制。同时,4个不同色彩的LED分别作为不同波形的指示灯。
Proteus仿真电路
Altium原理图
仿真结果分析
打开函数信号发生器仿真文件,双击单片机加载Signal.hex文件(位于C程序文件夹内),运行仿真,结果如下。
LCD1602液晶第一行显示Wave:Sine,第二行显示Freq:10.0Hz。表示当前初始化波形为10Hz的正弦波,同时与正弦波相对应的绿色LED灯点亮。
此外,系统会自动弹出示波器窗口,显示该波形。本系统中,信号输出端接示波器的A通道。
仿真运行时,如果不小心关闭示波器窗口或者未弹出示波器窗口,鼠标右击示波器,在下拉菜单中点击Digtal Oscilloscope即可恢复。
系统中,四个按键用于控制波形类型的切换、频率值的增减以及频率步进值的增减。
点击“切换”键,可实现正弦波、方波、三角波和锯齿波4种波形间的来回切换;
在波形频率显示模式下,“增加”和“减少”键用于增减当前波形的频率大小,系统默认频率步进值为0.1,即按下一次“增加”或“减少”键,频率的改变幅度为0.1Hz。
例如,我们将波形切换至方波,将其频率设定为14.5Hz,结果如下。此时,与方波对应的红色LED灯点亮。
当按下“步进”键后,系统进入步进调节模式,如下图所示。LCD显示Step value:0.1,表示当前步进值为0.1Hz。此时,“增加”和“减少”键,用于改变步进值的大小。
例如,我们设定频率步进值为3Hz,结果如下所示。设定完成后,再次按下“步进”键,系统退出步进调节模式,返回频率显示模式。这时,按下“增加”或“减少”键,频率值的改变幅度就为3Hz。
下面,我们设置系统输出频率为50Hz的三角波和80Hz的方波,结果如下。
综上所述,函数信号发生器仿真电路运行效果满足设计要求,验证成功。
部分C代码
void keyscan(){if(s1==0){ EA=0;delay(2);if(s1==0){while(!s1);pinlv+=bujin;if(pinlv>1000){ pinlv=100; }display();m=65536-(150000/pinlv);a=m/256;b=m%256; EA=1;} }if(s2==0){ delay(5);if(s2==0) { EA=0;while(!s2); pinlv-=bujin;if(pinlv<100) { pinlv=1000; }display();m=65536-(150000/pinlv); a=m/256; b=m%256; EA=1; } }if(s3==0){ delay(5);if(s3==0) { EA=0;while(!s3); boxing++;if(boxing>=4) { boxing=0; }display(); EA=1; } } }
资源内容
(1)基于51单片机的函数信号发生器设计论文完整版;
(2)Keil C程序;
(3)Proteus仿真;
(4)原理图文件;
(5)Visio流程图文件;
(6)元器件清单;
(7)参考资料;
资源截图