基于proteus的波形发生器的设计与研究毕业论文

基于proteus的波形发生器的设计与研究毕业论文内容摘要：

前，实验、科研和工业生产中使用的波形发生器大多采用此方法来实现 [711]。 相比之下，软硬件结合的方法可以设计出性能最优、功能扩展灵活、控制智能化的波形发生器，可以满足教学、科研、工业生产等各方面对波形发生器性能有较高要求的应用场合。 综合以上几种设计方案，本设计采用软硬件结合设计法。 该方案能够产生很好的波形，也易于实现。 3 硬件设计 波形的产生是通过 AT89C51 单片机执行某一波形发生程序，向 D/A 转换器DAC0832 的输入端按一定的规律输 入数据，从而在 DAC0832 的输出端得到相应的波形输出 [12]。 硬件设计的总体框图如图 1 所示。 图 1 硬件设计总体框图 硬件电路的设计使用的是 Proteus 软件平台。 Proteus 软件是世界上著名的 EDA工具，由英国 Labcenter electronics 公司出版，它不仅具有其它 EDA 工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。 它从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到 PCB 设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。 是目前世界上唯一将电路仿真软件、 PCB 设计软件和虚拟模型仿真软件三 合一的设计平台。 可以说它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。 硬件设计的总图如图 2 所示。 该波形发生器硬件电路分为三个主要模块：单片机最小系统模块、波形与频率选择模块和波形输出模块。 拨盘开关 AT89C51单 片机 复位电路 晶振电路 波形输出 5 图 2 硬件设计总图 单片机最小系统模块 单片机最小系统包括三个部分：单片机芯片、复位电路和晶振电路。 单片机芯片 单片机具有控制性能及可靠性高和体积小、价格低、易于产品化的特点，在现代的各种电子器件中，单片机具有良好的性能价格比。 该模块的单片机芯片选用的是ATMEL 公司的 AT89C51，属于 80C51 系列，它融入的 Flash 存储技术，其引脚图如图 3 所示。 80C51 系列单片机产品繁多，已经成为事实上的单片机的主流系列 [13]。 复位电路 复位是使单片机处于初始状态，单片机的工作就是从复位开始的。 当单片机的复位引脚 RST(全称 RESET)出现 2 个机器周期以上的高电平时，单片机内部就执行复位操作。 单片机根据应用的要求，复位操作通常有两种基本形式：上电复位和上电或开关复位。 上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。 上电或开关复位要求电源接通后，单片机自动复位，并且在单片机运行期间，用开关操作也能使单片机复位。 上电后，由于电容的充电和反相门的作用，使 RST 持续一段时间的高电平。 当单片机已在运行当中时，按下复位键 K 后松开，也能使 RST 为一段时间的高电平，从而实现上电或开关复位的操作。 该单片机最小系统采用上电复位方式，因为它不需要在运行过程中进行复位操作。 复位电路如图 4 所示。 6 图 3 AT89C51 引脚图 图 4 复位电路 时钟电路 单片机的时钟信号用来提供单片机内各种微操作的时间基准。 单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到：内部振荡和外部振荡方式。 该单片机最小系统采用内部振荡方式。 时钟 电路如图 5 所示。 图 5 时钟电路图 7 在引脚 XTAL1 和 XTAL2 外接晶体振荡器或陶瓷谐振荡器，就构成了内部振荡方式。 由于单片机内部有一个高增益反相放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡，并产生振荡时钟脉冲。 晶振通常选用 6MHz、 12MHz 或 24MHz，该电路选用 12MHz。 波形与频率选择模块 该模块采用拨盘开关来进行波形与频率的选择和变换，其电路图如图 6 所示。 图 6 波形与频率选择模块电路图 电路图中，开关 SW1 用来选择波形，其状态与波形的对应关系如表 1 所示；开关 SW2 用来选择频率档，其状态与频率档位的关系如表 2 所示。 表 1 开关 SW1 的状态与波形的对应关系 SW1 的状态 选择的波形 SW1 拨向 1 位置， =1 方波 SW1 拨向 2 位置， =1 三角波 SW1 拨向 3 位置， =1 正弦波 表 2 开关 SW2 的状态与频率档位的对应关系 SW2 的状态 选择的档位 SW2 拨向 1 位置， =1 频率一， 30Hz SW2 拨向 2 位置， =1 频率二， 15Hz 波形输出 模块 波形输出模块电路图如图 7 所示。 该模块 主 要包括 DAC083运算放大器和滑动变阻器三个元器件。 8 图 7 波形输出模块电路图 DAC0832芯片 DAC0832 是 8 分辨率的 D/A 转换集成芯片，与微处理器完全兼容。 这个 DAC芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。 D/A 转换器由 8 位输入锁存器、 8 位 DAC 寄存器、 8 位 D/A 转换电路及转换控制电路构成。 其引脚图如图 8 所示。 图 8 DAC0832 引脚图 根据对 DAC0832 的数据锁存器和 DAC 寄存器的 不同的控制方式， DAC0832 有三种工作方式。 一种是两级缓冲器型，即输入数据经过两级缓冲器后，进行 D/A 转换。 第二种是单级缓。