基于51單片機(jī)的四種波形信號(hào)發(fā)生器仿真設(shè)計(jì)(仿真+程序源碼+設(shè)計(jì)說明書+講解視頻）

仿真原版本：proteus 7.8

程序編譯器：keil 4/keil 5

編程語言：C語言

設(shè)計(jì)編號(hào)：S0015

1 設(shè)計(jì)說明：

1、本設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)作為控制核心，外圍采用數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換電路（DAC0832）、運(yùn)放電路（LM324）、按鍵和LCD1602液晶顯示電路。

2、電路采用單片機(jī)和一片DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器組成數(shù)字式低頻信號(hào)發(fā)生器,可產(chǎn)生正弦波、矩形波、鋸齒波和三角波四種波形。

3、通過鍵盤來控制四種波形的類型選擇、頻率變化，并通過液晶1602顯示其各自的波形類型以及頻率數(shù)值。

本設(shè)計(jì)硬件電路簡(jiǎn)單，軟件功能完善，控制系統(tǒng)可靠，性價(jià)比較高，具有一定的實(shí)用價(jià)值和參考價(jià)值

2 講解視頻：

包含程序講解和代碼講解

3 仿真電路：

程序

程序設(shè)計(jì)流程圖

LCD1602顯示

//----------------------------
//寫LCD命令
//---------------------------------
void Write_LCD_Command(uchar cmd)
{
	   while((Busy_Check()&0x80)==0x80);   //忙等待
	   RS=0;  //選擇命令寄存器
	   RW=0;  //寫
	   EN=0;
	   P1=cmd;EN=1;DelayMS(1);EN=0;
}										  
//--------------------------------------
//發(fā)送數(shù)據(jù)
//---------------------------------------
void Write_LCD_Data(uchar dat)
{
	 while((Busy_Check()&0x80)==0x80);   //忙等待	
	  RS=1;  RW=0; EN=0; P1=dat;EN=1;DelayMS(1);EN=0;	
}
//------------------------------------
//LCD初始化			   
//-----------------------------------------
void Init_LCD()
{		
	Write_LCD_Command(0x38);
	DelayMS(1);
	Write_LCD_Command(0x01); //清屏
	DelayMS(1);
	Write_LCD_Command(0x06); //字符進(jìn)入模式：屏幕不動(dòng)，字符后移
	DelayMS(1);
	Write_LCD_Command(0x0C); //顯示開、關(guān)光標(biāo)
	DelayMS(1);
}

//--向LCD寫頻率值
void Write_freq(uint k)
{
	uchar qian,bai,shi,ge;
	qian=k/1000;
	bai=k/100%10;
	shi=k/10%10;
	ge=k%10;
	Write_LCD_Command(0x86+0x40);
	Write_LCD_Data(0x30+qian);
	Write_LCD_Data(0x30+bai);
	Write_LCD_Data(0x30+shi);
	Write_LCD_Data(0x30+ge);
	Write_LCD_Data(0x48);
	Write_LCD_Data(0x5a);
}

 //--LCD上顯示不同波形頻率
  void Xianshi_f()		   
{
  if(WaveChoice==1)
  {
     freq=(10000000/(50000+2860*ys));
	 Write_freq(freq);
  }
  if(WaveChoice==2)
  {
     freq=(10000000/(50000+2300*ys));
	 Write_freq(freq);
  }
   if(WaveChoice==3)
  {
     freq=(10000000/(14000+2300*ys));
	 Write_freq(freq);
  }
    if(WaveChoice==4)
  {
     freq=(10000000/(15000+2300*ys));
	 Write_freq(freq);
  }
}
//--LCD上寫波形類型
void Write_wave(uchar  t )
{
	switch(t)
	{
		case 0:
				//-- 無輸出
				 Write_LCD_Command(0x86);
  				 DelayMS(5);
   				 for (i=0;i<sizeof(No)-1;i++)
					{
						Write_LCD_Data(No[i]);
						DelayMS(5);
					}
					break;
		case 1:
				//--正弦波
				ys=25;
				Write_LCD_Command(0x86);
  				 DelayMS(5);
   				 for (i=0;i<sizeof(Sin)-1;i++)
					{
						Write_LCD_Data(Sin[i]);
						DelayMS(5);
					}
				break;
		case 2:
				//---矩形波
				ys=30;
				Write_LCD_Command(0x86);
  				 DelayMS(5);
   				 for (i=0;i<sizeof(Squ)-1;i++)
					{
						Write_LCD_Data(Squ[i]);
						DelayMS(5);
					 }
			
				break;
		case 3:
				//---三角波
				ys=30;
				Write_LCD_Command(0x86);
  				 DelayMS(5);
   				 for (i=0;i<sizeof(Tri)-1;i++)
					{
						Write_LCD_Data(Tri[i]);
						DelayMS(5);
					}
				break;
		case 4:
				//----鋸齒波
				ys=30;
			  	 Write_LCD_Command(0x86);//液晶顯示位置
  				 DelayMS(5);
   				 for (i=0;i<sizeof(Saw)-1;i++)
					{
						Write_LCD_Data(Saw[i]);
						DelayMS(5);
					 }
				break;
	}
}

按鍵掃描

//----按鍵掃描
void keyscanf()
{	
	if(K2==0)
	{
		DelayMS(5);
		if(K2==0)
		{
			while(!K2);
			ys--;
			if(ys==0)
			ys=20;
		}
	}
	if(K3==0)
	{
		DelayMS(5);
		if(K3==0)
		{
			while(!K3);
			ys++;
			if(ys>22)
			ys=20;
		}
	}
	if(K4==0)
	{
		DelayMS(5);
		if(K4==0)
		{
			while(!K4);
			if(WaveChoice==2)
			sqar_num=sqar_num+2;
			if(sqar_num==238)
				sqar_num=128;
		}
	}
	if(K5==0)
	{
		DelayMS(5);
		if(K5==0)
		{
			while(!K5);
			if(WaveChoice==2)
			sqar_num=sqar_num-2;
			if(sqar_num==18)
				sqar_num=128;			
		}
	}
} 

主函數(shù)

//----主程序--- 
void main()
{
	Init_LCD();
	IE=0X81;
	IT0=1;
	Write_LCD_Command(0x80);//--顯示wave:
   	DelayMS(5);	 	
   for (i=0;i<sizeof(Wave)-1;i++)
		{
			Write_LCD_Data(Wave[i]);
			DelayMS(5);
		}
   	 Write_LCD_Command(0x80+0X40);//----顯示freq:
     DelayMS(5);
    for (i=0;i<sizeof(Fre)-1;i++)
		{
			Write_LCD_Data(Fre[i]);
			DelayMS(5);
		}
	   Write_wave(WaveChoice);
	while (1)
	{
			 keyscanf();
		Out_Wave(WaveChoice);
		if(!(K1&K2&K3))
				Xianshi_f();
	}	  
}

本系統(tǒng)采用編程的方法，來輸出四種不同的波形即正弦波、矩形波、三角波、鋸齒波。各種波形的產(chǎn)生方法如下。

正弦波發(fā)生子程序

正弦波的產(chǎn)生比較特殊，它不能由單片機(jī)直接產(chǎn)生，只能由如圖17所示的階梯波來向正弦波逼近。很顯然，在一個(gè)周期內(nèi)階梯波的階梯數(shù)目越多，單片機(jī)輸出的波形也就越接近正弦波。

圖17 正弦波信號(hào)的產(chǎn)生

先假定正弦波的振幅是2.56 V，則波谷對(duì)應(yīng)的數(shù)字量為最小值00H，波峰對(duì)應(yīng)的數(shù)字量為最大值FFH。將正弦波的第一個(gè)周期的波形按角度均分為若干等份，并計(jì)算出各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓值，電壓值計(jì)算方法：Vx=2.5·(1+sinθ)，因?yàn)?0H～FFH對(duì)應(yīng)的數(shù)字量為0～255，所以根據(jù)算出的電壓就可直接寫出各點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。單片機(jī)將一個(gè)周期的數(shù)字量存入一定的存儲(chǔ)區(qū)域中，然后依次循環(huán)取出這些數(shù)字量，并送D/A電路轉(zhuǎn)換成階梯波，即近似的正弦波輸出。圖18為正弦波產(chǎn)生的流程圖。

圖18 正弦波產(chǎn)生的流程圖

矩形波發(fā)生子程序

如圖19所示，矩形波的實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單。首先定義一個(gè)無符號(hào)字符型變量i=0，使自變量i不斷的自動(dòng)加1，若i的值小于squa_num，將P0口賦值為0xFF；若i的值大于squa_num，則將P0口賦值為0x00。當(dāng)i自加到256后又自動(dòng)變?yōu)?，以此循環(huán)，即可得到矩形波。當(dāng)squa_num=128時(shí)，此時(shí)輸出的為方波。調(diào)節(jié)squa_num的大小，即可實(shí)現(xiàn)矩形波占空比的調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)延時(shí)時(shí)間的大小，即可實(shí)現(xiàn)矩形波頻率的改變。

圖19 矩形波產(chǎn)生流程圖

三角波發(fā)生子程序

三角波中的斜線用一個(gè)個(gè)小臺(tái)階來逼近，當(dāng)臺(tái)階間隔很小時(shí)，波形基本上近似一直線。首先定義一個(gè)無符號(hào)字符型變量i=0，使自變量i不斷的自動(dòng)加1，若i的值小于128，將P0口賦值為i；若i的值大于128，則將P0口賦值為256-i。當(dāng)i自加到256后又自動(dòng)變?yōu)?，以此循環(huán)，從而P0口實(shí)現(xiàn)了周期性的數(shù)字量變換，在經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換后轉(zhuǎn)變成模擬信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算放大電路后就得到了周期性的三角波。三角波產(chǎn)生流程圖如圖20所示。

? 圖20 三角波發(fā)生流程圖

鋸齒波發(fā)生子程序

鋸齒波的實(shí)現(xiàn)過程與三角波類似，也是定義一個(gè)變量i=0，并使P0=i，自變量i不斷的自動(dòng)加1，直到加到255，然后i又可以自動(dòng)歸為0，再不斷的重復(fù)上過程。在此過程中，P0口的值也隨著i一樣變化，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC0832后，周期性逐一變化的數(shù)字量就轉(zhuǎn)換為鋸齒波輸出了。通過調(diào)節(jié)P0口每相鄰兩個(gè)值之間的延遲時(shí)間，就可以改變鋸齒波的頻率。圖21為鋸齒波發(fā)生流程圖。

圖21 鋸齒波發(fā)生流程圖

設(shè)計(jì)說明書

摘 要

信號(hào)發(fā)生器是一種常用的信號(hào)源，廣泛地應(yīng)用于電子電路、自動(dòng)控制系統(tǒng)和教學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域。 本設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)作為控制核心，外圍采用數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換電路（DAC0832）、運(yùn)放電路（LM324）、按鍵和LCD液晶顯示電路。電路采用單片機(jī)和一片DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器組成數(shù)字式低頻信號(hào)發(fā)生器,可產(chǎn)生正弦波、矩形波、鋸齒波和三角波四種波形。系統(tǒng)通過單片機(jī)產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)，通過DAC0832轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，再通過放大器LM324就可以得到雙極性的各種波形，最終由示波器顯示出來。通過鍵盤來控制四種波形的類型選擇、頻率變化，并通過液晶1602顯示其各自的波形類型以及頻率數(shù)值。

本設(shè)計(jì)硬件電路簡(jiǎn)單，軟件功能完善，控制系統(tǒng)可靠，性價(jià)比較高，具有一定的實(shí)用價(jià)值和參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞: AT89C51 單片機(jī)； 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器；DAC0832；LCD液晶顯示

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