信号发生器软件设计 (毕业设计56页、17953字)
摘要：本文是关于以单片机AT89C51为核心芯片的信号发生器的软件开发。信号发生器是电子测量中必不可少的仪器，在实验室、生产现场都得到广泛应用。本设计主要针对方波数字信号发生器的技术要求，使用C语言，完成了方波信号发生器的软件编写，实现了在0.1Hz-10KHz内产生技术要求范围内的方波。论文首先较为详细地介绍了设计相关的单片机AT89C51和外部存储器等其它硬件的理论知识，并阐述了整个系统的结构和所要采取的技术手段。在硬件结构的基础上，利用Keil C51平台编写程序。在Proteus中搭建硬件模型，配合编写好的软件，进行硬件和软件配合的仿真调试，从而发现更正程序中的错误。经过程序调试，系统性能优良，操作简单，实用性强。

关键词：单片机；AT89C51；方波信号发生器；仿真调试

 
Software Design for Signal Generator
Abstract: This paper describes the process of developing signal generator application. The signal generator is designed by AT89C51 as its MCU. According to the specification requirement of the signal generator, the signal generator software is programmed with C language. And the application can produce accurate square waveforms over a frequency range from 0.1Hz to 10KHz. The knowledge of AT89C51 and EEPROM is introduced in detail firstly. The structure of the system and the according technical are described. Based on the hardware system, use Keil C during the software design. And the hardware model is established by Proteus. It simplifies the debug of the software, reduces the cycle of development, and increases the ratio of performance and cost. Computer simulation results show that the signal generator application accords with the specification requirement.

Key words:  MCU, AT89C51, Square-Wave Signal Generator, Simulation

 
目    录
第1章  绪  论 1
1.1  课题背景、目的及意义 1
1.1.1  课题背景 1
1.1.2  课题目的及意义 2
1.2  论文的主要内容 2
第2章  信号发生器的总体设计方案 3
2.1  概述 3
2.2  信号发生器设计方案综述 3
2.2.1  主要的技术指标 3
2.2.2  整体设计方案 3
2.2.3 主要芯片介绍 5
第3章  信号发生器软件设计 11
3.1  软件的主要功能和模块 11
3.1.1  软件的主要功能 11
3.1.2  软件的主要模块和主程序 11
3.2  程序模块设计 13
3.2.1  方波数据产生及其处理模块设计 13
3.2.2  显示模块设计 15
3.2.3  键盘扫描、键值处理模块设计 16
3.2.4  AT24C01A存储器读写模块 19
3.3  Keil.C51单片机的软件开发平台 21
第4章  调试与仿真 22
4.1  软件仿真调试 22
4.1.1  Keil C51 22
4.1.2  Proteus软件 25
4.1.3  Proteus与Keil C的联合仿真 27
4.2  小结 29
结  论 30
致  谢 31
参 考 文 献 32
附  录 33

 
第1章  绪  论
1.1  课题背景、目的及意义
1.1.1  课题背景
测量仪器从宏观上可以分为两大类，即激励和检测[1]。激励仪器主要是信号源，信号发生器是一种常用的信号源，它是一种为电子测量和计量工作提供信号的设备，它和示波器、电压表、计数器等仪器一样是应用最广泛的的电子仪器之一，几乎所有的电参量的测量都需要信号发生器。在各种试验应用和试验测试处理中，它不是测量仪器，而是根据使用者的要求，作为激励源，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以满足测量或各种实际需要。
随着电子技术的迅速发展和科研、生产对信号源的广泛需求，数字信号发生器产生质的飞跃，性能日益提高，功能也越来越丰富。
信号发生器是一种悠久的测量仪器，早在20年代电子设备刚出现时它就产生了。随着通信和雷达技术的发展，40年代出现了主要用于测试各种接收机的标准信号发生器，使信号发生器从定性分析的测试仪器发展成定量分析的测量仪器。同时还出现了可用来测量脉冲电路或用作脉冲调制器的脉冲信号发生器。由于早期的信号发生器机械结构比较复杂，电路比较简单，但功耗比较大，因此发展速度比较慢。直到1964年才出现第一台全晶体管的信号发生器[1]。
自60年代以来信号发生器有了迅速的发展，出现了函数发生器，这个时期的信号发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，且仅能产生正弦波、方波、锯齿波和三角波等几种简单波形，由于模拟电路的漂移较大，使其输出的波形的幅度稳定性差，而且模拟器件构成的电路存在着尺寸大、价格贵、功耗大等缺点，并且要产生较为复杂的信号波形则电路结构非常复杂。
自从70年代为处理器出现以后，利用微处理器、模数转换器和数模转换器，硬件和软件使信号发生器的功能扩大，产生比较复杂的波形。这时期的信号发生器多以软件为主，实质是采用微处理器对DAC的程序控制，就可以得到各种简单的波形。软件控制波形的一个最大缺点就是输出波形的频率低，这主要是由CPU的工作速度决定的，如果想提高频率可以改进软件程序减少其执行周期时间或提高CPU的时钟周期，但这些办法是有限的，根本的办法还是要改进硬件电路。
随着现代电子、计算机和信号处理等技术的发展，极大地促进了数字化技术在电子测量仪器中的应用，使原有的模拟信号处理逐步被数字信号处理所代替，从而扩充了仪器信号的处理能力，提高了信号测量的准确度、精度和变换速度，克服了模拟信号处理的诸多缺点，数字信号发生器随之发展起来。
信号发生器的应用非常广泛，种类繁多。首先，信号发生器可以分通用和专用两大类，专用信号发生器主要为了某种特殊的测量目的而研制的，如电视信号发生器、脉冲编码信号发生器等。这种发生器的特性是受测量对象的要求所制约的。其次，信号发生器按照输出波形又可分为正弦波信号发生器、脉冲波信号发生器、函数信号发生器和任意波发生器。再次，按其产生频率的方法又可分为谐振法和合成法两种。一般传统的信号发生器都采用谐振法，即用具有频率选择性的回路来产生正弦振荡，获得所需要的频率。但也可以通过频率合成技术来获得所需频率。
1.1.2  课题目的及意义
本课题主要目的是根据单片机原理及应用、单片机接口技术等相关理论知识，设计出符合要求的信号发生器，以达到对单片机应用系统设计的深入理解和研究。本次毕业设计选择“信号发生器软件设计”也是为了更好地学习和了解单片机应用系统的设计的相关知识，并在实践过程中，锻炼查阅、归纳资料的能力和编程能力。学习用Keil.C51和Proteus进行程序调试和电路仿真，提高理论知识联系动手的能力。
1.2  论文的主要内容
本文的主要内容是基于AT89C51单片机的数字方波信号发生器的软件设计。因此，论文详细的叙述了以下主要内容：
(1) 信号发生器的设计要求及硬件总体设计方案。
(2) 信号发生器软件的详细设计方案。
(3) 利用Keil.C51和Proteus进行仿真调试的详细过程。