摘要数字信号发生器是在电子设计，自动控制系统和仪表测量校正调试中应用很多的一种信号发生装置和信号源。

本文采用AT89C51单片机构成的数字信号发生器，通过波形变换，可以产生方波，三角波，锯齿波等多种波形，波形的周期可通过程序来改变，并可以根据需要选择单极性输出或者双极性输出。

具有线路简单，性能优越，结构紧凑等特点。

关键词：AT89C51；数字信号发生器；波形变换ABSTRACTDigital signal generator in the electronic design、Automatic control system and instrumentation correction in debugging application a lot of signal generator and signal source。

This paper uses the AT89C51chip microprocessor digital signal generator，Through waveform conversion, can produce square wave, triangle wave, sawtooth wave and other wave，Waveform cycle can be programmed to change。

And can be based on the need to select the output unipolar or bipolar output，With simple lines, superior performance, compact structure.Key words：AT89C51; Digital signal generator; Wave transformation目录绪论 (1)1单片机的概述及信号发生器 (2)1.1单片机的概述 (2)1.2信号发生器的分类 (2)1.3研究内容 (2)1.4P ROTUES软件的介绍 (2)2 实验设计原理及芯片简介 (4)2.1实验设计原理 (4)2.2AT89C51的简介 (4)2.3DAC0832芯片的简介 (6)2.4DAC0832的工作方式 (8)3 实验硬件实现及单元电路的设计 (10)3.1硬件设计流程框图 (10)3.2信号发生器的外围结构 (10)3.3单片机最小系统设计 (11)3.4波形产生模块设计 (11)4 实验仿真结果及调试 (17)结论 (20)参考文献 (21)致谢 (22)宿州学院2012届本科生毕业设计绪论绪论电子测量及其他部门对各类信号发生器的广泛需求及电子技术的迅速发展，促使信号发生器种类增多，性能提高。

尤其随着70年代微处理器的出现，更促使信号发生器向着自动化、智能化方向发展。

现在，许多信号发生器带有微处理器，因而具备了自校、自检、自动故障诊断和自动波形形成和修正等功能，可以和控制计算机及其他测量仪器一起方便的构成自动测试系统。

当前信号发生器总的趋势是想着款频率覆盖、低功耗、高频率精度、多功能、自动化和智能化方向发展。

信号发生器广泛应用于电子工程，通信工程，自动控制，遥测控制,测量仪器，仪表和计算机等技术领域。

波形信号发生器又称为函数信号发生器，作为试验用信号源，是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。

目前，市场上常见的波形信号发生器多为纯硬件搭接而成，且波形种类有限，多为锯齿、正弦、方波、三角等波形。

信号发生器作为一种常见的应用电子仪器设备，传统的可以完全由硬件电路搭接而成，如采用555振荡电路发生正弦波。

三角波和方波的电路便是可取的路径之一，不用依靠单片机。

但是这种电路存在波形质量差，控制难，可调范围小，电路复杂和体积大的缺点，在科学研究和生产实践中，如工业过程控制，生物医学，地震模拟机械振动等领域常常要用到低频信号源。

而由硬件电路构成的低频信号其性能难以令人满意，而且由于低频信号源所需的RC很大，大电阻，大电容在制作上有些困难，参数的精度亦难以保证；体积大，漏电，损耗显著更是其致命的弱点。

一旦工作需求功能有增加，则电路复杂程度会大大增加。

本文采用AT89C51单片机构成的波形发生器，可产生三角波，方波，锯齿波和正弦波等多种波形，波形周期可用程序改变，并可根据需要选择单极性输出或者双极性输出，具有线路简单，结构紧凑，性能优越等特点。

1单片机的概述及信号发生器1.1 单片机的概述随着大规模集成电路技术的发展，中央处理（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器、（I/O）接口、定时器/计数器和串行通信接口，以及其他一些计算机外围电路等均可集成在一块芯片上构成单片微型计算机，简称为单片机。

单片机具有体积小，成本低，性能稳定、使用寿命长等特点。

其中最明显的优势就是可以嵌入到各种仪器、设备中，这是其他计算机和网络都无法做到的。

1.2 信号发生器的分类信号发生器应用广泛，种类繁多，性能各异，分类也不尽一致。

按照频率范围分类可以为：超低频信号发生器，低频信号发生器、视频信号发生器、高频波形发生器、甚高频波形发生器和超高频信号发生器。

按照输出波形分类可以分为：正弦信号发生器和非正弦信号发生器，非正弦信号发生器又包括：脉冲信号发生器，函数信号发生器、扫频信号发生器、数字序列波形发生器、图形信号发生器、噪声信号发生器等。

按照信号发生器性能指标可以分为一般信号发生器和标准信号发生器。

前者对输出信号的频率、幅度的准确度和稳定度以及波形失真等要求不高的一类信号发生器。

后者是指其输出信号的频率、幅度、调制系数等在一定范围内连续可调，并且读数准确、稳定、屏蔽良好的中、高档信号发生器。

1.3 研究内容本文是做基于51单片机的信号发生器的设计，将采用编程的方法来实现三角波、锯齿波、方波、正弦波的发生。

根据设计的要求，对各种波形的频率和幅度进行程序的编写，并将所写程序装入单片机的程序存储器中。

在程序运行中，当接收到来自外界的命令，需要输出某种波形时再调用相应的中断服务子程序和波形发生程序，经电路的数/模转换器和运算放大处理后，从信号发生器的输出端口输出。

1.4 Protues软件的介绍Protues是目前最好的模拟单片机外围器件的工具，它可以仿真51系列、A VR、PIC等常用的MCU及其外围电路（如LCD、RAM、ROM、键盘、马达、LED、AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件…）。

本文章基于ProtuesPR06.7SP3和KEIL uVision3软件。

当然软件仿真精度有限，而且不可能所有的器件都找得到相应的仿真模型，用开发板和仿真器当然是最好的选择，可是对于单片机爱好者，或者简单的开发应该是比较好的选择。

Protues与其他的单片机仿真软件不同的是，它不仅能仿真单片机CPU 的工作情况，也能反正仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况。

因此在仿真和程序调试时，关心的不再是某些语句执行时单片机寄存器和存储器内容的改变，而是从工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结果。

对于这样的仿真实验，从某种意义上讲，是弥补了实验和工程应用脱节的矛盾和现象。

2 实验设计原理及芯片简介2.1 实验设计原理数字信号可以通过数/模转换器转换成模拟信号，因此可通过产生数字信号再转换成模拟信号的方法来获得所需要的波形。

AT89C51单片机本身就是一个完整的微型计算机，具有组成微型计算机的各种部分部件：中央处理器CPU，随机存取存储器RAM、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行通讯接口等，只要将89C51再配置键盘及其接口、显示器及其接口、数模转换及波形输出、指示灯及其接口等四部分。

即可构成所需的波形信号发生器，其信号发生器构成原理框图如图 2.1所示图2.1 信号发生器原理框图89C51是整个波形信号发生器的核心部分，通过程序的编写和执行，产生各种各样的信号，并从键盘接收数据，进行各种功能的转换和信号幅度的调节。

当数字信号经过接口电路到达转换电路，将其转换成模拟信号也就是所需要的输出波形。

2.2 AT89C51的简介图2.2 AT89C51芯片外形结构及引脚分布图AT89C51 是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（EPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机[5]。

A T89C2051 是一种带2K字节内闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。

单片机的可擦除只读存储器可以反复擦出1000次。

该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51 指令集和输出管脚兼容。

由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的AT89C51 是一种高效微控制器，AT89C51 是它的一种精简版本。

AT89C51 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

外形及引脚排列如下图所示：管脚说明：VCC：供低电压。

GND：接地。

P0 口：P0口为一个8位漏极开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。

当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。

在FLASH编程时，P0口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1 口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。

P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

P2 口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL 门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉高，且作为输入。

并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。

这是由于内部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

P2口在FLASH编程和校验时接受高八位地址信号和控制信号。

P3 口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入“1”后，他们被内部上拉为高电平，并用作输入。

作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流，这是由于上拉的缘故。

P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：各端口管脚备选功能P3.0 RXD （串行输入口）P3.1 TXD (串行输出口)P3.2 /INT0 (外部中断0)P3.3 /INT1 （外部中断1）P3.4 T0 （计时器0外部输入）P3.5 T1 （计时器1外部输入）P3.6 /WR （外部数据存储器写选通）P3.7 /RD （外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。