《简易信号发生器设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《简易信号发生器设计（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、简易信号发生器设计 学 生 : 王永锋 指导老师 : 金印 彬 院 系 :电气与信息工程系 专 业 :测控技术与仪器 研究目的及意义 课题研究内容 研究方案的设计与选择 硬（软）件设计构思 总结 1 2 3 4 5 答辩主要内容 研究目的及意义 函数信号发生器是一种常用的信号源，广泛应用于物理学、电工学教学实验，电子线路和微机原理、接口技术实验，自动化测控系统等领域。 目前 , 市场上常见的波形发生器多为纯硬件搭接而成。 利用单片机采用程序设计方法来产生信号，其频率底线很低。具有线路相对简单，结构紧凑，价格低廉，频率稳定度高，抗干扰能力强，用途广泛等优点，并且能够对波形进行细微调整，改良波形，
2、使其满足系统的要求。只要对电路稍加修改，调整程序，即可完成功能升级。 课题研究内容 本文是做基于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、矩形波、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器处理后，从信号发生器的输出端口输出。 设计要求及达标项目 1) 数据 要求 (已完成 ) 信号发生器的频率范围： 1号发生器的幅度范围： 100V 2)技术要求 （已完成） 能够输出正弦波，三角波和方波
3、，并且输出信号的频率和幅度可调 3)工作要求 （已完成） 采用 采用相关语言编写应用程序并调试 对系统进行测试和结果分析 研究方案的设计与选择 方案一：采用单片函数发生器（如 8038）， 8038可同时产生正弦波、方波等，而且方法简单易行，用 D/可以实现数控调整频率，但产生信号的频率稳定度不高。 方案二：采用单片机编程的方法来实现。该方法可以通过编程的方法来控制信号波形的频率和幅度，而且在硬件电路不变的情况下，通过改变程序来实现频率的变换。此外，由于通过编程方法产生的是数字信号，所以信号的精度可以做的很高。 鉴于方案一的信号频率不够稳定，所以决定采用方案二的设计方法。它不仅采用软硬件结合，
4、软件控制硬件的方法来实现，使得信号频率的稳定性和精度的准确性得以保证，而且它使用的几种元器件都是常用的元器件，容易得到，且价格便宜，使得硬件的开销达到最省。 硬件电路的实现原理与构思 如图所示 89片机对键盘扫描读入键值确定波形与频率和幅度，通过显示电路显示波形类型、频率和幅度值，通过数模转换器经放大电路输出波形，通过示波器可以观察波形、频率和幅度，复位电路用于系统复位重启。 显示电路 键盘电路 单 片 机 数 /模转换电路 复位电路 放大电路 波形输出 数 /模转换电路 58 D/以只要能控制 D/ 以控制输出幅度，实现幅度可调。所以设计 放大器变换为电压信号 832 系统电路原理图 系统原
5、理分析 按下复位键后对系统初始化， 率和幅度值， 通过扫描键盘将键盘状态通过 果扫描得出无按键按下则返回继续扫描直到有按键键按下，如果扫描出相应按键按下，则实现相应数据改变。如 按下频率加则波形频率以步长 5 系统原理分析 单片机通过 制 根据键盘扫描值判断波形选择按键是否按下，没有按下则返回等待，继续扫描直到有波形选择按键按下。 有键按下，根据预先设计好了的表文件控制 软件设计的构思 1 幅度控制 单片机内部数据只有 0、 1之分 ， 所产生的信号也都是离散信号 。 为了能够让单片机输出所需的数字信号 ， 我们采用对信号采样 、 量化的方法来实现由单片机产生所需信号 。 在本设计中 ， 通过
6、反复查表来输出幅度值 ， 而整个信号是通过正查表和逆向查表来实现的 。 采样的点越密 ，信号失真度也就越小 。 2 频率控制 两次采样点的输出时间间隔是由定时 、 计数器来控制 ， 因此 ， 通过控制不同的计数初值就可以控制整个信号的频率 。 方波仿真 如图为方波图，当显示“ 时将产生方波。横坐标为时间轴每小格表示 10坐标为幅值轴每小格为 1v。 正弦波仿真 如图为正弦波图 ， 当显示 “ 时将产生正弦波 。 横坐标为时间轴每小格表示 55纵坐标为幅值轴每小格为 1v。 三角波仿真图 如图为三角波图 ， 当显示 “ 时将产生三角波 。 横坐标为时间轴每小格表 纵坐标为幅值轴每小格为 1 v。
7、 方波实物结果 如图为方波图，当显示“ 时将产生方波。幅度为 5v,频率为 36弦波实物结果 如图为正弦波，当显示“ 时将产生正弦波。幅度为 5v,频率为 11角波实物结果 如图为三角波，当显示“ 时将产生三角波。幅度为 5v,频率为 101结 这个信号发生器的设计中涉及到一个典型的控制过程。通过单片机控制数转换器 后使用运算放大器可以将其电流输出线性地转换成电压输出，通过程序的控制，可以产生一系列有规律的波形。 此设计方案硬件虽然较为简单，主要是由单片机跟几个芯片构成，连线也较简便。键盘电路为独立未编码结构。显示电路为 液晶显示 ， 原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出 所需字符，简单易懂。软件程序方面较为复杂一点，此方案主要是靠程序的控制，主要由 3个波形产生的子程序加上有承上启下作用的主程序构成，程序思路比较清晰。 谢！ 请各位老师批评指正！
