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1、中北大学信息商中北大学信息商务务学院学院课课 程程 设设 计计 说说 明明 书书学 院： 中北大学信息商务学院 专 业： 电子信息工程 题 目： 专业综合实践之单片机部分： 基于 MAX038 的单片机控制的信号发生器的设计中北大学信息商中北大学信息商务务学院学院课程设计任务书2013/2014 学年第 1 学期学 院： 中北大学信息商务学院 专 业： 电子信息工程 学 生 姓 名： 学 号： 10050644X08 学 生 姓 名： 学 号： 10050644X16 课程设计题目： 基于 MAX038 的单片机控制的信号发 生器的设计起 迄 日 期： 2013 年 12 月 30 日2014
2、 年 1 月 10 日 课程设计地点： 5 院楼 201，510 实验室 指 导 教 师： 下达任务书日期: 2013 年 12 月 30 日课课 程程 设设 计计 任任 务务 书书1设计目的：巩固掌握单片机工作原理及应用，提高编程能力。本课程设计主要针对电子信息工程专业课程体系设置的要求，安排的一种综合性的课程设计。一方面为了培养学生在查阅资料、复习、学习知识的基础上，进行包括机、电系统的设计、计算、仿真、编程、调试等多个环节的综合能力培养；另一方面，也是对学生进行毕业设计前的一次大型练兵，进一步培养学生独立地分析、解决实际问题的实际能力。另外还培养学生用专业的、简洁的文字,清晰的图表来表达
3、自己设计思想的能力。2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：掌握单片机 89C51 的工作原理 掌握用汇编、C 或其他语言实现编程 掌握 MAX038 信号发生器芯片3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、 实物样品等：（1）提供核心器件的工作原理与应用介绍；（2）提供用 Pro tel 设计的电路原理图，印刷板电路图；（3）提供用 Multisim、MaxPlus、Proteus、Medwin、KeilC 等软件对电路的仿真、编程与分析；（4）提供符合规定要求的课程设计说明书；（5）提供参考文献不少于 15 篇，且必须是相关的参考文献；课课 程
4、程 设设 计计 任任 务务 书书4主要参考文献：要求按国标 GB 771487文后参考文献著录规则书写，例：1 傅承义，陈运泰，祁贵中.地球物理学基础.北京：科学出版社，1985（15 篇以上）5设计成果形式及要求：（1）电路原理图、程序、仿真结果、PCB 图；（2）课程设计说明书；6工作计划及进度：2013 年 12 月 30 日 2014 年 1 月 1 日：查阅资料；2014 年:1 月 2 日 1 月 7 日：方案设计、实验验证；1 月 8 日 1 月 9 日：完成课程设计说明书； 1 月 10 日：答辩。系主任审查意见：签字： 年 月 日目目 录录1 绪论.12 设计目的.13 设计
5、内容和要求.24 设计工作任务及工作量要求.25 方案选择及论证.25.1 设计分析.25.2 单片机选择.25.3 系统电路设计方案.36 设计条件及主要参数计算.46.1 频段调节控制.46.2 频率、占空比调节.57 系统设计.68 程序设计.99 系统软件仿真结果.1710 设计评述.1811 参考文献.1812 附录.1911 1 绪论绪论随着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
6、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向着宽频率覆盖、低功耗、高频率精度、多功能、自动化和智能化方向发展在科学研究、工程教育及生产实践中，如工业过程控制、教学实验、机械振动试验、动态分析、材料试验、生物医学等领域，常常需要用到低频信号发生器。而在我们日常生活中，以及一些科学研究中，锯齿波和正弦波信号是常用的基本测试信号。信号发生器作为一种通用的电子仪器，在生产、科研、测控、通讯等领域都得到了广泛的应用。 但市面上能看到的仪器在频率精度、带宽、波形种类及程控方面都已不能满足许多方面实际应用的需求。加之各类功能的半导体集成
7、芯片的快速生产，都使我们研制一种低功耗、宽频带，能产生多种波形并具有程控等低频的信号发生器成为可能。本系统所设计多功能信号发生器是一种能够产生正弦波、三角波的低频信号发生器，在单片机的控制下由 MAX038 信号发生芯片产生频率占空比可调的正弦波、三角波，对于所产生的两种波形信号，通过功率放大电路可对其幅度、稳定性进行调节，对功率放大电路输出信号进行整形后可以利用单片机的中断口及定时计数器分别测出低频信号测量周期、高频信号的频率以及他们的高电平周期，从而转换为系统输出的频率和占空比，后经过显示电路显示出频率和占空比。2 2 设计目的设计目的巩固掌握单片机工作原理及应用，提高编程能力。本课程设计
8、主要针对电子信息工程专业课程体系设置的要求，安排的一种综合性的课程设计。一方面为了培养学生在查阅资料、复习、学习知识的基础上，进行包括机、电系统的设计、计算、仿真、编程、调试等多个环节的综合能力培养；另一方面，也是对学生进行毕业设计前的一次大型练兵，进一步培2养学生独立地分析、解决实际问题的实际能力。另外还培养学生用专业的、简洁的文字,清晰的图表来表达自己设计思想的能力。3 3 设计内容和要求设计内容和要求掌握单片机 89C51 的工作原理掌握用汇编、C 或其他语言实现编程掌握 MAX038 信号发生器芯片4 4 设计工作任务及工作量的要求设计工作任务及工作量的要求（1）提供核心器件的工作原理
9、与应用介绍；（2）提供用 Protel 设计的电路原理图，印刷板电路图；（3）提供用 Multisim、MaxPlus、Proteus、Medwin、KeilC 等软件对电路的仿真、编程与分析；（4）提供符合规定要求的课程设计说明书；（5）提供参考文献不少于 15 篇，且必须是相关的参考文献；5 5 方案选择与论证方案选择与论证5.15.1 设计分析设计分析课程设计需要各个波形的基本输出，如三角波、正弦波。5.25.2 单片机选择单片机选择AT89C52 是一个低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 8k bytes 的可反复擦写的 Flash 只读程序存储器和 256 bytes 的
10、随机存取数据存储器（RAM） ，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51指令系统，片内置通用 8 位中央处理器和 Flash 存储单元，AT89C52 单片机在电子行业中有着广泛的应用。此单片机的体积小、低功耗、控制能力强、扩展灵活、微型化使用方便。本设计结合由马克西姆公司 MAX038 而设计的一种简易信号发生器，通过 MAX038 来产生一系列有规律的幅度和频率可调的方波、三角波和正弦波。基于 MAX038 的多波形函数信号发生器具有信号输出频率高、波形稳定、失真小、可控性强等特点。本号发生器包含稳压电源模块、单片机（AT89C52）控制模块、键盘模
11、块、LED 显示模块、信号发生模块（MAX038） 、3功率放大（AD811）及缓冲器(BUF634)模块、分频模块，该设计结构简单，虽然性能指标赶不上标准信号发生器，但能满足一般的实验要求。其成本低、体积小、便于携带等特点，亦可作为电子产品维修人员的随身设备之一。5.35.3 系统电路设计方案系统电路设计方案函数信号发生器的实现方法通常有以下几种：方案一：用分立元件组成的函数发生器：通常是单困数发生器且频率不高，其工 作不很稳定，不易调试。方案二：可以由晶体管、运放 1C 等通用器件制作，更多的则是用专门的函数信 号发生器 1C 产生。早期的函数信号发生器 1C,如 8038 等，它们的功
12、能较少，精度不高，频率上限只有 300KHZ,无法产生更高频率的信号，调节方式也不够灵活，频率和占空比不能独立调节，二者互相影响。 方案三：利用单片集成芯片的函数发生器：能产生多种波形，达到较高的频率，且易于调试。鉴于此，美国马克西姆公司开发了新一代函数信号度生器 ICMAX038,它克服了方案二中芯片的缺点，可以达到更高的技术指标， 是上述芯片望尘莫及的。MAX038 频率高、精度好，因此它被称为高频 精密函数信号度生器 1C。在锁相环、压控振德器、频率合成器、脉宽 调制器等电路的设计上，MX038 都是优选的器件。方案四：利用专用直接数字合成 DDSS 片的函数发生器：能产生任意波形并达到
13、 很高的频率。但成本较高。通过对以上四种方案的比较，我们可以看出几种方案的优缺点：方案一：结构很简单，制作容易，但是输出信号有频率线性度差、频率稳定度低、 频率分辨率低、频率转换时间比较长，相位噪声大以及人机界面不友好 等缺点。方案二：电路结椅简单，但在频率分辨率、频率变换时间、相位噪声等方面都不 如方案三。方案三：结抱相对复杂，但具有输出频率稳定性高，频率输出线形度好、频率分 辨度高、波形正确，频率变换时间小，相位噪声小、人机界面好、易于 控制等优点、性能优良。4方案四：能产生任意波形且达到很高的频率，但是成本较高。基于我们的选择标准在满足工作要求的前提下，性价比高的发生器是我们的首选。从上面的比较可以看出，方案一和方案二都有各自较大的缺点，难以达到理想的设计要求。而方案四虽然能达到很好的要求，但是从价格方面考虑我们选择方案三比较好。6 设计条件及主要参数计算设计条件及主要参
