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1、 本科生毕业设计（论文）( 2011届 )题 目： 信号发生器的制作 专 业： 电子信息工程 学生姓名： 学号： 指导教师： 职称： 合作导师： 职称： 完成时间： 2011 年 3 月 29 日 成 绩： 本科毕业设计(论文)正文目 录摘要1英文摘要11 引言11.1 选题背景和意义11.2 国内外研究现状、发展动态21.2.1 信号发生器的发展历史21.2.2 信号发生器的发展特点22 总体设计方案32.1 设计思想32.1.1 设计内容及要求32.1.2 方案选择与论证32.2 方案的结构模块划分42.2.1 各功能模块介绍43 硬件电路的设计53.1 主控电路及主控芯片的选择53.2
2、时钟电路设计83.3 复位电路的设计83.3.1 复位功能93.3.2 复位后的状态93.4 最小应用系统的设计103.5 按键电路设计113.5.1 人机交互接口的设计113.5.2 键盘设计需要解决的几个问题113.5.3 按键的确认113.5.4 重键与连击的处理113.5.5 按键防抖动技术113.6 LCD显示模块的设计133.7 D/A 转化电路和I/V电路的设计133.7.1 DAC0832管脚功能介绍143.7.2 D/A转换器的性能指标：153.7.3 I/V 转换电路154 软件设计164.1 主程序164.2 定时器0服务程序174.3 外部中断服务程序184.4 LCD
3、液晶显示程序195 软硬件联合调试结果196 结束语217 参考文献21附录122附录222信号发生器的制作信号发生器的制作 电子信息工程专业 指导老师：）摘要：在科学研究、工程教育及生产实践中,常常需要用到低频信号发生器。信号发生器是一种常用的信号源，广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。目前使用的信号发生器大部分是函数信号发生器，且特殊波形发生器的价格昂贵。本系统采用AT89C51单片机作为数据处理及控制核心，利用键盘选择波形和调节频率，液晶显示所得波形名称和频率值，DAC0832控制输出波形参考幅值构成的发生器可产生方波、三角波、正弦波等波形，具有线路简单、结构紧凑等优点。
4、关键词：AT89C51；DAC0832；液晶显示；键盘控制The production of signal generatorJianwei Pan(07226536) Director：Gengjun Zhu()(Dept.of Science &Engineering，Zhejiang Normal University Xingzhi Collega)Abstract：In scientific research, engineering education and practice of production, often need to use low-frequency signa
5、l generator. Signal-generator is a kind of signal source in common use, broadly applied at the electronics electric circuit, auto control system and teaching experiment etc.The system uses AT89C51 MCU as the core of data processing and control, use the keyboard to select the waveform and adjust the
6、frequency, liquid crystal display name and frequency from the waveform, DAC0832 control the composition of output waveform reference generator can produce amplitude square wave, triangle wave, sine wave, etc. Waveform, with simple lines, compact structure, etc.Key Words：AT89C51;DAC0832;LCD display;
7、keyboard control 1 引言1.1 选题背景和意义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，
8、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、矩形波信号是常用的基本测试信号。譬如在示波器、电视机等仪器中，为了使电子按照一定规律运动，以利用荧光屏显示图像，常用到锯齿波产生器作为时基电路。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。1.2 国内外研究现状、发展动态1.2.1 信号发生器的发展历史目前，
9、市场上常见的波形发生器多为纯硬件的搭接而成，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，电路复杂和体积大等缺点。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
10、作需求功能有增加，则电路复杂程度会大大增加。在 70 年代前，信号发生器主要有两类：正弦波和脉冲波，而函数发生器介于两类之间，能够提供正弦波、余弦波、方波、三角波、上弦波等几种常用标准波形，产生其它波形时，需要采用较复杂的电路和机电结合的方法。这个时期的波形发生器多采用模拟电子技术，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。同时，主要表现为两个突出问题，一是通过电位器的调节来实现输出频率的调节，因此很难将频率调到某一固定值；二是脉冲的占空比不可调节。在 70 年代后，微处理器的出现，可以利用处理器、A/D/和 D/A，硬件和软件
11、使波形发生器的功能扩大，产生更加复杂的波形。这时期的波形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。 90 年代末，出现几种真正高性能、高价格的函数发生器、但是HP公司推出了型号为 HP770S的信号模拟装置系统，它由 HP8770A任意波形数字化和 HP1776A波形发生软件组成。HP8770A实际上也只能产生8 中波形，而且价格昂贵。不久以后，Analogic公司推出了型号为 Data-2020的多波形合成器，Lecroy 公司生产的型号为9100 的任意波形发生器等。二十一世纪，随着集成电路技术的高速发展，出现了多种工作频率可过 GHz 的DDS
12、 芯片，同时也推动了函数波形发生器的发展，2003 年，Agilent的产品 33220A能够产生 17 种波形，最高频率可达到 20M，2005 年的产品N6030A 能够产生高达 500MHz 的频率，采样的频率可达 1.25GHz。由上面的产品可以看出，函数波形发生器发展很快。 1.2.2 信号发生器的发展特点而近几年来，国际上波形发生器技术发展主要体现在以下几个方面：（1）过去由于频率很低应用的范围比较狭小，输出波形频率的提高，使得波形发生器能应用于越来越广的领域。波形发生器软件的开发正使波形数据的输入变得更加方便和容易。波形发生器通常允许用一系列的点、直线和固定的函数段把波形数据存入
13、存储器。同时可以利用一种强有力的数学方程输入方式，复杂的波形可以由几个比较简单的公式复合成 v=f (t)形式的波形方程的数学表达式产生。从而促进了函数波形发生器向任意波形发生器的发展，各种计算机语言的飞速发展也对任意波形发生器软件技术起到了推动作用。目前可以利用可视化编程语言(如Visual Basic ,Visual C 等等)编写任意波形发生器的软面板，这样允许从计算机显示屏上输入任意波形，来实现波形的输入。 （2）与VXI资源结合。目前，波形发生器由独立的台式仪器和适用于个人计算机的插卡以及新近开发的VXI模块。由于VXI总线的逐渐成熟和对测量仪器的高要求，在很多领域需要使用VXI系统
14、测量产生复杂的波形，VXI的系统资源提供了明显的优越性，但由于开发VXI模块的周期长，而且需要专门的VXI机箱的配套使用，使得波形发生器VXI模块仅限于航空、军事及国防等大型领域。在民用方面，VXI模块远远不如台式仪器更为方便。 （3）随着信息技术蓬勃发展，台式仪器在走了一段下坡路之后，又重新繁荣起来。不过现在新的台式仪器的形态，和几年前的己有很大的不同。这些新一代台式仪器具有多种特性，可以执行多种功能。而且外形尺寸与价格，都比过去的类似产品减少了一半。2 总体设计方案2.1 设计思想由于要求达到模拟信号波形发生，因此要由D/A转换芯片来完成此项任务，由基准电路来实现输出波形的幅度可调，通过电位器调节波形的变化。经过数模转换电路输出的信号为电流形式，因此需要加电流/电压转换电路来改变输出信号的形式。2.1.1 设计内容及要求主要功能：产生方波、三角波、正弦波信号。技术指标：可输出方波、三角波、正弦波，频率可调。频率范围：正弦波频率范围为10Hz-100Hz，步进10Hz；三角波频率范围为50HZ-500Hz，步进50Hz；方波频率范围为200Hz-2000H
