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1、河南城建学院本科毕业设计论文 摘要 摘要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。所以本设计使用的是AT89C51单片机构成的发生器，可产生三角波、方波、正弦波等多种特殊波形和任意波形，波形的频率可用程序控制改变。在单片机上加外围器件距阵式键盘，通过键盘控制波形频率的增减以及波形的选择，并用了LCD显示频率大小。在单片机的输出端口接DAC0832进行D/A转换，再通过运放进行波形调整，最后输出波形接在示波器上显示。本设计具有线路简单、结构紧凑、价格低廉、性能优越等优点。在介绍DAC0
2、832芯片特性的基础上,论述了采用DAC0832芯片设计数字函数信号发生器的原理以及整机的结构设计。对其振荡频率控制、信号输出幅度控制以及频率和幅度数显的实现作了较详细的论述。该函数信号发生器可输出三角波,方波和正弦波。关键词： 信号发生器 单片机 波形调整Abstract 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. C
3、urrently used mostly function signal generator signal generator, waveform generator and a special price of expensive . So the dissertation is usage of the AT89s51 single-chip microcomputer constitute of wave-form generator, which can generate triangle wave, square wave, sine wave etc variety wave-fo
4、rm, the period of wave can be controlled by procedure, at outer circle spare part of the machine, plus independence type keyboard , which can control wave increase or decrease of form-frequency and the choice of wave-form, at the same time LED display frequency size. The output of the machine connec
5、t DAC0832 to carry on a DA conversion，again pass operation amplifier to put an end exportation wave-form. This design has advantage of simple circuit, tightly packed structure, cheap price, superior function etc. Based on the introduction of MAX038 , we discussed the principle and the whole frame of
6、 the digital function signal generator. We described the control of the oscillatory frequent , amplitude and the digital display in detail. Thegenerator can output three kinds of waves : sine wave , square wave , triangle wave. Keywords： signal generator MCU wave-form adjustment23河南城建学院本科毕业设计论文 目录目录
7、1绪论1.1：课程背景目的及意义11.2：设计任务和要求22方案的研究2.1：方案的提出和整论32.2：模块的结构划分43各部分功能模块3.1：单片机模块53.2：电源模块63.3：D/A转换模块73.4：键盘输入模块103.5：显示模块123.6：I/V转化模块133.7: 基准电压调节模块144电路软件设计4.1：系统总框图184.1：显示子程序框图194.2：按键子程序框图20总结参考文献附录A：系统总程序 附录B：系统总电路图河南城建学院本科毕业设计论文 绪论第一章 绪论1.1课题背景、目的及意义 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
8、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，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
9、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。 便携式和智能化越来越成为仪器的基本要求，对传统仪器的数字化，智能化，集成化也就明显得尤为重要。平时常用信号源产生正弦波，方波，三角波等常见波形作为待测系统的输入，测试系统的性能。单在某些场合，我们需要特殊波形对系统进行
10、测试，这是传统的模拟信号发生器和数字信号发生器很难胜任的。利用单片机的强大功能，设计合适的人机交互界面，使用户能够通过手动的设定，设置所需波形。 1.2设计任务和要求 设计一个多功能信号发生器，可以产生正弦波、三角波、方波、锯齿波等多种波形。波形的频率、幅值均为连续可调。实现多功能信号发生器波形种类、波形的频率、幅值的状态及数据的显示。自选器件，实现多功能信号发生器的硬件设计。可自行扩展功能，使之更加完善。 河南城建学院本科毕业设计论文 方案的研究第二章 方案的研究2.1方案的提出和整论 常用的函数信号发生器的实现方法有如下几种 1. 采用分立元件实现信号的输出，主要是通过模拟电路实现正弦信号
11、的输出，在通过各种积分微分电路实现各种不同波形的输出。但是这种方法频率和幅值的调整比较困难，而且模拟电路受外部因素的影响较大，输出的波形难以控制。 2采用集成信号发生芯片MAX038输出各种波形，并通过外接电阻值改变实现对幅值和频率的调整。图2-1-1.基于MAX038的信号发生器原理图这种方法实现起来比较容易，但是频率和幅值的调节比较困难。 3. 采用DAC0832通过查表得方式输出需要的波形，通过单片机定时向DAC转化器发送转换数据，实现不同的幅值和频率的输出。这种方法能够实现各种需要的波形的输出，成本也不高，只是在扩展外设的时候浪费了大量的接口，以后的系统扩展可能会有影响。 4. 采用D
12、DS频率合成器，能输出各种波形，而且能够轻松调节幅值和频率。DDS同DSP（数字信号处理）一样，是一项关键的数字化技术。DDS是直接数字式频率合成器（Direct Digital Synthesizer）的英文缩写。与传统的频率合成器相比，DDS具有低成本、低功耗、高分辨率和快速转换时间等优点，广泛使用在电信与电子仪器领域，是实现设备全数字化的一个关键技术。 图2-1-2.DDS的原理框图一块DDS芯片中主要包括频率控制寄存器、高速相位累加器和正弦计算器三个部分。频率控制寄存器可以串行或并行的方式装载并寄存用户输入的频率控制码；而相位累加器根据DDS频率控制码在每个时钟周期内进行相位累加，得到
13、一个相位值；正弦计算器则对该相位值计算数字化正弦波幅度（芯片一般通过查表得到）。DDS芯片输出的一般是数字化的正弦波，因此还需经过高速D/A转换器和低通滤波器才能得到一个可用的模拟频率信号。2.2模块的结构划分单片机键盘双极性转化电路D/A转换显示图2-2.本次设计的模块图本次我选用的是单片机通过查表获得某一时刻对用的波形幅值，经过DAC转化器，转化为对应的模拟信号，幅值的调节主要是通过调节DAC的基准电压实现，频率的调节则是河南城建学院本科毕业设计论文 各部分功能模块第三章 各部分功能模块3.1单片机模块 本次设计选用的单片机芯片是AT89C51单片机。AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128 bytes的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(CPU)和Flash存储单元。 AT89C51中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶休或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器。外接石英晶体(
