《多路信发生器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《多路信发生器（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、目 录绪论21 多路信号发生器的背景21.1 国内外研究状况21.2 本次设计的信号发生器的简介31.3 智能信号发生器的单片机背景31.4 信号发生器的数模转换背景42 多路信号发生器的方案设计52.1 系统框图设计52.2 各功能模块设想62.3 系统总体方案设计63 多路信号发生器的硬件设计73.1 硬件画图软件介绍73.2 硬件模块设计73.3 DAC0832转换电路113.4 运放电路133.5 LCD显示电路143.6 键盘模块164 多路信号发生器的软件设计174.1 系统主流程174.2 各程序模块设计185 多路信号发生器的仿真225.1 仿真软件介绍225.2 三角波仿真2
2、36 结论23参考文献25多路信号发生器的设计摘 要：信号发生器是一种能产生模拟电压信号的设备，被广泛应用于电子电路。本设计以AT89C51单片机为核心构成了一个低频信号发生器，采用程序设计的方法产生不同频率的正弦波、矩形波、三角波三种波形的信号，再通过D/A转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号，最终由示波器显示出来。在本设计中，可以通过键盘来控制三种波形的类型选择、频率变化，并能通过液晶屏LCD1602显示其各自的波形类型以及频率值。本设计最终用Protues仿真实现了三角波。关键字：单片机；DAC0832；信号波形；信号频率 Design of Multi-Channel Sign
3、al Generator (Department of Electric and Information Engineering, Huainan Normal University)Abstract: The signal generator is a device which can generate analog voltage signal, is widely used in electronic circuitry. The design is a low frequency signal generator with the core of AT89C51 microcontro
4、ller, and using program design methods produce different frequency wave such as sine wave, rectangular wave, triangle wave . Then through the D/A converter digital signals into the analog signal and ultimately display by an oscilloscope. This design uses the keyboard to select the type and frequency
5、 of the waveform. The frequency and amplitude of the signal within a certain range can be arbitrarily changed, and through LCD1602 display its waveform type and frequency values. The design ultimately uses Protues to simulate triangle wave.Key words: Single Chip Microcomputer; DAC0832；Signal wavefor
6、m; Signal frequency绪论信号发生器是一种能产生标准信号的电子仪器是工业生产和电工、电子实验中经常使用的电子仪器之一。信号发生器种类较多，性能各有差异，但它们都可以产生不同频率的正弦波、调幅波调频波信号，以及各种频率的方波、三角波、锯齿波和正负脉冲波信号等。利用信号发生器输出的信号，可以对元器件的性能及参数进行测量，还可以对电工和电子产品整进行指数验证、参数调整及性能鉴定。在多数电路传递网络中、电容与电感组合电路，、电容与电阻组合电路及信号调制器的频率、相位的检测中都可以得到广泛的应用。信号发生器按其频率的上下，可分为：超低频信号发生器，低频信号发生器，高频信号发生器，超高频信
7、号发生器，微波信号发生器；按产生波形的不同，可分为：正弦波信号发生器，脉冲波函数波信号发生器，任意波信号发生器； 按调制方式的不同，可分为：调频信号发生器FM、调幅信号发生器AM，调相信号发生器PM，脉冲调制信号发生器；此外，还可以产生两种或多种波形信号发生器。单片机智能信号发生器目前可直接数字合成DDS，能够产生任意波形的信号，精度高，可程控，便于与其他设备接口构成各种系统。还有基于USB2.0的虚拟波形信号发生器，也可产生任意波形。本次设计设计的是一个可产生正弦波、方波、锯齿涉及三角波的智能信号发生器。智能信号发生器可广泛应用于电子信息、机械、交通、地质、航天航空等专业，在教学、科研、生产
8、、工程等诸多领域应用非常广泛。1 多路信号发生器的背景1.1 国内外研究概况国内外的信号发生器设计方法主要有以下几种：1 利用锁相环电路产生振荡来实现。这类设计电路调试困难，且对阻容元件的参数要求严格；另外，由于阻容元件的稳定性差，其可靠性不高，难于保证精确度，该方案技术相对落后，对信号发生器要求不高时可采用该方案，因此，这种设计方法的应用范围也受到了限制。2 利用大规模集成电路来实现。这种设计性能可靠，能够产生多种波形信号，到达较高频率，但是频率输出信号的波形和频率值的精确度和准确度不高，工作不很 稳定，电路较为复杂，不易调。3 利用单片集成芯片实现函数信号发生器。这种设计能产生多种波形信号
9、，可以到达较高频率，并且能保证输出信号的稳定和较高的精确度，所需的电阻、电容较少，电路也较为简单，易于调试，本钱也较低。4 利用专用直接数字合成DDS芯片来实现。该方法能产生任意波形的信号，并能到达很高的频率，产生信号波形的电路可以保证输出信号的频率稳定性，可以方便地调节、预置频率，波形变换方便，频率和波形的切换响应快，无过渡过程，电路结构简单，工作稳定可靠，但本钱太高。1.2 本次设计的信号发生器的简介本次设计以单片机为核心，配以一定的外围电路和软件，实现智能波的产生和输出，从总体上来看设计任务可以分为硬件设计和软件设计，这两者互相结合，不可别离。从时间上来看，硬件设计的绝大局部工作量在最初
10、阶段，到后期往往还要作一些修改。软件设计任务贯穿始终，到中后期根本上都是软件设计任务。硬件设计局部包括(1) 单片机的存储器扩展和接口扩展设计。(2) 单片机外部模块设计,包括键盘模块、D/A转换模块、信号放大模块和液晶显示模块。软件局部设计单片机主程序包括初始化和键入值的判定，其他都是软件子程序如D/A转换、智能波的产生函数及输出函数 。1.3 智能信号发生器的单片机背景单片机自20世纪70年代问世以来以极其高的性能价格比受到人们的重视和关注，所以应用很广，开展很快。单片机的优点是体积小，重量轻，抗干扰能力强，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发较为容易。广阔工程技术人员通过学
11、习有关单片机的知识后，也能依靠自己的力量来开发所希望的单片机系统，并可获得较高的经济效益。正因为如此，在我国，单片机已被广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器等各个方面。单片机是在一块硅集成的微处理器CPU，存储器RAM，ROM，E-PROM以及各种输入输出接口定时器/计数器，串行端口，并行端口的I/O，A /D转换器和脉冲调制PWM等，这样的一个芯片的计算机属性，这被称为单芯片微型计算机，单片机。1.4 信号发生器的数模转换背景数模转换器是一种将输入的数字信号转换成模拟信号输出的电路或器件，它被广泛地应用在信号采集和处理、数字通信、自动检测、自动控制和多媒体技术等领域。
12、无论在工业生产还是在科学研究中，常常要对某些系统参数进行采集、加工和控制，它们往往是非电的模拟量，例如声、光、磁、热和机械参数等。为了用电子技术处理这些停息。先要通过传感器把这些非电信号变换为相应的电信号。随着数字技术的迅速开展和成熟，尤其是微处理器的迅速开展和广泛应用，使数字信号的大量存储、快速正确地处理和控制成为很容易的事，因而用数字技术处理模拟信号已越来越受到而视。方法是先把模拟电信号变换为数字信号(模数转换)，再利用数字技术对数字技术加工处理，处理结果根据需要再变换为模拟电信号(数模转换)，以适应后面显示或执行机构的要求，实现对模拟信的显示或控制。例如工业生产中常常需要对系统的温度参数
13、进行控制，当采用数字系统实现其功能时，先用热电偶或其他温度传感器把系统温度转换成电压，经放大和滤波等预处理，用模数转换器把它变换成对应的数字量，再送入数字系统处理，根据系统情况和控制要求产生的处理结果用数模转换器变换为模拟电压用来而控制加热系统的功率、实现对统温度参数的控制。总之，相应的数字 - 模拟转换器和模 - 数转换器的根本功能。 ADC数字系统，模拟电子系统的单个值的数字信息与模拟信号的函数关系，而DAC的模拟信号数字处理系统，背部成相应的模拟系统，检测和控制状态的看法模拟系统。因此，DAC是一种常见的数字电子系统和电子系统仿真之间的接口电路。数模转换器的开展经历了电子管，晶体管，集成
14、电路。 40年代后期，人们开始研究数字通信，如脉冲编码调制通信的研究和实践。将被传送的模拟语音，图像等连续变化的转换需要发送局部转换成数字形式，发送和信号接收局部接收到的数字信号转换成声音，图象缩小。因此，从管组件的模拟 - 数字转换器和数字 - 模拟转换器的开展，使数字通信的可靠性和经济性可以实现的。随着晶体管技术的开展和成熟。到50年代末，电子管转换器逐渐被取代晶体管，该转换器的体积和重量大大降低。数码电脑的兴起，开展和应用的不断扩大，促进了集成电路和转换技术的飞速开展。到60年代中期，构成了一些主要功能，如参考电压单元电路源、模拟开关、运算放大器等已制成半导体集成电路。同时薄膜集成电路和
15、厚膜集成电路也有很大开展。70的开始时，所有的组件都集成在一个芯片上的单片集成数字至模拟转换器。它标志着一个数字 - 模拟转换器，真正实现了工业化批量生产阶段。此后，转换器得到了迅速开展。不断提高的表现。集成电路技术的进一步开展，结合CMOS技术标准双极型和CMOS技术的结合，消耗功率小，集成度高，模拟开关的双向特性。在的DAC功能方面，不仅具有一般的功能，以及一些具体的数字到模拟转换器，特殊功能，如DAC视频彩色显示屏。将模拟音频信号到音频数字至模拟转换器，数字电位来代替手动调节电位器设计，使用特殊的数字音频信号，编码和解码系统中使用脉冲编码调制扩数字到模拟转换器，在D/A转换器具有两个输出
16、形式，一种是，数字输入和输出电压的电压输出的形式。另一种是电流输出形式，即输出电流。在实际应用中，例如，需要模拟的话，电流输出的D/A转换器，电流 - 输出运算放大器的电压转换电路，转换器的输出电流的电压。在单芯片微机控制与智能仪表应用系统有关的可变控制或测量对象物，通常是模拟的连续变化，如温度，压力，流量，流速等物理量。必须被转换为数字量模拟量可以是输入到微控制器进行处理。 MCU处理的结果，常常需要将其转换为模拟信号。如果输入信号是没有必要的传感器后，转换为模拟信号。模拟量到数字量的移动设备的实现被称为模拟到数字转换器ADC，移动设备的数字到模拟转换器，称为数字 - 模拟转换器DAC。2 多路信号发生
