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1、设计(论文)题目 基于单片机的信号发生器摘要信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波含方波、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。例如在通信、播送、电视系统中，都需要射频高频发射，这里的射频波就是载波，把音频低频、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。本文利用AT89C51单片机作为控制核
2、心来设计信号发生器，通过程序设计的方法产生正弦波、方波、三角波，并在Protues电子设计平台上对此方案进行了仿真，得到与理论相应的波形。通过D/A转换器将数字信号转换成模拟信号，最终由示波器显示出来。通过按键来控制这几种波形的类型选择，而且可控制频率的变化，在一定范围内波形的幅度和频率可任意改变。本次设计消除了传统信号发生器存在元器件分散性造成波形失真的缺陷，并且其设计简单，价格低廉，产生的波形稳定，可用于多种需要低频信号源的场合，实用性强。【关键词】信号发生器 D/A转换 AT89C51 频率 幅度AbstractSignal generator is also known as sign
3、al source or oscillator, in the production practice and technology is widely used in the field of. Each kind of wave may use the trigonometric function equation. Can produce a variety of waveforms, such as the triangle wave, sawtooth wave, rectangular wave (including square wave ), sine wave circuit
4、 is called the function signal generator. Function signal generator in electric circuit experiment and the equipment examination has a very wide range of uses. For example, in communication, broadcasting, television system, needs the radio frequency ( HF) emission, the radio wave is the carrier, the
5、 audio frequency ( low frequency ), the video signal or pulse signal to carry out, will need to be able to produce the high frequency oscillator. In industry, agriculture, biomedical and other fields, such as high-frequency induction heating, smelting, quenching, ultrasound, magnetic resonance imagi
6、ng, required power big or small, or high or low frequency oscillator. This paper design a signal generator, and AT89C51 is used as a control microcontroller core, It can generate sine wave, square wave, triangle wave through the method of program design , and the simulation by the computer soft ware
7、 Proteus is been done , and those results consistent with the theoryconverting a digital signal into an analog signal through the D/A converter ,and ultimately displayed by the oscilloscope. Through the button to control the options of waveform types and can change frequency ,amplitude and frequency
8、 of the waveform can be arbitrarily changed within a certain range. The design eliminates the defect of waveform distortion which produced by the dispersion of the components which exist in the traditional signal generator. Its design is simple,inexpensive,stable and can be used in a variety of occa
9、sions that require low frequency signal source,it has practical value.【keywords】Signal Generator D / A converter AT89C51 Frequency Margin目录第一章绪论41.1课题研究的动态和意义41.2单片机概述41.3信号发射器分类41.4设计任务和要求4第二章 方案的设计与选择52.1 方案的比拟52.2 设计原理52.3 设计功能6第三章 主要电路元器件介绍63.1 AT89C51单片机简介63.2 DAC0832简介8第四章 硬件实现和单元电路设计94.1 硬件原理
10、框图94.2 复位电路104.3 D/A转换电路114.4 按键接口电路124.5 时钟模块设计124.6 显示模块设计13第五章 软件设计145.1 程序流程图145.2初始化程序155.3键扫描程序165.4波形产生程序165.5波形仿真17第六章安装调试和问题解决216.1 调试过程216.2 出现问题与解决方法22实验总结22致谢23参考文献23附录1 电路原理图23附录2 源程序24第一章 绪论1.1课题研究的动态和意义信号发生器也被称为函数发生器，主要作为试验用的信号源，是现金各种电子电路实验设计中不可或缺的仪器设备之一。目前市场上常见的波形发生器多为纯硬件搭接而成，波形种类为正弦
11、波、方波、三角波等各种波形。用分立元件组成函数发生器，难以到达很高的频率，其工作也不稳定，用集成芯片的函数发生器那么可以改善这一缺点。既可以到达较高的频率，又能产生多种易于调试的波形。利用单片集成芯片，本钱也比拟高。在计算机控制技术、电子技术飞速开展的今天，信号发生器的应用越来越广，对信号发生器的频率稳定度、频谱纯度、频率范围和输出信号的频率微调分辨率提出越来越高的要求，普通的频率源已经不能满足现代电子技术的高标准要求。国内外纷纷设计制作先进的信号发生器，从实用价值来看，各高校中信号发生器应用极为广泛，能够设计出低本钱、高精度的信号发生器并推广使用具有非常重要的意义。 基于单片机的信号发生器的
12、设计，以性价比相对较高的AT89C51单片机为核心，以简单、廉价的元器件构筑，能够产生高精度、高纯度的方波、三角波、正弦波，同时可以实现波形自由切换，以及频率和幅度在线调整。目前购置的信号发生器价格昂贵，功能强大，实际在高校开展实验过程中用到最多的是低频函数信号发生器。如果能够在高校实验领域应用本文设计的仪器取代它们，将具有重要的实际意义。1.2单片机概述单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路
13、集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片机具有集成度高、系统结构简单、使用方便、实现模块化、可靠性高、处理功能强、速度快等特点，因为被广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。1.3信号发射器分类信号发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。因其应用广泛，种类繁多，特性各异，分类也不尽一致。按信号波形可分为正弦信号、函数信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类；按频率覆盖范围分为低频信号发生器、高频信号发生器和微波信号发生器；按输出电平可调节范围和稳定度分为简易信号发生器、标准信号发生器和功率信号发生器；按频率改变的方式分为调谐式信号发生
14、器、扫频式信号发生器、程控式信号发生器和频率合成式信号发生器等。信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。1.4设计任务和要求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方波、三角波、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效劳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。 第二章 方案的设计与选择2.1 方案的比拟方案一：采用单片函数发生器如8038，8038可同时产生正
15、弦波、方波等，而且方法简单易行，用D/A转换器的输出来改变调制电压，也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：利用MAX038芯片组成的电路输出波形。MAX038是精密高频波形产生电路，能够产生准确的三角波、方波和正弦波三种周期性波形。但此方案本钱高，程序复杂度高。方案三：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和方案二的电路复杂，所以决定采用方案三的设计方法。它不仅采用软硬件结合，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，且价格廉价，使得硬件的开销到达最省。2.2 设计原理 本系统利用AT89C51单片机作为控制核心，采用程序设计的方法产生三角波、正弦波、方波等几种波形，再通过D/A转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号，滤波放大，最终由示波器显示出来，通过键盘来控制三种波形的类型选择、频率变化。其系统框图如图2-1所示。 输出滤波放大D/A转换器接口电路89C51单片机
