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1、东华理工大学毕业设计（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。自从二十世纪二十年代信号发生器出现以来，信号发生器取得了迅速的发展。尤其七十年代微处理器的出现，信号发生器的设计更加自动化和智能化。随着现代电子、计算机和信号处理等技术的发展，信号发生器正朝着信号处理能力强，测量精度高，变换速度快的方向前进。本文以克西姆公司MAX038芯片为基础，辅以控制软件和特别的外围电路设计，设计了一个低成本、多功能、高精度、输出频率连续可调的频率合成式波形发生器。并在振荡频率控制、信号输出幅度控制、频率和幅度的控制方面作了比较妥善的设计。特别是单片机
2、的运用使得该函数信号发生器具有软硬件结合的特点，克服了以往全硬件信号发生器的一些缺点。该函数信号发生器可输出三角波、方波、正弦波。关键词： MAX038； 信号发生器； 单片机 I东华理工大学毕业设计（论文） ABSTRACTABSTRACT Signal generator is a common source, widely used in electronic circuits, automatic control systems and teaching experiments and other fields. Since the twenties of the twentieth
3、century since the emergence of the signal generator, signal generator has achieved rapid development. In particular, the emergence of the seventies the microprocessor, the signal generators design is more automated and intelligent. With modern electronics, computers and signal processing technology,
4、 the signal generator is moving in the signal processing capability, high accuracy, speed and direction change. This paper, the companys chips for MAX038 based, and with the control software and special buffer circuit design, design of a low cost, multi-function, high precision, output frequency adj
5、ustable frequency synthesis type waveform generator. And in the oscillation frequency control, signal output amplitude, frequency and amplitude control control aspects of the design are properly. Especially the use of single chip that makes the function signal generator has the characteristics of ha
6、rdware and software combination to overcome the past all the hardware signal generator of many shortcomings. This function signal generator can output the triangle wave, square wave, sine wave.Key words: MAX038; Function Signal; Single-chip microprocessor III东华理工大学毕业设计（论文） 目录目 录摘 要IABSTRACTII绪 论11信号
7、发生器的原理21.1 信号发生器的简介与分类21.2 函数信号发生器的认识21.3 函数信号发生器的原理21.4 函数信号发生器的工作过程31.5本章小结32函数信号发生器的方案设计42.1函数信号发生器的总体结构42.2 硬件电路方案的选择及设计42.3软件设计方案52.4本章小结63整机系统的硬件电路设计73.1信号发生部分电路的设计73.1.1 MAX038芯片的介绍73.1.2芯片引脚及功能73.1.3 MAX038的工作原理83.1.4频率、幅值与占空比的控制93.1.5 MAX038外围硬件电路103.2滤波部分电路的设计113.2.1 滤波电路的原理113.2.2 实际滤波电路1
8、23.3放大输出部分电路的设计133.3.1 功率放大的原理133.3.2 实际放大电路143.4电源部分电路的设计163.5控制部分电路的设计163.5.1单片机AT89C52的简介173.5.2单片机的最小系统设计173.5.3单片机的外部电路183.6本章小结19总结20致 谢21参考文献22附 录231函数信号发生器的电路图23东华理工大学毕业设计（论文） 绪论绪 论近年来计算机技术及微电子器件在工程技术中应用十分广泛，在此基础上发展起来的信号发生器无论是在测量的准确度、可靠性、自动化程度、运用功能方面还是在解决控制技术问题的深度及广度方面都有迅速的发展。 在现代社会中，自动化技术早已
9、渗透到社会生产的各个领域中。高精度、宽频率、高稳定性的信号发生器对于所属整体系统性能的改善和提高起着至关重要的作用。传统的函数信号波形发生器如8098等等，通常由晶体管、运放IC等分立元件制成。本文设计的基于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。利用信号进行仪器的控制已是自动控制理论中的一个重要的手段。那么，一个幅度、频率、稳定性、占空比以及波形可调的信号发生器的设计和完成更具有实际价值。只要将这个函数信号发生器设的设计思路掌握好，不但可以融会贯通所学的专业知识，还可以在今后的工作中作为参考。本文介绍一种由马克西姆公司MAX038设计的简易信号
10、发生器，该器件结构简单，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。本文主要分4大部分：绪论、信号发生器原理、整体设计方案、硬件部分、总结。绪论首先对课题背景和所涉及的技术领域进行介绍；第一章对信号发生器作一个简要介绍，确定系统的主要模块，第二章主要是详细给出本设计的理念及整体方案；第三章则是具体到各个电路模块的设计，最后是对本设计的总结与展望。22东华理工大学毕业设计（论文） 信号发生器的原理 1信号发生器的原理1.1 信号发生器的简介与分类信号发生器又称信号源或振荡器，是一种能提供各种频率、波形和输出电
11、平电信号，常用作测试的信号源或激励源的设备，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。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、广播、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。按输出波形分，可将信号发生器分为正弦信号发生器，脉冲信号发生器，函数信号发生器，噪声信号发生器，按
12、产生方法分为谐振法、频率变换法和合成法等。1.2 函数信号发生器的认识 信号发生器一般区分为函数信号发生器及任意波形发生器，而函数波形发生器在设计上又区分出模拟及数字合成式。众所周知，数字合成式函数信号源无论就频率、幅度乃至信号的信噪比（S/N）均优于模拟，其锁相环（ PLL）的设计让输出信号不仅是频率精准，而且相位抖动(phase Jitter)及频率漂移均能达到相当稳定的状态，但毕竟是数字式信号源，数字电路与模拟电路之间的干扰，始终难以有效克服，也造成在小信号的输出上不如模拟式的函数信号发生器。 1.3 函数信号发生器的原理低频信号发生器的原理如图1-3-1所示。整个设计的核心部分为正弦波
13、发生电路，其他波形通过按键控制电路的控制选通，均由此波形变换而成。该系统由波形产生及转换电路，按键控制电路，低通滤波电路，功率放大电路等组成。波形的产生过程是这样的。由开关控制选择所要产生的波形以及波形的频率，用以控制后续电路的波形产生。波形的产生是由波形发生电路完成的：由正弦波发生电路产生一个基准正弦波信号，其中含有三个不同的频段。再由正弦波-方波变换电路产生方波，继以方波-三角波变换电路产生三角波。信号产生后由低通滤波电路对信号进行滤波处理，再经过功率放大电路对波形幅度及功率进行调节后输出。其原理图如图1-3-1。图1-3-1信号发生器的原理图1.4 函数信号发生器的工作过程 整个系统的工
14、作过程：开始整个系统等待键盘输入，8255A对键盘进行扫描，判断是否有键按下，如果有键按下，则将命令送单片机89C52进行处理，此时已经进入单片机89C52主控制模块。单片机对送来数据进行分析和处理，判断是什么功能键，什么数字键或者其他键被按下。如果是波形选择键被按下，则单片机进行取波形表数据。例如，按下的是波形选择键，选择的是正弦波，那么单片机89C52把数据指针PDTR指向存储正弦波幅度编码的波形表的首地址，然后通过偏移地址R0的自增来逐一的对正弦波的256个抽样波形数据进行周期性的寻址取值，然后波形信号通过功率放大电路，将其放大输出。如果按下的键是频率控制键，则单片机等待键盘输入十进制的数据即频率值，然后将单片机对8255A送来的数据进行分析处理，这里就要涉及到单片机89C52的算法。最后把数据转换为一个N值，这个N值就作为调用延时程序的次数，这样就通过寻址时间的不同从而达到改变信号的频率，这里和上面的流程就相同了，不再累赘了。1.5本章小结 本章节主要是讲述了函数信号发生器的相关知识，对其工作原理进行了简要叙述，为本文设计函数信号发生器提供丰富的资源，怎么设计一个简易的函数信号发生器呢？下一章将作详细的说明。东华理工大学毕业设计（论文） 函数信号发生器的方案设计 2函数信号发生器的方案设计
