基于单片机的波形发生器_毕业设计论文
毕业设计（论文）题目：基于单片机的波形发生器
英文题目：Waveform generator based on MCU
专业：电子信息工程
二零一二年六月
摘要
随着电子测量技术与计算机技术的精密结合一种新的信号发生器便产生了，即任意波形发生器应运而生，所谓任意波形发生器是能够产生大量的标准信号和用户定义信号，并保证高精度、高稳定性、可重复性和易操作性的电子仪器，因而它具有广阔的应用前景。
这种基于单片机的波形发生器是以AT89S52单片机为控制核心，利用内部自带的计数器/定时器产生方波，并由用户通过小键盘选择波形周期。与8位数模转换器DAC0832将数字量转化为模拟电压信号，通过运放进行波形调整得到三角波、正弦波等各种波形信号，波形保证了它的精度和平滑，最后通过LCD显示波形代号。
波形频率的改变可通过键盘输入，通过不同键盘的操作来改变其波形频率的改变以及不同波形之间的切换。
该波形发生器产生的信号干扰小，输出稳定，可靠性高，特别是操作简单方便，成本低，非常适合于物理实验室教学与实验使用。
关键词：AT89S52单片机； DAC0832； LCD
ABSTRACT
With electronic measurement technology and the sophisticated computer technology, a new signal generator creates, Arbitrary waveform generator that emerged, The so-called arbitrary waveform generator will be able to produce a large number of standard and user-defined signal, and to ensure high-accuracy, high-stability, repeatability and easy to operate electronic devices, thus it has broad application prospects.
On the subject of a microcontroller based on the waveform generator, AT89S52 to control the core, Taking advantage of its internal built-in counter/timer produce square. By the user through small keyboard choice waveform cycle, Microprocessor compatible with the eight DAC0832 Digital to Analog conversion to digital simulation for the current signal the conversion circuit to be sawtooth and sinusoidal signal waveform ensure by LCD it is accuracy and smoothness.
The frequency waveform can be changed by keyboard input. Through different keyboard to change it's operating frequency of the waveform change and to switch between the different waveforms.
The waveform generator small signal interference, output stability, high reliability, in particular operation simple and convenient, low-cost, very suitable for teaching in the physics laboratory and experimental use.
Key words：AT89S52 SCM；DAC0832；LCD
目录
摘要 ...................................................................................................................................................... I ABSTRACT...........................................................................................................................................II 绪论 (1)
1 系统方案设计与论证 (3)
1.1 设计目的 (3)
1.2 设计意义 (3)
1.3 系统方案的比较 (3)
1.4 控制芯片的选择 (4)
1.5 改变幅度方案选择 (4)
2 基于单片机的波形发生器的硬件设计 (5)
2.1 基本原理 (5)
2.2.1 单片机的介绍 (5)
2.2.2 资源分配 (9)
2.3 各部分电路原理 (9)
2.3.1 DAC0832芯片原理 (9)
2.3.2 键盘电路原理 (11)
2.3.3 显示电路 (11)
2.3.4 滤波电路图 (12)
3 系统软件设计 (13)
3.1 主程序流程图 (13)
3.1.1 按键部分流程图 (14)
3.2 子程序流程图 (14)
3.2.1 锯齿波程序流程图 (14)
3.2.2 三角波程序流程图 (15)
3.2.3 正弦波程序流程图 (16)
3.2.4 方波程序流程图 (17)
3.3 通过开关实现波形切换和调频、调幅 (18)
结论 (20)
致谢 (21)
参考文献 (22)
附录A 程序清单 (23)
附录B 电路原理图 (26)
绪论
波形发生器亦称函数发生器，作为实验用信号源，是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。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。一旦工作需求功能有增加，则电路复杂程度会大大增加。
当今是科学技术及仪器设备高度智能化飞速发展的信息社会，电子技术的进步，给人们带来了根本性的转变。现代电子领域中，单片机的应用正在不断的走向深入，这必将导致传统控制与检测技术的日益革新。单片机构成的仪器具有高可靠性、高性能价格比，在智能仪表系统和办公自动化等诸多领域得以极为广泛的应用，并走入家庭，从洗衣机、微波炉到音响汽车，处处可见其应用。因此，单片机技术开发和应用水平已逐步成为一个国家工业发展水平的标志之一。
一块单片机芯片就是一台计算机。由于单片机的这种特殊的结构形式，在某些应用领域中，它承担了大中型计算机和通用微型计算机无法完成的一些工作。使其具有很多显著的优点和特点，因此在各个领域中都得到了迅猛的发展。单片机的特点归纳起来有以下几个方面。
（1）具有优异的性能价格比
单片机尽可能地把应用所需的存储器,各种功能的I/O 接口集成在一块芯片内,因而其性能很高,而价格却相对较低廉,即性能价格比很高。
（2）集成度高、体积小、可靠性高
单片机把各种功能部件集成在一块芯片上，因而集成度高，均为大规模或超大规模集成电路。又内部采用总线结构，减少了芯片之间的连线，这大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力。同时，其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适合于在恶劣环境下工作。
（3）控制功能强
单片机体积虽小，但“五脏俱全”，它非常适用于专门的控制用途。为了满足工业控制要求，一般单片机的指令系统中有极丰富的转移指令，I/O口的逻辑操作指令以及位操作指令。其逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微机。（4）低压、低功效。
单片机大量用于携带式产品和家用消费类产品，低电压和低功耗尤为重要。目前，许多单片机已可在2.2V电压下运行,有的已能在1.2V或0.9V下工作，功耗降至μA级,一粒钮扣电池就可长期使用。
利用单片机采用程序设计方法来产生低频信号，其下限频率很低。具有线路相对简单，结构紧凑，价格低廉，频率稳定度高，抗干扰能力强，用途广泛等优点，并且能够对波形进行细微调整，改良波形，使其满足系统的要求。只要对电路稍加修改，调整程序，即可完成功能升级。
这里介绍一种采用AT89S52单片机和一片DAC0832数模转换器做成的数字式低频信号发生器，它的特点是价格低、性能高，在低频范围稳定性好、操作方便、体积小、耗电少等。
信号发生器与其它相比还具有如下优点：较分立元件信号发生器而言，具有频率高，工作稳定，容易调试等特性；较专用DDS芯片的信号发生器而言，具有结构简单，成本低等特性。
1 系统方案设计与论证
1.1 设计目的
（1）利用所学微机的理论知识进行软硬件整体设计，锻炼学生理论实践能力，提高我们的综合应用能力。
（2）我这次的论文设计是以微机为基础，设计并开发能输出多种波形（正弦波、三角波、锯齿波、方波、梯形波等）且频率、幅度可变的函数发生器。
（3）掌握各个接口芯片(如0832等)的功能特性及接口方法，并能运用其实现一个简单的微机应用系统功能器件。
（4）在平时的学习中，我们所学的知识大都是课本上的，在机房的练习大家也都是分散的对各个章节的内容进行练习。因此，缺乏一种系统的设计锻炼。在课程所学结束以后，这样的论文设计十分有助于学生的知识系统的总结到一起。
（5）通过这几个波形进行组合形成了一个函数发生器，使得我对系统的整个框架的设计有了一个很好的锻炼。这不仅有助于大家找到自己感兴趣的题目，更可以锻炼大家微机知识的应用。
1.2 设计意义
波形发生器作为一种常用的信号源,是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之一。
在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都学要有信号源，由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其他仪器观察、测量被测仪器的输出响应，以分析确定它们的性能参数。信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。它可以产生多种波形信号,如正弦波,三角波,方波等,因而广泛用于通信、雷达、导航、宇航等领域。
1.3 系统方案的比较
方案一：采用函数信号发生器ICL8038集成模拟芯片，它是一种可以同时产生方波、三角波、正弦波的专用集成电路。但是这种模块产生的波形都不是纯净的波形，会寄生一些高次谐波分量，采用其他的措施虽可滤除一些，但不能完全滤除掉。
方案二：采用分立元件实现非稳态的多谐振振荡器，然后根据需要加入积分电路等构成正弦、矩形、三角等波形发生器。这种信号发生器输出频率范围窄，而且电路参数设定较繁琐，其频率大小的测量往往需要通过硬件电路的切换来实现，操作不方便。
方案三：采用单片机和DAC0832数模转换器生成波形，由于是软件滤波，所以不会有寄生的高次谐波分量，生成的波形比较纯净。它的特点是价格低、性能高，
在低频范围内稳定性好、操作方便、体积小、耗电少。
经比较，方案三既可满足毕业设计的基本要求又能充分发挥其优势，电路简单，易控制，性价比较高，所以采用该方案。
1.4 控制芯片的选择
方案一：AT89S52单片机是一种高性能8位单片微型计算机。它把构成计算机的中央处理器CPU、存储器、寄存器、I/O接口制作在一块集成电路芯片中，从而构成较为完整的计算机。
方案二：C8051F005单片机是完全集成的混合信号系统级芯片，具有与AT80S52兼容的微控制器的内核，与MCS-51指令集完全兼容。除了具有标准AT80S52的数字外设部件之外，片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其他数字外设及功能部件。
方案选择：方案二中C8051F005芯片系统内部结构复杂，不易控制，芯片成本高，对于本系统而言利用率低，AT89S52芯片比较常用，简单易控制，成本低，性能稳定故采用方案一。
1.5 改变幅度方案选择
方案一：可以将送给DA的数字量乘以一个系数，这样就可以改变DA输出电流的幅度，从而改变输出电压；但是这样做有很严重的问题，单片机在做乘法运算时需要很长的时间，这样的话输出波形的频率就会很低；并且该方案的输出电压做不到连续可调，当DA的输入数字量比较小时，输出的波形失真就会比较严重。
方案二：将输出电压通过一个运算放大器的放大，这样的话幅度可以连续可调。
经比较，方案二既可满足课程设计的基本要求，并且电路也挺简单。
2 基于单片机的波形发生器的硬件设计
2.1 基本原理
低频信号发生器系统主要由CPU、D/A转换电路、基准电压电路、电流/电压转换电路、按键和波形指示电路、电源等电路组成。
通过P1口和轻触开关S1-S4相连接来切换波形输出（如按S1键输出正弦波，按S2键产生方波，按S3键产生锯齿波，按S4键产生三角波）。用P0口控制数码管静态显示波形代号。用P2口向DAC0832发送数据，经DAC0832转换后，再把信号放大，最后接到示波器上显示。
系统框图如图2.1所示
图2.1低频信号波形发生器系统结构框图
2.2 单片机
2.2.1 单片机的介绍
（1）AT89S52的引脚图如图2.2所示波形输出
P1 P2 P0
AT89S52 键盘控制数码管显示
DAC0832 运放
图2.2 AT89S52引脚图
（2）管脚说明
低频信号发生器采用AT89S52单片机作为控制核心，其内部组成包括：一个8位的微处理器CPU 及片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接；片内数据存储器RAM 低128字节，存放读/写数据；高128字节被特殊功能寄存器占用；片内程序存储器4KB ROM ；四个8位并行I/O （输入/输出）接口P3 -P0，每个口可以用作输入，也可以用作输出；两个定时/计数器，每个定时/计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制；五个中断源的中断控制系统；一个全双工UART （通用异步接收发送器）的串行I/O 口。
VCC ：供电电压。 GND ：接地。
RST ：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST 脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG ：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE 脉冲。如想禁止ALE 的输出可在SFR8EH 地址上置0。此时， ALE 只有在执行MOVX ，MOVC 指令是ALE 才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE 禁止，置位无效。
/PSEN ：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN 有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN 信号将不出现。
/EA/VPP ：当/EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH ），
E
A /V P 31X1
19X218RESET 9RD 17WR
16
INT012INT1
13
T0
14T115
P101
P11
2P12
3
P13
4P14
5
P156
P16
7P17
8
P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732
P2021P2122P22
23
P2324P2425P2526
P2627P2728
PSEN
29
ALE/P 30TXD 11RXD 10U1
AT89S52
VCC
RST
不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V 编程电源（VPP）。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：来自反向振荡器的输出。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH 进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行
读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL 门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：
P3.0 RXD（串行输入通道）
P3.1 TXD（串行输出通道）
P3.2 /INT0（外中断0）
P3.3 /INT1（外中断1）
P3.4 T0（定时器0外部输入）
P3.5 T1（定时器1外部输入）
P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）
P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）
(3)AT89S52的晶振及其连接方法
CPU工作时都必须有一个时钟脉冲。有两种方式可以向89S52提供时钟脉冲：一是外部时钟方式，即使用外部电路向89S52提供时钟脉冲，见图2.3(a)所示；二是内部时钟方式，即使用晶振由89S52内部电路产生时钟脉冲。一般常用第二种方法，其电路见图2.3(b)所示。
图2.3 89S52的时钟脉冲
J 一般为石英晶体，其频率由系统需要和器件决定，在频率稳定度要求不高时也可以使用陶瓷滤波器。一般来说，使用石英晶体时，C1=C2=30pF 。使用陶瓷滤波器时，C1=C2=47pF 。
（4）AT89S52的复位
复位是单片机的初始化操作，其主要的作用是把PC 初始化为0000H ，使单片机从0000H 单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作失误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需要按复位键以重新启动。除使PC 归零外，复位操作还对其他一些专用寄存器有影响，它们的复位状态如表2.1所示。
表2.1 复位后的内部寄存器状态 寄存器 复位状态 寄存器 复位状态 PC
0000H
TMOD 00H ACC 00H TCON 00H B 00H TH0 00H PSW 00H TL0 00H SP 07H TH1 00H DPTR 0000H TL1 00H P0-P3 0FFH SCON 00H IP (xxx00000) SBUF (xxxxxxxx) IE
(0xx00000)
PCON
(0xxx0000)
另外，复位操作还对单片机的个别引脚有影响，例如会把ALE 和/PSEN 变成无
效状态，即使ALE=0，/PSEN=1.RST 变成低电平后，退出复位状态，CPU 从初始状态开始工作。
AT89S52复位操作有3种方式：上电复位、上电按钮复位和系统复位。上电复位电路如图2.4所示。对于CMOS 型单片机因RST 引脚的内部有一个低电阻，故电阻R 可不接。单片机在上电瞬间，RC 电路充电，RST 引脚端出现正脉冲，只要RST 端保持两个机器周期以上的高电平，就能使单片机有效地复位。当晶体振荡频率为12MHz 时，RC 的典型值为C=10uF ，R=8.2K 欧姆。简单复位电路中，干扰信号易串
89S52
XTAL2
XTAL1
89S52
XTAL2
XTAL1
悬空
外部时钟信号
C1
C2
J
(a)外部时钟方式
（b ）内部时钟方式
入复位端，可能会引起内部某些寄存器错误复位，这时可在RST 引脚上接一去耦电容。
通常因为系统运行等的需要，常常需要人工按钮复位，复位电路如图2.5所示，其中R2>>R1，只需将一个常开按钮开关并联于上电复位电路，按下开关一定时间就能使RST 引脚端为高电平，从而使单片机复位。
图2.4 上电复位电路 图2.5 上电按钮复位电路
2.2.2 资源分配
P1口的P1.0-P1.7分别与八个按键连接，P1.0-P1.3四个按键分别控制锯齿波、三角波、正弦波和方波的波形产生，P1.4-P1.5分别控制方波占空比的增大和减小，P1.6-P1.7分别控制波形频率的增大和减小。
2.3 各部分电路原理
2.3.1 DAC0832芯片原理
管脚功能介绍（如图2.6所示）
图2.6 DAC0832管脚图
RST 89S52
RST
89S52
+5V C
R
+5V R1 R2
C V c c
20
Iout111lsbDI07Iout212DI16DI25Rfb 9DI34DI416Vref
8
DI515DI614msbDI713ILE 19WR218CS 1WR1
2
Xfer
17
U2DAC0832
DI7～DI0：8位的数据输入端，DI
为最高位。
7
ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效。
/CS：选片信号输入线（选通数据锁存器），低电平有效。
/WR1：数据锁存器写选选通输入线，负脉冲有效，由ILE、/CS、/WR1的逻辑组合产生/LE1，当/LE1为高电平时，数据锁存器状态随输入数据线变化，/LE1的负跳变时将输入数据锁存。
/XFER：数据传输控制信号输入线，低电平有效，负脉冲有效。
/WR2：DAC寄存器选通输入线，负脉冲有效，由/WR2、/XFER的逻辑组合产生/LE2，当/LE2为高电平时，DAC寄存器的输出随寄存器的输入而变化，/LE2的负跳变时将数据锁存器的内容打入DAC寄存器并开始D/A转换。
IOUT1：模拟电流输出端1，当DAC寄存器中数据全为1时，输出电流最大，当DAC寄存器中数据全为0时，输出电流为0。
IOUT2：模拟电流输出端2， IOUT2与IOUT1的和为一个常数，即IOUT1＋IOUT2＝常数。
RFB：反馈电阻引出端，DAC0832内部已经有反馈电阻，所以 RFB端可以直接接到外部运算放大器的输出端，这样相当于将一个反馈电阻接在运算放大器的输出端和输入端之间。
VREF：参考电压输入端，此端可接一个正电压，也可接一个负电压，它决定0至255的数字量转化出来的模拟量电压值的幅度，VREF范围为(+10~-10)V。VREF 端与D/A内部T形电阻网络相连。
Vcc：芯片供电电压，范围为(+5~+15)V。
AGND：模拟量地，即模拟电路接地端。
DGND：数字量地。
当WR2和XFER同时有效时，8位DAC寄存器端为高电平“1”，此时DAC寄存器的输出端Q跟随输入端D也就是输入寄存器Q端的电平变化；反之，当端为低电平“0”时，第一级8位输入寄存器Q端的状态则锁存到第二级8位DAC寄存器中，以便第三级8位DAC转换器进行D/A转换。
一般情况下为了简化接口电路，可以把WR2和XFER直接接地，使第二级8位DAC寄存器的输入端到输出端直通，只有第一级8位输入寄存器置成可选通、可锁存的单缓冲输入方式。特殊情况下可采用双缓冲输入方式，即把两个寄存器都分别接成受控方式。
制作低频信号发生器有许多方案：主要有单缓冲方式，双缓冲方式和直通方式。
单缓冲方式具有适用于只有一路模拟信号输出或几路模拟信号非同步输出的情形的优点，但是电路线路连接比较简单。而双缓冲方式适用于在需要同时输出几路模拟信号的场合，每一路模拟量输出需一片DAC0832芯片，构成多个DAC0832同步输出电路，程序简单化，但是电路线路连接比较复杂。根据以上分析，选择了单缓冲方式使用方便，程序简单，易操作。
这里采用DAC0832与单片机89S52的典型的单缓冲方式接口电路。ILE接高电平，/WR1和/WR2相连后接89S52的/WR，/CS和/XFER相连后接89S52的地址高位，这样就同时片选了DAC0832的数据锁存器和DAC寄存器，89S52对DAC0832执行一次写操作就把一个数据写入数据锁存器的同时也直接写入到了DAC寄存器，模拟量输出随之变化。
DAC0832的输出是电流，使用运算放大器可以将其电流输出线性地转换成电压输出。根据运算放大器和DAC0832的连接方法，运算放大器的输出可以分为单极性和双极性两种。这里采用方式如图2.7所示。
图2.7 DAC0832电压输出电路
2.3.2 键盘电路原理
在单片机应用系统中为了控制系统的工作状态，以及向系统输入数据，应用系统应设有按键或键盘，实现简单的人机会话。键盘是一组按键的组合，按键通常是一种常开型按钮开关，平时按键的两个触点处于断开状态，按下键时它们才闭合。
根据设计的电路特点，需要用到4个按钮来选择波形，另外4个按键负责波形的改变。按键S1~S4分别和单片机P1口的P1.0~P1.3相连（如按S1键输出正弦波，按S2键产生方波，按S3键产生锯齿波，按S4键产生三角波），P1.4、P1.5接方波占空比调节开关，P1.6、P1.7接波形频率调节开关。总的来说实现的功能也比较简单，键盘电路图如图2.8所示。
2.3.3 显示电路
在这里使用的是发光二极管，发光二极管通常用砷化镓、磷化镓等所制成的。当这种管子通以电流时将发出光来，这是由于电子与空穴直接复合而放出的能量的结果。当PN结处加以一个适当的正电压时，此管即导通，也就会发光。这样我们就能知道我们所需要了解的信息，在此设计中发光二极管通过软件的控制显示波形
种类，发光二极管分别与单片机P0口的P0.0~P0.6相连。显示电路图如图2.9所示。
图2.8 键盘电路图图2.9 显示电路图
2.3.4 滤波电路图
如果不加滤波器，也能够生成波形，但是产生的信号中毛刺很多，加一个滤波器不仅起到的滤波的作用，还起到了平滑的作用，滤波电路如图2.0所示。
图2.0 滤波电路图
注：波形的幅值调节，使用硬件方法实现，如图2.7中DAC0832的VREF口接一滑动变阻器，通过改变DA转换的参考电压来实现波形幅值的改变。
3 系统软件设计
软件设计上，根据功能分了几个模块编程。模块主要有：主程序模块、锯齿波模块、三角波模块、正弦波模块、方波模块、延时子程序模块等。
显示波形模块是利用DAC0832的8位特点，把波形的数据以8位数据的形势送进CPU 中，只要一按键就能显示波形。
3.1 主程序流程图
主程序流程图如图3.1所示。本软件设计过程中主要实现利用按键来控制不同波形的输出，当按键1按下时，函数发生器就输出正弦波；当按键2按下时，函数发生器就输出方波；当按键3按下时，函数发生器就输出锯齿波；当按键4按下时，函数发生器就输出三角波。通过按键可以以任意循环方式输出不同波形。
图3.1主程序流程图
开始
switch(s) 初始化变量和端口 1
2
3 4
三角波
锯齿波
方波
正弦波 扫描按键
3.1.1 按键部分流程图
图3.2 按键部分流程图
3.2 子程序流程图
3.2.1 锯齿波程序流程图
锯齿波流程如图3.2所示。当进入锯齿波产生流程后，首先将DAC0832口地址置为4000H ，然后将00H 送入寄存器A 中，DAC0832输出A 中内容，当A 中的内容等于F0H 返回开始，当A 中的内容不为F0H 时，A 中的内容累加，从而输出波形
N N N N N N Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
N Y
开始
s1=0
数码管显示1，s=1，初始化n 、p
s2=0
s3=0
s4=0
s5=0
s6=0
s7=0
s8=0
数码管显示2，s=2，初始化n 、p
数码管显示3，s=3，初始化n 、p
数码管显示4，s=4，初始化n 、p
方波占空比增加
方波占空比减小
波形频率增加
波形频率减小
结束
开始
置DAC0832口地址4000H
Y
#00H→A
（A）→0832输出
（A）=F0H?
N
A+1→A
输出波形
图3.2 锯齿波流程图
3.2.2 三角波程序流程图
三角波流程图如图3.3所示。当进入三角波产生流程后，首先将DAC0832口地址置为4000H，通过A中数值的加一递升，当A中的内容为0时，与0FFH相比，相等时A中的内容减一递减，从而循环产生三角波。
开始
置DAC0832口地址
输入一个数字量00H 给A
（A ）→0832输出
A=0？
A+1→A
输入一个数字量FFH 给A
Y
（A ）→0832输出
A-1→A
A=0？
N
继续输出三角波？结束
Y
N Y
N
图3.3 三角波流程图
3.2.3 正弦波程序流程图0
正弦波程序流程图如图3.4所示。正弦波波形设计通过查表指令得出。当进入正弦波产生程序后，首先将寄存器R1赋值为00H ，将DAC0832口地址置为4000H ，然后将查表得到的数据送0832.
课程设计波形发生器
一、设计任务和要求 要求：设计并制作用分立元件和集成运算放大器组成的能产生方波、三角波和正弦波的波形发生器。 二、原理电路设计： （1）方案的提出 方案一： ①先由文氏桥振荡产生一个正弦波信号（右图） ②把文氏桥产生的正弦波通过一个过零比较器 从而把正弦波转换成方波。 ③把方波信号通过一个积分器。转换成三角波。 方案二： ①由比较器和积分器构成方波三角波产生电路。（下图） ②然后通过低通滤波把三角波转换成正弦波信号。 方案三： ①由比较器和积分器构成方波三角波产生电路。（电路图与方案二相同） ②用折线法把三角波转换成正弦波。(下图) （2）方案的比较与确定 方案一：
文氏桥的振荡原理：正反馈RC网络与反馈支路构成桥式反馈电路。当R1=R2、C1=C2。即f=f 时，F=1/3、Au=3。然而，起振条件为Au略大于3。实际操作时， 如果要满足振荡条件R4/R3=2时，起振很慢。如果R4/R3大于2时，正弦波信号顶部失真。调试困难。RC串、并联选频电路的幅频特性不对称，且选择性较差。因此放弃方案一。 方案二： 把滞回比较器和积分比较器首尾相接形成正反馈闭环系统，就构成三角波发生器和方波发生器。比较器输出的风波经积分可得到三角波、三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波和方波发生器。 通过低通滤波把三角波转换成正弦波是在三角波电压为固定频率或频率变化范围很小的情况下使用。然而，指标要求输出频率分别为102H Z、103H Z和104Hz。因此不满足使用低通滤波的条件。放弃方案二。 方案三： 方波三角波发生器原理如同方案二。 比较三角波和正弦波的波形可以发现，在正弦波从零逐渐增大到峰值的过程中，与三角波的差别越来越大;即零附近的差别最小,峰值附近差别最大。因此，根据正弦波与三角波的差别，将三角波分成若干段，按不同的比例衰减，就可以得到近似与正弦波的折线化波形。而且折线法不受频率范围的限制，便于集成化。 综合以上三种方案的优缺点，最终选择方案三来完成本次课程设计。 （3）单元电路设计 此电路由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。RC回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。设某一时刻输出
函数信号发生器(毕业设计)
陕西国防学院电子工程系毕业论文 摘要 本系统以ICL8038集成块为核心器件，制作一种函数信号发生器，制作成本较低。适合学生学习电子技术测量使用。ICL8038是一种具有多种波形输出的精密振荡集成电路，只需要个别的外部元件就能产生从0.001Hz～30KHz的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。另外由于该芯片具有调制信号输入端，所以可以用来对低频信号进行频率调制。 函数信号发生器根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，其电路中使用的器件可以是分离器件，也可以是集成器件，产生方波、正弦波、三角波的方案有多种，如先产生正弦波，根据周期性的非正弦波与正弦波所呈的某种确定的函数关系，再通过整形电路将正弦波转化为方波，经过积分电路后将其变为三角波。也可以先产生三角波-方波，再将三角波或方波转化为正弦波。随着电子技术的快速发展，新材料新器件层出不穷，开发新款式函数信号发生器，器件的可选择性大幅增加，例如ICL8038就是一种技术上很成熟的可以产生正弦波、方波、三角波的主芯片。所以，可选择的方案多种多样，技术上是可行的。 关键词： ICL8038，波形，原理图，常用接法 1
陕西国防学院电子工程系毕业论文 目录 摘要 (1) 目录 (2) 第一章项目任务 (3) 1.1 项目建 (3) 1.2 项目可行性研究 (3) 第二章方案选择 (4) 2.1 [方案一] (4) 2.2 [方案二] (4) 第三章基本原理 (5) 3.1函数发生器的组成 (6) 3.2 方波发生器 (6) 3.3 三角波发生器 (7) 3.4 正弦波发生器 (9) 第四章稳压电源 (10) 4.1 直流稳压电源设计思路 (10) 4.2 直流稳压电源原理 (11) 4.3设计方法简介 (12) 第五章振荡电路 (15) 5.1 RC振荡器的设计 (15) 第六章功率放大器 (17) 6.1 OTL 功率放大器 (17) 第七章系统工作原理与分析 (19) 7.1 ICL8038芯片简介 (19) 7.2 ICL8038的应用 (19) 7.3 ICL8038原理简介 (19) 7.4 电路分析 (20) 7.5工作原理 (20) 7.6 正弦函数信号的失真度调节 (23) 7.7 ICL8038的典型应用 (24) 致谢 (25) 心得体会 (26) 参考文献 (27) 附录1 (28) 附录2 (29) 附录3 (30) 2
利用Labview实现任意波形发生器的设计
沈阳理工大学课程设计专用纸No I
1 引言 波形发生器是一种常用的信号源，广泛应用于通信、雷达、测控、电子对抗以及现代化仪器仪表等领域，是一种为电子测量工作提供符合严格技术要求的电信号设备。随着现代电子技术的飞速发展，现代电子测量工作对波形发生器的性能提出了更高的要求，不仅要求能产生正弦波、方波等标准波形，还能根据需要产生任意波形，且操作方便，输出波形质量好，输出频率范围宽，输出频率稳定度、准确度及分辨率高，频率转换速度快且频率转换时输出波形相位连续等。可见，为适应现代电子技术的不断发展和市场需求，研究制作高性能的任意波形发生器十分有必要，而且意义重大。 波形发生器的核心技术是频率合成技术，主要方法有：直接模拟频率合成、锁相环频率合成(PLL)，直接数字合成技术(DDS)。 传统的波形发生器一般基于模拟技术。它首先生成一定频率的正弦信号，然后再对这个正弦信号进行处理，从而输出其他波形信号。早期的信号发生器大都采用谐振法，后来出现采用锁相环等频率合成技术的波形发生器。但基于模拟技术的传统波形发生器能生成的信号类型比较有限，一般只能生成正弦波、方波、三角波等少数的规则波形信号。随着待测设备的种类越来越丰富，测试用的激励信号也越来越复杂，传统波形发生器已经不能满足这些测试需要，任意波形发生器（AWG)就是在这种情况下，为满足众多领域对于复杂的、可由用户自定义波形的测试信号的日益增长的需要而诞生的。随着微处理器性能的提高，出现了由微处理器、D／A以及相关硬件、软件构成的波形发生器。它扩展了波形发生器的功能，产生的波形也比以往复杂。实质上它采用了软件控制，利用微处理器控制D／A，就可以得到各种简单波形。但由于微处理器的速度限制，这种方式的波形发生器输出频率较低。目前的任意波形发生器普遍采用DDS(直接数字频率合成)技术。基于DDS技术的任意波形发生器(AWG)利用高速存储器作为查找表，通过高速D／A转换器对存储器的波形进行合成。它不仅可以产生正弦波、方波、三角波和锯齿波等规则波形，而且还可以通过上位机编辑，产生真正意义上的任意波形。
波形发生器(DDS)_毕业设计论文
毕业设计(论文) 题目:波形发生器 成都工业学院
论文摘要 设计采用MCS-51系列单片机构成具有高可靠性的波形发生器，以单片机AT89C52为控制器，以DDS AD9850、D／A转换器TLC5615为核心。通过微处理器控制AD9850，实现信号发生器功能,微处理器控制D／A转换器TLC5615，从而控制乘法器AD534，实现正弦信号幅值的可调性。 系统由单片机AT89C52最小系统模块、键盘模块、函数信号发生模块、I/O 口扩展模块（8155）、LCD1602显示模块、TLC5615与AD534调幅模块、中断调频和调相模块组成、积分电路模块组成。单片机AT89S52最小系统模块为单片机提供12MHz晶振和复位电路，为单片机提供复位信号和内部时钟。键盘模块以键盘扫描方式输入信号频率的初始值，以实现频率初始值时时可改的功能。函数信号发生模块用数控的方法控制DDS芯片AD9850产生25Hz－40MHz正弦信号，25Hz－5MHz方波信号。I/O口扩展模块利用8155芯片扩展单片机I/0口，以满足本设计对I/O口的需求量。LCD1602显示模块时时显示输出波形频率、相位和幅值。TLC5615与AD534调幅模块利用微处理器控制D／A转换器TLC5615，从而控制乘法器AD534，实现正弦信号幅值的可调性，精度可达O.05 V。中断调频和调相模块由外中断0和外中断1组成，分别实现对输出信号频率步进、相位步进以及频率初值设定功能，频率步进量可达0.024，相位可按11.25°、22.5°、45°、90°、180°依此循环调节。积分电路模块通过运算放大器，对输出方波积分实现三角波输出。本设计用C语言编写模块化程序，增强可读性，便于AT89S52对各模块的控制。 关键词：单片机波形发生器直接频率合成器
基于51单片机的波形发生器的设计讲解
目录 1 引言 (1) 1.1 题目要求及分析 (1) 1.1.1 示意图 (1) 1.2 设计要求 (1) 2 波形发生器系统设计方案 (2) 2.1 方案的设计思路 (2) 2.2 设计框图及系统介绍 (2) 2.3 选择合适的设计方案 (2) 3 主要硬件电路及器件介绍 (4) 3.1 80C51单片机 (4) 3.2 DAC0832 (5) 3.3 数码显示管 (6) 4 系统的硬件设计 (8) 4.1 硬件原理框图 (8) 4.2 89C51系统设计 (8) 4.3 时钟电路 (9) 4.4 复位电路 (9) 4.5 键盘接口电路 (10) 4.7 数模转换器 (11) 5 系统软件设计 (12) 5.1 流程图： (12) 5.2 产生波形图 (12) 5.2.1 正弦波 (12) 5.2.2 三角波 (13) 5.2.3 方波 (14) 6 结论 (16) 主要参考文献 (17) 致谢...................................................... 错误！未定义书签。
1引言 1.1题目要求及分析 题目：基于51单片机的波形发生器设计，即由51单片机控制产生正弦波、方波、三角波等的多种波形。 1.1.1示意图 图1：系统流程示意图 1.2设计要求 (1) 系统具有产生正弦波、三角波、方波三种周期性波形的功能。 (2) 用键盘控制上述三种波形（同周期）的生成，以及由基波和它的谐波（5次以下）线性组合的波形。 (3) 系统具有存储波形功能。 (4) 系统输出波形的频率范围为1Hz～1MHz，重复频率可调，频率步进间隔≤100Hz，非正弦波的频率按照10次谐波来计算。 (5) 系统输出波形幅度范围0～5V。 (6) 系统具有显示输出波形的类型、重复频率和幅度的功能。
模电课程设计(波形发生器)
课程设计 课程名称模拟电子技术基础课程设计题目名称波形发生电路_ 学生学院物理与光电工程学院 专业班级电子科学与技术（5）班 学号 学生姓名 指导教师 2013-12-10
一、题目： 波形发生电路 二、设计任务与技术指标 要求：设计并制作用分立元件和集成运算放大器组成的能产生正弦波、方波和三 角波的波形发生器。 基本指标： 1、输出的各种波形基本不失真； 2、频率范围为50H Z ～20KH Z ，连续可调； 3、方波和正弦波的电压峰峰值V PP >10V ，三角波的V PP >20V 。 三、电路设计及其原理 1） 方案的提出 方案一 ①用RC 桥式振荡器产生正弦波。 ②正弦波经过一个过零比较器产生方波。 ③方波通过积分运算产生三角波。 方案二 ①由滞回比较器和积分运算构成方波和三角波发生电路。（如图1所示） ②再由低通滤波把三角波转成正弦波。 方案三 ①由滞回比较器和积分运算构成方波和三角波发生电路。（同方案二） ②利用折线法把三角波转换成正弦波。（如图2所示） 图1 图3 图2
2）方案的比较 方案一中以RC串并联网络为选频网络和正反馈网络、并引入电压串联负反馈，从而产生正弦波。为了稳定正弦波幅值，一般要在反馈电阻一边串联一对反向的并联二极管，但这样会使正弦波出现交越失真。R1/R2=2时，起振很慢； R1/R2>2时，正弦波会顶部失真。调试困难。还有，RC桥式振荡器对同轴电位器的精确度要求较高，否则，正弦波很容易失真。 方案二的低通滤波产生正弦波适宜在三角波频率固定或变化小时使用，而本次课程设计要求频率50Hz-20KHz，显然不适合。 方案三滞回比较器和积分比较器首尾相接形成正反馈闭环系统，这样就形成方波发生器和三角波发生器。滞回比较器输出的方波经积分产生三角波，三角波又触发比较器自动翻转成方波。 另外，根据正弦波与三角波的差别，将三角波分成若干段，按不同的比例衰减，就可以得到近似与正弦波的折线化波形。而且折线法不受频率范围的限制，便于集成化。虽然反馈网络中电阻的匹配困难，但可以通过理论计算出每个电阻阻值后再调试。这样可以省下很多功夫。 综合以上三种方案的优缺点，最终选择方案三来完成本次课程设计。 3）单元电路设计 方波---三角波产生电路
信号发生器毕业设计
信号发生器的设计与制作 系别：机电系专业：应用电子技术届：07届姓名：张海峰 摘要 本系统以AD8951集成块为核心器件，AT89C51集成块为辅助控制器件，制作一种函数信号发生器，制作成本较低。适合学生学习电子技术测量使用。AD9851是AD公司生产的最高时钟为125 MHz、采用先进的CMOS技术的直接频率合成器，主要由可编程DDS系统、高性能模数变换器（DAC）和高速比较器3部分构成，能实现全数字编程控制的频率合成。 关键词AD9851，AT89C51,波形，原理图，常用接法
ABSTRACT 5 The system AD8951 integrated block as the core device, AT89C51 Manifold for auxiliary control devices, production of a function signal generator to produce low cost. Suitable for students to learn the use of electronic technology measurement. AD9851 is a AD produced a maximum clock of 125 MHz, using advanced CMOS technology, the direct frequency synthesizer, mainly by the programmable DDS systems, high-performance module converter (DAC) and high-speed comparator three parts, to achieve full Digital program-controlled frequency synthesizer. Key words AD9851, AT89C51, waveforms, schematics, Common Connection
模电课程设计-波形发生器
一、设计题目 波形发生电路 二、设计任务和要求 要求：设计并制作用分立元件和集成运算放大器组成的能产生方波、三角波和正弦波的波形发生器。 指标：输出频率分别为：102H Z、103H Z和104Hz；输出电压峰峰值V PP≥20V 三、原理电路设计： （1）方案的提出 方案一： ①先由文氏桥振荡产生一个正弦波信号（右图） ②把文氏桥产生的正弦波通过一个过零比较器 从而把正弦波转换成方波。 ③把方波信号通过一个积分器。转换成三角波。 方案二： ①由比较器和积分器构成方波三角波产生电路。（下图） ②然后通过低通滤波把三角波转换成正弦波信号。 方案三： ①由比较器和积分器构成方波三角波产生电路。（电路图与方案二相同） ②用折线法把三角波转换成正弦波。(下图)
（2）方案的比较与确定 方案一： 文氏桥的振荡原理：正反馈RC网络与反馈支路构成桥式反馈电路。当R1=R2、时，F=1/3、Au=3。然而，起振条件为Au略大于3。实际操作时，C1=C2。即f=f 如果要满足振荡条件R4/R3=2时，起振很慢。如果R4/R3大于2时，正弦波信号顶部失真。调试困难。RC串、并联选频电路的幅频特性不对称，且选择性较差。因此放弃方案一。 方案二： 把滞回比较器和积分比较器首尾相接形成正反馈闭环系统，就构成三角波发生器和方波发生器。比较器输出的风波经积分可得到三角波、三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波和方波发生器。 通过低通滤波把三角波转换成正弦波是在三角波电压为固定频率或频率变化范围很小的情况下使用。然而，指标要求输出频率分别为102H Z、103H Z和104Hz。因此不满足使用低通滤波的条件。放弃方案二。 方案三： 方波三角波发生器原理如同方案二。 比较三角波和正弦波的波形可以发现，在正弦波从零逐渐增大到峰值的过程中，与三角波的差别越来越大;即零附近的差别最小,峰值附近差别最大。因此，根据正弦波与三角波的差别，将三角波分成若干段，按不同的比例衰减，就可以得到近似与正弦波的折线化波形。而且折线法不受频率范围的限制，便于集成化。 综合以上三种方案的优缺点，最终选择方案三来完成本次课程设计。 （3）单元电路设计
多种波形发生器_设计论文
《电子技术》 课程设计说明书 题目名称：多种波形发生器的设计姓名：xxx 学号：xxx 班级：xxx 指导教师：xxx 2013年1 月 4 日
摘要 波形发生器是一种能够产生大量标准信号和用户定义信号，具有高精度、可重复性、易操作性、对频率、幅值、相移、波形进行动态及时的控制的一类新型信号源。 本设计的设计方案是把滞回比较器和积分器首尾相接组成一个正反馈闭环系统，则比较器输出的方波经过积分器可得到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成法波；三角波—正弦波的转换电路主要由差分放大电路来完成，差分放大电路具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力强等优点。特别是作为直流放大器，可以有效抑制零点漂移，因此可以将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。 关键词：信号源；滞回比较器；积分器；波形发生器 多种波形发生器的设计背景 波形发生器是随着众多领域对于复杂的、可由用户定义的测试波形的需要而形成和发展起来的，它的主要特点是可以产生任何一种特殊波形，输出信号的频率、电平以及平滑低通滤波的截至频率也可以作到程序设置，因此在机械性能分析、雷达和导航、自动测试系统等方面得到广泛的应用。而对AWG的控制、数据传输、输出信号的频率和电平设置都可以通过微机打印口在EPP工作模式下设计完成。这样不仅具有设计简单，占用微机资源较少的优点，而且操作简单，使用方便，易于硬件升级。 波形发生器是能够产生大量的标准信号和用户定义信号，具有高精度、可重复性、易操作性、连续的相位变换和频率稳定性，还可以对频率、幅值、相移、波形进行动态及时的控制。随着不断进步的计算机技术和微电子技术在测量仪器中的应用而形成和发展起来的一类新型信号源。
51单片机-波形发生器
单片机课程设计报告 题目波形发生器 专业电子信息科学与技术 班级 2008级1班 学生姓名 ***** 学号 3080422*** 指导老师 ***** 2011年 7 月 8 日
目录 一、设计目的……………………………………………………错误！未定义书签。 二、设计的主要内容和要求……………………………………错误！未定义书签。 2.1基本内容和要求…………………………………………………………错误！未定义书签。 2.2创新部分…………………………………………………………………错误！未定义书签。 三、整体设计思路………………………………………………错误！未定义书签。 3.1设计思路…………………………………………………………………错误！未定义书签。 3.2元件选型…………………………………………………………………错误！未定义书签。 3.3功能原理图………………………………………………………………错误！未定义书签。 四、方案论证…………………………………………………… - 3 - 五、硬件电路设计……………………………………………… - 4 - 5.1硬件连线图………………………………………………………………错误！未定义书签。 5.2主要芯片介绍……………………………………………………………错误！未定义书签。 六、软件设计………………………………………………………错误！未定义书签。 6.1正弦波的产生过程………………………………………………………错误！未定义书签。 6.2方波产生过程……………………………………………………………错误！未
定义书签。 6.3锯齿波的产生过程……………………………………………………错误！未定义书签。 6.4三角波的产生过程……………………………………………………错误！未定义书签。 6.5通过开关实现波形切换和调频…………………………………………错误！未定义书签。 6.7附程序代码………………………………………………………………错误！未定义书签。 七、调试与仿真……………………………………………………错误！未定义书签。 八、总结……………………………………………………………错误！未定义书签。 九、参考文献……………………………………………………错误！未定义书签。 波形发生器 一、设计目的 （1）利用所学单片机机的理论知识进行软硬件整体设计，锻炼学生理论联系实际、提高我们的综合应用能力。 （2）我们这次的课程设计是以单片机为基础，设计并开发能输出多种波形（正弦波、三角波、锯齿波、方波、梯形波等）且频率、幅度可变的波形发生器。 （3）掌握各个接口芯片(如0832等)的功能特性及接口方法，并能运用其实现一个简单的单片机应用系统功能器件。 （4）在平时的学习中，我们所学的知识大都是课本上的，在机房的练习大家也都是分散的对各个章节的内容进行练习。因此，缺乏一种系统的设计锻炼。在课程所学结束以后，这样的课程设计十分有助于学生的知识系统的总结到一起。 （5）通过这几个波形进行组合形成了一个波形发生器，使得我对系统的整个框架的设计有了一个很好的锻炼。这不仅有助于大家找到自己感兴趣的题目，更可以
微机原理课程设计波形发生器
微机原理课程设计 波形发生器 基本要求： （1）通过按键选择波形，波形选择（方波、三角波）。8255 A 和0832 （2）通过按键设定波形的频率，同时波形频率在数码管上显示。8255A （3）频率设定后，通过8253精确计时来设置波形宽度大小，比如方波的占空比。（4）8259A产生中断，用示波器显示输出波形。 附加要求： （1）通过按键可以增大或者降低频率； （2）显示正弦波。
目录 一理论部分 1.1 课程设计的目的 (2) 1.2 课程设计要求与内容 (2) 1.3 总体设计方案 (2) (1)设计思想及方案论证 (2) (2)总体设计方案框图 (3) 1.4 系统硬件设计 (4) 1.5 系统软件设计 (5) 二实践部分 2.1 系统硬件原理简介 (6) 2.2 程序调试 (9) 2.3 软件系统的使用说明 (9) 三课程设计结果分析 3.1 实验结果 (10) 3.2 结果分析 (11) 四课程设计总结 (11) 五附录 5.1源程序及说明 (12)
波形发生器 一 理论部分 1.1 课程设计的目的 （1）综合模拟电子线路、数字电子技术和微机原理等多门专业基础课程的知识，使学生对 以计算机为核心的通信、测量或控制系统有个全面了解和实践的过程。 （2）掌握常规芯片的使用方法、掌握简单微型计算机应用系统软硬的设计方法，进一步锻炼同学们在微型计算机应用方面的实际工作能力，强化本学科内容并扩展知识面。 （3）体验分析问题、提出解决方案、通过编程等手段实现解决方案、不断调试最终达到设计要求的全过程。 （4）培养学生的创造力和对专业的适应性。 1.2 课程设计的内容和要求 1、通过按键选择波形，波形选择（方波、三角波、正弦波）。8255 A 和0832 2、通过按键设定波形的频率，同时波形频率在数码管上显示。8255A 3、频率设定后，通过8253精确计时来设置波形宽度大小，比如方波的占空比。 4、8259A 产生中断，用示波器显示输出波形。 5、通过按键可以增大或者降低频率； 6、画出电路原理图，说明工作原理，编写程序及程序流程图。 1.3 总体设计方案 (1)设计思想及方案论证 由于要求达到模拟信号波形发生，因此要由D/A 转换芯片0832来来完成此项任务，由8253形成波形的主要做法是：先输出一个下限电平，将其保持t 然后输出一个稍高的电平，在保持t ，然后重复此过程，因此需要延长0832输入数据的时间间隔来改变频率。如图1信号发生波形图所示。0832输入的数据的延时可以通过软件完成，也可以通过硬件完成。由于实验要求输出的波的频率可以改变，且精确，所以选用硬件延时 硬件延时主要由计时器8253和中断控制器8259来实现。由8253输出的方波的高低电平，来触发8259的IR0端，8259给CPU 中断信号，CPU 中断来执行相应的中断子程序，中断子程序为向0832输出数据的程序，通过选择此程序可以产生锯齿波，方波，正弦波。由于0832产生的方波的频率可以控制，所以每次中断执行波形发生程序的时间间隔可以精确控制。以此来控制输出的波形频率。最后通过8255驱动LED 数码显示管，实现对输入的频率的显示，由键盘直接输入波形频率，通过LED 数码显示管显示。 +5V 0V 图1 信号发生波形图
基于51单片机波形发生器的设计与实现开题报告
基于51单片机波形发生器的设计与实现开题报告合肥师范学院本科生毕业论文(设计)开题报告 (学生用表) 课题基于51单片机波形发生器的设计与实现 系部电子信息工程学院专业电子信息工程学科工学 学生屠宝轩指导教师吴剑威一、课题的来源、背景及意义 (1)来源:科研/生产 (2)背景:单片机是再20世纪70年代中期发展起来的一种大规模集成电路芯 片，是由中央处理器(CPU), ROM、RAM芯片及I/O接口和一些外围电路等通过印刷版总线连接在一起的一个完整的讣算机系统。信号发生器是一种作为激励源或者信号源的电子设备，它能够产生各种各样的波形和频率，其在教学实验，生产装实践和科技领域有着广泛的应用，是最普遍使用的电子仪器之一。对于电子类专 业的学生，除了学习理论知识外，还必须将所学的理论知识付诸实践，在实践中订应用理论知识，提高动手能力，从而提高发现，解决问题的能力，所以试验是必 不可少的环节，而信号波形发生器是实验过程最普遍，最基本，也是应用最广泛线的电子设备之一，本研究不是针对高端的信号发生器开发，而是从降低经 济成本， 操作方便简单，输出波形实用角度出发，研究一套设备。
(3)意义:传统的正弦信号源根据实际需要一般价格昂贵，低频输出时性能不好且不便于自动调节，丄程实用性较差。现在利用单片机的优越性，制作一种体积小，实用性强，使用方便的低频信号发生器，以AT85C51单片机为核心，结合低俗D/A转换器，通过设计与编程实现了正弦波、方波、锯齿波的产生及其自山切换以及频率、相位的可调与多相波的同时输出。 二、国内外发展现状 信号波形发生器历史非常的久远，它产生于上个世纪20年代，那会，电子设备刚刚诞生，随后，雷达发展了起来，通信技术也在不断地发展，到了40年代，标准信号发生器开始出现，它的出现主要是为了进行各种接收机的测试，使信号发生器诞生之初主要是用来做定性分析的，随着使用的要求不断提升，慢慢发展成为了定量分析的测量仪器，还是在这个时期，脉冲信号发生器也出现了，这个主要是用于脉冲方面的测量的，上面说的这些信号波形发生器都是早期的一些产品，复杂的机械结构，比较 [1]大的功率，比较简单的电路，速度发展总体是比较慢的。这种发展速度一直持续到1964年，笫一台全电子晶体管做的信号发生器出现。 从60年代以后，信号波形发生器的发展速度就开始加快了，有个代表产品，那就是函数信号发生器，但是模拟的电子方面的技术在这段时期是占主要的，组成的部分一般都是分立元件，或者是采用模拟的集成方面的电路，电路结构相比于60年代以前，要复杂了，产生的波形就多了一些，比如有方波、正弦波、三角波，还有了锯齿波，但是波形还是比较简单的，加上模拟电路会产生较大的漂移，输出波形的稳定性还是比较差的，70年代乂是一个转折点，出现了微控制器，这个时候信号波形发生器的功能就开始强大了起来，波形的产生也比较复杂了。对信号波形发生器而言，软件成为这个时期的主要特征，通过程序用微控制器进行相应的处理就能方便灵活的获得一些简单的信号波形，当然这种方式也是有缺陷的，那就是波形输出的频率不会很
基于单片机的波形发生器(C语言)
单片机原理及接口技术 课程设计报告 设计题目：波形发生器 学号：1202601** 姓名：** 指导教师：孙** 信息与电气工程学院 二零一五年六月
波形发生器设计 波形发生器作为一种常用的信号源,是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之一。 在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都学要有信号源，由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其他仪器观察、测量被测仪器的输出响应，以分析确定它们的性能参数。信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。它可以产生多种波形信号,如正弦波,三角波,方波等,因而广泛用于通信、雷达、导航、宇航等领域。 本系统利用单片机AT89C51采用程序设计方法产生锯齿波、正弦波、三角波三种波形，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，并通过LED显示其各自的周期。 本次关于产生不同低频信号的信号源的设计方案，不仅在理论和实践上都能满足实验的要求，而且具有很强的可行性。该信号源的特点是：体积小、价格低廉、性能稳定、实现方便、功能齐全。 1. 设计任务 结合实际情况，基于AT89C51单片机设计一个波形发生器。该系统应满足的功能要求为： (1) 产生三种波形（三角波、锯齿波、正弦波）； (2) 按键选择波形，加减键选择频率； (3) 在示波器中显示三种波形； (4) 在六位数码管上显示周期； 主要硬件设备：单片机实验开发系统、AT89C51单片机、DAC数模转换芯电路、六位数码管（LED）、矩阵键盘、8155芯片、示波器。 2. 整体方案设计 波形发生器系统以AT89C51单片机作为整个系统的控制核心，应用其强大的接口功能，构成整个波形发生器系统。 利用 AT89S52 单片机构造多功能信号发生器，可产生正弦波，方波，三角波，锯齿波四种波形，通过 C 语言对单片机的编程即可产生相应的波形信号，并可以通过键盘进行各种功能的转换和信号频率的控制，当输出的数字信号通过
课程设计——波形发生器
1.概述 波形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。函数信号发生器是一种能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路。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。通过对函数波形发生器的原理以及构成分析，可设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的函数波形发生器。本课程采用采用RC正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同组成的正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法。先通过RC正弦波振荡电路产生正弦波，再通过电压比较器产生方波，最后通过积分电路形成三角波。
2．设计方案 采用RC正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同组成的正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法。先通过RC正弦波振荡电路产生正弦波，再通过电压比较器产生方波，最后通过积分电路形成三角波。文氏桥振荡器产生正弦波输出，其特点是采用RC串并联网络作为选频和反馈网络，其振荡频率f=1/2πRC.改变RC的值，可得到不同的频率正弦波信号输出。用集成运放构成电压比较器，将正弦波变换成方
3. 设计原理 3.1正弦波产生电路 正弦波由RC 桥式振荡电路（如图3-1所示），即文氏桥振荡电路产生。文氏桥振荡器具有电路简单、易起振、频率可调等特点而大量应用于低频振荡电路。正弦波振荡电路由一个放大器和一个带有选频功能的正反馈网络组成。其振荡平衡的条件是AF ＝1以及ψa+ψf=2n π。其中A 为放大电路的放大倍数，F 为反馈系数。振荡开始时，信号非常弱，为了使振荡建立起来，应该使AF 略大于1。 放大电路应具有尽可能大的输入电阻和尽可能小的输出电阻以减少放大电路对选频特性的影响，使振荡频率几乎仅决定于选频网络，因此通常选用引入电压串联负反馈的放大电路。正反馈网络的反馈电压U f 是同相比例运算电路的输入电压，因而要把同相比例运算电路作为整体看成电路放大电路，它的比例系数是电压放大倍数，根据起振条件和幅值平衡条件有 31 1≥+ =R Rf Av （Rf=R2+R1//D1//D2） 且振荡产生正弦波频率 Rc f π210= 图中D1、D2的作用是，当Vo1幅值很小时，二极管D1、D2接近开路，近似有Rf ＝9.1K ＋2.7K ＝11.8K ，，Av=1+Rf/R1=3.3>=3,有利于起振；反之当Vo 的幅值较大时，D1或D2导通，Rf 减小，Av 随之下降，Vo1幅值趋于稳定。
任意信号发生器毕业设计开题报告书
苏州科技学院 毕业设计开题报告 设计题目任意信号发生器的硬件设计（基于89C51实现）院系电子与信息工程学院 专业电子信息工程 班级电子0911 学生姓名XXXXXXX 学号 设计地点 指导教师 2013 年3月31 日
设计题目：任意信号发生器的硬件设计（基于89C51实现）课题目的、意义及相关研究动态： 一、课题目的： 信号发生器是一种能产生模拟电压波形的设备，这些波形能够校验电子电路的设计。信号发生器广泛用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域,它是一种可以产生正弦波，方波，三角波等函数波形的一起，其频率范围约为几毫赫到几十兆赫，在工业生产和科研中利用信号发生器输出的信号，可以对元器件的性能鉴定，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。因此，研究信号发生器也是一个很重要的发展方向。 常用的信号发生器绝大部分是由模拟电路构成的，但这种模拟信号发生器用于低频信号输出往往需要的RC值很大，这样不但参数准确度难以保证，而且体积和功耗都很大，而本课题设计的函数信号发生器，由单片机构成具有结构简单，价格便宜等特点将成为数字量信号发生器的发展趋势。 本课题采用的是以89c51为核心，结合 DAC0832实现程控一般波形的低频信号输出，他的一些主要技术特性基本瞒住一般使用的需要，并且它具有功能丰富，性能稳定，价格便宜，操作方便等特点，具有一定的推广作用。 二、课题意义： （1）任意信号发生器主要在实验中用于信号源，是电子电路等各种实验必不可少的实验设备之一，掌握任意信号发生器的工作原理至关重要。 （2）任意信号发生器能产生某些特定的周期性时间任意波形（正波、方波、三角波）信号，频率范围可从几个微赫到几十兆赫任意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。 （3）本课题主要研究开发一个基于51单片机的实验用任意信号发生器，不但成本较低而精度较高，最重要的是开发简单易于调试，具有一定社会价值和经济价值。 （4）任意信号发生器作为一种常见的电子仪器设备，既能够构成独立的信号源，也可以是高新能的网络分析仪，频谱仪以及自动测试装备的组成部分，任意信号发生器的关键技术是多种高性能仪器的支撑技术，因为它是能够提高质量的精密信号源及扫描源，可使相应系统的检测过程大大简化，降低检测费用并且提高检测精度。
基于单片机的波形发生器
摘要 本系统是基于AT89C51单片机的数字式低频信号发生器。采用A T89C51单片机作为控制核心，外围采用数字/模拟转换电路（DAC083 2）、运放电路（LM324）、按键和8位数码管等。通过按键控制可产生方波、三角波、正弦波等，同时用数码管指示其对应的频率。其设计简单、性能优好，可用于多种需要低频信号的场所，具有一定的实用性。 各种各样的信号是通信领域的重要组成部分，其中正弦波、三角波和方波等是较为常见的信号。在科学研究及教学实验中常常需要这几种信号的发生装置。为了实验、研究方便，研制一种灵活适用、功能齐全、使用方便的信号源是十分必要的。 本文介绍的是利用AT89C51单片机和数模转换器件DAC0832产生所需不同信号的低频信号源，其信号幅度和频率都是可以按要求控制的。文中简要介绍了DAC0832数模转换器的结构原理和使用方法，AT89C51的基础理论，以及与设计电路有关的各种芯片。文中着重介绍了如何利用单片机控制D/A转换器产生上述信号的硬件电路和软件编程。信号频率幅度也按要求可调。 本次关于产生不同低频信号的信号源的设计方案，不仅在理论和实践上都能满足实验的要求，而且具有很强的可行性。该信号源的特点是：体积小、价格低廉、性能稳定、实现方便、功能齐全。 关键词：AT89C51DAC0832 LM324 8位数码管显示
Abstract Waveform The system is a digital signal generator based on single chip computer.At89c51 is used as a control microcontroller core.The system is composed by digital/analog comversion(DAC0832), imply circuit,button and nixie tube.It can generate the square, triangle and sine wave,with nixie tube.The system can be used for a signal soure in the low-frequency signal soure.It is very practical. Various signals are an important part of correspondent area. In this area, sine wave, triangle wave and square wave are common signals. In science research and teaching experiment, we often need the occurrence equipment of these signals. In order to make the experiment and research easier, to develop a suitable, full functional and easily used signals source is essential. This paper introduces the low frequency sources of different signals that are produced by AT89C51 SCM and DAC0832. Its signal range and frequency can be controlled by requirement. This paper briefly introduces the structure principle and usage of DAC0832, the basic theory of AT89C51 and various chips which relevant to design circuit. this paper emphasized how to use SCM to control the hardware circuit and software program of the signals above which produced by DAC0832. The signal frequency range also can be adjusted by requirement. This signal source design plan concerns on producing different low frequency signals, not only meet the request of experiment in theory and in practice, but also have strong feasibility. The trait of this signal source is: small volume, low price, stable function, easily achievable, and full function. Keywords:AT89C51, DA0832, LM324, 8 nixie tube display
函数信号发生器的设计与制作
Xuchang Electric V ocational College 毕业论文（设计） 题目：函数信号发生器的设计与制作 系部：电气工程系_ 班级：12电气自动化技术 姓名：张广超 指导老师：郝琳 完成日期：2014/5/20
毕业论文内容摘要
目录 1引言 (3) 1.1研究背景与意义 (3) 1.2研究思路与主要内容 (3) 2 方案选择 (4) 2.1方案一 (4) 2.2方案二 (4) 3基本原理 (5) 4稳压电源 (6) 4.1直流稳压电源设计思路 (6) 4.2直流稳压电源原理 (6) 4.3集成三端稳压器 (7) 5系统工作原理与分析 (8) 5.1ICL8038芯片性能特点简介 (8) 5.2ICL8038的应用 (8) 5.3ICL8038原理简介 (8) 5.4电路分析 (9) 5.5ICL8038内部原理 (10) 5.6工作原理 (11) 5.7正弦函数信号的失真度调节 (11) 5.8ICL8038的典型应用 (12) 5.9输出驱动部分 (12) 结论 (14) 致谢 (15) 参考文献 (16) 附录 (17)
1引言 信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时，以及测量元器件的特性与参数时，用作测试的信号源或激励源。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（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。 1.1研究背景与意义 函数信号发生器是工业生产、产品开发、科学研究等领域必备的工具，它产生的锯齿波和正弦波、矩形波、三角波是常用的基本测试信号。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，常用到锯齿波信号产生器作为时基电路。例如，要在示波器荧光屏上不失真地观察到被测信号波形，要求在水平偏转线圈上加随时间线性变化的电压——锯齿波电压，使电子束沿水平方向匀速搜索荧光屏。对于三角波，方波同样有重要的作用，而函数信号发生器是指一般能自动产生方波正弦波三角波以及锯齿波阶梯波等电压波形的电路或仪器。因此，建议开发一种能产生方波、正弦波、三角波的函数信号发生器。函数信号发生器根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，其电路中使用的器件可以是分离器件，也可以是集成器件，产生方波、正弦波、三角波的方案有多种，如先产生正弦波，根据周期性的非正弦波与正弦波所呈的某种确定的函数关系，再通过整形电路将正弦波转化为方波，经过积分电路后将其变为三角波。也可以先产生三角波-方波，再将三角波或方波转化为正弦波。随着电子技术的快速发展，新材料新器件层出不穷，开发新款式函数信号发生器，器件的可选择性大幅增加，例如 ICL8038就是一种技术上很成熟的可以产生正弦波、方波、三角波的主芯片。所以，可选择的方案多种多样，技术上是可行的[1]。 1.2研究思路与主要内容 本文主要以ICL8038集成块为核心器件，制作一种函数信号发生器，制作成本较低。适合学生学习电子技术实验使用。ICL8038是一种具有多种波形输出的精密振荡集成电路，只需要个别的外部元件就能产生从几赫到几百千赫的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。基于ICL8038函数信号发生器主要电源供电、波形发生、输出驱动三大部分组成。电源供电部分：主要由集成三端稳压管LM7812和LM7912构成的±12V直流电压作为整个系统的供电。波形发生部分：主要由单片集成函数信号发生器ICL8038构成。通过改变接入电路的电阻或电容的大小，能够得到几赫到几百千赫不同频率的信号。输出驱动部分：主要由运放LF353构成。由于ICL8038的输出信号幅度较小，需要放大输出信号。ICL8038的输出信号经过运放LF353放大后能够得到输出幅度较大的信号[2]。