基于PROTEUS的函数信号发生器的设计
函数信号发生器的仿真与设计
专科生毕业论文（设计）题 目： 函数信号发生器的仿真与设计姓 名： 王超学 号： 200903073021系 别： 物理与电子科学系年 级: 2009专 业： 电子信息工程技术指导教师： 沈文忠 职称： 副教授2012年4月28日安顺学院毕业论文任务书物理与电子科学系电子信息工程技术专业2009年级学生姓名：王超毕业论文题目：函数信号发生器的仿真与设计任务下达日期：2011年11月15日毕业论文写作日期：2011年11月15日至2012年4月30日摘要本文函数信号发生器的设计以555定时器组成的多谐振荡器为核心。
主要思路是多谐振荡器在接通电源后能自行产生矩形波，方波通过积分电路将转变为三角波，三角波再经积分网络转变为正弦波，通过调节电路中相关电阻电容值可以改变占空比等波形参数，最终得到较好的波形。
总电路使用软件Protuuse进行仿真，通过软件自带示波器观察最后所得到的波形，并通过失真分析仪研究波形失真度。
关键词：函数信号发生器多谐振荡器 555定时器 Proteus7.8目录引言 (1)1.概述 (1)1.1函数信号发生器作用意义 (1)1.2 本文函数信号发生器要求 (2)2.电路原理及主要元器件介绍 (2)2.1电路原理 (2)2.2 555 芯片介绍 (2)3.电路原理图 (4)3.1 函数信号发生器总电路图 (5)3.2 多谐振荡器电路介绍 (5)4.Proteus介绍 (6)5.电路的仿真及数据计算 (7)5.1 方波接线图 (7)5.2 三角波接线图 (9)5.3 正弦波接线图 (10)5.4 电路数据的计算与分析 (14)6.参考文献 (16)7.致谢 (17)函数信号发生器的仿真与设计引言函数信号发生器是指能产生某些特定的周期性时间函数波形信号的信号发生器，要求能够产生形状良好的方波，三角波，正弦波等波形，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，常用于科研，生产。
函数信号发生器的设计
函数信号发生器的设计函数信号发生器是一种电子测试仪器，用于产生各种波形信号，如正弦波、方波、三角波、锯齿波等。
它广泛应用于电子、通信、计算机、自动控制等领域的科研、教学和生产中。
本文将介绍函数信号发生器的设计原理和实现方法。
一、设计原理函数信号发生器的设计原理基于信号发生器的基本原理，即利用振荡电路产生一定频率和幅度的电信号。
振荡电路是由放大器、反馈电路和滤波电路组成的。
其中，放大器负责放大电信号，反馈电路将一部分输出信号反馈到输入端，形成正反馈，使电路产生自激振荡，滤波电路则用于滤除杂波和谐波，保证输出信号的纯度和稳定性。
函数信号发生器的特点是可以产生多种波形信号，这是通过改变振荡电路的参数来实现的。
例如，正弦波信号的频率和幅度可以通过改变电容和电阻的值来调节，方波信号的占空比可以通过改变开关电路的工作方式来实现，三角波信号和锯齿波信号则可以通过改变电容和电阻的值以及反馈电路的参数来实现。
二、实现方法函数信号发生器的实现方法有多种，其中比较常见的是基于集成电路的设计和基于模拟电路的设计。
下面分别介绍这两种方法的实现步骤和注意事项。
1. 基于集成电路的设计基于集成电路的函数信号发生器设计比较简单，只需要选用合适的集成电路，如NE555、CD4046等，然后按照电路图连接即可。
具体步骤如下：（1）选择合适的集成电路。
NE555是一种常用的定时器集成电路，可以产生正弦波、方波和三角波等信号；CD4046是一种锁相环集成电路，可以产生锯齿波信号。
（2）按照电路图连接。
根据所选集成电路的电路图，连接电容、电阻、电感等元器件，形成振荡电路。
同时，根据需要添加反馈电路和滤波电路，以保证输出信号的稳定性和纯度。
（3）调节参数。
根据需要调节电容、电阻等参数，以改变输出信号的频率和幅度。
同时，根据需要调节反馈电路和滤波电路的参数，以改变输出信号的波形和稳定性。
（4）测试验证。
连接示波器或万用表，对输出信号进行测试和验证，以确保输出信号符合要求。
基于单片机函数信号发生器的Proteus仿真设计
２ ０ １ ３年 １ 月
西安航空技术高等专科学校学报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｘｉ ’ ａ ｎ Ａｅ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ
ｖｏ １ ．３１ＮＯ．１
Ｊ ａ ｎ． ２ ｏ ｌ ３
单片机实验平台的开发研究 ， 是对传统单 片机课程
实 践部分 的一 次尝 试 ，实践教 学 中此 实验 平 台可 以
完全替代硬件电路搭建的单片机系统 ， 搭建模拟实 训平台， 使学生能按照 自己的思路实现任意单片机
系统 的设 计 ，将单 片机应 用 于测 量仪 器 中。能很 好 完 成单片 机实训 项 目。有 效地解决 了以往单 片机实 弋 薅Fra bibliotekｒ — ｒ —
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（ ４ ） 正弦波。初值从 ８ ０ Ｈ 开始 ， 每次加 ３ 增加
中图分类号 ： ＴＭ９ ３ １ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ Ｏ ｏ ８ — ９ ２ ３ ３ （ ２ Ｏ １ ３ ） Ｏ １ — ０ ０ ５ ３ － ０ ３
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 。函 数 信号发 生器 是能 够产 生多种 波形 ， 如锯 齿波 、 三角 波、 矩形波 （ 方波） 、 正 弦波 、 任 意 波形 等 。本 文 采 用 ＡＴ８ ９ Ｓ ５ ２单片 机为 控制核 心 ， 由Ｄ ＡＣ ８ ３ ２对输 人 数
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２ － １ ０ — １ １
作者简 介： 贡雪 梅（ １ ９ ６ ４ 一） ， 女， 安徽砀 山人 ， 高级实验师 ， 从 事单片机应用技术研究 。
简易函数信号发生器设计
简易函数信号发生器设计摘要：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。
这次的设计分为五个模块：单片机控制及显示模块、数模转换模块、波形产生模块、输出显示模块、电源模块。
使用AT89C52作为主控台结合芯片DAC0832产生1HZ-300HZ频率可调的五种信号波（正弦波、三角波和方波）。
这几种波形有几个开关控制，可以随意进行切换，十分方便。
另外，波形的频率和振幅也可以通过开关进行更改。
可以说这次的设计操作简单，内容丰富，而且电路快捷明了。
在编程语言上，我们选择自身比较熟悉的C语言，这样在后期波形的调试及与硬件衔接方面更容易发挥出自身优势。
经过设计及后期长时间的调试，设计的所有功能均已实现。
关键字：信号发生器、频率、幅度、AT98C52、DAC08321、设计要求1）以单片机为核心，经过D/A转换和放大电路的处理，最后输出信号；2）要求能输出正弦波、三角波和方波四种信号；3）输出信号可以通过按键来改变；4）频率可变，范围在1---300hz；5）幅度可调0---10v；6）可实现四路A/D电压采样；2、总体设计2.1 系统组成及工作原理该函数信号发生器可以输出四种波形，有正弦波、三角波和方波。
在此基础上进一步实现对波形频率和占空比的调节，并用液晶屏分两行显示波形名称和波形频率。
函数信号发生器的设计总体框图如图1所示，主要有单片机AT89C52,电源，键盘模块，LCD1602显示模块构成。
按案件模块：由5个复位开关与74LS21组成的系统通过对单片机传输中断信号来实现波形切换及频率和占空比的调节。
显示模块：用LCD1602，分行显示波形类型和波形频率的显示。
图1 系统总体框图2.2测量原理我们这个系统可实现四路A/D电压采样，使用的算法是：V=5*N/256,取五个点电压进行测量，并将测量完的十进制数据转化为二进制数据。
AD采样数据电压源输入0.100.200.300.400.451.012.003.024.01 4.51电压表测得（放大后）采集系统测得 1.01 2.00 3.02 4.02 4.52 3、硬件设计3.1硬件组成3.1.1 资源分配晶振采用12MHZ。
基于Proteus的多波形信号发生器仿真设计
满 足实 际应 用 需 要 。 实验 结果 表 明 ， 使用 Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｕ ｓ 仿 真 与 硬 件 电 路 实 验 结 果 基 本 一 致 。信 号 发 生 器 各 波 形 的 输 出为 ：
方 波（ Ｏ ～１ ０ Ｖ） 、 三角波（ ４ ～２ ０ Ｖ） 、 正弦波 （ ６ ～２ ０ Ｖ） ； 输 出频 率 范 围 为 ： ５ ０ ５ Ｈｚ ￣４ ９ ｋ Ｈｚ 。该 信 号 发 生 器 具 有 简 单 、 实
信号发生器在教学和电子测量中具有广泛的应用为了更好地对信号发生器的实现方法进行研究采用仿真的方法对信号发生器的实现进行模拟
删
Ｅ Ｉ Ｅ Ｃ Ｔ Ｒ Ｏ Ｎ Ｉ Ｃ 电子 Ｍ Ｅ Ａ Ｓ 测量技术 Ｕ Ｒ Ｅ Ｍ Ｅ Ｎ Ｔ Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ Ｏ Ｌ Ｏ Ｇ Ｙ
第 ２ ０ ３ ６ １ ３ 卷 年 第 ３ 月 ３ 期
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ｓ ｉ ｇｎａ ｌ ａｍｐｌ ｉ ｆ ｙｉ ｎ ｇ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ．Ｔｈｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕｉ ｔ ｉ ｓ ｓ ｉ ｍ ｕｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ Ｐｒ ｏ ｔ ｅ ｕｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ｅ ｎ ｖｉ ｒ ｏｎｍ ｅ ｎｔ 。 ａｎ ｄ ｔ ｈｅ ｈ ａ ｒ ｄ ｗａ ｒ ｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕｉ ｔ ｉ ｓ ｖ ａ ｌ ｉ ｄａ ｔ ｅ ｄ ． Ｔ ｈｅ ｅ ｘｐｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎｔ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏｗ ｔ ｈａ ｔ ｕｓ ｉ ｎ ｇ Ｐｒ ｏｔ ｅ ｕ ｓ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｘ ｐｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎｔ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｕｌ ｔ ｓ ａｒ ｅ ｂａ ｓ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｙ ｃ ｏ ｎｓ ｉ ｓ ｔ ｅ ｎｔ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈｅ
基于Proteus多波形信号发生器的仿真设计
基于Proteus多波形信号发生器的仿真设计Proteus是一款可模拟和设计电子电路的电子设计自动化软件。
在Proteus中，多波形信号发生器可以产生多种波形信号。
本文将介绍如何基于Proteus多波形信号发生器进行仿真设计。
1. Proteus多波形信号发生器的使用在Proteus选择“元件模式”，搜索“MULTIWAVE GENERATOR”可以找到多波形信号发生器。
将其拖到工作区中，双击打开“Edit Component Properties”（编辑元件属性）窗口。
该窗口包含了多种波形类型、频率、幅度等参数。
可以根据需要选择不同的波形类型、频率和幅度。
2. 基于Proteus多波形信号发生器的仿真设计本文以一个简单的LED闪烁电路为例进行仿真设计。
LED的正极连接到MCU的P0.0口，负极连接到地。
MCU的P0.0口跟多波形信号发生器连接，以此来产生高低电平。
步骤如下：1）选择元件在Proteus中选择元件，包括MCU、LED、多波形信号发生器等。
2）连线用连线工具将元件连接起来，形成电路。
3）设置多波形信号发生器双击多波形信号发生器，在“Edit Component Properties”窗口中设置波形类型、频率和幅度。
4）编写程序在MCU中编写LED闪烁程序。
为了简化程序，只需使用一个P0.0口来驱动LED。
程序如下：#include<reg51.h>void delay(int i);void main(){while(1){P0=0x01;delay(500);P0=0x00;delay(500);}}void delay(int i){int j,k;for(j=0;j<i;j++)for(k=0;k<125;k++);}5）进行仿真在Proteus中进行仿真。
仿真时可以看到LED的亮灭与多波形信号的高低电平一致。
可以通过修改多波形信号发生器的参数观察LED闪烁的变化。
--基于51单片机的简易函数信号发生器的设计与分析
基于51单片机的简易函数信号发生器的设计与分析郭 辉（阜阳师范学院信息工程学院，安徽阜阳，236037）摘要：函数信号发生器设计与分析是单片机实践中的一重要实验。
本文采用Proteus 对函数信号发生器的原理图进行设计，并通过Keil 软件编程验证该设计的可行性，通过调节按键，该简易函数信号发生器可以正确输出正弦波、锯齿波、梯形波、矩形波，并可以通过按键对相应波形的频率进行调节，最终通过Proteus 制作出该电路的PCB 原理图。
本设计对单片机项目设计与实现具有一定的指导意义。
关键词：信号发生器；AT89C51；Proteus ；Keil ；PCB 中图分类号：TP368.1 文献标识码：BDesign and analysis of a simple function signal generator based on 51 single chip microcomputerGuo Hui（College of Information Engineering,Fuyang Teachers' College,Fuyang Anhui,236037）Abstract ：This paper uses the principle of figure Proteus function signal generator is designed,and the feasibility of the design is verified by Keil software programming,by adjusting the key,the simple function signal generator can output sine wave,Ju Chibo,trapezoidal wave,rectangular wave,and can be adjusted through the key corresponding to the frequency of the waveform, eventually produced by Proteus PCB principle diagram of the circuit.Keywords ：signal generator;AT89C51;Proteus;Keil;PCB 0 引言Proteus 软件为英国Labcenter electronics 公司开发的EDA 工具软件。
基于PROTEUS的低频函数信号发生器的设计(带原理图和pcb板)综述
信号发生器课程名称：电子技术实践系别:：物理与电子工程学院专业：电子信息科学与技术姓名：崔振伟学号：210040949注意事项1.考生需将上述有关项目填写清楚2.字迹要清楚，保持卷面清洁。
3.交卷时请将本答卷和题签一起上交，题签作为封面下一页装订。
2012-2013第二学期电子技术实践试题课程名称：电子技术实践考核类别：考察课程类别: 专业选修考试形式: 论文一、内容设计一个电子产品，题目自选评分标准如下：1、电原理图（30）分：必须自己绘制，不能网上复制，在原理图标题栏里，要有自己的姓名。
2、印刷电路板图（20）分3、产品结构示意图（10）分4、产品介绍（10）分5、电路原理详细说明（30分）字数不少于2000字。
基于PROTEUS的低频函数信号发生器的设计摘要：本系统是基于AT89S52单片机的数字式低频信号发生器，运用PROTEUS 进行仿真。
采用AT89S52 单片机作为控制核心，外围采用数字/模拟转换电路（DAC0832）、稳压电路（MC1403）、运放电路（LM324）、按键和LED显示灯电路等。
通过按键控制可产生方波、锯齿波、三角波、正弦波等，同时用LED显示灯指示对应的波形。
其设计简单、性能优良，可用于多种需要低频信号源的场所，具有一定的实用性。
关键词：单片机；PROTEUS；信号发生器；D/A转换1.1 Proteus软件Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。
它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。
它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。
虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。
Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。
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摘要近年来随着计算机在社会领域的渗透,单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统函数信号发生器日新月异的更新。
单片机能产生高精度、快速变换频率、输出波形失真小的优先选用技术。
函数信号发生器是各种测试和实验过程中不可缺少的工具，在通信、测量、雷达、控制、教学等领域应用十分广泛。
不论是在生产、科研还是教学上，信号发生器都是电子工程师信号仿真实验的最佳工具，而且，信号发生器的设计方法多，设计技术也越来越先进。
研究函数信号发生器的设计方法，克服传统方法的缺点，以更好的方法设计出比较复杂的调频、调幅功能的信号发生器。
本论文介绍的是一种用AT89C51单片机构成的波形发生器，可产生方波、三角波、正弦波、锯齿波等多种波形，波形的周期可用程序改变，并可根据需要选择单极性输出或双极性输出，具有线路简单、结构紧凑、性能优越等特点。
文章给出了源代码，通过仿真测试，其性能指标达到了设计要求。
单片机小系统负责用户的交互和系统控制，键盘用于频率的输入与波形的选择。
LED显示当前所选信号的频率调整情况，而末级放大电路则对生成的信号进行适当的放大，以提高信号的振幅和强度。
关键词：单片机，DAC，信号发生器,频率调节,放大电路AbstractIn recent years, with the computer in the social sector penetration and MCU application is continuously,while driving to the deepening traditional function signal generator on new PE updates. SCM can produce high precision, fast transform the frequency, the output waveform distortion of preferred selection technology. Function signal generator is all sorts of test and experiment process the essential tool, in communication, measuring, radar, control, teaching fields used widely. Both in production and scientific research or teaching, signal generator are electronic engineer signal simulation experiment, and the best tool, signal generator design method, design technology is becoming more and more advanced. Research function signal generator design methods, overcome shortcomings of traditional methods, in order to better designed complex FM, attenuation function signal generator.This thesis introduces a AT89C1 single-chip computers.the waveform generator, can produce square-wave, triangle wave, sine wave, sawtooth wave etc. Various waveform, waveform cycle available program change, and can choose according to need single polarity output or dual polarity output, has the line is simple, compact structure, superior performance characteristics. The article presented the source code, through the simulation test, the performance indexes meet the design requirements. : singlechip processor system is responsible for the user interaction and system control, the keyboard for frequency of input and waveform choice. LED display the current selected the signal frequency adjustment, and final amplifier circuit is generated signal proper amplifier, in order to improve the signal amplitude and strength.Keywords：microcontroller,DAC,signal generator, frequency adjustment, amplifier circuit目录摘要 (I)Abstract ............................................................ I I 1. 引言 (1)1.1.选题的目的及意义 (1)1.2.国内外研究与综述 (1)1.3.毕业设计所用方法 (2)2. 系统硬件方案的设计 (3)2.1.方案的选择与论证 (3)2.2.系统总体设计 (3)2.3.单片机最小系统设计 (4)2.4.复位与时钟电路设计 (5)2.4.1.时钟电路设计 (5)2.4.2.复位电路设计 (6)2.5.波形产生模块设计 (6)2.6.D/A转换电路设计 (7)2.6.1.D/A转换器指标 (7)2.6.2.D/A转换的原理 (7)2.6.3.DAC0832芯片 (8)2.7.数码管显示模块 (9)3. 系统软件方案的设计 (10)3.1.软件总体设计 (11)3.2.软件流程图 (11)3.3.键盘扫描及初始程序设计 (12)3.4.中断服务程序设计 (14)3.5.波形发生程序设计 (15)3.5.1.正弦波发生程序设计 (15)3.5.2.三角波发生程序设计 (18)3.5.3.方波发生程序设计 (18)3.5.4.锯齿波发生程序设计 (18)4. 仿真结果与分析 (19)4.1.仿真和编译工具 (19)4.1.1.Proteus仿真软件 (19)4.1.2.KEIL编译软件 (19)4.2.仿真结果 (20)4.3.仿真分析 (23)参考文献 (25)致谢 (26)附录A：源程序 (27)附录B：总电路图 (32)1.引言1.1.选题的目的及意义信号发生器也称为函数发生器，能产生某些特定的周期性时间函数波形（正弦波、方波、三角波、锯齿波）信号，频率范围可从几个微赫到几十兆赫。
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。
信号发生器主要为实验用信号源，是现今各种电子实验设计中必不可少的仪器设备之一。
函数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，也可以是高性能的网络分析仪，频谱仪以及自动测试装备的组成部分，函数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。
当今是科技以及仪表设备高度智能化飞速发展的信息社会，电子技术的发展进步，给人们的生活带来了根本性的转变。
在现代电子领域中，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，高性价比，在智能仪表系统和办公自动化中得到广泛应用，因此，基于单片机的函数信号发生器的普及是一种趋势。
1.2.国内外研究与综述信号发生器是一种常见的应用电子仪器设备，传统的信号发生器一般可以完全由硬件搭接而成，如采用555电路产生正弦波，三角波和方波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，体积大的缺点。
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让人满意，而且由于低频信号源所需的RC很大，并且大电阻，大电容在制作上有困难，参数的精度也难以保证，体积大，漏电，损耗大更是其致命的弱点。
一旦工作需求功能有增加，则电路复杂程度会大大的增加。
美国安捷伦生产的33250A型函数/任意波形发生器可以产生稳定、精确和低失真的任意波形，其输出频率范围为1μHz～80MHz，而输出幅度为10mVpp～10Vpp；该公司生产的8648D射频信号发生器的频率覆盖范围更可高达9kHz～4GHz。
国产SG1060数字合成信号发生器能双通道同时输出高分辨率、高精度、高可靠性的各种波形，频率覆盖范围为1μHz～60MHz；国产S1000型数字合成扫频信号发生器通过采用新技术、新器件实现高精度、宽频带的扫频源，同时应用DDS和锁相技术，使频率范围从1MHz～1024MHz能精确地分辨到100Hz，它既是一台高精度的扫频源，同时也是一台高精度的标准信号发生器。
目前市场上的信号发生器多种多样。
他们各有各的优点，但是函数发生器总的趋势将向着宽频率覆盖、高频率精度、多功能、多用途、自动化和智能化方向发展。
1.3.毕业设计所用方法利用单片机控制脉冲的输入和输出，从而控制信号波形的频率和幅度，并根据要求输出的波形设计对应的硬件电路。
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，用按键来控制单片机的波形和频率，通过显示电路显示频率值，利用数模转换器放大电路输出波形，并可以通过示波器观察波形与频率，其中复位电路用于系统复位重启。
最后利用Proteus软件对设计的电路进行实时仿真，通过仿真的结果来观察波形的输出。
2.系统硬件方案的设计2.1.方案的选择与论证方案一：采用单片函数信号发生器（如8038），8038可同时产生正弦波、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，也可以产生实现数控调整频率，但产生的信号的频率稳定度不高。