函数波形发生器 程序及程序流程图、系统原理图
51单片机实现波形发生器
51单片机实现波形发生器摘要这个系统是基于AT89C51单片机的波形信号发生器。
使用AT89C51单片机作为控制核心，该系统由数字/模拟转换电路（DAC0832）、运放电路（OP07）、按键电路和6位数码管等组成。
通过按键可控制方波、三角波、正弦波的产生，并且用数码管显示其对应的频率和波形的类型。
这个设计方法简单、性能良好，这个系统可在多种需要低频信号的场所使用，它具有良好的实用性。
关键词：AT89C51 数模转换电路数码管信号发生器1 总体方案设计本次设计的任务是设计制作一个波形发生器，该波形发生器能产生正弦波、方波、三角波和由用户编辑的特定形状波形。
示意图如下：基本要求如下：（1）具有产生正弦波、方波周期性波形的功能；（2）输出波形的频率范围为100Hz～20kHz（非正弦波频率按10次谐波计算）；重复频率可调，频率步进间隔≤100Hz；（3）输出波形幅度范围0～5V（峰-峰值），可按步进0.1V（峰-峰值）调整；（4）具有显示输出波形的类型、重复频率（周期）和幅度的功能。
1.1 方案论证方案一：采用单片函数发生器可产生正弦波、方波等，操作简单易行，用 D/A 转换器的输出来改变调节电压，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：利用芯片组成的电路输出波形，MAX038是MAXIM公司生产的一个只需要很少外部元件的精密高频波形产生器，它能产生准确的高频正弦波、三角波、方波。
输出频率和占空比可以通过调整电流、电压或电阻来分别地控制。
所需的输出波形可由在A0和A1输入端设置适当的代码来选择，且具有输出频率范围宽、波形稳定、失真小、使用方便等特点。
方案三：采用Atmel公司的AT89C51单片机编程方法实现，该方案可以通过编程的方法控制信号波形的频率和幅度，而在硬件电路不便的情况下，通过程序实现频率的变化和输出波形的选择，并同时在显示器显示相应的结果。
方案一输出信号频率不够稳定；方案二成本高，程序复杂度高；方案三软硬件结合，硬件成本低，软件起点低，用汇编语言即可完成，优化型相对比较好，容易实现，且满足设计要求。
函数波形发生器
函数波形发⽣器函数波形发⽣器⼀、题⽬分析题⽬要求：利⽤D/A芯⽚产⽣峰峰值为5V的锯齿波和三⾓波。
控制功能：使⽤2个拨动开关（K1、K2）进⾏功能切换。
当K1接⾼电平时，输出波形的频率为1Hz，否则为0.5Hz。
当K2接⾼电平时，输出为三⾓波，否则输出为锯齿波。
使⽤的主要元器件：8031、6MHz的晶振、74LS373、74LS138、2764、DAC0832、LM324、拨动开关K1、K2等。
输出波形的验证⽅法：使⽤⽰波器测量输出波形。
函数发⽣器采⽤AT89c52 单⽚机作为控制核⼼，外围采⽤模拟/数字转换电路（DAC0832）、运放电路（LM324）、按键等。
电路采⽤AT89C52单⽚机和⼀⽚DAC0832数模转换器组成数字式低频信号发⽣器。
通过开关控制可产⽣锯齿波、三⾓波，同时⽤开关控制频率切换的波形。
所产⽣的波形V P-P范围为5 V，频率范围为1HZ与0.5HZ,波形准确并且平滑。
本系统设计简单、性能优良，具有⼀定的实⽤性。
本设计主要应⽤AT89c52作为控制核⼼。
硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价⽐较⾼等特点。
⼆、⽅案论证硬件⽅案选择⽅案⼀：AT89c52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。
AT89c52芯⽚中每⼀路模拟输出与DAC0832芯⽚相连，构成多个DAC0832同步输出电路，输出波形稳定，精度⾼，但是第⼆级DAC0832输出，发⽣错误并且电路连接复杂。
⽅案⼆：AT89c52芯⽚中只有⼀路模拟输出或⼏路模拟信号⾮同步输出，这种情况下ＣＰＵ对DAC0832 执⾏⼀次写操作，则把⼀个数据直接写⼊ＤＡＣ寄存器，DAC0832的输出模拟信号随之对应变化。
输出波形稳定，精度⾼，滤波好，抗⼲扰效果好，连接简单，性价⽐⾼。
因此我们设计中采⽤⽅案⼆。
软件⽅案选择⽅案⼀：根据89c52单⽚机，采⽤c语⾔编程设计软件程序，达到单⽚机输出预定信号，c语⾔编写程序较为困难，复杂。
方波-正弦波-锯齿波函数信号发生器
《模拟电子技术基础》课程设计方波—三角波—正弦波函数信号发生器1设计要求1．设计、组装、调试方波、三角波、正弦波发生器。
2．输出波形：方波、三角波、正弦波；锯齿波3．频率范围：在0.02－20KHz范围内且连续可调；2.方波、三角波、正弦波发生器方案与论证原理框图图1 方波、三角波、正弦波、锯齿波信号发生器的原理框图该发生器通过将滞回电压比较器的输出信号通过RC电路反馈到输入端，即可组成矩形波信号发生器。
然后经过积分电路产生三角波，通过改变方波的占空比不仅可以得到锯齿波，还可得到额外的矩形波。
三角波通过低通滤波电路来实现正弦波的输出。
然后将各种信号通过比例放大电路得到需要幅值；峰峰值的信号波3．各组成部分的工作原理3.1 方波发生电路的工作原理图2 方波信号发生原理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。
设某一时刻输出电压+Uz,,此时滞回电压比较器的门限电压为UTH2。
输出信号通过R 对电容C １正向充电，充电波形如图3箭头所示。
TH2时，电路的输出电压变为－UZ,门限电压也随之变为UTH1电阻R 放电。
当该电压下降到ＵTH １时输出电压又回到+Uz ，电容又开始正图３ 方波信号发生波形3.2 方波--三角波转换电路的工作原理 １.电路的组成C11uFR41kΩR31kΩR2100kΩGNDD21N5231B D11N5231B U1OPAMP_3T_VIRTUAL R1510Ω21U2OPAMP_3T_VIRTUAL R 100kΩ73R61kΩR810kΩGND810RP120kΩKey=B50%465图4 积分电路产生三角波根据RC积分电路输入和输出信号波形的关系可知，当ＲＣ积分电路的输入信号为方波时，输出信号就是三角波，由此可得，利用方波信号发生器和ＲＣ积分电路就可以组成三角波信号发生器。
如图４该电路的工作原理是：方波信号发生器输出的方波输入积分电路，在积分电路的输出端得到三角波信号。
函数信号发生器(三角波,梯形波,正弦波)
电子课程设计题目：函数信号发生器的设计学院：机械工程学院班级：测控技术与仪器071班作者：学号：指导教师：2010年7月7日摘要：该函数发生器采用AT89S51 单片机作为控制核心，外围采用数字/模拟转换电路（DAC0832）、运放电路（1458N）等。
电路采用AT89S51单片机和一片DAC0832数模转换器组成函数信号发生器，在单片机的输出端口接DAC0832进行DA转换，再通过运放进行波形调整，最后输出波形接在示波器上显示。
它具有价格低、性能高和在低频范围内稳定性好、操作方便、体积小、耗电少等特点。
由于采用了1458N运算放大器，使其电路更加具有较高的稳定性能，性能比高。
此电路清晰，出现故障容易查找错误，操作简单、方便。
本设计主要应用AT89S51作为控制核心。
硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等特点，具有一定的使用和参考价值。
关键词：AT89S51、DAC0832、波形调整【Abstract】： For special requirement the function generator usingAT89S51 microcontroller as the control, external analog / digital conversion circuit (DAC0832), op-amp circuit (1458C) and so on. AT89S51 microcontroller circuit and an integral function DAC0832 digital-signal generator, the microcontroller output port connected to DA converter DAC0832, and then wave through the op amp to adjust the final output connected to the oscilloscope waveform display. It has a low cost, high performance and low frequency range, good stability, easy operation, small size, low power consumption and so on. As a result of 1458G operational amplifier circuit to a more stable performance with high performance is high. The circuit clear, easy to find failure error, simple and convenient.The design of the main application AT89S51 as the control center. Simple hardware circuit, software, functional, and reliable control system, high cost performance characteristics, has some use and reference.Key words:AT89S51, DAC0832, waveform adjust目录1、设计概述1.1、设计任务----------------------------------4 1.2、方案选择与论证----------------------------41.3、系统设计框图------------------------------52、硬件电路设计--------------------------------53、软件系统设计3.1、阶梯波设计思想及流程图--------------------133.3、三角波和正弦波设计思想--------------------144、系统软件仿真4.1、protues仿真原理图------------------------154.2、仿真波形图--------------------------------165、课程设计心得体会---------------------------176、参考文献------------------------------------177、附录附录一：protel原理图----------------------------18 附录二：PCB图 ----------------------------------18 附录三：焊接后的电路板实物图---------------------19 附录四：实际电路板调试后发生阶梯波图-------------19附录五：实验源程序-------------------------------191.1设计任务与要求：1采用AT89S51及DAC0832设计函数信号发生器；2输出信号为正弦波或三角波或阶梯波；3输出信号频率为100Hz，幅度-5V—+5V可调；4必须具有信号输出及外接电源、公共地线接口，程序在线下载接口。
定时器产生三种波形发生器
定时器产生三种波形发生器文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]目录摘要各种电器设备要正常工作，常常需要各种波形信号的支持。
电器设备中常用的信号有正弦波、矩形波、三角波和锯齿波等。
在电器设备中，这些信号是由波形产生和变换电路来提供的。
波形产生电路是一种不需外加激励信号就能将直流能源转化成具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流能量输出电路，又称为振荡器或波形发生器。
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。
波形发生器通过与波形变换电路相结合，它能产生正弦波、矩形波、三角波和阶梯波等各种波形，能满足现代测量、通信、自动控制和热加工、音视频设备及数字系统等对各种信号源的需求。
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等。
关键字：方案确定、参数计算、信号、发生器等。
第一章方案提出三种波形都是比较简单且常见的波形，产生的方法由很多种，可以先产生方波，然后得到三角波和正弦波，也可以先得到正弦波，然后翻过来再输出另外两种波形;可以用集成芯片，同时也可以用运用各种元器件来实现振荡电路。
（1）利用专用直接数字合成ＤＤＳ芯片的函数发生器。
（2）可以选用专门的函数信号发生器，如8038（3）由555定时器所构成的多谐振动器产生方波, 方波经过积分器的作用产生三角波，三角波在经过差分放大电路的非线性转换为正弦波。
比较以上几种方案：（1）方案比较简单同时也能产生任意波形并达到很高的频率。
但成本较高。
（2）它们虽然能够甚好的实现波形的产生但是功能较少，太单一。
课程设计函数波形信号发生器详解
3
3.1
图3由555定时器组成的多谐振荡器
由555定时器组成的多谐振荡器输出的方波经C4耦合输出，如图5所示为RC积分电路，再经R与C积分，构成接近三角波。其基本原理是电容的充放电原理。
3.3
图6三角波产生正弦波原理图
原理：采用低通滤波的方法将三角波变换为正弦波。
3.4
图7函数发生器总电路图
总电路图的原理：555定时器接成多谐振荡器工作形式，C2为定时电容，C2的充电回路是R2→R3→RP→C2；C2的放电回路是C2→RP→R3→IC的7脚(放电管)。由于R3+RP》R2，所以充电时间常数与放电时间常数近似相等，由IC的3脚输出的是近似对称方波。按图所示元件参数，其频率为1kHz左右，调节电位器RP可改变振荡器的频率。方波信号经R4、C5积分网络后，输出三角波。三角波再经R5、C6积分网络，输出近似的正弦波。C1是电源滤波电容。发光二极管VD用作电源指示灯。
波形发生器就是信号源的一种，能够给被测电路提供所需要的波形。传统的波形发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，不能根据实际需要灵活扩展。随着微电子技术的发展，运用单片机技术，通过巧妙的软件设计和简易的硬件电路，产生数字式的正弦波、方波、三角波、锯齿等幅值可调的信号。与现有各类型波形发生器比较而言，产生的数字信号干扰小，输出稳定，可靠性高，特别是操作简单方便。
4
4.1
用Multisim10电路仿真软件进行仿真。从Multisim10仿真元件库中调出所需元件，按电路图接好线路，方波输出端接一个虚拟的示波器，接通电源后，可得如图8所示的输出方波仿真图。
函数波形发生器课程设计报告
电压比较器
方波
占空比可调 积 分 电 路
矩形波
三角波
低通发生器
积分电路 正弦波
锯齿波
通过四综示波器将三角波、方波、锯齿 波、矩形波、正弦波显示出来
图 1 方波、三角波、正弦波、锯齿波、矩形波信号发生器的原理框图
原理：
1.该电路通过电压比较器即可组成方波信号发生器。 2.然后经过积分电路产生三角波，通过改变方波的占空比不仅可以得到锯齿波， 还可得到额外的矩形波。 3.三角波通过低通滤波电路来实现正弦波的输出。
4.2 锯齿波——矩形波设计电路原理
图3 矩形波-锯齿波函数发生器电路 参数的计算为： 1.矩形波接入示波器的 A 通道，锯齿波接入示波器的 B 通道。 2.将比较器的输出电平稳定在±5V，选用 IN4731(4．3V)，其 Uo=±(4．3+0．7)= ±5V。 3.可变电阻 R7、R8 用来改变电阻比值以改变矩形波和锯齿波的输出幅值。取 R2
图 4 三角波产生正弦波原理图 原理：采用低通滤波的方法将三角波变换为正弦波。
五． 仿真调试过程
遇到的问题：一开始通过比较器 U1和积分器 U2得到了方波-三角波仿真图， 但没弄清楚矩形波的产生原理。
解决方案：后来通过查询资料、询问同学，明白了矩形波可通过锯齿波经积 分器产生，而锯齿波可通过改变电容 C1的正、反向充电时间常数改变矩形波的 占空比。由此得到了矩形波-锯齿波仿真图。其电路图的改进过程如图5、图6所 示。
课程设计报告
学生姓名: 学 院: 班 级: 题 目:
学号： 电气工程学院
函数波形发生器的设计
指导教师：
职称:
年月日
一． 设计要求
函数波形发生器 基本要求： （1）用运算放大器和分立元件实现，生成方波、三角波、矩形波 （2）波形的幅值、频率可调 （3）用运算放大器和分立元件实现正弦波（拓展）
函数波形发生器设计报告
函数信号发生器设计报告姓名：学号：指导教师：2011年12月14日函数波形发生器一、设计任务设计并制作方波和三角波的函数发生器二、设计要求函数信号发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波（锯齿波）、方波（矩形波）、阶梯波等电压波形的电路和仪器。
电路形式可以采用由运放及分离元件构成，也可采用单片集成函数发生器，根据用途不同，有产生多种波形的函数信号发生器，本设计主要为产生方波和三角波的函数信号发生器。
本次课程设计的波形发生电路以OP07J为核心，实现简易波形的输出。
滞回比较器和积分运算电路产生方波和三角波的输出。
三、设计方案和论证1、设计原理工作原理图如图1.1所示。
图中U1、R1、R2、R3、RP1、RP3共同组成同相输入滞回比较器。
当同向端输入电压大于零时，运放输出幅值为+Uz的高电平，当同向端输入电压小于零时，运放输出幅值为-Uz的低电平，故Uo1幅值为±Uz的方波U2、R4、R5、RP2、RP4共同组成积分运算电路。
当Uo1输出高电平时，电容充电，运放输出电压负方向线性增加，并反馈到滞回比较器的同向输入端，控制其输出端的状态跳变；当Uo1输出电压跳变到低电平时，电容放电，运放输出电压正方向线性增加，并反馈回去，从而在Uo2端得到周期性的频率与方波相同的三角波。
图1.1方波和三角波电路原理图2、参数计算和器件选择 （1）参数计算：滞回比较器中运放OP07J 同相输入端的电压U 同时与Uo1和Uo2有关，根据叠加原理，可得：22121211O O U R R R U R R R U +++=根据叠加原理，集成运放U 同相输入端的电位U +=U -=0，1212O O U R R U -=，滞回比较器的输出发生跳变。
阈值电压Z T U R RU 21±=。
积分电路的运算可得，)()(1002011402t U dt U C R U ⎰+-=，起始值为-U T ，终了值为+U T ，积分时间为T/2。