基于单片机的信号发生器设计
单片机的信号发生器设计
摘要
在介绍MAX038 芯片特性的基础上,论述了采用MAX038 芯
片设计数字函数信号发生器的原理以及整机的结构设计。对其
振荡频率控制、信号输出幅度控制以及频率和幅度数显的实现
作了较详细的论述。该函数信号发生器可输出三角波,方波和正
弦波。
本文重点论述了整机通过D/A转换电路控制MAX038的实现
过程，D/A转换电路采用了8位4通道的MAX505来实现。在幅
度的控制上采用数字电位器AD5171，该芯片是I2C总线方式控
制，文中给出了I2C总线的读写控制程序。系统支持按键操作
和上位机操作两种模式。
目录
绪论 ..............................................................第一章系统概述和设计方案 ........................................
1.1论文的内容和组织 ................................................................................
1.2方案选择 .................................................................................................
1.3信号发生芯片选择 ..................................................................................
1．4方案框图设计及基本控制原理 .............................................................
1.5.1 频段控制调整参数计算...............................................................
1.5.2频率控制细调参数计算................................................................
1.5.3占空比的数字控制参数计算 ........................................................
1.5.4幅度的数控参数实现....................................................................第二章系统硬件设计 ...............................................
2.1 系统总体设计.........................................................................................
2.2单片机介绍及外围电路 ..........................................................................
2.3 D/A转换电路（频率，占空比控制电路） ............................................
2.3.1MAX505的引脚描述 ......................................................................
2.3.2MAX505的内部结构及原理 ............................................................
2.3.3 D/A转换电路的电路说明 ............................................................
2.4频段选择电路............................................................... 错误！未定义书
2.5 幅度控制电路.........................................................................................
2.6 键盘电路 ................................................................................................
2.7电源电路 .................................................................................................第三章系统软件流程图设计 .........................................
3.1 主程序流程图.........................................................................................
3.2频段处理子程序......................................................................................
3.3频率处理子程序......................................................................................
3.4幅度处理子程序........................................................... 错误！未定义书系统分析和总结 ....................................................参考文献 ..........................................................附录 ............................................... 错误！未定义书
绪论
基于单片机的信号发生器设计，该课题的设计目的是充分运用大学期间所学的专业知识，考察现在正在使用的信号发生器的基本功能，完成一个基本的实际系统的设计全过程。关键是这个实际系统设计的过程，在整个过程中我可以充分发挥自动化的专业知识。特别是这个信号发生器的设计中涉及到一个典型的控制过程。通过单片机控制一个有特殊功能的信号发生芯片，可以产生一系列有规律的幅度和频率可调的波形。这样一个信号发生装置在控制领域有相当广泛的使用范围。
在现代社会中，自动化技术已经渗透到社会生活的各个领域中。在超声波测量技术中,超声换能器(发射换能器和接收换能器) 是超声波检测技术的核心部件。高精度、宽频率范围、高稳定性的激励源对于发射换能器及超声检测系统性能的改善和提高起着至关重要的作用。传统的波形发生器通常由晶体管、运放IC 等分离元件制成。和此相比,基于集成芯片的波形发生器具有高频信号输出、波形稳定、控制简便等特点。其中，信号发生器是自动化领域中的一个典型使用。因为现代的自动化控制中基本都会利用信号来控制设备的工作。利用信号的产生进行仪器的控制已经是自动控制中的一个重要的手段，那么一个幅度、频率、占空比以及波形可调的信号发生器的设计和完成更具有使用价值。只要将这个信号发生器设计的基本思路掌握，不但可以融会贯通所学的专业知识还可以在以后工作中利用到，作为用来控制其他设备或设计的一个参考。
信号发生器是电子实验室的基本设备之一，目前各类学校广泛使用的是标准产品，虽然功能齐全、性能指标较高，但是价格较贵，且许多功能用不上。本文介绍一种由集成电路MAX038设计的简易信号发生器，该仪器结构简单，虽然功能及性能指标赶不上标准信号发生器，但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重要随身设备之一。
本文主要分五大部分：绪论、系统概述和设计方案、硬件部分、软件部分，总结。绪论，首先对课题研究背景和所涉及的相关技术领域进行了介绍；第一章对系统所要完成的功能和可扩展的功能进行描述，确定系统的设计方案主要参数计算，第二章对系统的硬件结构和各部分组成作了简要的介绍和讲解；第三章是软件部分，这部分重点介绍了主程序的流程框图及各个子程序的流程框图以及I2C的驱动程序。最后对整篇文章进行了总结。
第一章系统概述和设计方案
1.1论文的内容和组织
本文提出并设计了一种基于AT89S51微处理器控制的
MAX038信号发生芯片的信号发生器设计。文中详细介绍了该系统的原理、构成及其设计方法，着重分析了以美国MAXIM公司生产的高频信号发生芯片MAX038为核心的精密多波形高频函数信号发生系统的软硬件原理，并开发了基于AT89S51微处理器的软件程序。
本次设计的基于单片机的信号发生器设计就是设计一个单片机控制系统，对信号发生芯片进行的控制。通过这个单片机对信号发生芯片进行精密控制，实现对波形的选择，频率、占空比以及波形幅度的控制。这些控制可以通过键盘设定。这就要求对选择的信号发生芯片，选用的单片机有初步的了解，并且对整个系统的结构有个合理地分配。
1.2方案选择
方案一：直接利用单片机编程产生三角波，方波，锯齿波。
优点：简化了用于产生波形的硬件和软件,特别适用于交流感应电动机和无刷直流电机的速度控制以及变频电源的SPWM 控制。[1]
缺点：编程复杂，波形失真较大，并且不能达到要求输出的高频率信号。
方案二：利用单片机控制波形信号产生芯片,通过单片机，键盘，LCD显示实现波形的数字控制。
优点：控制简单,波形效果好,频率带宽。
缺点：硬件电路复杂。
为了满足设计要求，取得较好的效果。显然方案二较为理想。
1.3信号发生芯片选择
目前，集成化的函数波形发生器大多采用ILC8038 或5G8038，但它们只能产生300kHz 以下的中、低频的正弦波、
矩形波（含方波）和三角波（含锯齿波），而且频率和占空比不能单独调节，两者互相影响，这就给实际使用带来了许多不便。此外，这些芯片的扩展功能较少，调节方式也不够灵活，且无法满足高频精密信号源的要求。
美国MAXIM （马克希姆）公司应市场的需求而研制的MAX038 型单片集成高频精密函数发生器具有较高的频率特性、频率范围很宽、功能较全、单片集成化、外围电路简单、使用方便灵活等特点[2]。
1．4方案框图设计及基本控制原理
如图1.1所示，利用单片机AT89C51对主信号发生芯片进行数字控制。因为MAX038原是模拟量控制型芯片，所以中间要通过数模转换电路，对MAX038产生的波形信号进行频率，占空比，幅度的在控制，以及产生波形的选择控制。
MAX038
AT89C51
C
D 4052
运放AD5171
LCD1602
波形信号检测
键盘输入控制频率粗调占空比控制频率细调波形选择幅度调节
波形输出
1nF 100nF 10pF 10uF
图1.1 方案框图
MAX038 的输出频率主要受振荡电容CF , IIN 端电流和FADJ 端电压的控制,其中前二者和输出频率的关系如图1.2 所示。选择一个CF 值,对应IIN 端电流的变化,将产生一定范围的输出频率。另外,改变FADJ 端的电压,可以在IIN 控制的基础上,对输出频率实现微调控制。为实现输出频率的数控调整,在IIN
端和FADJ 端分别连接一个电压输出的DAC 。首先,通过DACB 产生0V(00H)到2.5V(0FFH)的输出电压,经电压/ 电流转换网络,产生0μA 到748μA 的电流,叠加上网络本身产生的2μA 电流,最终对IIN 端形成2μA 到750μ A 的工作电流,使之产生相应的输出频率范围。DACB 将此工作电流范围分为256级步进间隔,输出频率范围也被分为256级步进间隔。所以,IIN 端的电流对输出频率实现粗调。第二步,通过DACA 在FADJ 端产生一个从- 2.3V(00H)到+ 2.3V(0FFH)的电压范围,该范围同样包含256级步进间隔,IIN 端的步进间隔再次细分为256级步进间隔,从而在粗调的基础上实现微调。
1.5.1 频段控制调整参数计算
MAX038 的输出频率和CF 电容和IIN 端的电流间的关系如表1.1 所示。固定一个CF 值,当IIN 端的电流从2A μ到750A μ的变化时,对应产生一个频段的频率范围。经实验调整,我们选择了一系列的CF 如表1.1 所示,并确定了各CF 所对应的频段和频率范围12f f -。由于系统通过DAC 控制IIN 端电流和FADJ 端电压,将各频段的频率范围划分为65536 级间隔,因此各频段的输出误差为
(12)/65536f f f ?=-
图1.2输出频率和IIN 电流及振荡电容CF 的关系
另外,由于相邻频段之间存在着频率重叠现象。且考虑到各频段对应的误差大小不同,因此设定各频段的实际起止频率围:f3 ,f4 ,以期获得最小的误差。
表1.1 输出波形频率范围和CF 的关系表
频段号 CF f1(2μA) f2(750μA)
Δf f3 f4 1 10pF 200kHz 65MHz 1kHz 600kHz 10MHz 2 1nF 2kHz 650kHz 10Hz 6kHz 600kHz 3 100nF 20Hz 6.5kHz 0.1Hz 60Hz 6kHz 4
10μF
0.2Hz
65Hz
0.001Hz
0.2Hz
60Hz
在5脚COCS 和6脚GND 接上电容F C 以后，10脚IIN 是频
率控制的电流输入端，利用恒定电流IN I 向电容F C 充电和放电，便可形成振荡。IN I 是受8脚FADJ 和7脚DADJ 端电压的控制，
振荡频率由下式确定。
0 2.5IN REF F IN F IN F
I V F C R C R C =
== (1.1)
因为我们要求的频率范围在0.2Hz ～10MHz,分四个频段来
满足要求，在每个频段上连续可调，由芯片内部参数可知道，当2750IN I A A μμ=时，F C 的容量范围可以在1010pF F μ时，
芯片有较好的性能。
因此，有（1.1）式可知
REF
IN IN
V R I =
(1.2)
当2IN I A μ=时， 2.50
1.252IN V R M A
μ=
=Ω；当750IN I A μ=时，2.50
3.33750IN V R K A
μ=
=Ω,为了使数字控制能够使
2750IN I A
A μμ=实现，我们在D/A 转换模块使用图5所示的
电阻连接方法。当数字量为00H 时，O U T b V 输出为0V 。MAX038的10脚IIN 有2A μ的电流输入。当数字量为FFH 时，O U T b V 输出为基准电压2.50V 。MAX038的10脚IIN 有750A μ的电流输入。用公式（1.1）（1.2）可以检验，确定表1.1所列的电容值可满足后面频率产生要求。
1.5.2频率控制细调参数计算
电阻、电容值选择和基频值由表3所列。其中的频率细分是指当基频确定后由MAX505输出的电压的细分值。MAX505 接2.5V 的基准电源，其双极性输出接到MAX038 的FADJ 调整端，通过内部的锁相环，作为精细的频率控制。这个电压从-2.5V 变到+2.5V ，引起基频（FADJ 是0V 时的输出频率值）的变化从1.7～0.3 倍（即0070%F F ±）。当MAX505的接收数据为FFH 时，其频
率输出值为基频的30%，当数据为0 时，频率输出值为基频的170%。当数据加（减）1 时其输出频率相应地加（减）一个细分量。FADJ 上的所需的电压引起输出偏离0F 为X D （以%表示），
则0.0343%FADJ X V D =-?，FADJ V 以百分比（%）线性相关地偏离0F ，FADJ V 向0 的某一方变化时相应地向加或减的方向偏离。
FADJ 上的电压所对应的频率由下式给出：
0(10.2915)X FADJ F F V =-
(1.3)
相应MAX505 的输入数据为
0128(/2.41)310.96182.96/DADJ X D V F F =+=- (1.4)
式中：X F 为要求输出的频率；0F 为当FADJ V 为0 时的基频。同样，我们可以知道当数据D 在00H 和FFH 之间变化的时候，可以调节频率在当前频带内细调。
1.5.3占空比的数字控制参数计算
MAX038的占空比的调整有两种方式，一种时利用内部基准电压源调整，另一种是利用外加电源调整，为使电路简单，采用第一种调整方式。
在MAX038 的DADJ 端使用一个- 2.3V ～ + 2.3V 的电压控制信号, MAX038 的DADJ 引脚上的电压可控制波形的占空比C D (定义为输出波形为正时所占时间的百分数），并且能够改善正弦波的波形，可进行脉冲宽度调制和产生锯齿波。当DADJ V 接地（即
0DADJ V =）时，其占空比为50%，占空比的调整可采用MAX505的
一片DAC ，输出±2.3V 范围内的电压，占空比可在10%～90%范围内改变，约每伏改变15%，当电压超过±2.3V 将使频率偏移或引起不稳定。
为产生一定占空比而加在DADJ 上的电压为：
(50%)0.0575DADJ C V D =-?
(1.5)
对双极性输出的D/A 转换器，基准电源为2.3V 时，MAX505接受
数据和占空比的关系式为：
128(1/2.3)129.6
3.2DADJ C D V D =+=+ (1.6)
其中：DADJ V 为DADJ 引脚上的电压，C D 为占空比。这样可完成激励信号的占空比设置。
调整F C 的充放电时间,在10 %～90 %的范围内调整振荡器输出的三角波,最终产生失真的正弦波,锯齿波和脉冲波。这三种波形同时送入混合器,由A0 ,A1 选择输出。微处理机通过
C DAC ,经比较器3 产生- 2. 3V ～ + 2. 3V 的调节电压,对占空
比实现数字控制。C DAC 的每一级步进对应着
[2.3( 2.3)]/25617.9V mV ?=--=
(1.7)
和
%(90%10%)/2560.3125%?=-=
若设定占空比为C D ,则对应C DAC 的编码为:
[(10%)/0.3125%](10)C D -
1.5.4幅度的数控参数实现
MAX038 的输出幅度为2Vp - p 。在输出端口OUT(19) 连接一个放大器,放大输出信号至5Vp - p ,再送入数字电位器AD5171中,将输入信号分解成64个等级。微处理机通过2I C 控制数字电位器AD5171,进而控制输出的衰减量,得输出幅度的步进量
Δ幅度= 5Vp - p / 64。
DACA
DACB
DACC
DACD
Vouta
Voub
Voutc
Voutd
DATA BUS
Vrefa
Vrefb
Vrefc
Vrefd
VSS AGND DGND
TO MAX038 Vref
+
+
+
+
_
___
VDD 0.1F
+5V
WR A0
A1LDCA
MAX038
330K 280K
330K
280K
3.3K
1.2M
TO MAX038 Vref +_
+
_
+2.74V
+2.74V
FADJ
DADJ
IIN
2uA TO 750uA
_2.3V +
_2.3V +
REF
1nF
+_100K
9.53K
+2.5V
2.74V
LM324
LM324
LM324
图1.3 MAX038和D/A模块的连接
第二章 系统硬件设计
依据MAX038 输出频率的数控调节原理,配合单片机控制,我们可以实现数控的函数信号发生器。
2.1 系统总体设计
整机由图2.1所示的七大模块组成，分别是电源产生电路，频段选择电路，按键电路，单片机外围控制电路，D/A 转换电路（包括信号的占空比，频率，幅度控制电路）。
信号发生芯片MCU
译码电路运放幅度控制
显示模块
波形信号检测
键盘输入控制
波形选择占空比控制幅度调节
波形输出
图2.1 总设计原理布局图
基于MAX038 的单片机多波调频信号产生器主要由单片机AT89C51、MAX038 和8位D/A 芯片MAX505 构成，如图2.1 所示。由AT89C51 的P2.0 和P2.1 控制选定波形，MAX505 相应地接到MAX038 的FADJ 端和DADJ 端，AT89C51 通过D/A 转换器的数据产生控制电压并以近似线性的规律来调制频率和占空比。除此之外，D/A 转换的数字信号还要控制MAX038的IIN 引脚的电流输入用来控制频率的精密调节。从单片机的P0口出来的数据除了提供给D/A 外还和LCD 的数据口共用。
2.2单片机介绍及外围电路
AT89C51是美国ATMEL 公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes 的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128 bytes 的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash 存储单元。[4]
AT89C51中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器和作为反馈元件的片外石英晶休或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器，振荡电路参见图2.2。 外接石英晶体(或陶瓷诺振器)及电容C1, C2接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容C1, C2虽然没有十分严格的要求，但电容容量
的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性，这里选择使用石英晶休，我们的电容使用30pF 。如使用陶瓷谐振器的话，应选择40pF 士10pF 的容值的电容。
也可以采用外部时钟。采用外部时钟的电路的情况时，外部时钟脉冲接到XTAL1端，即内部时钟发生器的输入端，XTAL2则悬空。
P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST/VPD 9P3.0/Rx D 10P3.1/TxD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR 16P3.7/RD 17XTAL218XTAL119GND 20
P2.021
P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN 29ALE/PROG 30EA/Vp p 31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039VCC 40
U1
89C51
505_A1505_A0
038_A0038_A14052_A D0D1D2D3D4D5D6D7
VCC
LCD_E LCD_RS Key 0Key 1Key 2Key 3Key 4Key 5
4052_B 505_LADC 4052_INH
+5V
JT
C0
30p F C1
30p F
X5045_SI X5045_SO X5045_SCK X5045_CS RESET 5171_SCL 5171_SDA Rx D0TxD0
图2.2 单片机外围电路
如图中所示，在单片机的I/O 口分配上利用率比较高，应为I/O 资源刚好可以满足控制设计的需要，所以不需要另外扩充I/O 资源。根据P0口，P1口，P2口及P3口各自的特点，我们选用P0口作为数据口，通过分时复用的方法分别送数据给MAX505的A ，B ，C 通道控制频率和占空比；送数据给LCD1602传送信息显示数据。选用P1口的P1.0～P1.5做按键输入口。P1.6和P1.7做幅度控制的I 2C 数据输出口，单片机自身不具备I 2C 功能，所以要通过软件控制实现。另外，P2口和P3口做MAX505,MAX038,4052(段选芯片)，的数据控制口及片选口。还有P3.0(RXD),P3.1(TXD)做上位机通信口分别接MAX232芯片的OUT 输出IN 和输入引脚。
2.3 D/A 转换电路（频率，占空比控制电路）
MAX505是8位4通道的D/A 转换芯片，内部包含逻辑输入双缓冲寄存器，可
以允许所有的4路模拟量同时更新，也可以通过控制信号进行异步锁存输出。MAX505还含有四个独立的基准电压输入，允许分别对四路独立的D/A进行全程的独立设置。所有的逻辑输入可以是TTL或择是+5V的COMS。
2.3.1MAX505的引脚描述
图2.3是MAX505的封装图，MAX505是8位4路D/A转换芯片。24引脚封装，具体引脚功能详见表2.1：MAX505引脚功能表。
图2.3 MAX505的封装图
表2.1 MAX505引脚功能表
引脚名称功能
1 VOUTB DAC B 电压输出
2 VOUTA DAC A 电压输出
3 VSS 负电压输入
4 VREF DAC B 基准电压输入
5 VREFA DAC A 基准电压输入
6 AGND 模拟地
7 DGND 数字地
8 LADC 选通DAC（低电平有效）
9 D7 数据位7
10 D6 数据位6
11 D5 数据位5
12 D4 数据位4
13 D3 数据位3
14 D2 数据位2
15 D1 数据位1
16 D0 数据位0
17 WR 写输入（低电平有效）
18 A1 DAC 地址选择位（高位）
19 A0 DAC 地址选择位（低位）
20 VREFD DAC D基准电压输入
21 VREFC DAC C基准电压输入
22 VDD 电源
23 VOUTD DAC D 电压输出
24 VOUTC DAC C 电压输出
2.3.2MAX505的内部结构及原理
MAX505内含4个独立的D/A转换电路，每一路都有自己独自的基准电压源
输入引脚，可以通过功能控制引脚WR,A0,A1,LADC分别对每一路进行单独操作,也可以4路同时更新输出数据。
如图2.4所示，MAX505内部每一路D/A都有数字输入的双缓冲寄存器。他主要有8位输入锁存器、8位DAC锁存器、8位D/A转换器和选通控制逻辑四部分组成。选通控制逻辑部分是通过地址线引脚A0,A1控制输入锁存器的选通，单独选择某一路信号输出。
输入锁存器
A
输入锁存器
B
输入锁存器
C
输入锁存器
D
控制信号
D/A 锁存器A D/A 锁存器B D/A 锁存器C D/A 锁存器D DAC A
DAC B
DAC C
DAC D
VOUTA
VOUTB
VOUTC
VOUTD
+
-+
+
+
---DATA BUS
WR 1718
19A0A1
LADC
8V R E F A V R E F B V R E F C V R E F D
D7(MSB) TO D0(LSB)PINS 9 TO 16
2
1
24
23
542120
图2.4 MAX505 内部结构原理框图
8位输入寄存器由8个D 锁存器组成，作为输入数据的缓冲器。它的8位输入数据由写控制输入引脚WR 控制其输入和锁存。当WR ＝1时输入锁存器的输出随着输入变化，当WR ＝0时输入数据被锁存，通过地址线引脚A0,A1控制输入锁存器的选通，单独选择某一路信号输出。功能控制引脚WR,A0,A1,LADC 的具体控制状态见表2.2所列出。
表2.2 功能引脚状态表
LDAC WR A1 A0 所存状态
H H × × 输入和DAC 数据锁存 H L L L DAC A 数据锁存 L H × × 4个DAC 全部数据锁存
L L L L DAC A 输入数据寄存器 4个DAC 被锁 H L L H DAC B 数据锁存 H L H L DAC C 数据锁存 H
L
H
H
DAC D 数据锁存
8位D AC 锁存器也是由8个D 锁存器组成的，它的控制端为LDAC 。当LDAC=1时输出数据随输入变化，当LDAC=0时将第一级输出的数据锁存在DAC 锁存器中。
8位D/A 转换器采用T 型电阻网络实现D/A 转换，输出的是和输入数字
成比例的电流，需要外接运算放大器，才能得到模拟电压输出。
2.3.3 D/A 转换电路的电路说明
如图2.5所示，我们用+2.5V 做MAX505的基准电源。我们选用了MAX505的3路D/A 输出分别控制MAX038的DADJ,FADJ 和IIN 引脚，在前面我们知道MAX038的DADJ 和FADJ 引脚要求输入的电压信号时在-2.3V ～+2.3V 之间，IIN 的输入要求是0μA～750μA的电流。通过一个转换电路将MAX505的输出是0～2.5V 的电压转换为所需要的电压电流。
在MAX038 的DADJ 端使用一个- 2.3V ～ + 2.3V 的电压控制信号, MAX038 的DADJ 引脚上的电压可控制波形的占空比C D (定义为输出波形为正时所占时间的百分数），并且能够改善正弦波的波形，可进行脉冲宽度调制和产生锯齿波。用DAC A 通道做为DADJ 的模拟输入。O U T A V 输出0～2.5V 电压
当0OUTA V V =时，
0 2.740
280330D A D J V V K K
--=
（2.1） 2802.74 2.3330DADJ K
V V V K
=-?
≈- 当 2.5OUTA V V =时，
2.5 2.74 2.5280330D A D J V V V V
K K
--=
（2.2） 2800.24 2.5 2.3330DADJ K
V V V V K
=-?
+≈+ 在MAX038 的FADJ 端选择DAC B 通道，同样的接法可以实现- 2.3V ～ + 2.3V 的电压控制信号。
在MAX038 的IIN 端选择DAC C 通道，需要的模拟控制量是0μA～750μA的电
流，用DAC C 通道做为IIN 的模拟输入。O U T C V 输出0～2.5V 电压
当0OUTC V V =时， 2.521.2IN V
I A M μ=
≈Ω
（2.3）
当 2.5OUTC V V =时, 2.5 2.57501.2 3.3IN V V
I A M K μ=
+≈ΩΩ
这样就实现了所需要的模拟量的输入，D/A 转换图如图2.5所示。
在前面式子中用到的2.74V 电压是利用的MAX038的内部2.5V 的基准源产生的，示意接线图如图1.3所示,根据结点法原理得下式：
2.50 2.51009.53O
V V K K
--=Ω （2.4）
2.74O V V =
D016D115D214D313D412D511D610D7
9
WR 17
A019A118LDAC
8
Vouta 2Voutb 1Voutc 24Voutd
23
V S S 3A G N D
6D G N D
7
V R E F A 5V R E F B 4V E R F C 21V R E F D
20
V D D
22
U5
MAX5051_1
R5
3.3K
R21.2M
R4280K R1330K R0330K R3
280K 505_A0505_A1C20.1uF -5V
+2.5V -1+
2
+3
Component_1-1
+
2
+3
Component_1D7
D6D5D4D3D2D1D0+2.74V
505_LADC FADJ DADJ
IIN
图2.5 D/A 转换电路图
2.4频段选择电路
MAX038 的输出频率和CF 电容和IIN 端的电流间的关系如图1.2。固定一个CF 值,当IIN 端的电流从到750A μ的变化时,对应产生一个频段的频率范围。如表1.1所示的选用的电容值分别为10pF ,1nF ,100nF ,10F μ。
我们选用多路开关CD4052做为切换不同电容所需要用的芯片器件。多路
开关CD4052的选通控制如表2.3所示，每当S1，S2出于不同的的组合状态的时候，可以同时选通两路开关AxBx,因此采用如图2.5所示的连接方式可以实现将电容连接到5脚COCS 上。
表2.3 CD4052功能状态表 输入状态
选通渠道
ENBALE S1 S2 L L L A0B0 L L H A1B1 L H L A2B2 L H H A3B3 H
X
X
都选不通 在5脚COCS 和6脚GND 接上电容F C 以后，10脚IIN 是频率控制的电流输入端，
利用恒定电流IN I 向电容F C 充电和放电，便可形成振荡。例如：当S1S2是H L 时，A2B2通道被选通，电容C9被连接在MAX038的5脚COCS 上。
X012X114X215X311
Y01Y15Y22Y34
INH 6A 10B 9
VEE 7
X
13
Y
3
U4
4052
C10
10uF
C9
100nF
C8
1nF
C710pF
P0
4052_A 4052_B +5V
4052_INH
图2.6 频段选择电路
2.5 幅度控制电路
该部分电路主要有放大器电路和数字电位器电路两部分组成，其中放大器部分电路的作用是将MAX038产生的电压波形2Vp-p 放大为5Vp-p ，数字电位器电路的作用是为了实现产生的电压波形在-5V ～+5V 之间数字可调。
美国模拟器件公司推出一次性编程(OTP)数字电位计系列产品AD5171，具有2I C 接口，用来读/写滑片位置，而OTP 性能则能永久设定滑片的位置。工作温度范围为-40℃到+125℃之间，温度系数为35ppm/℃，工作电压在2.7至5.5V 之间，工作电流不大于5 A 。AD5171是64滑点的数字电位计。
I 2C[Inter-Integrated Circuit)总线是一种由PHILIPS 公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。I 2C 总线最主要的优点是其简单性和有效性。总线的构成及信号类型是由数据线SDA 和时钟SCL 构成的串行总线，可发送和接收数据。总线必须由主器件(通常为微控制器)控制，主器件产生串行时钟(SCL)控制总线的传输方向，并产生起始和停止条件。[3]
当SCL 保留高电位同时SDL 变低时传送开始。这个开始状态之后，时钟信号变低来启动数据传送。在每一个数据位，时钟位在确保数据位正确时变高电平。在每一个8位数据的结尾发送一个确认信号，而不管它是地址还是数据。在确认时，传送端不会把SDL 变为低电平，如果正确接收到了数据允许接收端把电位变为0。确认信号后，当SCL 处于高电平时SDL 从低变为高，指示数据传送停止。
I 2C 总线是由数据线SDA 和时钟SCL 构成的串行总线，可发送和接收数据。在CPU 和被控IC 之间、IC 和IC 之间进行双向传送，最高传送速率100kbps 。CPU 发出的控制信号分为地址码和控制量两部分，地址码用来选址，即接通需要控制的电路，确定控制的种类；控制量决定该调整的类别（如对比度、亮度
基于51单片机的函数信号发生器的设计
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/32724630.html, 基于51单片机的函数信号发生器的设计 作者：朱兆旭 来源：《数字技术与应用》2017年第02期 摘要：本文所设计的系统是采用AT89C51单片机和D/A转换器件DAC0832产生所需不 同信号的低频信号源，AT89C51 单片机作为主体，采用D/A转换电路、运放电路、按键和LCD液晶显示电路等，按下按键控制生成方波、三角波、正弦波，同时用LCD显示相应的波形，输出波形的周期可以用程序改变，具有线路简单、结构紧凑、性能优越等特点。 关键词：51单片机；模数转换器；信号发生器 中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）02-0011-01 1 前言 波形发生器，是一种作为测试用的信号源，是当下很多电子设计要用到的仪器。现如今是科学技术和设备高速智能化发展的科技信息社会，集成电路发展迅猛，集成电路能简单地生成各式各样的波形发生器，将其他信号波形发生器于用集成电路实现的信号波形发生器进行对比，波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标，集成电路实现的信号波形发生器都胜过一筹，随着单片机应用技术的不断成长和完善，导致传统控制与检测技术更加快捷方便。 2 系统设计思路 文章基于单片机信号发生器设计，产生正弦波、方波、三角波，连接示波器，将生成的波形显示在示波器上。按照对作品的设计研究，编写程序，来实现各种波形的频率和幅值数值与要求相匹配，然后把该程序导入到程序存储器里面。 当程序运行时，一旦收到外界发出的指令，要求设备输出相应的波形时，设备会调用对应波形发生程序以及中断服务子程序，D/A转换器和运放器随之处理信号，然后设备的端口输出该信号。其中，KEY0为复位键，KEY1的作用是选择频率的步进值，KEY2的作用是增加频 率或增加频率的步进值，KEY3的作用是减小频率或减小频率的步进值，KEY4的作用是选择三种波形。103为可调电阻，用于幅值的调节。自锁开关起到电源开关的作用。启动电源，程序运行的时候，选择正弦波，红色LED灯亮起；选择方波，黄色LED灯亮起；选择三角波，绿色LED灯亮起。函数信号发生器频率最高可达到100Hz，最低可达到10Hz，步进值0.1- 10Hz，幅值最高可到3.5V。系统框图如图1所示。 3 软件设计
(完整word版)基于单片机的信号发生器开题报告
内蒙古工业大学本科生毕业设计(论文)开题报告
注：表格根据所填内容可进行调整，可多页。 一、设计总体方案 利用AT89S52 单片机采用程序设计方法产生锯齿波，正弦波，矩形波，方波四种波形，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，通过键盘来控四种波形的类型，频率变化，最终输出显示其各自的类型及数值
图4.1 硬件原理框图 二．硬件各单元电路方案设计与选择 1、单片机的选择 方案一：AT89S52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。 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8051兼容的微控制器内核，与MCS-51指令集完全兼容。除了具有标准8052的数字外设部件，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，而且执行速度快。但其价格较贵 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。 以上两种方案综合考虑，选择方案一 2.键盘设计方案比较 方案一：矩阵式键盘。矩阵式键盘的按键触点接于由行、列母线构成的矩阵电路的交叉处。当键盘上没有键闭合时，所有的行和列线都断开，行线都呈高电平。当某一个键闭合时，该键所对应的行线和列线被短路。 方案二：独立式键盘。独立式键盘具有硬件与软件相对简单的特点，其缺点是按键数量较多时，要占用大量口线。 以上两种方案综合考虑，选择方案二。 3、D/A转换部分
单片机课程设计信号发生器
单片机课程设计实验报告 电子信息工程学院 指导教师：***
08年6月30日 单片机课程设计实验报告 一．系统总体介绍 1）题目意义： 这次课程设计的题目我选择的是信号发生器，我之所以选择这个题目的原因有三个 ①它是一个DA转换的实验，在前不久的市电子大赛中，我们做的是AD的转换，所 以想将模数/数模都熟悉一遍，为今后可能遇到的接口实验打下坚实的基础； ②另外一个原因是用到的芯片是MAX518，该芯片是串行数模转换，运用I2C总线， 通过这个实验可以更好的运用串行通信，同时能够学习I2C总线的协议，掌握了一 门新的总线，我觉得比其他实验收获更大； ③MAX518的时序比较复杂，通过练习针对时序的编程可以更好的提高自己读PDF 资料的能力和编程的能力。 2）本人所做的工作 这个实验从始至终都是自己完成的。 ①程序的编写，程序的编写是我结合MAX518的时序图编写出来的，编程的重点在于 对与MAX518的编程，在编程的过程中对于应答信号的理解和处理是整个程序的核心，在单步调试中能够很明显的观测到SDA和SCL信号线上电平的变化； ②四种波形的表格数据的建立。表格的建立是通过MATLAB函数产生的。其函数分别 为：正弦波y=round(127*sin(0:2*pi/256:2*pi))+127 锯齿波y=round(0:1:255) 三角波y=round(0:2:255) Y=round(255:2:0) 方波直接是0和255 由于MATLAB产生的数据之间含有回车和空格，不符合汇编语言的语法规则，所以要用WORD对所得的数据进行处理，利用WORD的查找替换同能讲回车和空格替换为英文的逗号，其中回车的表示方法为^p ③学习KEIL和SSTFlashFlex51.exe的使用 ④元器件的购买和焊接 ⑤实验报告的完成 3）系统的主要功能 该系统能够产生正弦波，锯齿波，三角波和方波四种波形，同时能够产生16HZ,12HZ,10HZ,8HZ四种频率，也就是可以产生4*4=16种信号，通过8个按键
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
基于单片机的低频信号发生器设计毕业设计论文
淮阴工学院 毕业设计说明书（论文） 作者: 学号： 学院: 电子与电气工程学院 专业: 电子信息工程 题目: 基于单片机的低频 信号发生器 张月红讲师 指导者： (姓名) (专业技术职务) 评阅者： (姓名) (专业技术职务) 年月
毕业设计说明书（论文）中文摘要
毕业设计说明书（论文）外文摘要
淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第Ⅰ页共Ⅰ页4 目录 1 绪论................................................. 错误！未定义书签。 1.1 信号发生器综述..................................... 错误！未定义书签。 1.2信号发生器的发展历史............................... 错误！未定义书签。 2 硬件设计............................................. 错误！未定义书签。 2.1总体设计框图....................................... 错误！未定义书签。 2.2单片机最小系统..................................... 错误！未定义书签。 2.3 数模转换模块....................................... 错误！未定义书签。 2.4运算放大模块....................................... 错误！未定义书签。 2.5 键盘电路设计模块................................... 错误！未定义书签。 2.6显示电路设计模块................................... 错误！未定义书签。 3 软件设计............................................. 错误！未定义书签。 3.1 主程序流程图....................................... 错误！未定义书签。 3.2 子程序流程图....................................... 错误！未定义书签。 4 系统调试............................................. 错误！未定义书签。 4.1软件调试........................................... 错误！未定义书签。 4.2生成hex文件....................................... 错误！未定义书签。 4.3 Protues硬件电路仿真调试........................... 错误！未定义书签。 结论................................................... 错误！未定义书签。致谢................................................... 错误！未定义书签。参考文献............................................... 错误！未定义书签。附录................................................... 错误！未定义书签。附录A 电路原理图.仿真图............................... 错误！未定义书签。附录B 程序清单........................................ 错误！未定义书签。
模拟电路课程设计-函数信号发生器
模拟电路课程设计——函数信号发生器 一、设计任务和要求 1 在给定的±12V直流电源电压条件下，使用运算放大器设计并制作一个函 数信号发生器。 2 信号频率：1kHz～10kHz 3 输出电压：方波：Vp-p≤24V 三角波：Vp-p≤6V 正弦波： Vp-p>1V 4 方波：上升和下降时间：≤10ms 5 三角波失真度：≤2% 6 正弦波失真度：≤5% 二、设计方案论证 1．信号产生电路 〖方案一〗 由文氏电桥产生正弦振荡，然后通过比较器得到方波，方波积分可得三角波。三角波 这一方案为一开环电路，结构简单，产生的正弦波和方波的波形失真较小。但是对于三角波的产生则有一定的麻烦，因为题目要求有10倍的频率覆盖系数，然而对于积分器的输入输出关系为： 显然对于10倍的频率变化会有积分时间dt的10倍变化从而导致输出电压振幅的10倍变化。而这是电路所不希望的。幅度稳定性难以达到要求。而且通过仿真实验会发现积分器极易产生失调。 〖方案二〗 由积分器和比较器同时产生三角波和方波。其中比较器起电子开关的作用，将恒定的正、负极性的 方波 三角波 电位交替地反馈积分器去积分而得到三角波。该电路的优点是十分明显的： 1 线性良好、稳定性好；
2 频率易调，在几个数量级的频带范围内，可以方便地连续地改变频率， 而且频率改变时，幅度恒定不变； 3 不存在如文氏电桥那样的过渡过程，接通电源后会立即产生稳定的波 形； 4 三角波和方波在半周期内是时间的线性函数，易于变换其他波形。 综合上述分析，我们采用了第二种方案来产生信号。下面将分析讨论对生成的三角波和方波变换为正弦波的方法。 2．信号变换电路 三角波变为正弦波的方法有多种，但总的看来可以分为两类：一种是通过滤波器进行“频域”处理，另一种则是通过非线性元件或电路作折线近似变换“时域”处理。具体有以下几种方案： 〖方案一〗 采用米勒积分法。设三角波的峰值为，三角波的傅立叶级数展开： 通过线性积分后： 显见滤波式的优点是不太受输入三角波电平变动的影响，其缺点是输出正弦波幅度会随频率一起变化（随频率的升高而衰减），这对于我们要求的10倍的频率覆盖系数是不合适的。另外我们在仿真时还发现，这种积分滤波电路存在这较明显的失调，这种失调使输出信号的直流电平不断向某一方向变化。 积分滤波法的失调图（Protel 99 SE SIM99仿真） 而且输出存在直流分量。 〖方案二〗 才用二极管－电阻转换网络折线逼近法。十分明显，用折线逼近正弦波时，如果增多折线的段数，则逼近的精度会增高，但是实际的二极管不是理想开关，存在导通阈值问题，故不可盲目的增加分段数；在所选的折线段数一定的情况下，转折电的位置的选择也影响逼近的精度。凭直观可以判知，在正弦波变化较快的区段，转折点应选择的密一些；而变化缓慢的区段应选的稀疏一些。 二极管－电阻网络折线逼近电路对于集成化来说是比较简单，但要采用分立元件打接则会用到数十个器件，而且为了达到较高的精度所有处于对称位置的电阻和
基于51单片机的函数信号发生器
基于51单片机的函数信号发生器 设计方案 利用单片机AT89C52采用程序设计方法产生锯齿波、三角波、正弦波、方波四种波形，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，能产生10Hz—10kHz 的波形。通过键盘来控制四种波形的类型选择、拨码开关控制频率的变化，并通过液晶屏1602显示其各自的类型以及数值，系统大致包括信号发生部分、数/模转换部分以及液晶显示部分三部分，其中尤其对数/模转换部分和波形产生和变化部分进行详细论述。 设计要求 1)、利用单片机采用软件设计方法产生四种波形 2）、四种波形可通过键盘选择 3）、波形频率可调 4）、需显示波形的种类及其频率 方案设计 1 信号发生电路方案
通过单片机控制D/A，输出四种波形。此方案虽输出的波形不够稳定，抗干扰能力弱，不易调节，但此方案电路简单、成本低。因此选用此方案。 2 单片机的选择 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、而且其价格便宜。 3 显示方案 采用LCD液晶显示器1602。其功率小，效果明显，显示编程容易控制，可以显示字母。 4 键盘方案论证 采用独立式键盘。独立式键盘具有硬件与软件相对简单的特点，其缺点是按键数量较多时，要占用大量口线。 总体系统设计 该系统采用单片机作为数据处理及控制核心，由单片机完成人机界面、系统控制、信号的采集分析以及信号的处理和变换，采用按键
输入，利用液晶显示电路输出数字显示的方案。将设计任务分解为按键电路、液晶显示电路等模块。下图为系统的总体框图： 总体方框图 硬件实现及单元电路设计 1单片机最小系统的设计 AT89C52是片内有ROM/EPROM的单片机，因此，这种芯片构成的最小系统简单﹑可靠。用80C51单片机构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，如图（2） 89C51单片机最小系统所示。由于集成度的限制，最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。其应用特点： (1)有可供用户使用的大量I/O口线。
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
基于51单片机的信号发生器设计报告
基于51单片机的信号发生器设计报告 二零一四年十二月十一日
摘要 根据题目要求以及结合实际情况，本文采用一种以AT89C51单片机为核心所构成的波形发生器，可产生方波、三角波、正弦波、锯齿波等多种波形，波形的频率可用程序改变，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。本设计经过测试，性能和各项指标基本满足题目要求。 关键词：信号发生器 DAC0832芯片 LM358运放 89C51芯片
目录 摘要...................................................................... 目录...................................................................... 第一章绪论................................................................. 1.1单片机概述........................................................... 1.2信号发生器的概述和分类.............................................. 1.3问题重述及要求....................................................... 第二章方案的设计与选择................................................... 2.1方案的比较........................................................... 2.2设计原理 ............................................................. 2.3设计思想 ............................................................. 2.4实际功能 ............................................................. 第三章硬件设计............................................................ 3.1硬件原理框图......................................................... 3.2主控电路 ............................................................. 3.3数、模转换电路....................................................... 3.4按键接口电路......................................................... 3.5时钟电路 ............................................................. 3.6显示电路 ............................................................. 第四章软件设计............................................................ 4.1程序流程图........................................................... 参考文献.................................................................... 附录1 电路原理图 .......................................................... 附录2 源程序............................................................... 附录3 器件清单......................................................
基于51单片机函数信号发生器设计.
摘要: 本系统利用单片机AT89S52采用程序设计方法产生锯齿波、正弦波、矩形波三种波形，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，能产1Hz—3kHz的波形。通过键盘来控制三种波形的类型选择、频率变化，并通过液晶屏1602显示其各自的类型以及数值，系统大致包括信号发生部分、数/模转换部分以及液晶显示部分三部分，其中尤其对数/模转换部分和波形产生和变化部分进行详细论述。 关键词：单片机AT89S52、DAC0832、液晶1602 Abstract: this system capitalize on AT89s52，it makes use of central processor to generate three kinds of waves, they are triangle wave, and use D/A conversion module, wave generate module and liquid crystal display of 1602, it can have the 1Hz-3KHz profile. In this system it can control wave form choosing, frequency, range,can have the sine wave, the square-wave, the triangular wave. Simultaneously may also take the frequency measurement frequency,and displays them through liquid crystal display of 1602. this design includes three modules. They are D/A conversion module, wave generate module and liquid crystal display of LED module. In this design, the wave generator into wave form module and D/A conversion module are discussed in detail. key word: AT89S52, DAC0832, liquid crystal 1602. 目录
单片机低频信号发生器课程设计.
目录 一、题目的意义 (1) 二、本人所做的工作 (1) 三、课设要求 (2) 四、课设所需设备及芯片功能介绍 (2) 4．1、所需设备 (2) 4．2、芯片功能介绍 (2) 五、总体功能图及主要设计思路 (5) 5．1、总体功能图 (5) 5．2、主要设计思想 (5) 六、硬件电路设计及描述 (7) 6．1、硬件原理图 (7) 6．2、线路连接步骤 (7) 七、软件设计流程及描述 (7) 7．1、锯齿波的实现过程 (7) 7．2、三角波的实现过程 (8) 7．3、梯形波的实现过程 (9) 7．4、方波的实现过程 (11) 7．5、正弦波的实验过程 (12)
7．6、通过开关实现波形切换和调频、调幅 (13) 八、程序调试步骤与运行结果 (15) 8．1、调试步骤 (15) 8．2、运行结果 (15) 九、课程设计体会 (17) 十、参考文献 (18) 十一、源代码及注释 (18) 一、题目的意义 （1）、利用所学单片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，更可以锻炼大家单片机知识的应用。 二、本人所做的工作
简易信号发生器单片机课程设计报告
课程设计(论文)任务书 电气学院电力系统及其自动化专业12（1 ）班 一、课程设计(论文)题目：简易信号发生器设计 二、课程设计(论文)工作自 2015年1 月12 日起至2015 年 1月16 日止。 三、课程设计(论文) 地点:电气学院机房 10-303 四、课程设计(论文)内容要求： 1．课程设计的目的 （1）综合运用单片机原理及应用相关课程的理论知识和实际应用知识，进行单片机应用系统电路及程序设计，从而使这些知识得到进一步的巩固，加深和发展；（2）熟悉和掌握单片机控制系统的设计方法，汇编语言程序设计及proteus 软件的使用； （3）通过查阅图书资料、以及书写课程设计报告可提高综合应用设计能力，培养独立分析问题和解决问题的能力。 2．课程设计的内容及任务 （1）可产生频率可调的正弦波（64个点）、方波、锯齿波或三角波。 （2）显示出仿真波形。 （3）通过按键选择输出波形的种类。 （4）在此基础上使输出波形的幅值可控。
3.课程设计说明书编写要求 （1）设计说明书用A4纸统一规格，论述清晰，字迹端正，应用资料应说明出处。（2）说明书内容应包括（装订次序）：题目、目录、正文、设计总结、参考文献等。应阐述整个设计内容，要重点突出，图文并茂，文字通畅。 （3）报告内容应包括方案分析;方案对比;整体设计论述;硬件设计（电路接线，元器件说明，硬件资源分配）;软件设计（软件流程，编程思想，程序注释，） 调试结果;收获与体会;附录（设计代码放在附录部分，必须加上合理的注释）（4） 学生签名： 2015年1月16 日 课程设计(论文)评审意见 （1）总体方案的选择是否正确；正确（）、较正确（）、基本正确（）（2）程序仿真能满足基本要求；满足（）、较满足（）、基本满足（）（3）设计功能是否完善；完善（）、较完善（）、基本完善（）（4）元器件选择是否合理；合理（）、较合理（）、基本合理（）（5）动手实践能力；强（）、较强（）、一般（）（6）学习态度；好（）、良好（）、一般（）（7）基础知识掌握程度；好（）、良好（）、一般（）（8）回答问题是否正确；正确（）、较正确（）、基本正确（）、不正确（） （9）程序代码是否具有创新性；全部（）、部分（）、无（） （10）书写整洁、条理清楚、格式规范；规范（）、较规范（）、一般（）总评成绩优（）、良（）、中（）、及格（）、不及格（） 评阅人：
信号发生器课程设计报告
目录 一、课题名称 (2) 二、内容摘要 (2) 三、设计目的 (2) 四、设计内容及要求 (2) 五、系统方案设计 (3) 六、电路设计及原理分析 (4) 七、电路仿真结果 (7) 八、硬件设计及焊接测试 (8) 九、故障的原因分析及解决方案 (11) 十、课程设计总结及心得体会 (12)
一、课题名称：函数信号发生器的设计 二、内容摘要： 函数信号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,因而此次课程设计旨在运用模拟电子技术知识来制作一个能同时输出正弦波、方波、三角波的信号发生器。 三、设计目的： 1、进一步掌握模拟电子技术知识的理论知识，培养工程设计能力和综合分析能力、解决问题的能力。 2、基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力。 3、学会运用Multisim仿真软件对所做出来的理论设计进行仿真测试，并能进一步解决出现的基本问题，不断完善设计。 4、掌握常用元器件的识别和测试，熟悉万用表等常用仪表，了解电路调试的基本方法，提高实际电路的分析操作能力。 5、在仿真结果的基础上，实现实际电路。 四、设计内容及要求： 1、要求完成原理设计并通过Multisim软件仿真部分 （1）RC桥式正弦波产生电路，频率分别为300Hz、1KHz、10KHz、500KHz，输出幅值300mV~5V可调、负载1KΩ。 （2）占空比可调的矩形波电路，频率3KHz，占空比可调范围10%~90%，输出幅值3V、负载1KΩ。 （3）占空比可调的三角波电路，频率1KHz，占空比可调范围10%~90%，输出幅值3V、负载1KΩ。 （4）多用信号源产生电路，分别产生正弦波、方波、三角波，频率范围
基于51单片机的简易函数信号发生器
创新性实验研究报告实验项目名称＿简易函数信号发生器
四、实验内容
2、实验内容 1、运用keil软件对程序进行编写，运行程序，并进行程序修改。 2、运用protues软件进行硬件电路仿真设计。 3、将程序下载到仿真单片机中，并观测输出波形。 4、对程序进行修改，再次运行仿真软件，直到输出理想的波形。 5、仿照仿真软件进行硬件电路的焊接。 6、将程序下载到单片机，并用示波器测试输出波形。 7、对程序进行修改，直到输出满意的波形为止。
3、实验步骤 1、首先打开keil软件. 2、运用keil软件对程序进行编写，程序见附件。 3、打开protues软件. 4、运用protues软件对硬件电路进行设计。 9C51单片机是该信号发生器的核心，具有2个定时器，32个并行I/O口，1个串行I/O口，5个中断源。由于本设计功能简单，数据处理容易，数据存储空间也足够，因为我们采用了片选法选择芯片，进行芯片的选择和地址的译码。在单片机最小最小系统中，单片机从P1口接收来自键盘的信号，并通过P0口输出控制信号，通过DA转换芯片最终由示波器显示输出波形。单片机引脚分配如下：?XTAL1，XTAL2：外接晶振，产生时钟信号。 ?RST：复位电路； ?P2口：8位数字信号输出输出，外接DAC0832； ?P3.6口和P3.7口：DAC0832的时钟信号； 单片机模块 单片机输出的是数字信号，因为要得到模拟信号的波形就必须对其进行数模转换。我们采用了DAC0832数模转换器，该芯片具由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换器及转换控制电路四部分构成。由于其输出为电流输出，因为外加运算放大器LM324使之转换为电压输出。最后通过示波器显示输出的波形。
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51单片机的信号发生器
基于51单片机的函数发生器 以STC89C51单片机为核心设计了一个低频函数信号发生器。信号发生器采用数字波形合成技术,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出自定义波形,如正弦波、方波、三角波、三角波、梯形波及其他任意波形，波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变。波形和频率的改变通过软件控制，幅度的改变通过硬件实现。介绍了波形的生成原理、硬件电路和软件部分的设计原理。本系统可以产生最高频率798.6HZ的波形。该信号发生器具有体积小、价格低、性能稳定、功能齐全的优点。 关键词:低频信号发生器;单片机;D /A转换; 一．设计任务 设计一个由单片机控制的信号发生器。运用单片机系统控制产生多种波形，这些波形包括方波、三角波、锯齿波、正弦波等。信号发生器所产生的波形的频率、幅度均可调节。 二．系统概述 2.1总体方案： 采用AT89C51单片机和DAC0832数模转换器生成波形，加上一个低通滤波器， 生成的波形比较纯净。它的特点是可产生任意波形，频率容易调节，频率能达到 设计的500HZ以上。性能高，在低频范围内稳定性好、操作方便、体积小、耗电 少。将输出电压通过一个运算放大器的放大来改变幅度。这样还有个优点是幅度 连续可调。 2.2工作原理： 数字信号可以通过数/模转换器转换成模拟信号，因此可通过产生数字信号再转换成模拟信号的方法来获得所需要的波形。89C51单片机本身就是一个完整的微型计算机，具有组成微型计算机的各部分部件：中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行通讯接口等，只要将89C51再配置键盘及、数模转换及波形输出、放大电路等部分，即可构成所需的波形发生器，其信号发生器构成系统框图如下图所示。
基于单片机的信号发生器设计
基于单片机的信号发生器设计
基于单片机的信号发生器 设计
摘要 在介绍MAX038 芯片特性的基础上,论述了采用MAX038 芯片设计数字函数信号发生器的原理以及整机的结构设计。对其振荡频率控制、信号输出幅度控制以及频率和幅度数显的实现作了较详细的论述。该函数信号发生器可输出三角波,方波和正弦波。 本文重点论述了整机通过D/A转换电路控制MAX038的实现过程，D/A转换电路采用了8位4通道的MAX505来实现。在幅度的控制上采用数字电位器AD5171，该芯片是I2C总线方式控制，文中给出了I2C总线的读写控制程序。系统支持按键操作和上位机操作两种模式。 关键词:函数信号；D/A ；单片机控制
Design of Signal Generator System Based on SCM Zisu zhou (College of Zhangjiajie, Jishou University, Jishou,Hunan 416000) Abstract Based on the introduction of MAX038 , we discussed the principle and the whole frame of the digital function signal generator. We described the control of the oscillatory frequent , amplitude and the digital display in detail. Thegenerator can output three kinds of waves : sine wave , square wave , triangle wave. This text has exposition the mirco-computer controls the D/A electric circuit of conversion realize the process. In D/A changing electric circuit adopt the 8 bit 4 channel come to realize. Porentiometer AD5171 is adopted in the control of length. This chip is that I2C bus control way. This system supports key-control or computer-control modes. Key words : function signal ；D/A ；single - chip microprocessor control ；
基于51单片机函数信号发生器设计
摘要:本系统利用单片机AT89S52采用程序设计方法产生锯齿波、正弦波、矩形波三种波形，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，能产1Hz—3kHz的波形。通过键盘来控制三种波形的类型选择、频率变化，并通过液晶屏1602显示其各自的类型以及数值，系统大致包括信号发生部分、数/模转换部分以及液晶显示部分三部分，其中尤其对数/模转换部分和波形产生和变化部分进行详细论述。 关键词：单片机AT89S52、DAC0832、液晶1602 Abstract: this system capitalize on AT89s52，it makes use of central processor to generate three kinds of waves, they are triangle wave, and use D/A conversion module, wave generate module and liquid crystal display of 1602, it can have the 1Hz-3KHz profile. In this system it can control wave form choosing, frequency, range,can have the sine wave, the square-wave, the triangular wave. Simultaneously may also take the frequency measurement frequency,and displays them through liquid crystal display of 1602.this design includes three modules. They are D/A conversion module, wave generate module and liquid crystal display of LED module. In this design, the wave generator into wave form module and D/A conversion module are discussed in detail. key word: AT89S52, DAC0832, liquid crystal 1602.