数字信号发生器毕业设计
数字信号处理结业论文
姓名：杨世彪
学号：031240533
基于AT89S51单片机的数字信号发生器
【摘要】
智能仪器的出现，极大地扩充了传统仪器的应用范围。智能仪器凭借其体积小、功能强、功耗低等优势，迅速地在家用电器、科研单位和工业企业中得到了广泛的应用。
本系统是基于AT89S51单片机设计的数字式波形发生器。采用AT89S51作为系统的控制核心，外围电路采用数字/模拟转换电路（DAC0832），运放电路（MC1458），按键，ISP接口等。通过按键控制切换产生正弦波，锯齿波，三角波，方波，各类型信号的频率统一为100HZ，而幅值在-5V~+5V范围内可调。本设计电路原理简单，性能较好，具有一定的实用性和参考价值。
【关键词】单片机 ,波形发生器，D/A电路
DIGITAL SIGNAL GENERATOR DESIGN BASED ON AT89S51
【ABSTRACT】
The emergence of intelligent machines, which greatly expanded the scope of application of traditional instruments. Intelligent instrument, with its small size, powerful, low-power advantages of home appliances quickly, research institutes and industrial enterprises has been widely used.
The system is a digital waveform generator based on single chip computer.
AT89S51 is used as a control core. The system is composed by digital/analog conversion (DAC0832),imply circuit (MC1458),button ISP inferface and LED lights. It can generate square triangle and sine wave,with LED display .The frequency of various types of signal unity of 100HZ, but the amplitude in the-5V ~ +5 V range adjustable. The circuit design is simple, better performance, has some practical and reference value.
【KEY WORDS】the single chip computer , the signal generator , D/A conversion
目录
绪论 (9)
1. 波形发生器现状 (9)
2. 单片机在波形发生器中的运用 (9)
第一章系统设计 (10)
1. 系统要求 (11)
2. 系统方案选择与论证 (11)
3. 系统设计原理与思路 (11)
第二章硬件电路的设计 (12)
1. AT89S51的介绍 (12)
2. 资源分配 (15)
3. 最小单片机系统的设计 (15)
4. 各模块电路的设计 (17)
5. ISP接口 (23)
第三章软件设计 (24)
1. 主程序的设计 (25)
2. 锯齿波程序的设计 (25)
3. 三角波程序的设计 (26)
4. 正弦波程序的设计 (27)
5. 方波程序的设计 (28)
第四章测试仿真 (29)
1. 软件仿真 (29)
2. 仿真结论分析 (30)
3. 硬件测试结论分析 (31)
绪论
1.波形发生器现状
波形发生器作为一种常用的应用电子仪器设备，传统的波形发生器可以完全用硬件电路搭建，如应用555振荡电路可以产生正弦波，三角波，方波等波形，传统的波形发生器多采用这种方式设计，这种方式不应用单片机，但是这种方式存在波形质量差，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，地震模拟震动等领域往往需要低频信号源，而由硬件搭建的波形发生器效果往往达不到好的效果，而且低频信号源所需要的RC很大，大电阻，大电容在制作上有困难，参数的精度也难以保证，而且体积大，漏电，体积大是该类波形发生器的显著缺点。
2.单片机在波形发生器中的应用
随着电子技术的飞快发展，单片机的应用不断的深入，基于单片机的智能仪器的设计技术不断成熟。单片机构成的仪器具有高可靠性，高性价比，单片机技术在智能仪表和自动化等诸多领域有了极为广泛的应用，并应用到各种家庭电器，单片机技术的广泛应用推动了社会的进步。
一块单片机芯片就是一台计算机，单片机的这种特殊的结构形式，使得其在某些应用领域，它承担了大中型计算机和通用微机无法完成的一些工作。单片机有很多优点和特点，归纳有以下几个方面：
（1）具有优异的性价比
单片机尽可能的把应用所需要的存储器，各种功能的I/O接口集成在一块芯片内，因而其性能优越，而价格性对低廉
（2）集成度搞，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，为大规模集成电路或超大规模集成电路，又内部采用总线结构，因而大大减少了芯片内部之
间的连线，这大大提高了单片机的可靠性和抗干扰能力，同时，体积小，对于
强磁场环境易于采用屏蔽措施，适合于在恶劣环境下工作。
（3）低电压和低功耗
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AT89S51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：①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；②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。
（4）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。
结论：利用单片机采用程序设计方法来产生波形，线路相对简单，结构紧凑，价格低廉，频率稳定度高，抗干扰能力强等优点，而且还能对波形进行细微的调整，改良波形，易于通过程序控制，只要对电路稍加修改，调整程序，就能实现功能的升级。
一．系统设计
1.系统设计要求
（1）采用AT89S51及DAC0832设计信号发生器
（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
2.总体方案选择与论证
方案一：采用模拟分立元件或单片压控函数发生器（8038）可产生三角波，正弦波等。通过调整外部元件的参数实现频率，幅值，占空比的调整，但是由于元件太过分散，即使使用单片压控函数发生器，参数与外部条件有关。因而产生的波形稳定性差，精度低，抗干扰能力差，价格高，且灵活性差
方案二：采用单片机（AT89S51）和数模转换芯片（DAC0832）实现波形的产生，波形的产生由程序控制，向D/A的输入端按一定的规律发送数据，经过D/A和MC1458产生100HZ 频率波形，通过查询键盘或中断控制不同波形的产生。此方案通过编程简化了外部电路，原理简单，容易实现。
方案选择：经比较，方案二明显更容易实现课程设计题目的要求。通过编程实现不同波型的产生，并且可以通过按键实现波形的切换。该方案线路简单，结构紧凑，系统稳定，易控制，容易调试等优点，综上分析，选择方案二实现课题要求
3.系统设计基本原理和思路
（1）系统原理框图如图1
图1波形发生器系统框图
（2）原理框图分析：该波形发生器主要由单片机（AT89S51），数模转换电路（DAC0832）,电流/电压转换电路（MC1458），按键和波形指示灯电路，ISP接口等组成。其工作原理为当按下四个按键当中的任何一个按键，就会产生相对应的波形，并且四个LED灯作为不同波形的指示。
二．硬件电路的设计
1．AT89S51的介绍
（1） AT89S51的介绍
AT89C51是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4K的可编程的Flash只读程序存储器，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8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片机芯片中，ATMEL公司的功能强大，低价位AT89S51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。主要性能参数如下：
●与MCS-51产品指令系统完全兼容
●4K字节在系统编程（ISP）Flash 闪速存储器
●1000次擦写周期
● 4.0-5.5V的工作电压范围
●全静态工作模式：0HZ-33MHZ
●三级程序加密锁
●128*8字节内部RAM
●32个可编程I/O口线
●2个16位定时/计数器
●6个中断源
●全双工串行UART通道
●低功耗空闲和掉电模式
●中断可从空闲模式唤醒系统
●看门狗（WDT）及双数据指针
●掉电标示和快速编程特性
●灵活的在系统编程（ISP-字节或页写模式）
（2）AT89S51的引脚图
图2 AT89S51引脚图实物图
（3）主要管脚说明
P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口时，每位能驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。
P1口：P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作为输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。
P1口中P1.5,P1.6,P1.7引脚的第二功能
P2口：P2口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVE @DPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVX @Ri指令）时，P2口线上的内容（也即特殊功能寄存器（SFR））区中P2寄存器的内容），在整个访问期间不改变。
P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。
P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示：
EA/VPP：外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H---FFFFH），EA 端必须保持低电平（接地）。需要注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会所存EA端状态。
如EA端为高电平（接VCC端），CPU则执行内部程序存储器中的指令。
RST:复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。
XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。
XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。
（4）存储器结构
MCS-51单片机内核采用程序存储器和数据存储器空间分开的结构，均具有64K外部程序和数据的寻址空间。
（4.1）程序存储器（ROM）：
如果EA引脚接地（GND），全部程序均执行外部存储器。
在AT89S51,假如EA接至VCC（电源+），程序首先执行地址从0000H----FFFFH（4KB）内部程序存储器，再执行地址为1000H----FFFFH（60KB）的外部程序存储器。
（4.2）数据存储器：
AT89S51具有128字节的内部RAM，这128字节可利用直接或间接寻址方式访问，堆栈操作可利用间接寻址方式进行，128字节均可设置为堆栈区空间。
2.资源分配
软硬件设计是设计中比不可少的，为了满足功能和指标要求，现分配资源如下：
1.晶振采用12MHZ。
2.内存分配：P0口与DAC0832的DI0-DI7数据输入；P1口的P1.0~P1.3分别与
四个按键相连，分别控制相应波形的输出，每输出一个波形，点亮对应的LED
灯端相连；P2口与DAC0832的输入寄存器选择信号CS,输入寄存器写选通信号
WR1及DAC寄存器写选通WR2和数据传送信号XFER。
3.最小单片机系统
（1）AT89S51的晶振及其连接方法
CPU工作时必须要有个时钟脉冲，有两种方法可以向AT89S51提供时钟脉冲：
第一：外部时钟方式。使用外部电路始终给AT89S51提供时钟脉冲如右图
图3晶振电路
第二：内部时钟方式。使用晶振利用AT89S51内部电路产生时钟脉冲如左图。我们一般使用这种方式。AT89S51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。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器
外接石英晶体及电容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、起振的难易程度及温度稳定性。如果使用石英晶体，我们推荐使用30pF+/-10pF，而如使用陶瓷谐振器建议选择40pF+/-10PF。
（2）复位电路
使CPU开始工作的方法就是给CPU一个复位信号，复位信号结束后，CPU从程序存储器“0000H”开始执行程序。AT89S51高电平复位，复位的方式一般有三种：第一：上电复位。接通电源时，单片机复位。
第二：手动复位。设置一个复位按钮，当操作者按下按钮时产生一个复位信号。
第三：自动复位。设计一个复位电路，当系统满足某一条件时自动产生一个复位信号。
图4为最简单的上电复位和手动复位方法。
89S51
图4 AT89S51的晶振复位电路
4.各模块电路的设计
（1） D/A转换电路
（1.1）DAC0832基本介绍
DAC0832是双列直插式8位D/A转换器。能完成数字量输入到模拟量(电流)输出的转换。其主要参数如下：
分辨率为8位
转换时间为1μs
满量程误差为±1LSB
参考电压为(+10～-10)V
供电电源为(+5～+15)V
逻辑电平输入与TTL兼容
（1.2）DAC0832引脚图
图5 DAC0832引脚图
(1)DI
7～DI
：8位的数据输入端，DI
7
为最高位。
(2)I
OUT1
：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。
(3)I
OUT2 ：模拟电流输出端2， I
OUT2
与I
OUT1
的和为一个常数，即I
OUT1
＋I
OUT2
＝常数。
(4)R
FB ：反馈电阻引出端，DAC0832内部已经有反馈电阻，所以 R
FB
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。
(5)V
REF
：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，V
REF 范围为(+10～-10)V。V
REF
端与D/A
内部T形电阻网络相连。
(6)Vcc ：芯片供电电压，范围为(+5~ 15)V。
(7)AGND ：模拟量地，即模拟电路接地端。
(8)DGND ：数字量地。
（1.3）内部结构框图
图6 DAC0832内部结构图
内部结构框图分析：在DAC0832中有两级锁存器，第一级锁存器称为输入寄存器，它的允许锁存信号为ILE，第二级锁存器称为DAC寄存器，它的锁存信号也称为通道控制信号 XFER。当ILE为高电平，片选信号 /CS 和写信号 /WR1为低电平时，输入寄存器控制信号为1，这种情况下，输入寄存器的输出随输入而变化。此后，当 /WR1由低电平变高时，控制信号成为低电平，此时，数据被锁存到输入寄存器中，这样输入寄存器的输出端不再随外部数据DB的变化而变化。对第二级锁存来说，传送控制信号 /XFER 和写信号/WR2同时为低电平时，二级锁存控制信号为高电平，8位的DAC寄存器的输出随输入而变化，此后，当 /WR2由低电平变高时，控制信号变为低电平，于是将输入寄存器的信息锁存到DAC寄存器中。
（1.4）DAC0832的工作方式
（1.4.1）单缓冲工作方式
此方式是使两个寄存器中任一个处于直通状态，另一个工作于受控锁存器状态或两个寄存器同步受控。一般的做法是将WR1和XFER接数字地，使DAC 寄存器处于直通状态。另外把ILE接高电平，CS接端口地址译码信号，WR1接CPU系统总线的IOW信号，这样便可通过执行一条输出指令，选中该端口，使 CS和 WR1有效，从而启动D／A转换。
图7单缓冲工作单极性方式电路连接
双极性模拟输出电压：
图8单缓冲工作双极性方式电路连接
（1.4.2）双缓冲工作方式
双缓冲方式的一大用途是数据接收和启动转换可以异步进行，即在对某数据转换的同时，能进行下一数据的接收，以提高转换速率。这时，可将ILE接高电平，WR1和WR2接
CPU的IOW，CS和XFER分别接两个不同的I／O地址译码信号。
图9双缓冲工作方式电路连接
（1.4.3）直通工作方式
当DAC0832芯片的片选信号、写信号、及传送控制信号的引脚全部接地，允许输入锁存信号ILE引脚接＋5V时，DAC0832芯片就处于直通工作方式，数字量一旦输入，就直接进入DAC寄存器，进行D/A转换。
(1.5) 工作原理
DAC0832主要由8位输入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换器以及输入控制电路四部分组成。8 位输入寄存器用于存放主机送来的数字量，使输入数字量得到缓冲和锁存，由加以控制；8位DAC寄存器用于存放待转换的数字量，由加以控制；8位D/A转换器输出与数字量成正比的模拟电流；由与门、非与门组成的输入控制电路来控制2个寄存器的选通或锁存状态。
DAC0832与反相比例放大器相连，实现电流到电压的转换，因此输出模拟信号的极性与参考电压的极性相反，数字量与模拟量的转换关系为Vout1=-Vref×（数字码/256）若D/A转换器输出为双极性，如下图所示。
图10 D/A转换器双极性输出电路
图10中，运算放大器U3B的作用是把运算放大器U3A的单向输出电压转换成双向输出电压。D/A转换器的总输出电压为：
V
OUT2= -[(R
3
/R
2
) V
OUT1
+(R
3
/R
1
)] V
ref
设R
1=R
3
=2R R
2
=R，则
V
OUT2
= -(2V
OUT1
+V
REF
)
DAC0832主要是用于波形的数据的传送，是本题目电路中的主要芯片。
（2）按键和波形指示灯电路
（2.1）原理图如下
图11 采用查询方式对各类波的切换
图12 采用中断的方式对波形的切换
(2.2)说明：
对于查询方式对波形的切换，当按键按下时，输出相应波形，并点亮相应的LED灯，对于中断方式，利用两个外部中断实现对波形的切换。中断与查询相结合的方式可以进行扩展，查询方式不是实时的，而是中断时实的。
(3)电流电压转换电路（MC1458）
(3.1)原理图如下：
图13 I/V转换电路
(3.2) 说明：
实现I/V转换最简单的方法就是直接在1out1和Iout2之间跨界一电阻，这样就很容易的实现了I/V转换，但是这种方法忽略了一个阻抗问题。对于DAC0832来说，R的取值应尽可能大，能够保证获得更多的电压，对于与输出电压相连的后续电路来说，R的取值应尽可能的小，以降低输出阻抗，这两方面是矛盾的，所以这种方式欠合理。而合理的方式是应用运算放大器实现I/V转换，也解决了阻抗的问题。
5.ISP接口
(1)ISP接口定义及其连线图（图13 图14）
图14 程序下载接口定义
图15 ISP接口与AT89S51连线
(1.2)说明：
AT89S51相对于AT89C51增加的特色功能之一就是前者具有ISP下载功能，P1.5 P1.6, P1.7具有第二引脚功能，专门用于ISP功能。
三．软件设计
根据功能，系统软件设计分成几个模块编程：主程序模块，锯齿波程序模块，三角波程序模块，正弦波程序模块，方波程序模块，延时程序模块。
1.主程序模块
（1）主程序流程图
数字信号发生器课程设计
数字信号发生器的设计 摘要 信号发生器也叫做振荡器或是信号源，在现在的科技生产实践中有着广泛而重要的应用。现在的特殊波形发生器在价格上不够经济，有些昂贵。而基于AT89C51单片机的函数信号发生器可以满足此要求。根据傅里叶变换，各种波形均可以用三角函数的相关式子表示出来。函数信号发生器能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波、方波和正弦波。 本文通过在单片机的外围加上键盘，控制波形的种类和输出频率的大小，加上LED 显示出相应信息。单片机输出为数字信号，于是在输出端用DAC0832进行D/A转换，再通过两级运放对波形进行调整。最终在示波器上显示出来。 关键词：信号发生器, AT89C51,D/A转换,波形调整
目录 1 绪论 (1) 1.1 课题研究背景 (1) 1.2波形介绍 (1) 2系统设计 (3) 2.1方案选择 (3) 2.2框图设计 (3) 2.3单片机模块 (4) 2.4按键控制与显示电路设计 (6) 2.5 D/A转换电路 (7) 2.6 显示电路 (9) 2.7 放大电路设计 (12) 2.8整体的电路原理图 (13) 2.9元件清单 (13) 3软件设计 (15) 3.1程序流程图 (15) 3.2程序代码 (15) 4系统仿真及调试 (18) 4.1系统仿真图 (18) 4.2系统调试 (19) 总结 (21) 致谢 (22) 参考文献 (23)
1绪论 1.1课题研究背景 随着经济与科技不断发展，相应的测试仪器与手段也有了许多改善与提高，但是对之要求也不断提高。波形发生器的信号已知，使用者然后根据具体的要求，将其作为激励源，测得感兴趣的参数。信号源仿真各种测试信号，给待测电路，从而满足现实需求。信号发生器在仿真实验占有重要地位，对于测试仪器来说也同样不可缺少。因此对相关信号发生器的研究开发有着一定的意义。 传统的信号发生器电路复杂，控制灵活度不够，成本也相对较高。虽然我国所研制的波形发生器在一定程度上已有了一些成果，但与国外技术确实还存在一定差距，因此很有必要提高相关方面的研究。 利用单片机的控制灵活性，外设处理能力强等特点，实现频率与幅度可调的多种波形，这就克服了传统的缺点，具有良好的实用性。同时根据程序的易控制性，可以容易实现各种较复杂的调频调幅功能。 1.2波形介绍 正弦波，正弦信号可用如下形式表示 f (t)=A sin(ωt+θ) （1） 其中，A 为振幅，ω是角频率，θ为初相位。正弦函数为一周期信号如下图1所示： 图1正弦波 ·方波 方波函数是我们常用且所熟知的简单波形函数，做脉冲等，其表示形式如下：
(数字信号发生器+电子琴)实验报告
实验一数字信号发生器和电子琴制作 一、实验目的 1.熟悉matlab的软件环境，掌握信号处理的方法，能在matlab的环境下完成对 信号的基本处理； 2.学会使用matlab的GUI控件编辑图形用户界面； 3.了解matlab中一些常用函数的使用及常用运算符，并能使用函数完成基本的 信号处理； 二、实验仪器 计算机一台，matlab R2009b软件。 三、实验原理 1．数字信号发生器 MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB 和Simulink两大部分。 已知的常用正弦波、方波及三角波，可以通过matlab自带的函数实现，通过改变函数的幅值、相位和频率可以得到不同的信号。 正弦信号：y=A*sin（2*pi*f*t）； 方波信号：y=A*square(2*f*pi*x+c)； 三角波信号：y=A*sawtooth(2*pi*f*x+c)； 2. 电子琴 电子琴的每个音阶均对应一个特定频率的信号，通过调用数字信号发生器产生一系列指定的频率的声音，从而达到虚拟的电子琴的功能。界面中包含1、2、…、7共 7 个琴键，鼠标按下时即发声，松开时发声停止。同时能够产生正弦波、方波、三角波等常见的波形的数字信号，然后将数字信号写入声卡的缓冲区，最后由声卡播放出相应的声音。 已知音乐的七个音阶的主频率分别是131Hz、147Hz、165Hz、175Hz、196Hz、220Hz和247Hz，分别构造正弦波、方波和三角波，可以组成简单的电子琴。
四、实验内容 1.数字信号发生器的制作 （1）搭建GUI界面 图形用户界面（Graphical User Interface，简称GUI，又称图形用户接口）是指采用图形方式显示的计算机操作用户界面。与早期计算机使用的命令行界面相比，图形界面对于用户来说在视觉上更易于接受。 Matlab环境下的图形用户界面（GUI）是由窗口、光标、按键、菜单、文字说明等对象（Objects）构成的一个用户界面。用户通过一定的方法（如鼠标或键盘）选择、激活这些图形对象，使计算机产生某种动作或变化，比如实现计算、绘图等。MATLAB的用户，在指令窗中运行demo 打开那图形界面后，只要用鼠标进行选择和点击，就可产生丰富的内容。 利用GUI控件中自带的按钮，根据需要组成如下图1所示的数字信号发生器的Gui界面。 图1 数字信号发生器的GUI界面
四位数字显示函数信号发生器的设计和制作
《综合电子技术》 课程设计指导书 四位数字显示函数信号发生器 的设计和制作 汤栋王尧编 三江大学 电气工程与自动化学院 二OO七年十二月
、设计目的
在《模拟电子技术》和《数字电子技术》课程学习和实验的基础上 ，通过《综合 电子技术》课程设计，使学生在电子技术基础知识和设计、调试能力方面达到以下要 求： 1. 进一步加深理解电子线路基本功能单元的工作原理及其电路设计、参数选择方 法； 2. 学会绘制电路原理图、接线图，学会正确安装、调试并排除常见故障； 3. 熟悉示波器、信号发生器、稳压电源及晶体管毫伏表的正确使用，重点要求学会 使用示波器观测信号波形、幅值。 二、 设计任务 设计一个能输出正弦波、锯齿波、矩形波等信号频率，并能数字显示（四位）频率的 多波形函数发生器。 三、 技术指标 该波形发生器的主要技术指标如下： 1. 可输出正弦波、锯齿波（含三角波）、矩形波（含方波）等波形； 2. 输出信号频率范围：1HZ~9999H 并能四位数码显示。 四、 系统框图和各功能单元介绍及要求 1. 系统框图：本设计为一具有四位数字显示频率的函数发生器，其系统框图如下： 图一系统框图 2. 各单元电路及要求: 1) 电源部分 设计一组土 1.2V ?土 20V 可调直流稳压电源 2) 信号源部分 正弦波信号源： 叵洼稳压电煩 士 I2V 正弦信号濒 T 柜形渡墙号腫T *输出，正弦疲 f\f\
输出正弦电压频率f o=1KHZ f o=1OKHZ M档； 输出正弦电压V O(有效值)0.5V?5V可调；输出直流偏移电压范围:O?± 3V； 矩形波信号源 输出矩形波电压频率：1KHZ、10KHZ两档；输出矩形波电压幅值: ± 5V；输出矩形波电压直流偏移电压范围： 0 ?± 3V； 锯齿波信号源 锯齿波频率：1KHZ、10KHZ两档；锯齿波电压幅值：± 4V；可输出正反向锯齿波及三角波； 3)秒信号源：产生周期为一秒的方波信号，作为测控时基信号。 4)控制单位：产生一系列顺序脉冲，用作计数，保持，显示和复位控制，使频率计按时序 正常工作。 5)偏移放大、整形电路：将输入正弦波、三角波等被测信号变换为方波脉冲序列，以便测 量其频率。 6)计数闸门：用于产生一秒钟内的被测信号脉冲个数，便于后面电路计数显示。 7)计数、译码、驱动和显示电路：在控制电路产生的顺序脉冲控制下，周期性地计数和显 示被测信号频率。 3. 选做部分 1 )频率显示时间延长； 2)加秒信号输出功能； 3)溢出指示。 五、设计要求 1．选择各部分电路结构，按上列指示要求，设计计算有关电路各参数，并最终选出元器件；2．画出各部分电路原理图及接线图，列出各电路元器件的明细表。（注意电路图中各元器件统一编号）； 3．在原理图上标明各级电路预期的输出波形及测量值，并在接线图上选定测试点； 六、调试要求 1.列出各部分电路调试过程并自拟数据表格和所需测试的有关波形，做详细记录。 2.记录调试过程中出现的故障，经过分析并提出解决的办法。
基于DDS的数字移相信号发生器
EDA课程设计 课题名称_ 基于DDS的数字移相信号发生器 专业_ 电子信息工程____ _ _ 班级_____ _________ __ __ 学号_ 姓名_ __ __ 成绩_____ ____________ _ 指导教师___ _ ___ ___ 2014年 5 月7日
一、课程设计目的 (3) 二、设计任务 (3) 三、工作原理及模块分析 (3) 1、频率预置与调节电路 (4) 2、累加器 (4) 3、波形存储器 (4) 4、D/A转换器 (5) 四、相关程序 (5) 1、加法器 (5) （1）ADD10 (5) （2）ADD32 (7) 2、寄存器 (8) （1）REG10B (8) （2）REG32B (10) 3、ROM (11) 4、主程序 (13) 五、仿真结果： (16) 六、引脚配置和下载 (17) 七、实验心得 (18)
一、课程设计目的 1、进一步熟悉Quartus Ⅱ的软件使用方法； 2、熟悉利用VHDL设计数字系统并学习LPM_ADD_SUB、LPM ROM、LPM_FF 的使用方法； 3、学习FPGA硬件资源的使用和控制方法； 4、掌握DDS基本原理，学习利用此原理进行信号发生器的设计 二、设计任务 完成10位输出数据宽度的频率可调的移相正弦信号发生器，通过按键调节频率和初始相位，实现相位和频率可调的正弦信号发生器 三、工作原理及模块分析 直接数字频率合成器（DDS）是通信系统中常用到的部件，利用DDS可以制成很有用的信号源。与模拟式的频率锁相环PLL相比，它有许多优点，突出为（1）频率的切换迅速；（2）频率稳定度高。 一个直接数字频率合成器由相位累加器、波形ROM、D/A转换器和低通滤波器构成。DDS的原理框图如下所示： 频率预置与调节电路 累加器 累加器波形存储器 波形存储器D/A转换器 D/A转换器低通滤波器 低通滤波器K N位 N位 fc S（n） D位 S（t） 图1直接数字频率合成器原理图 其中K为频率控制字，fc为时钟频率，N为相位累加器的字长，D为ROM 数据位及D/A转换器的字长。相位累加器在时钟fc的控制下以步长K作为累加，输出N位二进制码作为波形ROM的地址，对波形ROM进行寻址，波形ROM输出的幅码S（n）经D/A转换器变成梯形波S（t）,再经低通滤波器平滑后就可以得到合成的信号波形了。合成的信号波形形状取决于波形ROM中存放的幅码，因此用DDS可以产生任意波形。本设计中直接利用D/A转换器得到输出波形，省略了低通滤波器这一环节。
(完整版)数字信号发生器的电路设计_(毕业课程设计)
1 引言 信号发生器又称信号源或者振荡器，它是根据用户对其波形的命令来产生信号的电子仪器，在生产实践和科技领域有着广泛的应用。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。信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号（各种波形），然后用其他仪表测量感兴趣的参数。信号发生器在通信、广播、电视系统，在工业、农业、生物医学领域内，在实验室和设备检测中具有十分广泛的用途。 信号发生器是一种悠久的测量仪器，早在20年代电子设备刚出现时它就产生了。随着通信和雷达技术的发展，40年代出现了主要用于测试各种接收机的标准信号发生器，使信号发生器从定性分析的测试仪器发展成定量分析的测量仪器。自60年代以来信号发生器有了迅速的发展，出现了函数发生器，这个时期的信号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，且仅能产生正弦波、方波、锯齿波和三角波等几种简单波形。到70年代处理器出现以后，利用微处理器、模数转换器和数模转换器，硬件和软件使信号发生器的功能扩大，产生比较复杂的波形。这时期的信号发生器多以软件为主，实质是采用微处理器对DAC的程序控制，就可以得到各种简单的波形。随着现代电子、计算机和信号处理等技术的发展，极大地促进了数字化技术在电子测量仪器中的应用，使原有的模拟信号处理逐步被数字信号处理所代替，从而扩充了仪器信号的处理能力，提高了信号测量的准确度、精度和变换速度，克服了模拟信号处理的诸多缺点，数字信号发生器随之发展起来。
信号发生器作为电子领域不可缺少的测量工具，它必然将向更高性能，更高精确度，更高智能化方向发展，就象现在在数字化信号发生器的崛起一样。但作为一种仪器，我们必然要考虑其所用领域，也就是说要因地制宜，综合考虑性价比，用低成本制作的集成芯片信号发生器短期内还不会被完全取代，还会比较广泛的用于理论实验以及精确度要求不是太高的实验。因此完整的函数信号发生器的设计具有非常重要的实践意义和广阔的应用前景。 2 数字信号发生器的系统总述 2.1 系统简介 信号发生器广泛应用于电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域。 本设计以AT89C52[1]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。本系统主要包括CPU模块、显示模块、键盘输入模块、数模转换模块、波形输出模块。系统电路原理图见附录A，PCB （印制电路板）图见附录B。其中CPU模块负责控制信号的产生、变化及频率的改变；模数转换模块采用DAC0832实现不同波形的输出；显示模块采用1602液晶显示，实现波型和频率显示；键盘输入模块实
信号发生器概述
信号发生器概述 凡是产生测试信号的仪器，统称为信号源，也称为信号发生器，它用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号。 信号源是根据用户对其波形的命令来产生信号的电子仪器。信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号（各种波形），然后用其它仪表测量感兴趣的参数。可见信号源在电子实验和测试处理中，并不测量任何参数，而是根据使用者的要求，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以达到测试的需要。 信号源的分类和作用 信号源有很多种分类方法，其中一种方法可分为混和信号源和逻辑信号源两种。其中混和信号源主要输出模拟波形；逻辑信号源输出数字码形。混和信号源又可分为函数信号发生器和任意波形/函数发生器，其中函数信号发生器输出标准波形，如正弦波、方波等，任意波/函数发生器输出用户自定义的任意波形；逻辑信号发生器又可分为脉冲信号发生器和码型发生器，其中脉冲信号发生器驱动较小个数的的方波或脉冲波输出，码型发生器生成许多通道的数字码型。如泰克生产的AFG3000系列就包括函数信号发生器、任意波形/函数信号发生器、脉冲信号发生器的功能。 另外，信号源还可以按照输出信号的类型分类，如射频信号发生器、扫描信号发生器、频率合成器、噪声信号发生器、脉冲信号发生器等等。信号源也可以按照使用频段分类，不同频段的信号源对应不同应用领域。 下面我们将对函数信号发生器和任意波形/函数发生器做简要介绍： 1、函数信号发生器 函数发生器是使用最广的通用信号源，提供正弦波、锯齿波、方波、脉冲波等波形，有的还同时具有调制和扫描功能。 函数波形发生器在设计上分为模拟式和数字合成式。众所周知，数字合成式函数信号源（DDS）无论就频率、幅度乃至信号的信噪比（S/N）均优于模拟式，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（phaseJitter）及频率漂移均能达到相当稳定的状态，但数字式信号源中，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，如今市场上的大部分函数信号发生器均为DDS信号源。 2、任意波形发生器 任意波形发生器，是一种特殊的信号源，不仅具有一般信号源波形生成能力，而且可以仿真实际电路测试中需要的任意波形。在我们实际的电路的运行中，由于各种干扰和响应的存在，实际电路往往存在各种缺陷信号和瞬变信号，如果在设计之初没有考虑这些情况，有的将会产生灾难性后果。任意波发生器可以帮您完成实验，仿真实际电路，对您的设计进行全面的测试。 由于任意波形发生往往依赖计算机通讯输出波形数据。在计算机传输中，通过专用的波
数字信号发生器
第1章摘要 MATLAB是一个数据分析和处理功能十分强大的工程实用软件，具有很多工具箱，他的数据采集工具箱为实现数据的输入和输出提供了十分方便的函数和命令，以及数字信号处理工具箱使在数字信号处理方面方便实用。数字信号发生器是一种基于软硬件实现的波形发生器，可以实现各种基本波形的产生。由于工程中各种复杂的信号是由这些基本信号叠加而成的，而这些简单信号都可以有数字信号发生器来实现，在工程分析和实验教学中广泛实用，所以设计一种简单而实用的数字信号发生器很有必要。 在本文中将介绍用matlab设计一个简单的信号发生器的基本流程，详细的介绍设计的技术路线和实现方法以及存在的问题。 关键词：Matlab，数字信号发生器
Abstract MATLAB is an very powerful and practical software in data analysis and processing in engineering, it contains many toolboxes such as data acquisition toolbox and data processing toolbox. It's data acquisition toolbox provide many very convenient functions and commands for the input and output of data. Digital signal generator is a software and hardware based waveform generator, can produce a variety of basic waveform. In engineering, many complex signals are combined with this basic waveform, so it is necessary to develop a digital signal generator for teaching and experiment use. In this article, I will introduced how to design a simple signal generator in details. I will also introduce the technology route and my problems. Keywords: Matlab, Digital Signal Generator
简易信号发生器的设计实现
EDA课程设计简易信号发生器的设计实现 小组成员：XXXXXX XXXXX 专业：XXXXX 学院：机电与信息工程学院指导老师：XXXXXX 完成日期：XX年XX月XX日
目录 引言 (3) 一、课程设计内容及要求 (3) 1、设计内容 (3) 2、设计要求 (3) 二、设计方案及原理 (3) 1、设计原理 (3) 2、设计方案 (4) （1）设计思想 (4) （2）设计方案 (4) 3、系统设计 (5) （1）正弦波产生模块 (5) （2）三角波产生模块 (6) （3）锯齿波产生模块 (6) （4）方波产生模块 (6) （5）波形选择模块 (6) （6）频率控制模块 (6) （7）幅度控制模块 (6) （8）顶层设计模块 (7) 三、仿真结果分析 (7) 波形仿真结果 (7) 1、正弦波仿真结果 (7) 2、三角波仿真结果 (8) 3、锯齿波仿真结果 (8) 4、方波仿真结果 (8) 5、波形选择仿真结果 (9) 6、频率控制仿真结果 (9) 四、总结与体会 (10) 五、参考文献 (10) 六、附录 (11)
简易信号发生器 引言 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范的应用。它能够产生多种波形，如正弦波、三角波、方波、锯齿波等，在电路实验和设备检验中有着十分广范的应用。 本次课程设计采用FPGA来设计多功能信号发生器。 一、课程设计内容及要求 1、设计内容 设计一个多功能简易信号发生器 2、设计要求 （1）完成电路板上DAC的匹配电阻选择、焊接与调试，确保其能够正常工作。 （2）根据直接数字频率合成（DDFS）原理设计正弦信号发生器，频率步进1Hz，最高输出频率不限，在波形不产生失真（从输出1KHz正弦转换为输出最高频率正弦时，幅度衰减不得大于10%）的情况下越高越好。频率字可以由串口设定，也可以由按键控制，数码管上显示频率傎。 （3）可以控制改变输出波形类型，在正弦波、三角波、锯齿波、方波之间切换。 （4）输出波形幅度可调，最小幅度步进为100mV。 二、设计方案及原理 1、设计原理 （1）简易信号发生器原理图如下
信号发生器的基本参数和使用方法
信号发生器 本人介绍一下信号发生器的使用和操作步骤. 1、信号发生器参数性能 频率范围：0.2Hz ~2MHz 粗调、微调旋钮 正弦波, 三角波, 方波, TTL 脉波 0.5" 大型LED 显示器 可调DC offset 电位 输出过载保护 信号发生器/信号源的技术指标: 波形正弦波, 三角波, 方波, Ramp 与脉波输出 振幅>20Vp-p (open circuit)；>10Vp-p (加50Ω负载) 阻抗50Ω+10% 衰减器-20dB+1.0dB (at 1kHz) DC 飘移<-10V ~ >+10V, (<-5V ~ >+5V 加50Ω负载) 周期控制 1 : 1 to 10 : 1 continuously rating 显示幕4位LED显示幕 频率范围0.2Hz to2MHz(共7 档) 频率控制Separate coarse and fine tuning
失真< 1% 0.2Hz ~ 20kHz , < 2% 20kHz ~ 200kHz 频率响应< 0.2dB 0.2Hz ~100kHz；< 1dB100kHz~2MHz 线性98% 0.2Hz ~100kHz；95%100kHz~2MHz 对称性<2% 0.2Hz ~100kHz 上升/下降时间<120nS 位准4Vp-p±1Vp-p ~ 14.5Vp-p±0.5Vp-p 可调 上升/下降时间<120nS 位准>3Vpp 上升/下降时间<30nS 输入电压约0V~10V ±1V input for 10 : 1 frequency ratio 输入阻抗10kΩ(±10%) 交流100V/120V/220V/230V ±10%, 50/60Hz 电源线×1, 操作手册×1, 测试线GTL-101 ×1
基于单片机的信号发生器的设计
唐山师范学院 题目基于单片机的信号发生器的设计 院系名称：电子信息科学与技术 学号： 摘要 波形发生器即简易函数信号发生器，是一个能够产生多种波形，如三角波、锯
齿波、方波、正弦波等波形电路。函数信号发生器在电路实验和设备仪器中具有十分广泛的用途。通过对函数发生器的原理以及构成分析，可设计一个能变换出三角波、锯齿波、方波、正弦波的函数波形发生器。在工业生产和科研中利用函数信号发生器发出的信号，可以对元器件的性能及参数进行测量，还可以对电工和电子产品进行指数验证、参数调整及性能鉴定。常用的信号发生器绝大部分是由模拟电路构成的，当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，这样不仅参数准确度难以保证，而且体积和功耗都很大，而由数字电路构成的低频信号发生器，虽然其性能好但体积较大，价格较贵，因此，高精度，宽调幅将成为数字量信号发生器的趋势。 本文介绍的是利用89C52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，89C52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。 本设计核心任务是：以AT89C52为核心，结合D/A转换器和DAC0832等器件，用仿真软件设计硬件电路，用C语言编写驱动程序，以实现程序控制产生正弦波、三角波、方波、三种常用低频信号。可以通过键盘选择波形和输入任意频率值。
关键词： AT89C52单片机函数波形发生器 DAC0832 方波三角波正弦波 目次 1 引言 (4) 2 系统设计 (6) 方案 (6) 器件选择 (6) 总体系统设计 (6) 硬件实现及单元电路设计 (7) 单片机最小系统设计 (7) D/A转换器 (8) 运算放大器电路 (10) LED显示器接口电路 (11) 波形产生原理及模块设计 (11) 显示模块设计 (13) 键盘显示模块设计 (14) 软件设计流程 (14) 软件中的重点模块设计 (14) 3 输出波形种类与频率的测试 (18) 测量仪器及调试说明 (18) 调试过程 (18) 调试结果 (22) 结论 (23) 致谢 (25) 参考文献 (26) 附录A 源程序 (27)
基于单片机的全数字信号发生器设计
基于单片机的全数字信号发生器设计 设备技术网时间:2010-4-13 来源：电子技术网作者： 工业设备常用频率量信号作为采集量，如使用光电编码器采信数据，当调试使用频率信号的设备时，由于机械等部份还未动作，无法采集信号，因此需要使用信号发生器。对于在工业现场使用的设备，其要求与实验室设备并不相同，如果直接使用实验室中所用的标准信号发生器，往往会觉得其体积过大、价格太高、使用较麻烦等。工业现场使用的设备，其绝对精度要求并不高，关键要稳定可靠， 便于携带和使用。 一、性能分析 这个项目的目标是替代工业现场的频率采样装置，典型的如光电编码器。通过调查，确认最终要制作的信号发生器的性能指标如下：频率范围：0~1Hz，以0.1Hz步进，1~500Hz，以1Hz步进；波形：矩形波或方波均可；精度：频率值的相对误差不超过±1%；功能：（1）信号发生，信号发生器以给定的频率输出信号；（2）脉冲个数计数，仪器可对本身已发出的脉冲个数进行计数；（3）设定值 可存储，每次上电自动调出前次设定值。 二、初步设计 在确定了性能指标后，可以进行初步设计，考虑其显示、操作等方面的要求。 1、显示部分 待设定的频率值最高为500HZ，只要3位数码管即可；要求对输出脉冲计数，虽未给出要求的计数值，但3位数码管最大仅能计到999，似乎太少了一些，再考虑到该仪器以后的扩展，如希望以后能加一些高端点频（600、700、800、900、1000、2000、5000、10K等），需要更多的数码管显示， 因此最终选择5位数码管显示。
2、键盘部分 键盘有很多方案可供选择，如工业品中常用的三键或四键方案，当然也可以用多键（如市售有一些标准的12或16键键盘）等，经过反复比较，考虑到易制作、易使用等等诸多因素，最终将键的个 数确定为5个。 键盘操作方案是仪器易用性的很重要的一个方面，这并非仪器的关键部分，但键盘、显示程序的工作量往往占据整个设计的很大的一部份。对键盘设计，重要的是要确定各按键功能，描述出各键的 具体操作。 本仪器的键设计如下： 1．工作状态描述 由转换键切换两种状态（1）显示设定的频率值（2）显示脉冲个数值 2．键定义 切换键增加键减少键开启/停止键清除键 3．键操作描述 切换键：切换两种工作状态 增加和减少键：在显示设定频率值时按，按增加键、减少键设定频率，范围为0.1~500HZ，每按一次增加键，设定值加1，如果按着键不放，稍后进入连续状态，设定值快速增加；按减少键，设定值减1，如果按着键不放，稍后进入连续状态，设定值快速减少。当频率设定值小于1以后，每按一 次增加或减少键，设定值增加或减少0.1。 开启/停止键：开始/停止信号发生 清除键：用于清除当前脉冲个数的计数值。 4．工作过程 开机后，信号发生器自动运行，有信号输出，按下“开启/停止”键，则信号发生器停止工作，没有
基于MATLAB的数字信号发生器报告
基于MATLAB的数字信号发生器设计报告 摘要：数字信号发生器是基于软硬件实现的一种波形发生仪器。在工工程实践中需要检测和分析的各种复杂信号均可分解成各简单信号之和，而这些简单信号皆可由数字信号发生器模拟产生，因此它在工程分析和实验教学有着广泛的应用。MATLAB是一个数据分析和处理功能十分强大的工程实用软件，他的数据采集工具箱为实现数据的输入和输出提供了十分方便的函数和命令，在数字信号处理方面方便实用。本文介绍了使用MATLAB建立一个简单数字信号发生器的基本流程，并详细叙述了简单波形（正弦波、方波、三角波、锯齿波、白噪声）信号的具体实现方法。 关键字：MATLAB ，数字信号发生器 1概述 随着计算机软硬件技术的发展，越来越多现实物品的功能能够由计算机实现。信号发生器原本是模拟电子技术发展的产物，到后来的数字信号发生器也是通过硬件实现的，本文将给出通过计算机软件实现的数字信号发生器。 信号发生器是一种常用的信号源，广泛应用于电子技术实验、自控系统和科学研究等领域。传统的台式仪器如任意函数发生器等加工工艺复杂、价格高、仪器面板单调、数据存储、处理不方便。以Matlab
和LabVlEW 为代表的软件的出现，轻松地用虚拟仪器技术解决了这些问题。 Matlab 是一个数据分析和处理功能十分强大的工程实用软件，他的数据采集工具箱（data acquisition toolbox ）为实现数据的输入和输出提供了十分方便的函数和命令，利用这些函数和命令可以很容易地实现对外部物理世界的信号输出和输入。根据声卡输出信号的原理，采用Matlab 软件编程，可以方便地输出所需要的正弦波、三角波、方波等多种信号，有效地实现信号发生器的基本功能。 2 设计原理 要设计的数字信号有正弦信号、方波信号、三角波、锯齿波、白噪声、脉冲信号。其中，前五种波形都可以利用MATLAB 提供的函数实现，并根据输入的幅值、相位、频率等信息进行调整。脉冲信号由自己编写程序实现，并以定义的时间节点控制脉冲出现的时刻。 2.1 正弦信号的实现 正弦波信号的数学表达式如2.1， ()sin 2y A ft πφ=+ 2.1 其中：A 为幅值； f 为频率； φ为相位。 在MATLAB 中，相应的数字信号可以由下式2.2计算，
高频数字信号发生器使用技巧
高频数字信号发生器使用技巧 产品图示 SG-1501B信号发生器 SG-1501B操作使用方法 1.SEQ亮才自动调用/查看序列设置状态。 2.RTN是返回预设的开始地址值，比如00。BEGIN是设置序列的开始地址值，比如00，END则为设置末尾地址值，比如99。这几个值都可以预先设定的。△F为频率偏差，分＋，－，即在现设置的频率基础上增减频率量。 3.按SHIFT+FREQ（STEP）,LEVEL（STEP）,ADDR（ADRS）分别是设置对应项的步进值,注意A,B,C,D输出电平LEVEL 预设值是设置好参数后按对应的A,B,C,D键。按SHIFT+MOD（PILOT）为设置导频的值0－15％。 4.导频--在发送端为了降低发射机功率，所以只发送含有信息的边带信号，而抑制不含信息的载波分量时留下的一个小分量，用于在接收端利用窄带滤波器以恢复载波。导频这个具备所有波的基本特征，有特定的频率、相位、幅度的载波频率为基准，对其参数进行解调得到我们需要的信息。 5.FM模式下，可用内部调制频率400Hz、1kHz，或外部调制EXT。预设FM：3.5kHz、22.5kHz和75kHz，频率偏移范围0~100kHz。 6.STERO与MAIN,LEFT,RIGHT,SUB或按SHIFT+SUB（EXT L&R），LEFT和RIGHT结合使用。立体声预设调制：37%，100%，立体声调制深度0－100％，其中可以选择包含0－15％导频PILOT。 7.AM模式下，可选内部调制频率400Hz、1kHz，或外部调制EXT。调幅深度0－60％，按SHIFT+EXT（30%）可选预设的30％。
信号发生器的设计(DOC)
燕山大学 课程设计说明书 课程名称数字信号原理及应用 题目信号发生器设计 学院（系）电气工程学院 年级专业2011级检测技术与仪器一班学号110103020051 学生姓名赵冰飞 指导教师王娜 教师职称讲师
电气工程学院《课程设计》任务书 课程名称：数字信号处理课程设计 基层教学单位：仪器科学与工程系指导教师： 学号学生姓名（专业）班级设计题目11、信号发生器设计 设 计 技术参数产生如下信号：方波信号、锯齿波信号、抽样信号、冲击串信号、实指数信号、正弦信号 设 计 要 求 设计良好的人机界面，每个按键对应一种波形 参考资料数字信号处理方面资料MATLAB方面资料 周次前半周后半周 应完成内容收集消化资料、学习MA TLAB软件， 进行相关参数计算 编写仿真程序、调试 指导教师签字基层教学单位主任签字 说明：1、此表一式四份，系、指导教师、学生各一份，报送院教务科一份。 2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。 电气工程学院教务科
摘要 数字信号发生器是基于软硬件实现的一种波形发生仪器。在工程实践中需要检测和分析的各种复杂信号均可分解成各个简单信号之和,而这些简单信号皆可由数字信号发生器模拟产生,因此它在工程分析和实验教学有着广泛的应用。MATLAB是一个数据分析和处理功能十分强大的工程实用软件,他的数据采集工具箱为实现数据的输入和输出提供了十分方便的函数和命令,在数字信号处理方面方便实用。本文介绍了使用MATLAB建立一个简单数字信号发生器的基本流程,并详细叙述了简单波形方波、抽样信号、锯齿波、冲击波、正弦信号、冲击串信号、实指数信号、的具体实现。
数字信号发生器毕业设计
数字信号处理结业论文 姓名：杨世彪 学号：031240533
基于AT89S51单片机的数字信号发生器 【摘要】 智能仪器的出现，极大地扩充了传统仪器的应用范围。智能仪器凭借其体积小、功能强、功耗低等优势，迅速地在家用电器、科研单位和工业企业中得到了广泛的应用。 本系统是基于AT89S51单片机设计的数字式波形发生器。采用AT89S51作为系统的控制核心，外围电路采用数字/模拟转换电路（DAC0832），运放电路（MC1458），按键，ISP接口等。通过按键控制切换产生正弦波，锯齿波，三角波，方波，各类型信号的频率统一为100HZ，而幅值在-5V~+5V范围内可调。本设计电路原理简单，性能较好，具有一定的实用性和参考价值。 【关键词】单片机 ,波形发生器，D/A电路 DIGITAL SIGNAL GENERATOR DESIGN BASED ON AT89S51 【ABSTRACT】 The emergence of intelligent machines, which greatly expanded the scope of application of traditional instruments. Intelligent instrument, with its small size, powerful, low-power advantages of home appliances quickly, research institutes and industrial enterprises has been widely used. The system is a digital waveform generator based on single chip computer.
如何使用函数信号发生器
如何使用函数信号发生器 认识函数信号发生器 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. 这是通用模拟式函数信号发生器的结构，是以三角波产生电路为基础经二极管所构成的正弦波整型电路产生正弦波，同时经由比较器的比较产生方波,换句话说，如果以恒流源对电容充电，即可产生正斜率的斜波。同理，右以恒流源将储存在电容上的电荷放电即产生负斜率的斜波，电路结构如下： 当I1 =I2时，即可产生对称的三角波，如果I1 > >I2，此时即产生负斜率的锯齿波，同理I1 < < I2即产生正斜率锯齿波。 再如图二所示，开关SW1的选择即可让充电速度呈倍数改变，也就是改变信号的频率，这也就是信号源面板上频率档的选择开关。同样的同步地改变I1及I2，也可以改变频率，这也就是信号源上调整频率的电位器，只不过需要简单地将原本是电压信号转成电流而已。 而在占空比调整上的设计有下列两种思路： 改变电平的幅度，亦即改变方波产生电路比较器的参考幅度，即可达到改变脉宽而频率不变的特性，但其最主要的缺点是占空比一般无法调到20%以下，导致在采样电路实验时，对瞬时信号所采集出来的信号有所变动，如果要将此信号用来作模数（A/D)转换，那么得到的数字信号就发生变动而无所适从。但不容否认的在使用上比较好调。 2、占空比变，频率跟着改变，其方法如下： 将方波产生电路比较器的参考幅度予以固定（正、负可利用电路予以切换），改变充放电斜率，即可达成。 这种方式的设计一般使用者的反应是“难调”，这是大缺点，但它可以产生10%以下的占空比却是在采样时的必备条件。 以上的两种占空比调整电路设计思路，各有优缺点，当然连带的也影响到是否能产生“像样的”锯齿波。 接下来PA（功率放大器）的设计。首先是利用运算放大器（OP) ，再利用推拉式(push-pull)放大器（注意交越失真Cross-distortion的预防）将信号送到衰减网路，这部分牵涉到信号源输出信号的指标，包含信噪比、方波上升时间及信号源的频率响应，好的信号源当然是正弦波信噪比高、方波上升时间快、三角波线性度要好、同时伏频特性也要好，（也即频率上升，信号不能衰减或不能减太大），这部分电路较为复杂，尤其在高频时除利用电容作频率补偿外，也牵涉到PC板的布线方式，一不小心，极易引起振荡，想设计这部分电路，除原有的模拟理论基础外尚需具备实际的经验，“Try Error”的耐心是不可缺少的。 PA信号出来后，经过π型的电阻式衰减网路，分别衰减10倍（20dB)或100倍（40dB),此时一部基本的函数波形发生器即已完成。（注意：选用π型衰减网络而不是分压电路是要让输出阻抗保持一定）。 一台功能较强的函数波形发生器，还有扫频、VCG、TTL、 TRIG、 GATE及频率计等功能，其设
函数信号发生器使用说明(超级详细)
函数信号发生器使用说明 1－1 SG1651A函数信号发生器使用说明 一、概述 本仪器是一台具有高度稳定性、多功能等特点的函数信号发生器。能直接产生正弦波、三角波、方波、斜波、脉冲波，波形对称可调并具有反向输出，直流电平可连续调节。TTL可与主信号做同步输出。还具有VCF输入控制功能。频率计可做内部频率显示，也可外测1Hz~的信号频率，电压用LED显示。 二、使用说明 面板标志说明及功能见表1和图1 图1 表1 序 面板标志名称作用号 1电源电源开关按下开关，电源接通，电源指示灯亮 2 1、输出波形选择 波形波形选择 2、与1 3、19配合使用可得到正负相锯齿波和脉
DC1641数字函数信号发生器使用说明 一、概述 DC1641使用LCD显示、微处理器（CPU）控制的函数信号发生器，是一种小型的、由集成电路、单片机与半导体管构成的便携式通用函数信号发生器，其函数信号有正弦波、三角波、方波、锯齿波、脉冲五种不同的波形。信号频率可调范围从~2MHz，分七个档级，频率段、频率值、波形选择均由LCD显示。信号的最大幅度可达20Vp-p。脉冲的占空比系数由10%~90%连续可调，五种信号均可加±10V的直流偏置电压。并具有TTL电平的同步信号输出，脉冲信号反向及输出幅度衰减等多种功能。除此以外，能外接计数输入，作频率计数器使用，其频率范围从10Hz~10MHz（50、100MHz[根据用户需要]）。计数频率等功能信息均由LCD显示，发光二极管指示计数闸门、占空比、直流偏置、电源。读数直观、方便、准确。 二、技术要求 函数发生器 产生正弦波、三角波、方波、锯齿波和脉冲波。 2.1.1函数信号频率范围和精度 a、频率范围 由~2MHz分七个频率档级LCD显示，各档级之间有很宽的覆盖度， 如下所示： 频率档级频率范围（Hz） 1 ~2 10 1~20 100 10~200
基于AD9833信号发生器的设计
?产品与市场? 收稿日期：２００８－０２－０３ 作者简介：肖伸平（１９６５－），男，教授， 硕士生导师。主要从事鲁棒控制、智能控制等研究；窦颖艳（１９８４－），女，河北衡水人，在读硕士研究生。主要从事智能控制理论的研究。 ０引言 直接数字频率合成技术（ｄｉｒｅｃｔｄｉｇｉｔａｌｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒ， ＤＤＳ）是近几年发展起来的一种新的频率合成技术。该 技术具有低成本、低功耗、高分辨率、频率切换时间短、相位连续、相噪低、结构简单、体积小等优点，广泛使用在电信与电子仪器领域，是实现设备全数字化的一项关键技术。作为通信系统的信号发生器也越来越多地采用了该技术。本文介绍一款基于ＤＤＳ芯片ＡＤ９８３３ ［１￣２］ 信号发生器的设计方案。 １ＡＤ９８３３芯片 １．１ＡＤ９８３３芯片主要参数 ＡＤ９８３３是一款低功耗、可编程波形发生器，能够 产生正弦波、三角波、方波输出。其主要特性如下：频率和相位可数字编程；工作电压为３Ｖ时，功耗仅为 ２０ｍＷ；输出频率范围为０ＭＨｚ～１２．５ＭＨｚ；频率寄存器 为２８位（在２５ＭＨｚ的参考时钟下，精度为０．１Ｈｚ）；可选择正弦波、三角波、方波输出；无需外接元件，３线 ＳＰＩ接口，温度范围为－４０°Ｃ～＋１０５°Ｃ。 １．２内部结构框图 ＡＤ９８３３内部结构框图如图１。ＡＤ９８３３的内部电路 主要有数控振荡器（ＮＣＯ）、频率和相位调节器、正弦只读存储器（ＳｉｎｅＲＯＭ）、数模转换器（ＤＡＣ）、电压调整器。其核心是２８位的相位累加器，它由加法器和相位 寄存器组成，每来１个时钟，相位寄存器以步长增加，相位寄存器的输出与相位控制字相加后输入到正弦查询表地址中。正弦查询表包含１个周期正弦波的数字幅度信息，每个地址对应正弦波中０°～３６０°范围内的１个相位点。查询表把输入的地址相位信息映射成正弦波幅度的数字量信号，驱动ＤＡＣ输出模拟量。相位寄存器每经过２２８／Ｍ个ＭＣＬＫ时钟后回到初始状态，相应的正弦查询表经过一个循环回到初始位置，这样就输出了一个正弦波。输出正弦波频率为： ｆＯＵＴ＝Ｍ（ＦＭＣＬＫ／２２８） 其中，Ｍ为频率控制字，由外部编程给定，其范围为０≤Ｍ≤２２８－１。 ＶＤＤ引脚为ＡＤ９８３３的模拟部分和数字部分供电， 供电电压为２．３Ｖ～５．５Ｖ。ＡＤ９８３３内部数字电路工作电压为２．５Ｖ，其板上的电压调节器可以从ＶＤＤ产生２．５Ｖ稳定电压。若ＶＤＤ小于等于２．７Ｖ，引脚ＣＡＰ／２．５Ｖ应直接连接至ＶＤＤ。 基于ＡＤ９８３３信号发生器的设计 肖伸平，窦颖艳，曾红兵，邹恩 （湖南工业大学，湖南株洲４１２００８） 摘要：介绍了基于ＡＤ９８３３的信号发生器的设计方案，由单片机ＡＴ８９Ｓ５２完成系统的控制功能；幅度控 制采用ＡＤ８３２０可编程增益放大器和Ｄ／Ａ转换芯片ＴＬＣ７５２８实现；功率放大电路采用高速缓冲器 ＢＵＦ６３４，最大可输出２５０ｍＡ的电流。实验表明该系统能够产生正弦波、方波和三角波三种周期性 波形，且能实现从１Ｈｚ～２ＭＨｚ的稳定输出，频率稳定度优于１０－４。 关键词：信号发生器；直接数字频率合成；ＡＤ９８３３中图分类号：ＴＮ７８２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－６６７３（２００８）０２－０６７－０３ 机电产品开发与创新 Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ＆ＩｎｎｏｖａｔｉｏｎｏｆＭａｃｈｉｎｅｒｙ＆ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＰｒｏｄｕｃｔｓ Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．２Ｍａｒ．，２００８第２１卷第２期２００８年３月 图１ＡＤ９８３３内部结构框图 Ｆｉｇ．１ＴｈｅｉｎｔｅｒｉｏｒｆｒａｍｅｗｏｒｋｏｆＡＤ９８３３ ６７