函数信号发生器论文
基于FPGA的函数信号发生器设计毕业设计(论文) 精品
基于FPGA的函数信号发生器设计摘要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。
随着我国经济和科技的发展，对相应的测试仪器和测试手段也提出了更高的要求，信号发生器己成为测试仪器中至关重要的一类。
本文在探讨函数信号发生器几种实现方式的基础上，采用直接数字频率合成（DDS）技术实现函数信号发生器。
在对直接数字频率合成（DDS）技术充分了解后，本文选择以Altera公司生产的FPGA芯片为核心，以硬件描述语言Verilog HDL为开发语言，设计实现了可以产生任意波形（以正弦波为例）和固定波形的（以方波和锯齿波为例）的函数信号发生器。
文中详细阐述了直接数字频率合成（DDS）、波形产生以及调幅模块的设计，并给出了相应的仿真结果。
本文最后给出了整个系统的仿真结果，即正弦波、方波、锯齿波的波形输出。
实验表明，用现场可编程门阵列（FPGA）设计实现的采用直接数字频率合成（DDS）技术的函数信号发生器，克服了传统方法的局限，实现了信号发生器多波形输出以及方便调频、调幅的功能。
关键词函数信号发生器；直接数字频率合成；现场可编程门阵列；Verilog HDLAbstractFunction Generator is an indispensable tool in a process of various tests and experiments. It is widely used in communication, measurement, radar, control, teaching and other fields. With the development of China's economic and technological, the corresponding test equipment and test methods are also put forward higher requirements, and the signal generator has become a vital test instrument.The article examines the several implementations of the function generator. And it has achieved the function generator which is completed by direct digital frequency synthesis (DDS) technology . Through understanding the direct digital frequency synthesis (DDS) technology, this paper chose to the Altera Corporations’ FPGA chips as the core of design. The function generator which can produce sine, square wave, sawtooth wave was designed. It also used hardware description language Verilog HDL as development language. The paper described the design of the main module, such as direct digital synthesizer (DDS), waveform generation and modulation module. And the corresponding simulation results were also presented.At last, the simulation results of the whole system were presented, that is, sine, square, sawtooth waveform has been carried out. Experiments show that the function generator based on FPGA and direct digital frequency synthesis (DDS)technology has overcame the limitations of traditional methods and achieved a signal generator which can generate multiple waveforms and has facilitate FM, AM function.Keywords Function Genenrator Direct Digital Freguency Synthesizer FPGA Verilog HDL目录1绪论 (1)1.1背景及意义 (1)1.2波形发生器研究现状 (1)1.2.1波形发生器的发展状况 (1)1.2.2国外波形发生器产品介绍 (2)1.3本设计的主要工作 (2)2系统基本原理 (4)2.1函数信号发生器的几种实现方式 (4)2.1.1程序控制输出方式 (4)2.1.2 DMA输出方式 (4)2.1.3可变时钟计数器寻址方式 (4)2.1.4直接数字频率合成方式 (4)2.2频率合成器简介 (5)2.2.1频率合成技术概述 (5)2.2.2频率合成器主要指标 (6)2.3 DDS原理 (6)2.3.1相位累加器 (7)2.3.2波形ROM (8)2.3.3 DDS频率合成器优缺点 (8)2.4现场可编程门阵列(FPGA) (9)2.4.1 FPGA简介 (9)2.4.2 FPGA特点 (9)2.4.3 FPGA工作状态 (10)2.4.4 FPGA的编程技术 (10)2.4.5 FPGA器件配置方式 (10)2.4.6使用FPGA器件进行开发的优点 (11)2.5 Verilog HDL语言简介 (11)3系统软件设计 (13)3.1编程软件的介绍 (13)3.1.1 Quartus II简介 (13)3.1.2 Quartus II设计流程 (13)3.2 Quartus II系统工程设计 (14)3.2.1创建工程 (14)3.2.2新建Verilog源文件 (15)3.2.3工程编译 (15)3.2.4生成模块电路 (15)3.2.5新建Block Diagram/Schematic File并添加模块电路 (16)3.2.6设计Vector Waveform File (16)3.3函数信号发生器的系统设计 (17)3.3.1系统总体设计 (18)3.3.2 FPGA系统设计流程 (18)3.3.3 FPGA系统模块设计 (19)4系统模块设计及仿真 (21)4.1频率寄存器模块设计 (21)4.2 DDS模块设计 (22)4.2.1 32位加法器 (22)4.2.2相位寄存器 (23)4.3波形产生模块设计 (24)4.3.1正弦波形ROM (24)4.3.2方波模块 (26)4.3.3锯齿波模块 (27)4.4调幅模块设计 (28)5系统调试 (30)5.1调试 (30)5.2仿真结果 (30)结论 (32)致谢 (33)参考文献 (34)附录 (35)附录1系统整体设计图 (35)附录2各模块源程序 (35)1绪论1.1背景及意义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。
函数信号发生器论文
本文作者(梅领亮),请您在阅读本文时尊重作者版权。
摘要:提出了一种采用MAX038的函数信号发生器的设计,可生成频率可调的正弦波、方波以及三角波。
系统由单片机控制模块、键盘、LCD液晶显示,MAX038波形产生器、DAC输出电路和末级放大电路构成,调制信号既可由外部的频率档粗调,也可以通过单片机实现微调。
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,LCD显示当前所选信号的频率调整情况,具有界面提示功能,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:MAX038;单片机;频率调节;界面提示Design of Signal Generator Based on MAX038 and Single-Chip MCUMEI Ling-liang(Guangdong Zhengye Technology CO. LTD, Dongguan 523270, China)Abstract: A Signal Generator is designed based on MAX038, to create a sine wave, a triangle wave or a square wave, its frequency can be adjusted. The system is made up of single-chip microcontroller module, keyboard, LCD Liquid-crystal display, MAX038 signal generator, DAC output circuit and last stage enlargement circuit. Its frequency not only can be roughly adjusted by external frequency range, but also can be carefully modulated by single-chip microcontroller circuit. The single-chip micro controller circuit takes charge of user interactive and frequency modulation, the Keyboard is used to input frequency value and choose wave profile, LCD displays the value of selected wave with interface prompt function, the last stage enlargement circuit rightly amplifies the signal generated by MAX038 and enhances the amplitude and intensity of signal.Key words: MAX038; single-chip micro controller; frequency modulation; interface prompt1 概述信号发生器又称信号源或振荡器,是最重要的测量仪器之一,在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
最新毕业设计(论文)-函数信号发生器设计
题目：函数信号发生器设计（2）系（部）：信息科学与技术系专业班：通信工程0302班姓名：学号：20031181064指导教师：2007 年5 月25 日毕业设计（论文）开题报告函数信号发生器设计（2）The Design of Function Signal Generating Device (2)摘要函数信号发生器是指能自动产生方波、正弦波、三角波等电压波形的仪器, 它在实验及科学研究中得到了广泛应用。
本课题的任务是设计一个函数信号发生器，使其能自动产生方波、三角波以及正弦波。
本论文主要针对函数信号发生器进行论述，它基本可分为四部分，第一部分主要是对设计中应用到的一些模电数电方面的知识如电压比较器，积分器，差分放大器等进行简单介绍；第二部分的主要内容是提出了以下两种设计方案：第一种方案是基于单片集成芯片MAX038函数信号发生器的设计，第二种方案是基于晶体管、运放IC等函数信号发生器的设计，并且对这两种方案的优点和缺点进行分析比较，最后确定采用第二种方案来完成函数信号发生器的设计。
第三部分就具体介绍了我的设计方案—基于晶体管、运放IC等函数信号发生器的设计，它是本文的核心，该部分讲述了性能指标、原理框图、以及如何通过参数计算来确定设计电路等几个方面的内容；文章第四部分就主要介绍了调试安装的方法，并对设计中出现的故障进行了简要分析。
关键字：函数信号发生器; 差分放大器; 积分器AbstractThe function signal generating device is refers can automatically have voltage waveform the and so on the square-wave, sine wave, triangle wave instrument, it obtained the widespread application in the experiment and the scientific research. This topic duty designs a function signal generating device, enables its automatically to have the square-wave, the triangle wave as well as the sine wave. The present paper mainly aims at the function signal generating device to carry on the elaboration, it is basic may divide into four parts, the first part mainly is to some mold electricity number electricity aspects knowledge like voltage comparators which designs applies, the integrator, the differential amplifier and so on carries on the simple introduction; The second part of main content was proposed following two kind of design proposal: The first kind of plan is based on the monolithic integrated chip MAX038 function signal generating device design, the second kind of plan is based on the transistor, transports puts function signal generating device the and so on the IC design, and carries on the analysis comparison to these two kind of plans merit and the shortcoming, finally determined uses the second kind of plan to complete the function signal generating device the design. The third part specifically introduced my design proposal - based on the transistor, transports puts function signal generating device the and so on the IC design, it is this article core, did this part narrate the performance index, the functional block diagram, how as well as calculates through the parameter determines the design electric circuit and so on several aspects the content; The article fourth part mainly introduced the debugging installment method, and to designed the breakdown which appeared to carry on the brief analysis.Key words: Function signal generating device Differential amplifier Integrator目录摘要 (I)Abstract (II)绪论 (1)1 函数信号发生器相关知识与基本原理 (2)1.1 电压比较器 (2)1.1.1 简单电压比较器 (2)1.1.2 滞回比较器 (3)1.1.3 窗口比较器 (3)1.2 方波发生器 (4)1.3 积分器 (5)1.4 差分放大器 (6)1.4.1 传输特性 (6)1.4.2 共模特性 (7)2 函数发生器设计方案 (9)2.1 基于单片集成芯片MAX038函数信号发生器的设计 (9)2.2 基于晶体管、运放IC等函数信号发生器的设计 (10)2.2.1 方波→三角波产生电路 (10)2.2.2 三角波→正弦波变换电路 (11)3 基于晶体管与运放IC函数信号发生器设计 (14)3.1 性能指标 (14)3.2 参数计算 (14)3.3 原理框图 (15)3.4 设计电路与工作原理 (15)3.4.1 设计所用元器件 (15)3.4.2 电路及工作原理 (16)3.5 相关芯片介绍 (17)3.5.1 uA747双电源通用型双运放 (17)3.5.2 LM78XX与LM79XX (18)4 安装与调试 (20)4.1 设计与调试中使用的主要仪器和设备 (20)4.2 设计的装调 (20)4.2.1 方波→三角波发生器的装调 (20)4.2.2 三角波→正弦波变换电路的装调 (20)4.2.3 自制电源的装调 (21)4.3 故障分析 (22)4.3.1 方波—三角波发生器故障 (22)4.3.2 三角波—正弦波发生器故障 (22)4.3.3 电源部分故障 (22)结论 (23)致谢 (25)参考文献 (26)绪论信号发生器又称信号源或振荡器，各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。
函数信号发生器 函数信号发生器论文
毕业设计（论文）题目：函数信号发生器学部信息与电子学部专业名称电子信息工程班级学号 118501106学生姓名蔡伟攀指导教师邓洪峰二O一五年六月目录1 绪论 (1)1.1 单片机概述 (1)1.2 信号发生器的介绍和分类 (1)1.3 任务要求和设计内容 (3)2 函数信号发生器的方案选择与设计 (4)2.1 函数信号发生器设计方案的选择 (4)2.1.1 信号发生器电路方案 (4)2.1.2 显示电路方案 (5)2.1.3 按键控制电路方案 (5)2.2 总体设计 (6)3 系统硬件电路的设计 (7)3.1 单片机核心控制电路 (7)3.1.1 单片机芯片简介 (7)3.1.2 引脚及功能说明 (8)3.1.3 单片机硬件原理框图 (9)3.2 D/A数模转换电路及波形产生模块 (10)3.2.1 DAC0832简介 (10)3.2.2 DAC0832的特点 (11)3.2.3 DAC0832与MCS-51的接口 (11)3.3 时钟电路模块 (11)3.4 复位电路模块 (12)3.5 液晶显示电路模块 (13)3.6 按键接口控制模块 (14)4 系统软件的设计 (15)4.1 程序流程图 (15)4.2 波形设计 (18)4.2.1 正弦波的设计 (18)4.2.2 三角波的设计 (18)4.2.3 方波的设计 (18)4.2.4 锯齿波的设计 (19)4.2.5 梯形波的设计 (19)5 系统调试 (20)5.1 硬件调试 (20)5.2软件调试 (20)5.3联机调试 (21)结论 (22)参考文献 (23)致谢 (24)附录A：硬件电路原理图 (25)附录B：PCB图 (26)附录三：C51源程序 (27)1 引言1.1 单片机概述单片机简单的说就是单片的计算机，又可以称为微处理器、微控制器或者嵌入式控制器。
它是把计算机的基本部件微型化并且集成到一块芯片上的微型计算机，一般来说，片内包含中央处理器CPU、并行输入输出、串行输入输出、定时器/计数器、ROM、RAM、中断控制系统、系统时钟和系统总线等等。
函数信号发生器
XX UNIVERSITY GONGQING COLLEGE毕业论文（设计）BURT INDUSTRY THEORY（201*--201*年）中文题目: 函数信号发生器英文题目：Function signal generator 学院：系别：专业班级：学生姓名：学号：指导教师：二○一 *年 ** 月函数信号发生器摘要在电子工程、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，经常需要用到各种各样的信号波形发生器。
随着集成电路的迅速发展，用集成电路可很方便地构成各种信号波形发生器。
用集成电路实现的信号波形发生器与其它信号波形发生器相比，其波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标，都有了很大的提高信号发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。
按信号波形可分为正弦信号、函数（波形）信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。
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。
能够产生多种波形的信号发生器，如产生三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的信号发生器称为函数信号发生器在电子工程、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，经常需要用到各种各样的信号波形发生器。
随着集成电路的迅速发展，用集成电路可很方便地构成各种信号波形发生器。
用集成电路实现的信号波形发生器与其它信号波形发生器相比，其波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标，都有了很大的提高。
信号发生器所产生的信号在电路中常常用来代替前端电路的实际信号，为后端电路提供一个理想信号。
由于信号源信号的特征参数均可人为设定，所以可以方便地模拟各种情况下不同特性的信号，对于产品研发和电路实验特别有用。
在电路测试中，我们可以通过测量、对比输入和输出信号，来判断信号处理电路的功能和特性是否达到设计要求。
例如，用信号发生器产生一个频率为1kHz的正弦波信号,输入到一个被测的信号处理电路（功能为正弦波输入、方波输出），在被测电路输出端可以用示波器检验是否有符合设计要求的方波输出。
基于AT89C51单片机的多功能函数信号发生器设计毕业论文
·正弦波
正弦信号可用如下形式表示
f(t)=Asin(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：
（2）
方波波形如下：
图2 图形
当方波下半段幅值为0时，就为矩形波，一个原理，所以不再赘述矩形波。
（2）片内数据存储器有128B，地址空间为00H—7FH,片外没数据存储器。
（3）片内有4KB的程序存储器，地址空间为0000H—0FFFH，没有偏外存储器， 应接高电平。
（4）可以使用两个定时/计数器T0和T1，一个全双工的串行通信接口，5个中断源[1]。
·晶振电路工作原理及应用
单片机有18、19两引脚。分别为XTAL1和XTAL2。单片机采取内部振荡电路时，将这两引脚接石英晶体与微调电容。此设计采用的是12M晶振和两个30pF的电容。在芯片内部结构中，XTAL1和XTAL2引脚是一反相放大器的两个输入端，构成单片机内部振荡器。同样，根据需要的不同，也可采用外部时钟方式。本次设计采用内部时钟方式。如图所示。
It can control the type and the output frequency of the waveform when the microcontroller are equipped with the keyboard. Also when it coupled with the LED it can be displayed. It can be sure that it is digital signal that come from the microcontroller. So we should add the DAC0832 on the output side for D/A conversion. With the two levels of op-amp we can adjust waveform. Finally display on theoscilloscope.
数字式函数信号发生器设计毕业论文
数字式函数信号发生器设计毕业论文目录摘要............................................. 错误!未定义书签。
ABSTRACT............................................ 错误!未定义书签。
目录. (I)1 绪论 (1)1.1 选题背景 (1)1.2 DDS技术的研究现状与发展趋势 (2)1.3 选题研究的目的及意义 (3)1.4 研究内容及目标 (4)2 DDS信号源设计技术基础 (5)2.1 频率合成技术 (5)2.1.1 频率合成技术指标： (5)2.2 直接数字频率合成原理 (6)2.2.1 DDS结构 (6)2.2.2 DDS的工作原理 (8)2.2.3 DDS数学原理 (9)2.3 DDS性能特点 (11)2.4 DDS芯片AD9850 (12)2.4.1 AD9850简介 (12)2.4.2 AD9850的控制字与控制时序 (15)2.4.3 AD9850频率稳定度及频率准确度 (18)3.1 系统总体硬件框图 (19)3.2 MCU主控部分硬件设计 (20)3.2.1 AT89C52的功能和结构 (21)3.2.2 AT89C52的I/O口规划 (21)3.3 AD985O外围电路设计 (23)3.3.1 晶振的选择 (23)3.3.2 AD9850电源模块的设计 (24)3.3.3 AD985O接口电路 (24)3.3.4 滤波电路 (26)3.4 采样保持与A/D转换电路 (29)3.4.1采样保持电路 (29)3.4.2 A/D转换 (30)3.5 输入输出接口电路设计 (32)3.5.1 输入接口电路设计 (32)3.5.2 输出接口电路设计 (33)3.6 功率放大器 (39)3.7 电源模块设计 (40)4.1 软件总体流程 (42)4.2 系统初始化 (43)4.2.1 AD9850初始化子程序 (43)4.2.1 max7219初始化子程序 (43)4.3 键盘扫描及按键识别子程序 (44)4.4 波形数据产生 (50)4.4.1 AD985O控制字的计算 (50)4.4.2 控制字转化子程序 (51)4.4.3 控制字传送子程序 (52)4.5 A/D转换子程序 (53)4.5八选一子程序（只用六选一） (55)4.6 其它子程序 (56)4+1 结论 (57)4+2 经济分析与报告 (59)致谢 (60)参考文献 (61)附录A 总程序 (62)附录B 原理图原件清单 (73)1 绪论1.1 选题背景在电子技术领域中,经常要用一些信号作为测量基准信号或输入信号,也就是所谓的信号源。
函数信号发生器论文设计报告
目录摘要 (1)一、方案设计与论证 (2)1、信号发生电路方案论证 (2)2、电压连续可调电路方案论证 (2)3、单片机的选择论证 (2)4、显示方案论证 (2)5、键盘方案论证 (2)二、总体系统设计及模块实现 (3)1、总体系统设计 (3)2、系统各模块的理论分析和实际设计 (3)2.1波形产生模块设计 (3)2.1.1波形选择 (3)2.1.2频率调整 (3)2.2电压调整模块设计 (4)2.3电压放大模块 (4)2.4电源电路模块设计 (4)三、软件设计 (5)1、软件功能 (5)2、频率步进流程图 (5)四、频率稳定性测试分析 (5)1、主要测量仪器：稳压电源，示波器，计数器，数字万用表 (5)2、测试方法： (5)3、测试结果： (5)五、结论 (6)参考文献 (6)附录 (7)摘要本设计采用C8051单片机为核心，设计制作了可以步进调节频率的多波形信号发生器。
芯片MAX038产生信号的频率可以通过调整电流、电压、电阻分别控制。
该信号发生器能在100Hz～100kHz范围能输出可调的正弦波、方波、三角波。
输出稳定性良好。
电压可在0~5V连续调节。
信号输出部分采用低损耗电流反馈型宽带运放作电压放大，很好地解决了带宽和带负载能力的要求。
通过芯片C8051F005控制数据采集和硬件电路的电压及频率显示，通过键盘控制完成频率调节，操作简便，实现效果良好。
关键词：C8051芯片，MAX038芯片，LED数码显示管，741运放一、方案设计与论证1、信号发生电路方案论证方案一：通过单片机控制D/A，输出三种波形。
此方案输出的波形不够稳定，抗干扰能力弱，不易调节。
方案二：使用传统的锁相频率合成方法。
通过芯片IC145152，压控振荡器搭接的锁相环电路输出稳定性极好的正弦波，再利用过零比较器转换成方波，积分电路转换成三角波。
此方案，电路复杂，干扰因素多，不易实现。
方案三：利用MAX038芯片组成的电路输出波形。
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摘要本文设计低频信号发生器，以AT89C52 单片机为核心，通过键盘输入控制信号类型和频率的的选择，采用DA 转换芯片输出相应的波形，同时以LCD 显示器进行实时显示信号相关信息。
我们采用C 语言进行编程，可实现方波，三角波，和正弦波三种波形的产生，且波形的频率可调。
经测试该设计方案线路优化，结构紧凑，性能优越，满足设计要求。
关键字：单片机，DA 转换，信号发生器第一章绪论1.1 选题背景及其意义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，如方波、锯齿波、三角波、正弦波的电路被称为函数信号发生器。
在通信、广播、电视系统，在工业、农业、生物医学领域内，函数信号发生器在实验室和设备检测中具有十分广泛的用途。
1.2 单片机概述单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU 随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O 口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
单片机具有集成度高、系统结构简单、使用方便、实现模块化、可靠性高、处理功能强、速度快等特点，因为被广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。
1.3 信号发生器分类信号发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。
因其应用广泛，种类繁多，特性各异，分类也不尽一致。
按信号波形可分为正弦信号、函数信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类；按频率覆盖范围分为低频信号发生器、高频信号发生器和微波信号发生器；按输出电平可调节范围和稳定度分为简易信号发生器、标准信号发生器和功率信号发生器；按频率改变的方式分为调谐式信号发生器、扫频式信号发生器、程控式信号发生器和频率合成式信号发生器等。
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。
1.4 研究题目及其意义信号发生器是一种经常使用的设备，由纯粹物理器件构成的传统的设计方法存在许多弊端，如：体积较大、重量较沉、移动不方便、信号失真较大、波形形状调节过于死板，无法满足用户对精度、便携性、稳定性等要求，研究设计出一种具有频率稳定、准确、波形质量好、输出频率范围宽、便携性好等特点的波形发生器具有较好的市场前景。
以满足工业领域对信号源的要求。
本次试验实现利用单片机AT89S52 和8 位D/A 转换芯片DAC0832 共同实现方波、锯齿波、三角波、正弦波这四种常用波形的发生。
根据设计的要求，对各种波形的频率和幅度进行程序的编写，并将所写程序装入单片机的程序存储器中。
在程序运行中，当接收到来自外界的命令，需要输出某种波形时再调用相应的中断服务子程序和波形发生程序，经电路的数/模转换器和运算放大器处理后，从信号发生器的输出端口输出。
并且可以通过数码管和键盘显示模块，键盘可以实现对几种波形的切换。
第二章信号发生器方案设计与选择信号发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。
按信号波形可分为正弦信号、波形信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。
本文利用单片机构造低频信号发生器，可产生正弦波，方波，三角波，锯齿波四种波形，再通过D/A 转换器DAC0832 把数字信号转变为模拟信号，经OP07 放大输出到示波器，与此同时外接LCD显示输出信号的类型和频率。
2.1 方案的设计与选择方案一：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，他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，该方法的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，优化型相对比较好，容易实现，且满足设计要求。
综合考虑，我们采用了方案三，用AT89C51 单片机设计低频信号发生器，能够满足信号的频率稳定性和精度的准确行。
2.2 设计原理简介该设计设计一个低频信号发生器，我们采用的是AT89C51 单片机用软件实现信号的输出。
该单片机是一个微型计算机，包括中央处理器CPU，RAM，ROM、I/O 接口电路、定时计数器、串行通讯等，是波形设计的核心。
该信号发生器原理框图如图2.1，总体原理为：利用AT89C51 单片机构造低频信号发生器，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数模转换成模拟信号也就得到所需要的信号波形，通过运算放大器的放大输出波形，同时让显示器显示输出的波形信息。
图2.1 信号发生器原理框图本方案其主要模块包括复位电路、时钟信号、键盘控制、D/A 转化及LED 显示。
其各个模块的工作原理如下：（1）复位电路是为单片机复位使用，使单片机接口初始化；89C51 等CMOS51系列单片机的复位引脚RET 是施密特触发输入脚，内部有一个上拉低电阻，当振荡器起振以后，在RST 引脚上输出2 个机械周期以上的高电平，器件变进入复位状态开始，此时ALE、PSEN、P0、P1、P2、P4 输出高电平，RST 上输入返回低电平以后，变退出复位状态开始工作。
该方案采用的是人工开关复位，在系统运行时，按一下开关，就在RST 断出现一段高电平，使器件复位。
（2）时钟信号是产生单片机工作的时钟信号，控制着计算机的工作节奏，可以通过提高时钟频率来提高CPU 的速度。
89C51 内部有一个可控的反相放大器，引脚XTAL1、XTAL2 为反相放大器输入端和输出端，在XTAL1、XTAL2 上外接12MHZ 晶振和30pF 电容便组成振荡器。
时钟信号常用于CPU 定时和计数。
（3）键盘模块是是用于控制信号输入的类型，当按键按下时，可以通过单片机编程读取闭合的键号，实现相应的信号输出。
其步骤主要是a、判断是否有键按下；b、去抖动，延时20ms 左右；c、识别被按下的键号；d、处理，实现功能。
（4）D/A 转换也称为数模转换，是把数字量变换成模拟量的线性电路。
单片机产生的数字信号通过DAC0832 转化成模拟信号，输出相应的电流值，通过OP07 集成运算放大器可以取出模拟量得电压值，最后利用示波器获得输出的模拟信号的波形；衡量数模转换的性能指标有分辨率、转换时间、精度、线性度等。
LED 显示器用由若干个发光二极管按一定的规律排列而成，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光用于是显示相关输出波形的信息，包括信号的类型和频率。
2.3 设计功能当程序下进去时经过初始化，液晶屏的上只显示“wave：”和“f：“，当开关三按一下是此时输出波形为正弦波，按两下时输出为方波，按三下时输出为三角波。
另外两个开关可以调节频率，三种波形的频率可调范围不同，分别如下：正弦波：1——280HZ方波：1——3.3KHZ三角波：1——280HZ根据示波器的波形频率的显示计算出三种波形的频率计算公式如下：正弦波：f=(1000/(9+3*ys))方波：f=(100000/(3*ys))三角波：f=(1000/(15+3*ys)其中ys为延时的变量。
第三章主要电路元器件介绍3.1 AT89C51 单片机简介3.1.1 单片机简介AT89C51 是一种带4K 字节FLASH 存储器的低电压、高性能CMOS 8 位微处理器，俗称单片机。
该芯片具有优异的性价比，集成度高，体积小，可靠性强，控制功能强等优点。
其外形及引脚排列如图3.1所示。
3.1.2 主要特性➢兼容性能强➢4K 字节可编程FLASH 存储器➢全静态工作：0Hz-24MHz➢128×8 位内部RAM➢32 可编程I/O 线➢两个16 位定时器/计数器➢ 5 个中断源图3.1 AT89C51 引脚图➢可编程串行通道➢低功耗的闲置和掉电模式➢片内振荡器和时钟电路3.1.3管脚功能说明➢VCC：供电电压4~6V （典型值5V）；➢GND：接地；➢REST ：复位引脚输入高电平使89C51 复位，返回低电平退出复位；➢EA/Vpp：运行方式时，EA 为程序存储器选择信号，EA 接地时CPU 总是从外部存储器中取指令，EA 接高电平时CPU 可以从内部或外部取指令；FLASH 编程方式时，该引脚为编程电源输入端Vpp（=5V 或12V）；PSEN :外部程序存储器读选通信号，CPU 从外部储存器取指令时，从PSEN 引脚输出读选通信号（负脉冲）ALE /PROG :运行方式时，ALE 为外部储存器低8 位地址锁存信号，FLASH 编程方式时，该引脚为负脉冲输入端；➢XTAL1，XTAL2 为内部振荡器电路(反相放大器)的输入端和输出端，外接晶振电路；➢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P0 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。