1、摘要 基于单片机控制的函数信号发生器的设计基于单片机控制的函数信号发生器的设计 摘摘 要要 信号发生器，它是一种用于产生标准信号的电子仪器，随着科学技术的发展，对它 的要求越来越高。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都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，这样不但参数准确度难于保证，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，虽然其低频性能好但体积较大，价格较贵，因此， 高精度，宽调幅，低价格将成为数字量信号
2、发生器的发展趋势。 本设计核心任务是：以 89C51 为核心，结合 DAC0832 实现程序控制产生正弦波、 锯齿波及方波等常用的低频信号。可以通过键盘选择波形及增减频率。 关键词：关键词：信号发生器，低频，数模转换，89C51 目录 目录目录 摘摘 要要 1 1 目录目录 2 2 第第 1 1 章章 系统概述系统概述 4 4 1.1 方案论证和比较 4 1.1.1 总体方案 4 1.1.2 改变幅度方案 4 1.2 工作原理 4 第第 2 2 章章 单元电路设计与分析单元电路设计与分析 6 6 2.1 主控电路 6 2.2 数/模转换电路 . 7 2.3 运算放大电路和低通滤波电路 8 2.
3、4 系统软件设计 8 2.4.1 主程序流程 8 2.4.2 中断服务程序 9 第第 3 3 章安装调试及测量数据分析章安装调试及测量数据分析 1010 3.1 调试过程; 10 3.2 频率的测量数据 . 10 3.3 出现的问题与解决的方法 . 10 3.4 系统仿真波形 . 11 3.5 效果分析 . 11 3.6 测量仪器 . 11 结结 论论 1212 参考文献参考文献 1313 致致 谢谢 1414 目录 附录附录 A A 总电路图总电路图 1515 附录附录 B B 源程序源程序 1616 第 1 章 系统概述 第第 1 章章 系统概述系统概述 1.1 方案论证和比较方案论证和比
4、较 1.1.1 总体方案总体方案 方案一：采用模拟电路搭建函数信号发生器，它可以同时产生方波、三角波、正弦 波。但是这种模块产生的不能产生任意的波形（例如梯形波） ，并且频率调节很不方便。 方案二：采用锁相式频率合成器，利用锁相环，将压控振荡器（VCO）的输出频率 锁定在所需频率上，该方案性能良好，但难以达到输出频率覆盖系数的要求，且电路复 杂。 方案三：使用集成信号发生器发生芯片，例如 AD9854,它可以生成最高几十 MHZ 的 波形。但是该方案也不能产生任意波形（例如梯形波） ，并且价格昂贵。 方案四：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
5、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。 经比较，方案四既可满足课程设计的基本要求又能充分发挥其优势，电路简单，易 控制，性价比高，所以采用该方案. 1.1.2 改变幅度方案改变幅度方案 方案一：可以将送给 DA 的数字量乘以一个系数，这样就可以改变 DA 输出电流的幅 度，从而改变输出电压；但是这样做有很严重的问题，单片机在做乘法运算时需要很长 的时间，这样的话输出波形的频率就会很低，达不到至少 500HZ 的要求； 并且该方案的输出电压做不到连续可调， 当 DA 的输入数字
6、量比较小时， 输出的波形 失真就会比较严重。 方案二： 将输出电压通过一个运算放大器的放大。 这样还有个优点是幅度连续可调。 经比较，方案二既可满足课程设计的基本要求，并且电路也挺简单。 1.2 工作原理工作原理 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 1.1 图所示。 第 1 章 系统概述 单片机 数模转换电路 放大电路 低通滤波 按键电路 电源 波形 ROM表 波形输出 图图 1.1 系统框图系统框图 89C51 是整个波形发生器的核心部分，通过程序的编写和执行，产生各种各样的信 号，并从键盘接收数据，进行各种功能的转换和信号幅度的调节。当数字信号电路到达
