毕业设计 基于PROTEUS的函数信号发生器的设计 - 图文

河南城建学院本科毕业设计（论文） 摘要

摘要

近年来随着计算机在社会领域的渗透,单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统函数信号发生器日新月异的更新。单片机能产生高精度、快速变换频率、输出波形失真小的优先选用技术。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。不论是在生产、科研还是教学上，信号发生器都是电子工程师信号仿真实验的最佳工具，而且，信号发生器的设计方法多，设计技术也越来越先进。研究函数信号发生器的设计方法，克服传统方法的缺点，以更好的方法设计出比较复杂的调频、调幅功能的信号发生器。

本论文介绍的是一种用AT89C51单片机构成的波形发生器，可产生方波、三角波、正弦波、锯齿波等多种波形，波形的周期可用程序改变，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。文章给出了源代码，通过仿真测试，其性能指标达到了设计要求。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。LED显示当前所选信号的频率调整情况，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：单片机，DAC，信号发生器,频率调节,放大电路

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河南城建学院本科毕业设计（论文） Abstract

Abstract

In recent years, with the computer in the social sector penetration and MCU application is continuously,while driving to the deepening traditional function signal generator on new PE updates. SCM can produce high precision, fast transform the frequency, the output waveform distortion of preferred selection technology. Function signal generator is all sorts of test and experiment process the essential tool, in communication, measuring, radar, control, teaching fields used widely. Both in production and scientific research or teaching, signal generator are electronic engineer signal simulation experiment, and the best tool, signal generator design method, design technology is becoming more and more advanced. Research function signal generator design methods, overcome shortcomings of traditional methods, in order to better designed complex FM, attenuation function signal generator.

This thesis introduces a AT89C1 single-chip computers.the waveform generator, can produce square-wave, triangle wave, sine wave, sawtooth wave etc. Various waveform, waveform cycle available program change, and can choose according to need single polarity output or dual polarity output, has the line is simple, compact structure, superior performance characteristics. The article presented the source code, through the simulation test, the performance indexes meet the design requirements. : singlechip processor system is responsible for the user interaction and system control, the keyboard for frequency of input and waveform choice. LED display the current selected the signal frequency adjustment, and final amplifier circuit is generated signal proper amplifier, in order to improve the signal amplitude and strength.

Keywords：microcontroller,DAC,signal generator, frequency adjustment, amplifier circuit

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 目录

目录

摘要 ................................................................ I Abstract ............................................................ II 1. 引言 ............................................................... 1 1.1.选题的目的及意义 .............................................. 1 1.2.国内外研究与综述 .............................................. 1 1.3.毕业设计所用方法 .............................................. 2 2. 系统硬件方案的设计 ................................................. 3 2.1.方案的选择与论证 .............................................. 3 2.2.系统总体设计 .................................................. 3 2.3.单片机最小系统设计 ............................................ 4 2.4.复位与时钟电路设计 ............................................ 5 2.4.1.时钟电路设计 ............................................... 5 2.4.2.复位电路设计 ............................................... 6 2.5.波形产生模块设计 .............................................. 6 2.6.D/A转换电路设计 ............................................... 7 2.6.1.D/A转换器指标 .............................................. 7 2.6.2.D/A转换的原理 .............................................. 7 2.6.3.DAC0832芯片 ................................................ 8 2.7.数码管显示模块 ................................................. 9 3. 系统软件方案的设计 ................................................ 10 3.1.软件总体设计 ................................................. 11 3.2.软件流程图 ................................................... 11 3.3.键盘扫描及初始程序设计 ....................................... 12 3.4.中断服务程序设计 ............................................. 14 3.5.波形发生程序设计 ............................................. 15 3.5.1.正弦波发生程序设计 ........................................ 15 3.5.2.三角波发生程序设计 ........................................ 18 3.5.3.方波发生程序设计 .......................................... 18 3.5.4.锯齿波发生程序设计 ........................................ 18 4. 仿真结果与分析 .................................................... 19 4.1.仿真和编译工具 ............................................... 19 4.1.1.Proteus仿真软件 ........................................... 19 4.1.2.KEIL编译软件 .............................................. 19 4.2.仿真结果 ..................................................... 20 4.3.仿真分析 ..................................................... 23 参考文献 ............................................................ 25 致谢 ............................................................... 26 附录A：源程序 ....................................................... 27 附录B：总电路图 ..................................................... 32

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 引言

1. 引言

1.1. 选题的目的及意义

信号发生器也称为函数发生器，能产生某些特定的周期性时间函数波形（正弦波、方波、三角波、锯齿波）信号，频率范围可从几个微赫到几十兆赫。函数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。信号发生器主要为实验用信号源，是现今各种电子实验设计中必不可少的仪器设备之一。

函数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，也可以是高性能的网络分析仪，频谱仪以及自动测试装备的组成部分，函数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。当今是科技以及仪表设备高度智能化飞速发展的信息社会，电子技术的发展进步，给人们的生活带来了根本性的转变。在现代电子领域中，单片机的应用正在不断的走向深入，这必将导致传统控制与检测技术的日益革新。单片机构成的仪器具有高可靠性，高性价比，在智能仪表系统和办公自动化中得到广泛应用，因此，基于单片机的函数信号发生器的普及是一种趋势。

1.2. 国内外研究与综述

信号发生器是一种常见的应用电子仪器设备，传统的信号发生器一般可以完全由硬件搭接而成，如采用555电路产生正弦波，三角波和方波便是可取的路径之一，不用依靠单片机。但是这种电路存在波形质量差，控制难，可调范围小，电路复杂，体积大的缺点。在科学研究和生产实践中，如工业过程控制，生物医学，地震模拟等领域常常要用到低频信号源。而由硬件电路构成的低频信号其性能难以让人满意，而且由于低频信号源所需的RC很大，并且大电阻，大电容在制作上有困难，参数的精度也难以保证，体积大，漏电，损耗大更是其致命的弱点。一旦工作需求功能有增加，则电路复杂程度会大大的增加。

美国安捷伦生产的33250A型函数/任意波形发生器可以产生稳定、精确和低失真的任意波形，其输出频率范围为1μHz～80MHz，而输出幅度为10mVpp～10Vpp；该公司生产的8648D射频信号发生器的频率覆盖范围更可高达9kHz～4GHz。国产SG1060数字合成信号发生器能双通道同时输出高分辨率、高精度、高可靠性的各种波形，频率覆盖范围为1μHz～60MHz；国产S1000型数字合成扫频信号发生器通过采用新技术、新器件实现高精度、宽频带的扫频源，同时应用DDS和锁相技

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 引言

术，使频率范围从1MHz～1024MHz能精确地分辨到100Hz，它既是一台高精度的扫频源，同时也是一台高精度的标准信号发生器。目前市场上的信号发生器多种多样。他们各有各的优点，但是函数发生器总的趋势将向着宽频率覆盖、高频率精度、多功能、多用途、自动化和智能化方向发展。

1.3. 毕业设计所用方法

利用单片机控制脉冲的输入和输出，从而控制信号波形的频率和幅度，并根据要求输出的波形设计对应的硬件电路。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，用按键来控制单片机的波形和频率，通过显示电路显示频率值，利用数模转换器放大电路输出波形，并可以通过示波器观察波形与频率，其中复位电路用于系统复位重启。最后利用Proteus软件对设计的电路进行实时仿真，通过仿真的结果来观察波形的输出。

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