便携式信号发生器详解.docx

便携式信号发生器引 言信号发生器是一种常用的信号源，广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。目前使用的信号发生器大部分是函数信号发生器，且特殊波形发生器的价格昂贵。所以本设计使用的是AT89C51单片机构成的发生器，可产生三角波、方波、正弦波等多种特殊波形和任意波形，波形的频率可用程序控制改变。在单片机上加外围器件键盘，通过键盘控制波形频率的增减以及波形的选择，并用了LCD显示频率大小。在单片机的输出端口接DAC0832进行D/A转换，再通过运放进行波形调整，最后输出波形接在示波器上显示。本设计具有线路简单、结构紧凑、价格低廉、性能优越等优点。关键词：信号发生器；AT89C51；波形调整;DAC0832; LCD显示目录引言I第1章绪论11.1 课题背景11.2目的意义11.3 设计要求和任务2第2章信号发生器的方案研究32.1 总体方案论证与设计32.2 模块结构划分3第3章硬件电路的设计53.1 基本原理53.2 各模块具体设计53.2.1单片机介绍53.2.2 AT89C51单片机介绍53.2.3按键电路83.2.4 显示电路103.2.5 D/A转换电路113.2.6放大及I/V转换波形输出电路13第4章软件设计和系统调试144.1 软件的总体设计144.2 软件设计主流程图144.3 波形设计154.4 软件仿真17第五章结论21参考文献21致谢23附录24第1章 绪论1.1 课题背景随着电子测量及其他部门对各类信号发生器的广泛需求及电子技术的迅速发展，促使信号发生器种类增多，性能提高。尤其随着70年代微处理器的出现，更促使信号发生器向着自动化、智能化方向发展。现在，许多信号发生器带有微处理器，因而具备了自校、自检、自动故障诊断和自动波形形成和修正等功能，可以和控制计算机及其他测量仪器一起方便的构成自动测试系统。当前信号发生器总的趋势是向着宽频率覆盖、低功耗、高频率精度、多功能、自动化和智能化方向发展。在科学研究、工程教育及生产实践中，如工业过程控制、教学实验、机械振动试验、动态分析、材料试验、生物医学等领域，常常需要用到低频信号发生器。而在我们日常生活中，以及一些科学研究中，锯齿波和正弦波、矩形波信号是常用的基本测试信号。譬如在示波器、电视机等仪器中，为了使电子按照一定规律运动，以利用荧光屏显示图像，常用到锯齿波产生器作为时基电路。信号发生器作为一种通用的电子仪器，在生产、科研、测控、通讯等领域都得到了广泛的应用。 但市面上能看到的仪器在频率精度、带宽、波形种类及程控方面都已不能满足许多方面实际应用的需求。加之各类功能的半导体集成芯片的快速生产，都使我们研制一种低功耗、宽频带，能产生多种波形并具有程控等低频的信号发生器成为可能。1.2目的意义便携式和智能化越来越成为仪器的基本要求，对传统仪器的数字化，智能化，集成化也就明显得尤为重要。平时常用信号源产生正弦波，方波，三角波等常见波形作为待测系统的输入，测试系统的性能。单在某些场合，我们需要特殊波形对系统进行测试，这是传统的模拟信号发生器和数字信号发生器很难胜任的。利用单片机的强大功能，设计合适的人机交互界面，使用户能够通过手动的设定，设置所需波形。该设计课题的研究和制作全面说明对低频信号发生系统要有一个全面的解、对低频信号的发生原理要理解掌握，以及低频信号发生器工作流程：波形的设定，D/A转换，单片机（51单片机，显示电路，键盘控制），显示和各模块的连接通信等各个部分要熟练联接调试，能够正确的了解常规 芯片的使用方法、掌握简单信号发生器应用系统软硬件的设计方法，进一步锻炼了我们在信号处理方面的实际工作能力。1.3 设计要求和任务1. 能产生正弦波、三角波、方波等常见信号。2. 电路板性价比高，可靠性强，操作简单。第2章 信号发生器的方案研究2.1 总体方案论证与设计信号发生器的实现方法通常有以下几种： 方案1：用分立元件组成的函数发生器，但通常是但函数发生器且频率不高，工作不稳定，不易调试。 方案2：可以由晶体管、运放IC等通用器件制作，更多的则是用专门的函数信号发生器IC产生。如L8038、BA205、XR2207等，他们的功能较少，精度不高，频率上限低，无法产生高频率信号，调节方式不够灵活，频率和占空比不能独立调节，二者相互影响。 方案3：采用AT89C51单片机和DACO832芯片，直接连接键盘和显示。该种方案对AT89C51单片机的各个I/O口进行了充分的利用。在P0口接显示电路部分，P2口连接DAC0832输出波形，P1口接键盘，这样总体来说对于单片机各个接口都利用上了，而不在多用其它芯片，从而减小了系统的成本，占用空间小，使用芯片少，低功耗。 方案4：采用芯片8255对AT89C51进行扩展，其中使用74LS37