《基于AVR单片机的信号发生器设计》-毕业论文（设计）.doc

中文摘要 信号发生器在科技领域和生产实践中有着非常广泛的应用。在电子测量实验课程建设中，为了使学生深入了解信号发生器的原理以及工作流程，开发一套简易、实用的信号发生器具有重要的意义。 在查阅大量文献资料的基础上，通过对几种常用设计方案的对比分析，得出直接数字频率合成(DDS)技术设计的信号发生器具有控制灵活、频率分辨率高、相位连续、切换速度快、输出相位噪声低和可以产生任意波形等优点。本文基于AVR单片机，采用DDS设计方案，对信号发生器的硬件设计和软件实现做了详细的分析,完成了软硬件的设计和调试，开发了一套用于实验教学的信号发生器。该仪器通过键盘控制及LED 显示，实现了方波、正弦波、三角波和扫频波的输出，并且输出幅度、频率在一定范围内可调。通过研究与实践，所研制的信号发生器已经能够满足实验室教学需求。 关键词 信号发生器 AVR单片机 DDS 键盘控制 Title The design of signal generator based on AVR SCM? Abstract Keywords signal generator AVR SCM DDS 目 录 1 绪论 1.1 课题研究的背景及意义 1.2 国内外研究现状及发展趋势 1.3 本文主要研究的内容及指标要求 2 系统方案设计与选择 2.1 系统方案的设计 2.2 系统方案的选择 2.3 本章小结 3 硬件系统的设计 3.1 系统原理总体设计 3.2 系统子模块电路设计 3.3 本章小结 4 软件系统的设计 4.1 软件系统总体流程的设计 4.2 软件系统子模块流的设计 4.3 本章小结 5 系统测试 5.1 系统测试情况 5.2 本章小结 总结 参考文献 致谢 1 绪 论 1.1 课题研究的背景及意义 信号发生器又称为信号源或者振荡器，在科技领域和生产实践中有着十分广泛的应用，如熔炼、高频感应加热、超声诊断、淬火、核磁共振成像等，都需要频率或者高或者低、功率或者大或者小的振荡器，信号发生器作为一种基础的仪器，市场上有很多成品[1]。在电子测量实验课程建设中，为了让初学者更好的深入了解它的原理，以及工作流程，使初学者能够参与到开发信号发生器的工程当中，开发一套简易的，实用的，容易上手的信号发生器是非常有必要的。 本课题就是在上述背景下，基于AVR单片机进行信号发生器的设计，开发出适合实验教学用的信号发生器设备，辅以键盘控制以及LED 显示，实现方波、正弦波、三角波和扫频波的输出，且输出幅度、频率在一定范围内可调。 1.2 国内外研究现状及发展趋势 1.2.1 信号发生器的分类 (1)按照频率的范围分类 信号发生器按照测量得频率范围可分为微波信号发生器、低频信号发生器和高频信号发生器。 低频信号发生器：包括视频 （1Hz～10MHz）和音频（200Hz～20000Hz）范围的正弦波信号发生器。主振级一般采用RC式振荡器，或者用差频振荡器[2]。 　　高频信号发生器：频率为 100KHz～30MHz的高频、30MHz～300MHz的甚高频信号发生器。一般为 LC调谐式振荡器[3]。 (2)按照频率改变的方式分类 信号发生器按照频率改变的方式可分为调扫频式信号发生器、频率合成式和程控式信号发生器信号发生器。 　　扫频、程控信号发生器：扫频信号发生器能产生幅度恒定、频率在限定的范围内作线性变化的信号发生器。扫频信号发生器分为手控、自动扫频、远控和程控等工作方式[4]。 频率合成式：频率合成式发生器的信号不是直接由振荡器产生的，而是用高稳定度的石英振荡器来作为标准的频率源，利用频率合成的技术形成所需的任意频率的信号，这个信号拥有与标准的频率源相同的频率稳定度和准确度[5]。 (3)按照输出信号的波形分类 信号发生器按照输出信号的波形分类可以分为函数信号、随机信号和脉冲信号发生器等。 函数信号发生器：又称为波形信号发生器。它能够产生特定的函数波形（主要是三角波、正弦波、方波、脉冲波和锯齿波等）信号。频率范围可从几uHz的超低频直到几十MHz[6]。 脉冲信号发生器：能够产生幅度、频率和宽度可调的矩形波脉冲的信号发生器[7]。 1.2.2 国内外研究现状及发展趋势 国内外对于信号发生器的研究主要经历了如下几个阶段： 1． 2． 3． 4． 。。。。。 国内，某某或者哪个单位****基于什么方法研究了什么信号发生器器，国外，哪个国家研究了什么信号发生器，。。。。。。 综述国内外研究现状，可以看出信号发生器向着。。。。。趋势发展。 1.3本文主要研究的内容及指标要求　 《电子测量原理》实验平台的开发，是实现和完成电子测量课程的最行之有效的手段和工具。本课题主要对信号发