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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，因此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，三种波形，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，我采用了方案三，用AT89C52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AT89C52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