基于單片機(jī)的低頻信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)說明

1、 PAGE22 / NUMPAGES31學(xué) 士 學(xué) 位 論 文THESIS OF BACHELOR題 目基于單片機(jī)的低頻信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作與取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得與其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了意。作 者 簽 名：日 期：指導(dǎo)教師簽名： 日期：使用授權(quán)說明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢

2、業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉咳?。作者簽名： 日 期：學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位

3、論文使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日注意事項(xiàng)1.設(shè)計(jì)（論文）的容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致9）附錄

4、（對論文支持必要時(shí)）2.論文字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于1萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于1.2萬字。3.附件包括：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體與大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請他人代寫2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂

5、順序1）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3）其它目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc30307 摘要 PAGEREF _Toc30307 I HYPERLINK l _Toc8425 Abstract PAGEREF _Toc8425 II HYPERLINK l _Toc918 第一章 緒論 PAGEREF _Toc918 1 HYPERLINK l _Toc17508 1.1 課題背景 PAGEREF _Toc17508 1 HYPERLINK l _Toc21734 1.2課題目的 PAGEREF _Toc21

6、734 1 1.3課題任務(wù)1 HYPERLINK l _Toc4607 第二章 硬件設(shè)計(jì)與方案的選擇3 HYPERLINK l _Toc23795 2.1信號發(fā)生器工作原理3 HYPERLINK l _Toc22948 2.2元件的介紹3 2.2.1 單片機(jī)的介紹3 2.2.2 芯片DAC0832的原理與功能4 2.2.3 1602顯示屏的原理與功能6 2.2.4 芯片LM324的原理與功能7 2.3硬件電路的設(shè)計(jì)和分析9 2.3.1電源部分9 2.3.2按鍵輸入部分10 2.3.3顯示輸出部分10 2.3.4 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換輸出部分11 HYPERLINK l _Toc1170 第三章 軟件的設(shè)計(jì)

7、 PAGEREF _Toc1170 12 HYPERLINK l _Toc6767 3.1 程序流程圖 PAGEREF _Toc6767 12 HYPERLINK l _Toc12343 3.2 波形實(shí)現(xiàn)的程序介紹軟件設(shè)計(jì)12 HYPERLINK l _Toc12084 3.2.1 正弦波的設(shè)計(jì)12 HYPERLINK l _Toc24049 3.2.2 三角波的設(shè)計(jì)13 HYPERLINK l _Toc18569 3.2.3 方波的設(shè)計(jì)13 HYPERLINK l _Toc30341 3.2.4 鋸齒波的設(shè)計(jì)14 HYPERLINK l _Toc27831 3.2.5 梯形波的設(shè)計(jì) PAGE

8、REF _Toc27831 14 HYPERLINK l _Toc28000 第四章 性能測試與分析15 HYPERLINK l _Toc22164 4.1 輸出波形的種類與頻率測試 PAGEREF _Toc22164 15 HYPERLINK l _Toc23198 4.2 實(shí)物測試結(jié)果 PAGEREF _Toc23198 16總結(jié)18 HYPERLINK l _Toc19459 參考文獻(xiàn)（References）19 HYPERLINK l _Toc2554 致 PAGEREF _Toc2554 20 HYPERLINK l _Toc14736 附錄一：硬件電路原理圖 PAGEREF _To

9、c14736 21 HYPERLINK l _Toc20110 附錄二：PCB圖 PAGEREF _Toc20110 21附錄三：protues仿真圖22基于單片機(jī)的低頻信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)專業(yè)：電子信息工程 學(xué)號：7020911039 學(xué)生：付利娟 指導(dǎo)教師：凌摘要:隨著20世紀(jì)的到來，社會發(fā)展的越來越快，越來越多的工作要依靠電子產(chǎn)品來完成，不管在實(shí)驗(yàn)還是現(xiàn)實(shí)生活中，用函數(shù)信號發(fā)生器作為測量工具的變得越來越多，不管是在實(shí)驗(yàn)室還是在科技研究中，函數(shù)信號發(fā)生器的用途變得越來越重要。函數(shù)信號發(fā)生器主要是由硬件和軟件兩方面來組成的，在硬件方面選擇單片機(jī)電路，穩(wěn)壓電源電路，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，顯示電路以與按鍵控

10、制電路等。在軟件方面，主要是利用程序來實(shí)現(xiàn)五種波形，在本次設(shè)計(jì)中要用到dxp軟件進(jìn)行PCB制圖，然后編寫程序要在Keil uVision環(huán)境中編譯，通過protues來完成仿真。本次選擇單片機(jī)來制作主要是因?yàn)槌绦蜢`活性高，并且編寫程序的擴(kuò)展功能可以隨時(shí)添加，且信號穩(wěn)定。關(guān)鍵字：單片機(jī)；低頻信號發(fā)生器；KeilMCU-based low-frequency signal generator designAbstract：With the advent of the 20th century, social development faster and faster, more and more

11、work to rely on electronic products to complete, regardless of in the experiment or in real life, with a function signal generator as the measurement tools become more and more, whether in the laboratory or in scientific and technological research, function signal generator in use today becomes more

12、 and more important. Function signal generator is mainly composed of two aspects of hardware and software of, select the microcontroller circuit in hardware, regulated power supply circuit, digital to analog conversion circuit, showing circuit and the key control circuit. In terms of software, mainl

13、y is the application to achieve waveform five, in the design to use DXP software for PCB drawing, and then write a program to compile in keil uVision environment, to accomplish through simulation Protues. The choice of single-chip microcomputer to production mainly because of high program flexibilit

14、y, and the expansion of the program can be added at any time, and signal stability.Keywords:AT89C51;Low-frequency generator;Keil 前言1.1 課題背景 隨著社會的快速改變，越來越多的電子測量產(chǎn)品出現(xiàn)，信號發(fā)生器在實(shí)驗(yàn)室常用做信號源的輸出儀器，他是一種作為電子測量標(biāo)尺的電信號設(shè)備，信號發(fā)生器和示波器，電壓表儀器都是最普通，最基本的，也是利用最為廣泛的基本設(shè)備。隨著信號發(fā)生器的發(fā)展和改進(jìn)，信號發(fā)生器也變得越來越先進(jìn)，同時(shí)性能也得到了很大的提高，機(jī)械更加簡單化，小型化、功能

15、也更加全面。信號發(fā)生器是現(xiàn)階段最有用的測量儀器。 HYPERLINK ././././Users/Administrator/AppData/Local/Temp/HZ$D.016.3741/HZ$D.016.3742/static/results/0_45_2.html t C:/Users/Administrator/AppData/Local/Temp/HZ$D.016.3741/HZ$D.016.3742/static/resultFrame由于全球各國對于科技發(fā)展的高度重視，對測試的儀器和測試的手段也相應(yīng)的出現(xiàn)了嚴(yán)格的要求， HYPERLINK ././././Users/Admin

16、istrator/AppData/Local/Temp/HZ$D.016.3741/HZ$D.016.3742/static/results/0_45_3.html t C:/Users/Administrator/AppData/Local/Temp/HZ$D.016.3741/HZ$D.016.3742/static/resultFrame信號發(fā)生器作為測試儀器最基本的儀器，也是我們必須掌握的最基本的入門設(shè)備，因此開發(fā)和研究信號發(fā)生器是一個(gè)重大的意義課題。 HYPERLINK ././././Users/Administrator/AppData/Local/Temp/HZ$D.016.3

17、741/HZ$D.016.3742/static/results/0_45_4.html t C:/Users/Administrator/AppData/Local/Temp/HZ$D.016.3741/HZ$D.016.3742/static/resultFrame傳統(tǒng)的信號發(fā)生器與現(xiàn)在基于單片機(jī)的信號發(fā)生器存在明顯的不足，以前的采用專用芯片，花費(fèi)高，靈敏度不高。 HYPERLINK ././././Users/Administrator/AppData/Local/Temp/HZ$D.016.3741/HZ$D.016.3742/static/results/0_45_5.html t

18、C:/Users/Administrator/AppData/Local/Temp/HZ$D.016.3741/HZ$D.016.3742/static/resultFrame急于單片機(jī)的設(shè)計(jì)完美利用單片機(jī)靈活的控制、豐富的處理能力，采用DDS技術(shù)， HYPERLINK ././././Users/Administrator/AppData/Local/Temp/HZ$D.016.3741/HZ$D.016.3742/static/results/0_45_6.html t C:/Users/Administrator/AppData/Local/Temp/HZ$D.016.3741/HZ$D

19、.016.3742/static/resultFrame實(shí)現(xiàn)頻率、幅值可調(diào)的函數(shù)波形的輸出， HYPERLINK ././././Users/Administrator/AppData/Local/Temp/HZ$D.016.3741/HZ$D.016.3742/static/results/0_45_7.html t C:/Users/Administrator/AppData/Local/Temp/HZ$D.016.3741/HZ$D.016.3742/static/resultFrame同時(shí)可以根據(jù)需要方便地實(shí)現(xiàn)各種比較復(fù)雜的調(diào)頻、調(diào)相和調(diào)幅功能， HYPERLINK ././././U

20、sers/Administrator/AppData/Local/Temp/HZ$D.016.3741/HZ$D.016.3742/static/results/0_45_8.html t C:/Users/Administrator/AppData/Local/Temp/HZ$D.016.3741/HZ$D.016.3742/static/resultFrame具有良好的實(shí)用性。 HYPERLINK ././././Users/Administrator/AppData/Local/Temp/HZ$D.016.3741/HZ$D.016.3742/static/results/0_46_0.

21、html t C:/Users/Administrator/AppData/Local/Temp/HZ$D.016.3741/HZ$D.016.3742/static/resultFrame諧振法與合成法這兩種方案是通過改變頻率來實(shí)現(xiàn)的。 HYPERLINK ././././Users/Administrator/AppData/Local/Temp/HZ$D.016.3741/HZ$D.016.3742/static/results/0_46_1.html t C:/Users/Administrator/AppData/Local/Temp/HZ$D.016.3741/HZ$D.016.3

22、742/static/resultFrame以前的發(fā)生器都是通過諧振法來改變頻率達(dá)到制作信號發(fā)生器的，通過頻率選擇和合成來獲得所需頻率弦振蕩，作為現(xiàn)在測量的主流設(shè)備，越來越多的大學(xué)已經(jīng)將函數(shù)信號發(fā)生器的制作作為工程實(shí)訓(xùn)的課程來制作，通過自己動手制作來了解函數(shù)信號發(fā)生器的工作原理以與硬件電路的組成，通過也需要同學(xué)在掌握硬件的時(shí)候?qū)τ谛盘柊l(fā)生器的軟件也要有相應(yīng)的了解，這樣才可以達(dá)到了解函數(shù)信號發(fā)生器的特點(diǎn)，在單片機(jī)的的基礎(chǔ)上制作的函數(shù)信號發(fā)生器，主要是通程序的編寫來實(shí)現(xiàn)其功能的實(shí)現(xiàn)，并且還可以通過編寫不同的程序來實(shí)現(xiàn)很多的擴(kuò)展程序，所以優(yōu)點(diǎn)很多，所以我們在制作他時(shí)應(yīng)該對于單片機(jī)的了解要達(dá)到很深的了

23、解，單片機(jī)作為高校必要的課程，在現(xiàn)在我國的很多大學(xué)都已經(jīng)將單片機(jī)的學(xué)習(xí)作為一門必要的必修課，之所以這么重視單片機(jī)這么課程，主要的原因是因?yàn)楝F(xiàn)在很多的電子產(chǎn)品和電子設(shè)備都是基于單片機(jī)來完成的，所以在對于單片機(jī)的了解這也是密不可分的。 1.2 課題目的函數(shù)信號發(fā)生器在現(xiàn)在具有十分廣泛的用途，信號發(fā)生器是通過軟件和硬件的結(jié)合來完成。硬件采用以單片機(jī)作為控制核心和數(shù)據(jù)的處理，數(shù)字信號變?yōu)槟M信號主要是利用DAC0832芯片來實(shí)現(xiàn)，最后通過顯示器顯示。同時(shí)按鍵可以控制五種波形的類型、和控制頻率。軟件方面可以利用程序來完成正弦、三角、鋸齒、梯形和方波五種波形的實(shí)現(xiàn)。1.3 課題任務(wù) 任務(wù)要求如下：（1）設(shè)

24、計(jì)函數(shù)信號發(fā)生器，輸出五種波形。例如方波，正炫波等。（2）使用同一按鍵選擇五個(gè)波形，依次輸出。波形的頻率都可以通過所設(shè)定的按鍵來調(diào)節(jié)，其中產(chǎn)生正弦波的頻率控制在1050Hz，以每按一次10Hz向上增加；產(chǎn)生三角波形的頻率圍控制在50250Hz，以每按一次50Hz向上增加；產(chǎn)生方波波形的頻率控制在2001000Hz，以每按一次200Hz向上增加；產(chǎn)生鋸齒波波形的頻率控制在100500Hz,以每按一次100Hz向上增加；產(chǎn)生梯形波波形的頻率在50250Hz,以每按一次50Hz向上增加。（3）LCD顯示屏上要顯示波形的名稱和頻率的大小。第一行顯示容為：輸出正弦波時(shí)顯示：Sine Wave；輸出三角波

25、時(shí)顯示：Triangle Wave；輸出方波時(shí)顯示：Square Wave；輸出鋸齒波時(shí)顯示：Sawtooth Wave；輸出梯形波時(shí)顯示：Trapezoidal Wave；第二行顯示容為：Frequency: * Hz 。本次課題的制作由軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)兩部分組成。系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)：硬件電路的組成主要包括單片機(jī)控制電路，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，獨(dú)立按鍵控制電路，顯示電路以與穩(wěn)壓電源電路。系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)：軟件電路重要是通過軟件的編程來控制硬件電路實(shí)現(xiàn)功能。通過DXP軟件生成原理圖和PCB圖，通過keil軟件進(jìn)行程序的編寫，同時(shí)通過protues軟件進(jìn)行仿真。硬件電路的設(shè)計(jì)2.1信號發(fā)生器的設(shè)計(jì) 信號發(fā)生

26、器電路的控制核心和數(shù)據(jù)的處理主要依靠單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，要完成信號發(fā)生器的制作主要利用按鍵輸入控制，顯示器電路輸出顯示。，通過DAC0832利用D/A轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)數(shù)字轉(zhuǎn)換成模擬信號，接著濾波放大，最后通過LCD1602顯示器顯示。單片機(jī)AT89C51利用程序來產(chǎn)生正弦、三角和方波等波形，同時(shí)按鍵可以控制波形的類型、和控制頻率。 根據(jù)任務(wù)要求以與一些資料參考，對系統(tǒng)進(jìn)行總體框架圖1。硬件主要由AT89C51單片機(jī)、LM324放大電路、DAC0832數(shù)模、LM324放大電路、按鍵電路、電源電路組成。總體圖如圖2.1所示圖2.1信號發(fā)生器框圖2.2元件的介紹2.2.1單片機(jī)的介紹 單片機(jī)AT89C51的原理

27、與功能單片機(jī)的部總線上有許多的功能部件，這些功能部件可以通過部的總線來進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送以與信息的控制2，并且他們會分工來使用這些總線，不會產(chǎn)生混亂的情況，這就是部單總線的結(jié)構(gòu)形成，圖2.2為單片機(jī)部結(jié)構(gòu)框圖振蕩器和時(shí)序OSC程序存儲器4KB ROM數(shù)據(jù)存儲器256B RAM/SFR振蕩器和時(shí)序OSC8051CPU64KB總線輸出口全雙工串行口外中斷內(nèi)中斷控制并行口串行通信外部事件計(jì)數(shù)外時(shí)鐘源圖2.2 單片機(jī)部結(jié)構(gòu)框圖VCC：電源GND：接地線XTAL1：片振蕩電路的輸入端XTAL2：片振蕩電路的輸出端RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳ALE/PROG：地址鎖存允許信號PSEN：外部存儲器讀選通

28、信號EA/VPP：程序存儲器的外部選通AT89S51單片機(jī)有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口， PO口：8位雙向I/O口線，名稱為P0.0P0.7P1口：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P1.0P1.7 P2口：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P2.0P2.7 P3口：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P3.0P3.7單片機(jī)的基本功能是控制電路和做好最小系統(tǒng)的工作3。最小系統(tǒng)包括復(fù)位電路、晶振電路、使能電路。其連接方法如圖2.3所示。圖2.3單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖2.2.2芯片DAC0832的原理與功能DAC0832是8分辨率的數(shù)模轉(zhuǎn)換的芯片4，又稱8路模擬開關(guān)他是由地址鎖存與譯碼器、

29、8位逐次逼近型ADC和三態(tài)輸出鎖存緩沖器三大部分組成。DAC0832的輸出形式是通過電流的激活來完成，也可以通過接入外接運(yùn)算放大器來形成電壓。其結(jié)構(gòu)圖如圖2.4所示：圖2.4 DAC0832部框圖1.工作方式a.單緩沖工作方式：一個(gè)寄存器工作于直通狀態(tài)，另一個(gè)工作于受控鎖存器狀態(tài)5。在不要求多相D/A同時(shí)輸出時(shí)，可以采用單緩沖方式，此時(shí)只需一次寫操作，就開始轉(zhuǎn)換，可以提高D/A的數(shù)據(jù)吞吐量。單緩沖工作方式：輸入寄存器工作于受控狀態(tài)DAC寄存器工作于直通狀態(tài)圖2.5單緩沖工作方式 單緩沖工作方式：輸入寄存器工作于直通狀態(tài)DAC寄存器工作于受控狀態(tài) 圖2.6單緩沖工作方式b.雙緩沖工作方式：兩個(gè)寄

30、存器均工作于受控鎖存器狀態(tài)。圖2.7雙緩沖工作方式4.計(jì)算方法（N為輸入的數(shù)字量）例如：當(dāng)n=8時(shí)，代入上式得：（N為輸入的數(shù)字量）2.2.31602顯示屏的原理與功能1602顯示屏實(shí)物圖如圖2.8所示：圖2.81602顯示屏引腳的介紹表2.1 1602顯示屏引腳的介紹 2.地址表 LCD1602作為一個(gè)顯示器，在編寫相對應(yīng)的程序時(shí)需要定義它的地址位6， 所以編寫程序的地址如下表所示：表2.2 LCD1602地址表2.2.4LM324芯片的介紹LM324部是由4個(gè)運(yùn)算放大器合成7，既可接一個(gè)獨(dú)立的電源使用 (330 V)，也可接兩個(gè)電源使用(1.515 V)，可與TTL邏輯電路相容。因?yàn)轵?qū)動功

31、耗低8，圖2.9LM324芯片2.反相放大器 圖2.10反相放大器電路圖 3.同相比例放大器 圖2.11同相比例放大電路圖2.2.5穩(wěn)壓芯片的介紹穩(wěn)壓電路的形成是要通過穩(wěn)壓芯片通過將220v的電壓經(jīng)過整流來生成你所需要的電壓，那么整流電路的核心組成是通過7809,7809,7909.來完成9。78*系列的是輸出正電壓的芯片，79*是輸出負(fù)電壓的芯片。通過要判斷芯片所代表輸出的電壓可以通過他的后面兩個(gè)數(shù)字來實(shí)現(xiàn)，本次需要的電壓是需要+9V、+5V、-5V。如圖2.12所示分別為穩(wěn)壓芯片7809,7805,7909穩(wěn)壓芯片的管腳排布:圖2.12 穩(wěn)壓芯片 = 2 * GB2 * MERGEFORM

32、AT 7805,7809,7909特點(diǎn):1)7805,7909最大輸出電流為1.5A,7909最大輸出電流為1A;2)輸出電壓分別為+5V,+9V,-9V； 3)熱過載保護(hù)；4)短路保護(hù)； 5)輸出晶體管安全工作區(qū)保護(hù)102.3硬件電路的設(shè)計(jì)和分析信號發(fā)生器主要是通過復(fù)位電路，電源電路，顯示電路，DA轉(zhuǎn)換電路，按鍵電路，時(shí)鐘電路組成?？偟脑韴D如下所示：圖2.13數(shù)字鐘的原理圖2.3.1電源部分由于需要的電壓有：+5V、+9V與-9V，所以電源部分的設(shè)計(jì)采用了常用的三端穩(wěn)壓芯片7805、7809與7909，可分別輸出電壓為+5V、+9V與-9V。圖2.14中D1D4為整流部分，用于將交流電轉(zhuǎn)換

33、為直流電。二極管亮紅燈代表+5V電壓，發(fā)光二極管亮綠燈代表有-9V電壓，發(fā)光二極管亮黃燈代表有+9V電壓。K1為帶鎖按鍵，用于開頭電源。P7為電源地接口。圖2.14整流模塊電路圖2.15電源部分電路圖2.3.2按鍵輸入部分如圖所示為按鍵電路模塊設(shè)計(jì)，由三個(gè)按鍵與二極管組成的系統(tǒng)通過對單片機(jī)傳輸中斷信號來實(shí)現(xiàn)波形切換與頻率調(diào)節(jié)。中斷口為INT0口。圖2.16輸入部分電路圖三個(gè)按鍵的功能分別如下：鍵：選擇信號鍵，開始運(yùn)行時(shí)顯示屏顯示正弦波，按下輸出三角波，按二下輸出方波，按三下又輸出正弦信號，按四下出鋸齒波，按五下梯形波，如此循環(huán)下去。鍵：增加頻率。步值鍵分別為正弦波10Hz，三角波100Hz，方

34、波200Hz。鋸齒波100Hz,梯形波50Hz。DOWN鍵：減少頻率。步值鍵分別為正弦波10Hz，三角波100Hz，方波200Hz。鋸齒波100Hz,梯形波50Hz。2.3.3液晶LCD1602電路輸出顯示電路主要是利用液晶顯示屏LCD1602 來實(shí)現(xiàn)，輸出電路中將電位器與LCD1602的VO腳來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)屏幕的背光亮度，同時(shí)將LCD1602的數(shù)據(jù)接口與單片機(jī)的p1口連接來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示。屏幕的顯示界面由兩行來實(shí)現(xiàn)，第一行顯示輸出信號的類型，第二行：顯示當(dāng)前波形所對應(yīng)的頻率值。圖2.17顯示輸出電路圖2.3.4 D/A轉(zhuǎn)換輸出部分與放大電路由于單片機(jī)輸出的是數(shù)字信號，所以為了得到模擬信號11，我

35、們應(yīng)該通過DAC0832芯片作為數(shù)碼轉(zhuǎn)換電路，從單片機(jī)中輸出的數(shù)字信號經(jīng)過DAC0832轉(zhuǎn)換后，由于信號的幅值比較小，所以需要放大。采用常規(guī)的放大方式，采用兩片運(yùn)放，實(shí)現(xiàn)兩級放大，同時(shí)通過信號放大電路（圖2.18 信號放大電路圖）來進(jìn)行信號的放大。DAC0832的工作原理是利用他的單緩沖模式，同時(shí)將他與單片機(jī)的P2管腳相連。圖2.18信號放大電路圖第三章 軟件的設(shè)計(jì)3.1程序流程圖當(dāng)硬件和軟件都完成時(shí)，那么就應(yīng)該通過仿真來驗(yàn)證，程序的流程如下所示：第一，上電，此時(shí)屏幕顯示出程序編寫時(shí)所定義的字母,接著按控制頻率改變的按鍵，當(dāng)確定按下時(shí)那么程序像下走，頻率的大小在改變，接著按第二個(gè)鍵，由于定義第

36、二個(gè)鍵是減小頻率的，當(dāng)確定按鍵按下時(shí)，那么頻率也會以步值來改變，第三個(gè)按鍵是定義改變波形的，所以當(dāng)按鍵按下時(shí)，波形的名稱也會隨之改變。當(dāng)所有的執(zhí)行完成后，斷電，會回到初始位置。程序流程圖如3.1所示。 圖3.1主程序流程圖3.2波形實(shí)現(xiàn)的程序介紹3.2.1正弦波的生成正弦波實(shí)現(xiàn)的程序3.2.2 三角波的生成三角波實(shí)現(xiàn)的程序3.2.3方波的生成 方波實(shí)現(xiàn)的程序3.2.4鋸齒波的生成鋸齒波實(shí)現(xiàn)的程序3.2.5梯形波的生成 梯形波實(shí)現(xiàn)的程序第四章 性能測試與分析4.1 輸出波形的種類與頻率測試1. 測量說明：用按鍵檢測是否可以實(shí)現(xiàn)控制功能，同時(shí)用示波器檢測波形的產(chǎn)生。2. 測試過程：當(dāng)程序通過生成H

37、EX文件導(dǎo)入protues的單片機(jī)時(shí)經(jīng)過初始化，液晶屏的上只顯示兩行的功能，當(dāng)開關(guān)按一下時(shí)此時(shí)輸出波形為正弦波，按兩下輸出為方波，按三下輸出為三角波按四下輸出鋸齒波，按五下輸出梯形波。另外兩個(gè)開關(guān)可以調(diào)節(jié)頻率，五種波形的頻率變化的間距不同，分別為：正弦波的頻率控制在1050Hz，每按一次以10Hz向上增加；產(chǎn)生三角波形的頻率圍控制在50250Hz，每按一次以50Hz向上增加；產(chǎn)生方波波形的頻率控制在2001000Hz，每按一次以200Hz向上增加；產(chǎn)生鋸齒波波形的頻率控制在100500Hz,每按一次以100Hz向上增加；產(chǎn)生梯形波波形的頻率在50250Hz,每按一次以50Hz向上增加。五種波形

38、的仿真波形圖如下：圖4.1 正弦波仿真波形圖 圖4.2 三角波仿真波形圖圖4.3 方波仿真波形圖 圖4.4 鋸齒波仿真波形圖圖4.5 梯形波仿真波形圖4.2 實(shí)物測試結(jié)果實(shí)物完成，測試數(shù)據(jù)如下：1）通過軟件和硬件的結(jié)合完成實(shí)物產(chǎn)生正弦、方、三角、鋸齒、梯形波的實(shí)現(xiàn)2）波形的頻率都可以通過所設(shè)定的按鍵來調(diào)節(jié)，其中產(chǎn)生正弦波的頻率控制在1050Hz，以每按一次10Hz向上增加；產(chǎn)生三角波形的頻率圍控制在50250Hz，以每按一次50Hz向上增加；產(chǎn)生方波波形的頻率控制在2001000Hz，以每按一次200Hz向上增加；產(chǎn)生鋸齒波波形的頻率控制在100500Hz,以每按一次100Hz向上增加；產(chǎn)生梯

39、形波波形的頻率在50250Hz,以每按一次50Hz向上增加。（以上圍為能通過示波器正確測得頻率的圍） 表4.1頻率測試數(shù)據(jù)表正弦波三角波方波鋸齒波梯形波液晶顯示值示波器讀數(shù)液晶顯示值示波器讀數(shù)液晶顯示值示波器讀數(shù)液晶顯示值示波器讀數(shù)液晶顯示值液晶顯示值10 Hz9.93 Hz 50 Hz49.79 Hz200 Hz200.3 Hz100Hz99.8Hz50Hz49.89Hz 20 Hz19.81 Hz 100 Hz99.82 Hz400 Hz401.7 Hz200Hz200.1Hz100Hz99.88Hz 30 Hz30.57 Hz 150 Hz150.2 Hz600 Hz597.6 Hz30

40、0Hz298.6Hz150Hz149.80Hz 40 Hz40.11 Hz 200 Hz199.1 Hz800 Hz798.4 Hz400Hz400.5Hz200Hz200.76Hz 50 Hz49.88 Hz 250 Hz249.7 Hz 1000 Hz1015 Hz500Hz499.7Hz250Hz250.98Hz液晶顯示部分基本實(shí)現(xiàn)即與軟件仿真顯示的是一樣的。結(jié) 論社會的發(fā)展變得越來越快，我們現(xiàn)在所處的社會已經(jīng)被高科技的產(chǎn)品所包圍，所以我們應(yīng)該多了解有關(guān)科技的東西，作為現(xiàn)在越來越普遍利用的信號發(fā)生器，我們應(yīng)該對于他的基本組成有一定的了解，這次的信號發(fā)生器的制作我選擇的方案是通過利用單片機(jī)

41、來完成，通過利用獨(dú)立按鍵來作為控制調(diào)節(jié)電路，LCD1602作為顯示電路，DAC0832作為D/A轉(zhuǎn)換電路，電源電路來提供相應(yīng)的電壓。通過利用keil軟件來編寫程序?qū)崿F(xiàn)輸出正弦波、方波、三角波、鋸齒波、梯形波，利用DXP軟件完成原理和pcb圖，利用protues軟件進(jìn)行仿真。之所以采用單片機(jī)設(shè)計(jì)函數(shù)信號發(fā)生器，該方案存在的優(yōu)點(diǎn)很多：在硬件方面，電路的元器件容易得到，并且控制電路可以采用獨(dú)立的按鍵來完成，且顯示電路采用LCD1602相對于數(shù)碼管比較簡單且顯示比較清晰和容顯示多，信號穩(wěn)定，在軟件方面，通過程序來實(shí)現(xiàn)功能靈活性高，擴(kuò)展功能強(qiáng)大，可行性高，但是在不足之處在于，單片機(jī)處理數(shù)據(jù)的時(shí)間有限，所以當(dāng)需要高頻時(shí)輸出的圖像質(zhì)量不高。由于在設(shè)計(jì)時(shí)我的按鍵功能把波形的改變都集中在一個(gè)按鍵這樣按鍵比較反應(yīng)遲鈍，所以可改進(jìn)的是將一種波形利用一個(gè)按鍵來控制，這樣效果會更好。參考文獻(xiàn)（References）臧春華,邵杰,小龍. 綜合電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐M.:航空航天大學(xué).2009.11.271272.王松武,于鑫,武思軍. 電子創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐M.:國防工業(yè).2005.1. 235 236.寧武,唐曉宇,閆曉金. 全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽基本技能指導(dǎo)M.:電子工業(yè).2009.5.194197.馬玉麗,康麗娟. 函數(shù)信號發(fā)生器制作方法的比較與分析J.遠(yuǎn)洋船員學(xué)院學(xué) 報(bào)