信号发生器论文

《信号发生器论文》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、目录一设计任务与要求1二方案设计及论证1三单元电路设计与参数计算33.1单片机最小系统33.2数模转换电路43.3运算放大器电路和低通滤波电路53.4显示电路63.5键盘显示模块的设计73.6软件设计流程73.7软件仿真8四安装与调试114.1调试过程114.2出现的问题与解决的方法114.3调试结果12五性能分析与测试135.1测试仪器135.2测试数据135.3性能总结14六结论与心得14参考文献15附录1仿真图15附录2源程序16一、设计任务与要求信号发生器又称信号源或振荡器，是现今各种电子电路实验设计中

2、不可或缺的仪器设备之一。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四类；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、扫描式信号发生器、程控式信号发生器和频率合成式信号发生器等。本课程设计要求利用单片机构造低频信号发生器，可产生正弦波、方波和三角波三种波形，再通过转换器把数字信号转变成模拟信号，经运算放大器输出到示波器，与此同时，外接显示输出信号的类型和频率

3、。l基本要求(1)用单片机实现波形的输出；(2)用显示输出波形的类型和频率；(3)输出波形中不能产生尖峰干扰；(4)按键可切换波形；(5)输出频率范围：；(6)误差要求：正弦波频率误差，方波上升沿和下降沿的时间均应小于，频率误差，三角波失真率；(7)响应时间。l拓展功能(1)实现输出波形的幅值可调：输出电压范围连续可调；(2)实现输出波形频率可调：可调。二、方案设计及论证设计一个由单片机控制的信号发生器。运用单片机系统控制产生方波、三角波、正弦波。信号发生器所产生的波形的频率、幅度均可调节。并可通过按键切换信号

4、的波形。并用显示输出波形的类型和频率。l总体方案方案1:利用单片机和数模转换器件产生所需不同信号的低频信号源，其信号幅度和频率都是可以按要求控制的。至于波形的产生，首先产24生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波。具体方案的原理框图如下：图1系统原理框图（方案1）方案2：利用单片机采用程序设计方法产生锯齿波、正弦波、矩形波三种波形，再通过转换器将数字信号转换成模拟信号，滤波放大，最终由示波器显示出来，通过键盘来控制三种波形的类型选择、频率变化，最终输出显示其各自的类型以及数值

5、。本方案的系统原理框图如下：图2系统原理框图（方案2）经比较，方案既可满足课程设计的要求，并且所用元器件经济简单，容易实现。l改变幅度方案：方案1：可以将送给的数字量乘以一个系数，这样就可以改变输出电流的幅度，从而改变输出电压；但是这样做有很严重的问题，单片机在做乘法运算时需要很长的时间，这样的话输出波形的频率就会很低，达不到至少的要求；24并且该方案的输出电压做不到连续可调，当的输入数字量比较小时，输出的波形失真就会比较严重。方案2：将输出电压通过一个运算放大器放大，运放的反馈电阻为滑动变阻器。这样还有个优点

6、是幅度连续可调。经比较，方案2既可满足课程设计的要求，并且电路简单。三、单元电路设计与参数计算3.1单片机最小系统主控制器主要由单片机、振荡器和复位电路部分组成，它是单片机工作的必要组成部分，又称为单片机最小系统，如图所示。它是系统的控制中枢，也是整个系统的核心部分。在系统中发挥项作用：(1)实现人机对话；(2)控制波形的产生；(3)处理键盘和显示电路的信号。图3单片机最小系统24l时钟电路时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号，而时序所研究的是指令执行中各信号之间的相互关系。单片机本身就如一个复杂的同步时

7、序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地作。单片机内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚，其输出端为引脚。而在芯片的外部，和之间跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器。电容器和的作用是稳定频率和快速起振，电容值的范围在，典型值为。晶振的频率通常选择两种和。只要在单片机的和引脚外接晶体振荡器就构成了自激振荡器并在单片机内部产生时钟脉冲信号。由于频率较大时，三角波、正弦波、方波等波形中每一点延时时间为几微秒，故延时时间还要加上指令时间即可得到指定频率的波形，该电

8、路用晶振。l复位电路复位电路是使单片机的或系统中的其他部件处于某一确定的初始状态，并从这一状态开始工作。通常单片机复位电路有两种：上电复位电路，按键复位电路。上电复位电路：上电复位是单片机上电时复位操作，保证单片机上电后立即进入规定的复位状态。它利用的是电容充电的原理来实现的；按键复位电路：它不仅具有上电复位电路的功能，同时它的操作比上电复位电路的操作要简单的多。如果要实现复位的话，只