低频函数发生器 毕业设计

《低频函数发生器 毕业设计》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、低频函数发生器摘要：函数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。本设计是基于C8051F410单片机设计的低频函数发生器，可产生三角波、方波、正弦波，其波形的频率、峰-峰值可以通过程序控制改变。关键词：信号发生器；单片机；波形0引言在电子系统中经常需要采用频率和幅度可调的低频信号发生器。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。本系统可以产生正弦波、方波、三角波，其频率范围为0.1Hz~100Hz，步进0.1Hz，峰-峰值范围为0V~20V，

2、步进0.1V；系统通过LCM3310显示屏显示其输出波形名称、频率、峰-峰值；并可通过按键改变其输出波形、频率、峰-峰值；通过串口与上位机通信，并实时显示及改变输出波形、频率、峰-峰值。该低频信号发生器具有低功耗、程控性、高稳定性、结构简单等特点。1基本原理图1低频函数发生器系统框图系统框图如图1所示，C8051F410单片机是系统的核心控制芯片，通过其IDAC功能模块和定时器模块产生波形信号；波形输出模块主要是将核心控制芯片的IDAC输出的电流信号转换为电压信号，并将其放大，达到设计指标；键盘输入模块用于调整波形名称、频率、峰

3、-峰值；NOKIA3310显示屏为该系统的LCM显示模块，用于显示输出波形名称、频率值、峰-峰值；串口通信模块实现了与PC的实时通信。用户既可以通过系统按键调节低频函数发生器的输出波形、频率、峰-峰值，又可以通过PC机界面调整低频函数发生器输出波形的参数并显示。为了减小电源纹波噪声的干扰，本系统采用线性稳压电源作为供电电源，为系统提供+5V和±15V直流电压。*指导教师:吴兴波(1964-),男,吉林通化人,吉林化工学院副教授,主要从事电子技术方面的研究.联系电话:13843227079.2硬件电路设计82.1主系统电路设计C8

4、051F410内部包含一个低压降稳压器（REG0）[1]。从VREGIN引脚输入到REG0的电压可达5.25V。REG0的输出可以用软件选择2.1V或2.5V。当被使能时，REG0的输出连到VDD引脚，为微控制器核供电，并可为外部器件提供电源，稳压器的输入（VREGIN）和输出（VDD）与地之间都应接入一个起保护作用的旁路电容（4.7uF+0.1uF）。键盘电路由五个按键组成，分别为“波形选择”、“模式选择”、“频率+10Hz（峰-峰值+10V）”、“频率+1Hz（峰-峰值+1V）”、“频率+0.1Hz（峰-峰值+0.1

5、V）”。波形按键用于选择输出波形信号，可以选择正弦波、方波、三角波；模式按键用于选择需更改波形的频率、峰-峰值等参数，+10、+1、+0.1按键用于在模式选择确定的基础上更改参数值，分别在原来基础上+10Hz/+10V、+1Hz/+1V、+0.1Hz/+0.1V，当参数超出设定的最大值时参数变为当前数据减去设定的最大值。NOKIA3310显示屏用于显示波形名称、频率、幅值及模式提示标志。电路如图2所示。图2主系统图2.2直流稳压电源设计图3直流稳压电源电路图电路图如图3所示，市电经变压器降压后通过整流桥整流和电容滤波，输入到78

6、15和7915三端稳压块稳压，分别得到+15V和-15V的电源。其中电容C9、C10、C12、C13用于储能滤波；电容C8和C15用于抵消输入线较长时的电感效应，以防止电路产生自激振荡；C11与C14用于消除输出电压中的高频噪声。+5V电源工作原理与+15V8产生原理相同，其输入电源引用了+15V电源。2.3信号放大电路设计电路图如图4所示，设计中，单片机IDAC模块会产生0~2mA的电流信号，其经过电阻R3转换成0~2V的电压信号。经过电压跟随器LM358N(1)后增大电流-电压转换电路的输出阻抗。LM358N(2)构成一个差

7、分比例放大电路，调节电阻R3与R8的值相等，参数对称，则差分放大电路的输出(1)调节电阻R6，使Ui2的电压为1V，通过差分放大电路消除直流分量。同时调节电阻R3和R8的阻值，使放大倍数为10倍，则输出电压的峰-峰值可达到-10V~10V，达到设计指标。图4信号放大电路2.4串口通讯模块设计C8051F410单片机与PC的接口电路中采用芯片MAX232。具体电路如图5所示。图5串口电路由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成电荷泵电路，产生+12V和-12V两个电源，提供给MAX232串口电平。芯片工作中，将单片机输出的0/5V

8、信号转换成极性相反，电压为+/-10V与PC机串口信号兼容的电压信号[2]，完成单片机与PC机的数据交换。本系统中，单片机会将波形名称、频率、峰-峰值等数据通过串口通讯传送给PC机，同理，PC机也会将其设定好的数据传送给单片机，形成实时的数据交换。3程序设计本设