调幅波信号源的设计与制作

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1、II摘要波形发生器是一种常用的信号源，广泛地运用在电子电路、自动控制系统、和教学实验等领域。文中以AT89C51单片机为核心设计了一个低频函数信号发生器。信号发生器采用数字波形合成技术,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出自定义波形,如正弦波、方波、三角波、梯形波及其他任意波形，波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变。波形和频率的改变通过软件控制，幅度的改变通过硬件实现。介绍了波形的生成原理、硬件电路和软件部分的设计原理。关键词:低频信号发生器;单片机;D/A转换IIIAbstractWaveformgeneratorisacommonsignalsou

2、rce,widelyusedinelectroniccircuits,automaticcontrolsystem,andteachingexperimentetc..Basedonthe89C51microcontrollerasthecoredesignofalowfrequencysignalgenerator.Thesignalgeneratorwithdigitalwaveformsynthesistechnology,combinedwiththehardwarecircuitandsoftwareprogram,customoutputwa

3、veforms,suchassinewave,trianglewave,trapezoidal,FangBoandotherarbitrarywaveform,frequencyandamplitudeofthewaveformcanbechangedinacertainrange.Thewaveformandfrequencychangethroughsoftwarecontrol,themagnitudeofchangebyhardware.Thedesignprincipleofthegenerationprinciple,hardwarecirc

4、uitandsoftwarepartofthewaveform.Keywords:Lowfrequencysignalgenerator；Singlechipmicrocomputer；D/AconversionIII目录1绪论11.1研究背景和意义11.2国内外研究现状11.3主要内容和结构安排2方案设计32.1方案设计思想32.1.1波形产生方案32.1.2改变幅度方案32.2工作原理33硬件电路设计53.189C51单片机简介53.2单片机最小系统电路73.3DA转换电路设计83.4运算放大电路和低通滤波电路103.5系统总电路图114系统软件设计

5、135系统仿真165.1仿真软件165.2系统仿真步骤与结果165.3出现的问题和解决办法186结论与展望19参考文献20致谢21附录主程序代码22III1绪论1.1研究背景和意义随着电子测量及其他一些工作需要对各类信号发生器的广泛需求及电子技术的迅速发展，促使信号发生器种类增多，性能提高。尤其是随着微处理器的出现，更促使了信号发生器向着自动化、智能化方向发展。现在，许多信号发生器都带有微处理器，具备了自校、自检、自动故障诊断和自动波形形成和修正等功能，可以和控制计算机及其其他测量仪器一起方便的构成自动测试系统。当前信号发生器总的趋势是向着宽频率覆盖、低

6、功耗、高频率精度、多功能、自动化和智能化方向发展[1]。在科学研究、工程教育及生产实践中，如工业过程控制、教学实验、机械振动实验、动态分析、材料实现、生物医学等领域，常常需要低频信号发生器。而作为一种在生产、科研、测控、通讯等领域通用的电子仪器，在市场上能看到的却在频率精度、带宽、波形种类及程控方面不能满足许多方面实际应用的需求。但随着各类功能的半导体集成芯片的快速生产，使我们研制一种低功耗、宽频带，能产生多种波形并具有程控等低频的信号发生器成为可能。1.2国内外研究现状在70年代前，信号发生器主要有两类；正弦波和脉冲波，而函数发生器介于两类之间，能够提

7、供正弦波、余弦波、方波、三角波等几种常用标准波形，产生其他波形时，需要采用较复杂的电路和机电结合的方法。这个时期的波形发生器大多采用模拟电子技术，而且模拟器件构成的电路存在价格贵、功耗大等缺点，并且要产生较为复杂的信号波形，则电路结构非常复杂。同时，要通过电位器的调节来实现输出频率的调节，因此很难将频率调到某一固定值；还有就是脉冲占空比不可调节。在70年代后，微处理器的出现，可以利用处理器，A/D和D/A，硬件和软件使波形发生器的功能扩大，产生更复杂的波形。这时期的波形发生器多以软件为主，实质是采用微处理器对DAC的程序控制，就可以得到简单的波形。90年

8、代末，出现几种高性能不过也是高价格的函数发生器。它是HP公司推出的型号为HP77