函数信号发生器论文设计报告

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1、目录摘要1一、方案设计与论证21、信号发生电路方案论证22、电压连续可调电路方案论证23、单片机的选择论证24、显示方案论证25、键盘方案论证2二、总体系统设计及模块实现31、总体系统设计32、系统各模块的理论分析和实际设计32.1波形产生模块设计32.1.1波形选择32.1.2频率调整32.2电压调整模块设计42.3电压放大模块42.4电源电路模块设计4三、软件设计51、软件功能52、频率步进流程图5四、频率稳定性测试分析51、主要测量仪器：稳压电源，示波器，计数器，数字万用表52、测试方法：53、测试结果：5五、结论6参考文献6附录79摘要本设计采用

2、C8051单片机为核心，设计制作了可以步进调节频率的多波形信号发生器。芯片MAX038产生信号的频率可以通过调整电流、电压、电阻分别控制。该信号发生器能在100Hz～100kHz范围能输出可调的正弦波、方波、三角波。输出稳定性良好。电压可在0~5V连续调节。信号输出部分采用低损耗电流反馈型宽带运放作电压放大，很好地解决了带宽和带负载能力的要求。通过芯片C8051F005控制数据采集和硬件电路的电压及频率显示，通过键盘控制完成频率调节，操作简便，实现效果良好。关键词：C8051芯片，MAX038芯片，LED数码显示管，741运放9一、方案设计与论证1、信号

3、发生电路方案论证方案一：通过单片机控制D/A，输出三种波形。此方案输出的波形不够稳定，抗干扰能力弱，不易调节。方案二：使用传统的锁相频率合成方法。通过芯片IC145152，压控振荡器搭接的锁相环电路输出稳定性极好的正弦波，再利用过零比较器转换成方波，积分电路转换成三角波。此方案，电路复杂，干扰因素多，不易实现。方案三：利用MAX038芯片组成的电路输出波形。MAX038是精密高频波形产生电路，能够产生准确的三角波、方波和正弦波三种周期性波形。以上三种方案综合考虑，选择方案三。2、电压连续可调电路方案论证方案一：采用μA741运放构成的放大器。简单易于操作

4、。方案二：采用数字电位器控制。数字电位器的数字控制利用串入、并出的加／减计数器在输入脉冲和控制信号的控制下可实现加／减计数。但在应用中数字电位器需要提供计数脉冲、电源、控制开关等，要比机械电位器在电路使用中复杂。以上两种方案综合考虑，选择方案一。3、单片机的选择论证方案一：MCS-51系列单片机是一种高性能8位单片微型计算机。它把构成计算机的中央处理器CPU、存储器、寄存器、I/O接口制作在一块集成电路芯片中，从而构成较为完整的计算机。但其内部无模数转化部件，使用时不太方便。方案二：C8051F005单片机是完全集成的混合信号系统级芯片，具有与8051兼

5、容的微控制器内核，与MCS-51指令集完全兼容。除了具有标准8052的数字外设部件，片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其他数字外设及功能部件，而且执行速度快。以上两种方案综合考虑，选择方案二。4、显示方案论证方案一：采用LED数码管。LED数码管由8个发光二极管组成，每只数码管轮流显示各自的字符。由于人眼具有视觉暂留特性，当每只数码管显示的时间间隔小于1/16s时人眼感觉不到闪动，看到的是每只数码管常亮。使用数码管显示编程较易，且显示达到要求，价格便宜。方案二：采用LCD液晶显示器。功率小，效果明显，但价格较高。以上两种方案综合考虑，选择方

6、案一。5、键盘方案论证方案一：矩阵式键盘。矩阵式键盘的按键触点接于由行、列母线构成的矩阵电路的交叉处。当键盘上没有键闭合时，所有的行和列线都断开，行线都呈高电平。当某一个键闭合时，该键所对应的行线和列线被短路。9方案二：编码式键盘。编码式键盘的按键触点接于74LS148芯片。当键盘上没有闭合时，所有键都断开，当某一键闭合时，该键对应的编码由74LS148输出，此方式键盘所需的I/O口少，节省了CPU的容量，反应简单便捷，反应速度快。以上两种方案综合考虑，选择方案二。二、总体系统设计及模块实现1、总体系统设计该系统采用单片机作为数据处理及控制核心，由单片机

7、完成人机界面、系统控制、信号的采集分析及信号的处理和变换，采用按键输入，利用数码管动态显示电路输出数字显示的方案。将设计任务分解为按键电路、数码管显示电路等模块。图2.1为系统的总体框图单片机数码管显示按键波形发生器放大电路输出图2.1系统总体框图2、系统各模块的理论分析和实际设计2.1波形产生模块设计此模块采用MAX038构成函数信号发生器。图见附图1。MAX038产生信号的频率可以通过调整电流、电压、电阻分别控制。所需的输出波形可由在A0、A1输入端设置适当的代码来选择，所有的输出波形都是对称于地电位的2V（峰-峰值）信号。MAX038工作电源为±5

8、V。2.1.1波形选择MAX038可以产生正弦波、方波或三角波。具体的输出波形由