函数发生器的设计（程序仿真+电路图+任务书+说明书）

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1、函数信号发生器作为一种常用的信号源，广泛应用于电子电路、自动控制和科学研究等领域。它是一种为电子测量和计量工作提供符合严格技术要求的电信号设备，因此是电子测试系统的重要部件，是决定电子测试系统性能的关键设备。它与示波器、电压表、频率计等仪器一样是最普通、最基本的，也是得到最广泛应用的电子仪器之一。本文设计了一款基于AT89C51单片机、MAX038芯片实现的函数发生器，可以产生频率、幅度可调的正弦波、方波、三角波、三种周期性信号，输出波形失真小于0.75%,频率可调范围为100Hz〜矩形波占空比可调范围为30%〜60%。该函数发生器具冇成本低廉、结构简单、人机界面友好等特点，在教

2、学方面其有较高实用价值。关键词单片机；函数发生器；频率；幅度；占空比目录今商g1第1章绪论21.1函数发生器的发展21.2函数发生器设计的背景21.3函数发生器实现的特色功能2第2章系统设计42.1方案论证42.2方案选择5第3章单元电路设计63.1单片机主控模块63.2I/O扩展模块63.3D/A转换模块73.3.1D/A选择73.3.2D/A输入设计83.4波形产生模块93.5増益放大模块113.6人机接口113.6.1键盘模块113.6.2123.7频率计算模块123.8电源模块133.9总体电路13第4章软件设计164.1流程图及设计164.2软件系统的使用说明20第5章

3、调试22*吉i仑24SftW25参考文献26附录1单片机端口分配表27附录2程序代码28附录3总电路原理图35IT第1章绪论1.1函数发生器的发展波形发生器亦称函数发生器，作为实验用信号源，是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。目前，市场上常见的波形发生器多为纯硬件的搭接而成，且波形种类冇限，多为正弦、方波、三角等波形。单片机构成的仪器具有高可靠性、高性能价格比，在智能仪表系统和办公自动化等诸多领域得以极为广泛的应用，并走入家庭，从洗衣机、微波炉到音响汽车，处处可见其应用。因此，使用单片机技术开发的函数发生器性能更加优良，随着单片机的普遍应用，与单片机结合开发的

4、函数发生器也将得到广泛应用。1.2函数发生器设计的背景函数发生器能提供正弦波、方波、三角波等多种波形，有的还同时具有调制和扫描能力，在我们的大学电子实验室、科研机构研究实验室、工厂开发实验室等冇着广泛的应用，特别是在基础教育方面应用更加广泛。信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号（各种波形），信号源在电子实验和测试处理中，提供信号驱动电路正常工作。一般来说任意波形发生器，是一种特殊的信号源，综合具有其它信号源波形生成能力，因而适合各种仿真实验的需要。但为了增强任意波形生成能力，它往往依赖计算机通讯输出波形数据。在函数发生器的发展中功能越来越多，结构上也越来越复杂，体积也越来小。

5、但是在整体设计的造价上花费越大，对于使用者来说操作过于复杂。综合上述，我设计了一款面向教学使用的函数发生器。该函数发生器体积小、重量轻、操作简单。对于购买者，在价格上更有着比其它同性能的函数发生器更低的价格。1.3函数发生器实现的特色功能为了克服函数发生器在教学使用中输出波形易失真、精度低、价格昂贵及不易携带等缺点，设计一款能产生多种函数波形的函数发生器，要求该系统具有如下特色功能：1.能产生正弦波、方波、三角波，且波形频率和占空比可调；2.频率范围：100Hz〜1MHz,连续可调；3.矩形波占空比：30%〜60%，连续可调；4.输出电压：本文设计函数发生器是由软件和硬件相组合，

6、产生在教学使用中常见的三种波形信号，即正弦波、方波、三角波三种信号。信号输出的频率、占空比范围宽,输出信号幅度可调，并且输出频率可以显示，体积小，价格低廉，克服函数发生器在教学使用屮的缺点。第2章系统设计2.1方案论证根据题H的要求，本信号发生器可分解为以下儿个部分，结构框图如图2-1所示。图2-1函数发生器纟U成结构一般有如下几种实现方案：方案一：采用直接数字频率合成(DDS)芯片实现：DDS是较为先进的•一种频率合成技术，基于DDS技术的波形发生器兵有输出频率稳定、准确，波形质量好和输出频率范围宽等一系列独特的优点。此种方案是向DDS芯片写控制字，通过改变相位累加字來实现，常

7、见的DDS芯片，如AD9954等，只有正弦波输出，要产生三种波形，需外接波形变换电路。方案二：采用单片机结合MAX038芯片完成设计。MAX038是一个精密高频波形产生器，它能产生高频正弦波、三角波、方波，输出频率和古空比可以通过调整电流、电压或电阻来分別地控制。所需的输出波形可由在A0和A1输入端设置适当的代码来选择；单片机通过D/A芯片输出模拟信号，此模拟信号控制MAX038输出波形。在最后的波形输出端通过运放放大输出波形信号；单片机主第4页共35页要控制D/A芯片连接、显示