数字信号发生器课程设计

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1、数字信号发生器的设计摘要信号发生器也叫做振荡器或是信号源，在现在的科技生产实践中有着广泛而重耍的应用。现在的特殊波形发生器在价格上不够经济，有些昂贵。而基于AT89C51单片机的函数信号发生器可以满足此要求。根据傅里叶变换，各种波形均可以用三角函数的相关式子表示出来。函数信号发生器能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波、方波和正弦波。本文通过在单片机的外围加上键盘，控制波形的种类和输出频率的大小，加上LED显示出和应信息。单片机输出为数字信号，于是在输出端用DAC0832进行D/A转换，再通过两级运放对波形进行调整。最终在示波器上显示出来。关键词：信号发生器

2、，AT89C51,D/A转换，波形调整目录1绪论11」课题研究背景11.2波形介绍12系统设计32」方案选择32.2框图设计32.3单片机模块42.4按键控制与显示电路设计62.5D/A转换电路72.6显示电路92.7放大电路设计122.8整体的电路原理图132.9元件清单133软件设计153」程序流程图153.2程序代码154系统仿真及调试184.1系统仿真图184.2系统调试19总结21致谢22参考文献231绪论1.1课题研究背景随着经济与科技不断发展，相应的测试仪器与手段也冇了许多改善与提高，但是对Z要求也不断提高。波形发生器的信号已知，使用者然后根据具体

3、的耍求，将其作为激励源，测得感兴趣的参数。信号源仿真各种测试信号，给待测屯路，从而满足现实需求。信号发生器在仿真实验占有重要地位，对于测试仪器来说也同样不可缺少。因此对相关信号发生器的研究开发有着一定的意义。传统的信号发生器电路复杂，控制灵活度不够，成本也相对较高。虽然我国所研制的波形发生器在一定程度上已有了一些成果，但与国外技术确实还存在一定差距，因此很冇必要提高相关方面的研究。利用单片机的控制灵活性，外设处理能力强等特点，实现频率与幅度可调的多种波形，这就克服了传统的缺点，具有良好的实用性。同时根据程序的易控制性，可以容易实现各种较复朵的调频调幅功能。1.2

4、波形介绍正弦波，正弦信号可用如下形式表示f(t)=Asin(3/+0)(1)英屮，A为振幅，3是角频率，0为初相位。正弦函数为一周期信号如下图1所示:•方波方波函数是我们常用且所熟知的简单波形函数，做脉冲等，其表示形式如门ra（°“＜于）/（^）=.T2（2）2方波波形如图2。图2图形当方波下半段幅值为0吋，就为矩形波，一个原理，所以不再赘述矩形波。锯齿波，锯齿波如图3所示。三角波，三角波波形如下图4所示。2系统设计2.1方案选择方案一：利用单片的函数发生器的传统方式，比如8038就行。它可很容易地产生止弦波和方波等波形，而后用数/模转换器对电压进行调制，也可

5、以用数字调控对频率实现改变，但这种方法产生频率不稳定。方案二：采用频率合成器，锁相环式的。对于所选择的频率，用VCO（压控振荡器）加以选定。这种方法较第一种性能上好，但是对于频率的输出范围难以达到。而且冇一个特点，即电路较为复杂。方案三：可以利用单片机编程的方法来实现波形的输出。可选用AT89C51作为控制器，输出相应波形的数字信号，再用D/A转换器输岀相应波形的模拟信号。用DAC0832作为D/A转换器，再经过两级放大后输出，最终在示波器上显示。可以使用按键扫描来实现波形的变化⑶。由于方案一的输出信号的频率不稳定述冇二方案的电路较为复杂，频率可调范围难以达标等

6、缺点，所以决定采用方案三的设计方法。方案三的设计用软件可以很方便的实现对駛件的控制，输出需要的波形。而且方案三中涉及的器件都是容易得到而且价格较为便宜的，所以价格上也有优势。2.2框图设计基于AT89C51单片机的函数信号发生器由电源电路、单片机主控电路、信号输出电路和按键控制电路四部分组成，整体设计框图如图5所示图5函数信号发牛器系统图AT89C51单片机是整个函数信号发生器的主控部分，通过电脑对程序改写，可以产生不同波形，也可对同种波形的频率幅度进变换。当单片机输出数字信号经过转换电路后输岀相应模拟信号。上图中输出电路包涵转换电路与整波电路。图6为函数信号发

7、生器的原理图。图6信号发生器原理框图2.3单片机模块2.3.1单片机最小系统8051片内有4KB的ROM/EPROM,因此只需要外接晶振电路和复位电路就可以构成最小系统了，如图7所示。121314151617XE^LlXIM2RSTEAWPPSENALEP3.0RDP3d/TxDP3.24MOP3.3ANHP3.4TOP3.5T1P3.6MRP3.7AOVCCPOOADOP0.1/AD1PO.2/AD2PO.3/AD3PO.4/AE4P03AD5PQ6AD6P0.7/AD7PI.QT2P1.1/I2EXP2(yA8P21/A9P2.2/A10P23A11P2.4

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