波形发生器设计报告.doc

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1、波形发生器设计报告摘要波形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。函数信号发生器是一种能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。通过对函数波形发生器的原理以及构成分析，可设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的函数波形发生器。目前使用的信号发生器大部分是函数信号发生器，且特殊波形发生器的价格昂贵。所以本设计使用的是DAC0832、ICL8038构成的发生器，可产生方波、正弦波等多种特殊波形和任意波形，波形的频率可用程序控制改变。在单片机上加外围器件独

2、立式键盘，通过键盘控制波形频率的增减、波形幅度的大小以及波形的选择，并用了LCD显示频率大小、波形的种类。在单片机的输出端口接DAC0832进行D/A转换，通过运放进行波形调整，再通过ICL8038函数发生器，最后输出波形。本设计具有线路简单、结构紧凑、价格低廉、性能优越等优点。本设计制作的波形发生器是基于STC89C54RD+单片机可调频发生器，可以输出多种不同频率方波、正弦波，输出的波形的频率、幅度均可调，且操作方便。关键词：波形发生器；DAC0832；IC8038；单片机一、方案论证41.1设计要求41.2方案论证4二、硬件系统的设计52.1整体框架图52.2

3、电源模块设计52.2.1电源原理52.2.2芯片介绍62.3输入模块设计72.3.1按键控制模块72.3.2时钟复位电路72.4输出模块设计102.4.1LCD显示模块原理102.4.1LCD1602芯片介绍102.5DA转换模块设计112.5.1DA转换模块原理112.5.2DAC0832芯片介绍122.6ICL8038函数信号发生模块设计132.6.1ICL8038函数信号发生模块原理132.6.2ICL8038芯片介绍14三、软件设计163.1输入模块编程163.2输出模块编程173.3DA转化模块编程17四、仿真与调试194.1硬件调试194.1.1电气调试

4、194.1.2波形调试194.1.3波形频率范围调试204.1.4波形幅度范围调试204.1.5失真度调试204.2软件调试21五、心得体会22附录一：23一、方案论证1.1设计要求1）信号发生器能产生正弦波、方波；2）输出的频率在100HZ-100KHZ的范围内可调；3）在1000欧负载的条件下，输出正弦波信号的电压峰-峰值Vopp在0-5V的范围可调；4）输出信号的波形无明显失真；5）可实时显示输出信、幅度、频率和频率步进值；1.2方案论证信号发生器的实现方法通常有以下几种：方案一：用分立元件组成的函数发生器，通常是单函数发生器且频率不高，其工作不很稳定，不易调

5、试。方案二：可以由晶体管、运放IC等通用数字元器件制作，更多的则是用专门的函数信号发生器IC产生。早期的函数信号发生器IC，如L8038、BA205、XR2207/2209等，它们的功能较少，精度不高，频率上限只有300kHz，无法产生更高频率的信号，调节方式也不够灵活，频率和占空比不能独立调节，二者互相影响。方案三：利用专用直接数字合成DDS芯片的函数发生器，能产生任意波形并达到很高的频率。但成本较高。方案四：采用STC89C54RD+单片机和DAC0832芯片、ICL8038芯片，直接连接键盘和显示。该种方案主要对STC89C54RD+单片机的各个I/O口充分利

6、用。P3口是连接键盘，P0口接LCD显示电路，P1口连接DAC0832输出波形。这样总体来说，能对单片机各个接口都利用上，而不再多用其它芯片，从而减小了系统的成本。也对按照系统便携式低频信号发生器的要求所完成。占用空间小，使用芯片少，低功耗。综合考虑，方案四各项性能和指标都优于其他几种方案，能使输出频率有较好的稳定性，充分体现了模块化设计的要求，而且这些芯片及器件均为通用器件，在市场上较常见，价格也低廉，样品制作成功的可能性比较大，所以本设计采用方案四。二、硬件系统的设计2.1整体框架图设计框架如图1所示：图1设计框架由按键控制MCU控制输出不同的数字量，经过DA转

7、换模块和ICL8038输出不同波形，由LCD显示是波形的种类和频率、幅度的大小。2.2电源模块设计2.2.1电源原理降压整流滤波稳压输出图2电源框架图该电路通过变压器将220v的交流电变成21v的交流电，通过桥式整流变成直流电。经滤波稳压后获得稳定的直流电，实际电路如图3所示：图3实际电路本系统中单片机系统要用到5V电源，函数信号发生器要用到15V电源，所以设计电源电路要考虑电源可以通过LM317稳压芯片对电压进行调整。可输出15V直流电压，因为STC89C54RD+工作电压是5V，所以又经过7805稳压芯片获得5V稳定直流电给MCU进行供电。2.2.2芯片介绍