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时间:2018-03-29
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1、基于单片机的函数信号发生器的设计摘要本文以AT89C51单片机为核心设计了一个低频函数信号发生器。信号发生器采用了数字波形合成技术,通过硬件电路和软件程序相结合,输出自定义波形,如正弦波、方波、三角波、锯齿波,波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变。波形和频率的改变可以通过软件来控制,幅度的改变可以通过硬件实现。本文介绍了波形的生成原理、硬件电路和软件部分的设计原理。本系统可以产生最高频798.6HZ的波形。该信号发生器具有体积小、价格低、性能稳定、功能齐全等优点。关键词:AT89C51;单片机;DAC;数字波形合成;低频信号发生器目录第一章
2、绪论………………………………………………………………………11.1研究内容……………………………………………………………………11.2课题的来源与技术背景……………………………………………………11.3研究信号发生器的目的及意义……………………………………………11.4单片机概述…………………………………………………………………21.5信号发生器的分类…………………………………………………………2第二章方案的设计与选择…………………………………………………………22.1方案的比较…………………………………………………………………22.2设计原
3、理……………………………………………………………………32.3设计思想………………………………………………………………………42.4设计功能……………………………………………………………………4第三章硬件设计……………………………………………………………………53.1硬件原理框图………………………………………………………………53.2主控电路……………………………………………………………………53.3数/模转换电路………………………………………………………………73.4波形产生模块设计……………………………………………………………73.5键盘
4、显示模块的设计………………………………………………………83.6时钟电路………………………………………………………………………93.7运算放大电路和低通滤波电路………………………………………………93.8显示电路……………………………………………………………………103.9程序流程图…………………………………………………………………10第四章安装调试及测量数据分析…………………………………………………114.1调试过程……………………………………………………………………114.2出现的问题与解决的方法…………………………………………………11
5、4.3实验波形图…………………………………………………………………12第五章小结……………………………………………………………………13参考文献……………………………………………………………………………13附录…………………………………………………………………………………14第一章绪论1.1研究内容本文是做基于单片机的信号发生器的设计,将采用编程的方法来实现三角波、锯齿波、矩形波、正弦波的发生。根据设计的要求,对各种波形的频率和幅度进行程序的编写,并将所写程序装入单片机的程序存储器中。在程序运行中,当接收到来自外界的命令时,需要输出某种波形时
6、可以调用相应的中断服务子程序和波形发生程序,经电路的数/模转换器和运算放大器处理后,将波形从信号发生器的输出端口输出。1.2课题的来源与技术背景无论是在生产上还是在科研与教学上,信号发生器都是电子工程师仿真实验的最佳工具。随着我国经济和科技的发展,对相应的测试仪器和测试手段也提出了更高的要求,信号发生器己成为测试仪器中至关重要的一类,因此开发信号发生器具有重大的意义。传统的信号发生器采用专用芯片,不仅成本高,而且控制方式不灵活。本设计充分利用单片机能灵活的控制、丰富的外设处理能力,并采用DDS技术,实现频率、幅值可调的函数波形的输出,同时可以
7、根据需要方便地实现各种比较复杂的调频、调相和调幅功能,其具有良好的实用性。根据其频率发生方法又可分为谐振法和合成法两种。一般的传统发生器都是采用的谐振法,即用具有频率选择性的回路来产生正弦振荡,从而来获得所需频率,也可以根据频率合成技术来获得所需频率。利用频率合成技术制成的合成波形发生器,通常被称为频率合成器或频率综合器。频率综合器是指利用频率合成技术合成的频率源,它常常是没有调制的,也没有足够宽的和足够准确的输出电平调节,其工作范围往往也不宽,最小频率间隔也比较大,一般用作专用设备使用,或做某一个系统中的一个组成部分。1.3研究信号发生器的
8、目的及意义波形发生器是信号源的一种,主要给被测电路提供所需要的己知信号(各种波形),然后用其它仪表测量感兴趣的参数。可见信号源在各种实验应用和试验测试处理中,它的应
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