毕业设计--数字信号发生器的电路设计

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1、1引言信号发生器又称信号源或者振荡器，它是根据用户对其波形的命令来产生信号的电子仪器，在生产实践和科技领域有着广泛的应用。信号发生器采用数字波形合成技术,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出自定义波形,如正弦波、方波、三角波、三角波、梯形波及其他任意波形，波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变。信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号（各种波形），然后用其他仪表测量感兴趣的参数。信号发生器在通信、广播、电视系统，在工业、农业、生物医学领域内，在实验室和设备检测中具有十分广泛的用途。信号发生器是一种悠久的测量仪器，早在20年代电子设备刚出现时它就产生了。随着通信和雷达技

2、术的发展，40年代出现了主要用于测试各种接收机的标准信号发生器，使信号发生器从定性分析的测试仪器发展成定量分析的测量仪器。自60年代以来信号发生器有了迅速的发展，出现了函数发生器，这个时期的信号发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，且仅能产生正弦波、方波、锯齿波和三角波等几种简单波形。到70年代处理器出现以后，利用微处理器、模数转换器和数模转换器，硬件和软件使信号发生器的功能扩大，产生比较复杂的波形。这时期的信号发生器多以软件为主，实质是采用微处理器对DAC的程序控制，就可以得到各种简单的波形。随着现代电子、计算机和信号处理等技术的发

3、展，极大地促进了数字化技术在电子测量仪器中的应用，使原有的模拟信号处理逐步被数字信号处理所代替，从而扩充了仪器信号的处理能力，提高了信号测量的准确度、精度和变换速度，克服了模拟信号处理的诸多缺点，数字信号发生器随之发展起来。信号发生器作为电子领域不可缺少的测量工具，它必然将向更高性能，更高精确度，更高智能化方向发展，就象现在在数字化信号发生器的崛起一样。但作为一种仪器，我们必然要考虑其所用领域，也就是说要因地制宜，综合考虑性价比，用低成本制作的集成芯片信号发生器短期内还不会被完全取代，还会比较广泛的用于理论实验以及精确度要求不是太高的实验。因此完整的函数信号发生器的设

4、计具有非常重要的实践意义和广阔的应用前景。第39页共38页2数字信号发生器的系统总述2.1系统简介信号发生器广泛应用于电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域。本设计以AT89C52[1]单片机为核心设计了一个低频函数信号发生器。信号发生器采用数字波形合成技术,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出自定义波形,如正弦波、方波、三角波、三角波、梯形波及其他任意波形，波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变。波形和频率的改变通过软件控制，幅度的改变通过硬件实现。介绍了波形的生成原理、硬件电路和软件部分的设计原理。本系统主要包括CPU模块、显示模

5、块、键盘输入模块、数模转换模块、波形输出模块。系统电路原理图见附录A，PCB图见附录B。其中CPU模块负责控制信号的产生、变化及频率的改变；模数转换模块采用DAC0832实现不同波形的输出；显示模块采用1602液晶显示，实现波型和频率显示；键盘输入模块实现信号的选择和频率的输入。该信号发生器具有体积小、价格低、性能稳定、功能齐全的优点。2.2系统总体框图本设计拟采用单片机作为程序的主控芯片，利用D/A转换技术，实现数据的实时转换，利用键盘控制信号类型的选择和频率的改变，最后通过1602液晶屏显示结果。系统总体框图如图所示：1602液晶显示DAC0832键盘复位键AT8

6、9C52单片机图2.1系统总体框图第39页共38页3硬件设计3.1CPU模块3.1.189C52单片机的基本组成设计采用89C52[2]作为系统的主控芯片，芯片结构框图如下：外部时钟源外部事件计数3x16位定时器/计数器数据存储器256BRAM/SFRRAM/SFRRAM/SFR程序存储器8KBROM振荡器和时序OSC89C52CPU64KB总线扩展控制器可编程I/O口可编程全双工串行口内中断图3.189C52单片机结构框图89C52单片机包含：（1）一个8位的80C52微处理器[3]（2）片内256字节数据存储器RAM/SFR，用以存放可以读写的数据，如运算的中间结

7、果，最终结果以及欲显示的数据等（3）片内8KB程序存储器FLASHROM，用以存放程序、一些原始数据和表格（4）4个8位并行I/O端口P0～P3，每个端口既可用作输入也可用作输出（5）3个16位的定时器/计数器，每个定时器/计数器都可设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可以设置成定时方式（6）具有8个中断源、两个中断优先级和中断控制系统第39页共38页（7）全双工UART的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机与PC机之间的串行通信（8）片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接，最高允许振荡频率为24MHz（9）片内振荡器和时钟