毕业（学位）论文
（2011 届本科）
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河西学院本科生毕业论文（设计）诚信声明
本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
本科毕业论文（设计）作者签名：
二〇一一年五月二十六日
目录
摘要 (1)
ABSTRACT (1)
正文 (2)
1 绪论 (2)
1.1信号发生器现状 (2)
1.2单片机在低频信号发生器中的应用 (2)
2 系统设计 (3)
2.1系统方案的比较 (3)
2.1.1 选题论证 (3)
2.1.2 方案选择 (4)
2.2芯片选择模块 (4)
3 硬件电路的设计 (5)
3.1系统框图 (5)
3.2资源分配 (5)
3.3最小单片机系统设计 (6)
3.4各部分电路原理 (10)
3.4.1 DAC0832芯片原理 (10)
3.4.2 LM324工作原理 (13)
3.5电路原理 (14)
4 软件设计 (14)
4.1主程序流程图 (15)
4.2方波程序流程图 (16)
4.3锯齿波程序流程图 (17)
4.4正弦波程序流程图 (17)
5 仿真结果 (18)
6 测试结论 (20)
7 结束语 (22)
参考文献 (23)
附录 (24)
致谢 (32)
文献综述 (33)
河西学院本科生毕业论文（设计）题目审批表 (36)
河西学院本科生毕业论文（设计）任务书 (37)
河西学院本科毕业论文（设计）开题报告 (39)
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河西学院毕业论文（设计）指导教师评审表 (42)
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基于AT89S51低频信号发生器的设计与实现
摘要
本信号发生器的设计采用AT89S51 单片机作为控制核心，外围采用数字/模拟转换电路（DAC0832）、运放电路（LM324）、按键和LED显示灯电路。由AT89S51单片机和一片DAC0832数模转换器组成数字式低频信号发生器。由于采用了LM324运算放大器，使其电路更加具有较高的稳定性能，性能比高。此电路清晰，出现故障容易查找，操作简单、方便。本设计能够产生方波、锯齿波、正弦波，并且所产生的波形在一定的幅频范围内可调,波形准确并且平滑。本系统设计简单、性能优良，具有一定的实用性。
关键词：AT89S51；低频信号；发生器；运放器
ABSTRACT
This signal generator is designed using AT89S51 as control core and periphery using digital/analog converter circuit (DAC0832), operational amplifier circuits (LM324), button and LED indicator light circuit. AT89S51 and a DAC0832 digital-to-analog converter component of low-frequency signal generator consisting digital. As a result of the LM324 operational amplifier to the circuit more stable high performance, high performance ratio. This circuit is clear, easy to find failure error, simple and convenient. This design can produce square wave, saw-tooth wave, sine wave, and produces waveform in a certain amplitude and frequency range is adjustable, waveform also accurate and smooth. The system is designed to be simple, excellent performance, with a certain degree of practicality.
Key words: AT89S51; The low-frequency signals; Generator; Op-amp device
正文
1 绪论
1.1 信号发生器现状
信号发生器作为一种常见的应用电子仪器设备，传统的可以完全由硬件电路搭接而成，如采用555振荡电路发生正弦波、三角波和方波的电路便是可取的路径之一，不用依靠单片机。但是这种电路存在波形质量差，控制难，可调范围小，电路复杂和体积大等缺点。在科学研究和生产实践中，如工业过程控制，生物医学，地震模拟机械振动等领域常常要用到低频信号源。而由硬件电路构成的低频信号其性能难以令人满意，而且由于低频信号源所需的RC很大；大电阻，大电容在制作上有困难，参数的精度亦难以保证；体积大，漏电，损耗显著更是其致命的弱点。一旦工作需求功能有增加，则电路复杂程度会大大增加。
1.2 单片机在低频信号发生器中的应用
当今是科学技术及仪器设备高度智能化飞速发展的信息社会，电子技术的进步，给人们带来了根本性的转变。现代电子领域中，单片机的应用正在不断的走向深入，这必将导致传统控制与检测技术的日益革新。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，单片机技术开发和应用水平已逐步成为一个国家工业发展水平的标志之一。
一块单片机芯片就是一台计算机。由于单片机这种特殊的结构形式，在某些应用领域中，它承担了大中型计算机和通用微型计算机无法完成的一些工作。使其具有很多显著的优点和特点，因此在各个领域中都得到了迅猛的发展。单片机的特点归纳起来有以下几个方面。
(1) 具有优异的性能价格比
单片机尽可能地把应用所需的存储器,各种功能的I/O 接口集成在一块芯片内,因而其性能很高,而价格却相对较低廉,即性能价格比很高。
(2) 控制功能强
单片机体积虽小，但“五脏俱全”，它非常适用于专门的控制用途。为了满足工业控制要求，一般单片机的指令系统中有极丰富的转移指令，I/O口的逻辑操作指令以及位操作指令。其逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微机。
(3) 集成度高、体积小、可靠性高
单片机把各种功能部件集成在一块芯片上，因而集成度高，均为大规模或超大规模集成电路。又内部采用总线结构，减少了芯片之间的连线，这大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力。同时，其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适合于在恶劣环境下工作。
(4) 低电压、低功耗
单片机大量用于携带式产品和家用消费类产品，低电压和低功耗尤为重要。目前，许多单片机已可在2.2V电压下运行,有的已能在1.2V或0.9V下工作，功耗降至μA级,一粒钮扣电池就可长期使用。
利用单片机采用程序设计方法来产生低频信号，其下限频率很低。具有线路相对简单，结构紧凑，价格低廉，频率稳定度高，抗干扰能力强，用途广泛等优点，并且能够对波形进行细微调整，改良波形，使其满足系统的要求。只要对电路稍加修改，调整程序，即可完成功能升级。
本文采用AT89S51单片机和一片DAC0832数模转换器做成的数字式低频信号发生器，它的特点是价格低、性能高，在低频范围稳定性好、操作方便、体积小、耗电少等。
信号发生器与其它相比还具有如下优点：①较分立元件信号发生器而言，具有频率高，工作稳定，容易调试等特性；②较专用DDS芯片的信号发生器而言，具有结构简单，成本低等特性。
2 系统设计
2.1 系统方案的比较
2.1.1 选题论证
制作低频信号发生器可以用一片DAC0832来实现，它可以分为单极性和双极性。而本项目选择了单片双极性。之所以选单片双极性是因为其精度高，滤波好，抗干扰效果好。
2.1.2 方案选择
方案一：AT89S51芯片中每一路模拟输出与DAC0832芯片相连，构成多个DAC0832同步输出电路，输出波形稳定，精度高，但是第二级DAC0832输出，发生错误并且电路连接复杂。
方案二：AT89S51芯片中只有一路模拟输出或几路模拟信号非同步输出，这种情况下CPU对DAC0832 执行一次写操作，则把一个数据直接写入DAC寄存器，DAC0832的输出模拟信号随之对应变化。输出波形稳定，精度高，滤波好，抗干扰效果好，连接简单，性价比高。因此我们设计中采用方案二。
2.2 芯片选择模块
方案一：AT89S51单片机是一种高性能8位单片微型计算机。它把构成计算机的中央处理器CPU、存储器、寄存器、I/O接口制作在一块集成电路芯片中，从而构成较为完整的计算机。同时，为什么选AT89S51而不选用AT89C51，那是因为AT89S51相对于AT89C51更强大，AT89S51增加的新功能包括：
⑴性能有了较大提升，价格基本不变，甚至比89C51更低。
⑵ISP在线编程功能，这个功能的优势在于改写单片机存储器内的程序不需要把芯片从工作环境中剥离。是一个强大易用的功能。
⑶最高工作频率为33MHz，大家都知道89C51的极限工作频率是24M，就是说89S51具有更高的工作频率，从而具有了更快的计算速度。
⑷具有双工串行通道。
⑸内部集成看门狗计时器，不再需要像89C51那样外接看门狗计时器单元电路。
⑹双数据指示器。
⑺电源关闭标识。
⑻全新的加密算法，这使得对于89S51的解密变为不可能，程序的保密性大大加强，这样就可以有效的保护知识产权不被侵犯。
⑼兼容性方面：向下完全兼容51全部子系列产品。比如8051、89C51等等早期MCS-51兼容产品。也就是说所有教科书、网络教程上的程序（不论教科书上采用的单片机是8051、89C51还是MCS-51），在89S51上一样可以照常运行，这就是所谓的向下兼容。
方案二：C8051F005单片机是完全集成的混合信号系统级芯片，具有与AT89S51兼容
的微控制器的内核，与MCS-51指令集完全兼容。除了具有标准AT89S51的数字外设部件之外，片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其他数字外设及功能部件。
方案选择：方案二中C8051F005芯片系统内部结构复杂，不易控制，芯片成本高，对于本系统而言利用率低，AT89S51芯片简单易控制，成本低，性能稳定,因此采用方案一。
3 硬件电路的设计
3.1 系统框图
波形指示
键盘AT89S51 A/D转换电流、电压转换输出
电源基准电压
图3.1 低频信号发生器系统框图
低频信号发生器系统主要由CPU、D/A转换电路、基准电压电路、电流/电压转换电路、按键和波形指示电路、电源等电路组成。
3.2 资源分配
软、硬件设计是设计中不可缺少的，为了满足功能和指标的要求，资源分配如下
(1) 晶振采用12MHZ；
(2) 内存分配。
P2口与DAC0832的DI0-DI7数据输入端相连。
P2口用来控制DAC0832的输入寄存器选择信号CS、输入寄存器写选通信号WR1及DAC寄存器写选通信号WR2和数据传送信号XFER。
3.3 最小单片机系统设计
(1) AT89S51功能特性概述
AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
AT89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。
此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz，即零频率的静态逻辑操作，并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。
（2）AT89S51的引脚图和实物图如下图：
图3.2 AT89S51的引脚图和实物图
①主要特性：
⑴4K字节可编程FLASH存储器(寿命：1000写/擦循环)；
⑵全静态工作：0Hz-24KHz；
⑶三级程序存储器保密锁定；
⑷128*8位内部RAM；
⑸32条可编程I/O线；
⑹两个16位定时器/计数器；
⑺6个中断源；
⑻可编程串行通道；
⑼低功耗的闲置和掉电模式；
⑽片内振荡器和时钟电路；
②管脚说明：
※ VCC：供电电压。
※ GND：接地。
※P0口：P0口为一个8位漏级开路的双向I/O口，可接收输出8个TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
※ P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位准双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4个TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
※ P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位准双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
※ P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的准双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3除了作为普通I/O口，还有
第二功能如下表：
表3-1 端口引脚图
端口引脚第二功能
P3.0 RXD(串行输入口)
P3.1 TXD(串行输出口)
P3.2 /INT0(外中断0的请求)
P3.3 /INT1(外中断1的请求)
P3.4 T0 (定时/计数器0外部计数脉冲输入)
P3.5 T1（定时/计数器外部计数脉冲输入）
P3.6 /WR(外部数据存储器写选通)
P3.7 /RD(外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
I/O口作为输入口时有两种工作方式，即所谓的读端口与读引脚。读端口时实际上并不从外部读入数据，而是把端口锁存器的内容读入到内部总线，经过某种运算或变换后再写回到端口锁存器。只有读端口时才真正地把外部的数据读入到内部总线。
89C51的P0、P1、P2、P3口作为输入时都是准双向口。除了P1口外P0、P2、P3口都还有其他的功能。
※ RST：复位输入。当振荡器工作时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
※ ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率和周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE 脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
※ /PSEN：外部程序存储器的选通信号，低电平有效。在从片外程序存储器取指期间，在每个机器周期中，当/PSEN有效时，程序存储器的内容被送上P0口(数据总线)。/PSEN可以驱动8个TTL负载。
※ /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V
编程电源（VPP）。
※ XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
※ XTAL2：来自反向振荡器的输出。
（3）AT89S51的晶振及其连接方法
CPU工作时都必须有一个时钟脉冲。有两种方式可以向89S51提供时钟脉冲：一是外部时钟方式，即使用外部电路向89S51提供始终脉冲，见图3-3-(a)；二是内部时钟方式，即使用晶振由89S51内部电路产生时钟脉冲。一般常用第二种方法，其电路见图3.3-(b)。
图3.3 89S51的时钟脉冲
图3.3-(b)中：J一般为石英晶体，其频率由系统需要和器件决定，在频率稳定度要求不高时也可以使用陶瓷滤波器。
C1、C2：使用石英晶体时，C1=C2=30（±10）pF
使用陶瓷滤波器时，C1=C2=40（±10）pF
（4）AT89S51的复位
使CPU开始工作的方法就是给CPU一个复位信号，CPU收到复位信号后将内部特殊功能寄存器设置为规定值，并将程序计数器设置为“0000H”。复位信号结束后，CPU从程序存储器“0000H”处开始执行程序。89S51为高电平复位，一般有3种复位方法。
ⅰ上电复位。通过外部复位电路的电容充电来实现的。
ⅱ手动复位。设置一个复位按钮，当操作者按下按钮时产生一个复位信号。
ⅲ自动复位。设计一个复位电路，当系统满足某一条件时自动产生一个复位信号。
图3.4为最简单的上电复位和手动复位方法。
89S51
图3.4 89S51的复位电路
（5）芯片擦除
整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。
此外，AT89S51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。
3.4 各部分电路原理
3.4.1 DAC0832芯片原理
（1）管脚功能介绍如图3.5所示
图3.5 DAC0832管脚图
※ DI7～DI0：8位的数据输入端，DI7为最高位。 ※ I OUT1：DAC 电流输出端1。
※ I OUT2：DAC 电流输出端2，当DAC 寄存器中数据全为1时，输出电流最大，当 DAC 寄存器中数据全为0时，输出电流最小， I OUT2与I OUT1的和为一个常数，即I OUT1＋I OUT2＝常数。
※ bf R ：反馈电阻，固化在芯片中，作为运算放大器分路反馈电阻为DAC 提供电压输出。
※ ref V ：参考电压输入，此端可接一个正电压，也可接一个负电压，它决定0至255的数字量转化出来的模拟量电压值的幅度，ref V 范围为(+10～-10)V 。ref V 端与D/A 内部T 形电阻网络相连。
※ VCC ：数字电路电源，范围为(+5～15)V 。 ※ AGND （3脚）：模拟量地，即模拟电路接地端。 ※ DGND （10脚）：数字量地。
当WR2和XFER 同时有效时，8位DAC 寄存器端为高电平“1”，此时DAC 寄存器的输出端Q 跟随输入端D 也就是输入寄存器Q 端的电平变化；反之，当端为低电平“0”时，第一级8位输入寄存器Q 端的状态则锁存到第二级8位DAC 寄存器中，以便第三级8位DAC 转换器进行D/A 转换。
一般情况下为了简化接口电路，可以把输入端和输出端直接接地，使第二级8位DAC
寄存器的输入端到输出端直通，只有第一级8位输入寄存器置成可选通、可锁存的单缓冲输入方式。 特殊情况下可采用双缓冲输入方式，即把两个寄存器都分别接成受控方式。
制作低频信号发生器有许多方案：主要有单缓冲方式，双缓冲方式和直通方式。 单缓冲方式具有适用于只有一路模拟信号输出或几路模拟信号非同步输出的情形的优点，而且电路线路连接比较简单。而双缓冲方式适用于在需要同时输出几路模拟信号的场合，每一路模拟量输出需一片DAC0832芯片，构成多个DAC0832同步输出电路，程序简单化，但是电路线路连接比较复杂。根据以上分析，我们的课题选择了单缓冲方式使用方便，程序简单，易操作。
(2） 工作原理
DAC0832主要由8位输入寄存器、8位DAC 寄存器、8位D/A 转换器以及输入控制电路四部分组成。8 位输入寄存器用于存放主机送来的数字量，使输入数字量得到缓冲和锁存；8位DAC 寄存器用于存放待转换的数字量；8位D/A 转换器输出与数字量成正比的模拟电流；由与门、与非门组成的输入控制电路来控制2个寄存器的选通或锁存状态。
DAC0832与反相比例放大器相连，实现电流到电压的转换，因此输出模拟信号的极性与参考电压的极性相反，数字量与模拟量的转换关系为Vout1=-Vref×（数字码/256）
若D/A 转换器输出为双极性，如图3.6所示。
图3.6 D/A 转换器双极性输出电路
图3.6中，运算放大器A 2的作用是把运算放大器A 1的单向输出电压转换成双向输出电压。其原理是将A 2的输入端Σ通过电阻R 1与参考电压V REF 相连，V REF 经R 1向A 2提供一
Iout1 Iout2
Vfb DAC0832
U1
5 6 7
B
10
9 8
C
R2=R
R1=2R R3=2R R
Vout2
A2
Vref +5V
A1 V out1 I1
I2
个偏流I 1，其电流方向与I 2相反，因此运算放大器A 2的输入电流为I 1、I 2之代数和。则D/A 转换器的总输出电压为：
V OUT2= -[(R 3/R 2) V OUT1+(R 3/R 1)] V REF (3.4-1)
设R 1=R 3=2R R 2=R ，则
V OUT2= -(2V OUT1+V REF ) (3.4-2)
DAC0832主要是用于波形的数据的传送，是本题目电路中的主要芯片。 3.4.2 LM324工作原理
图3.7 LM324 原理图 管脚图
LM324是四运放集成电路 ，它采用14脚双列直插塑料封袋，外形上图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。每一组运算放大器可用图中所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V -”为正、负电源端，“0V ”为输出端。两个信号输入端中，“-”为反相输入端，表示运放输出端0V 的信号与该输入端的为相反；“+”为同相输入端，表示运放输出端0V 的信号与输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图3.7。
由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可作电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。
3.5 电路原理
图3.8 电路原理图
当分别每按下按键一次就会分别出现方波、锯齿波、正弦波，并且有数码管会指示是那种波形的序号。另外,发光二极管发光说明系统处于工作状态。
4 软件设计
软件设计上，根据功能分了几个模块编程。模块主要有：主程序模块、方波模块、锯齿波模块、正弦波模块、延时子程序模块等。
显示波形模块是利用DAC0832的8位特点，把波形的数据以8位数据的形势送进CPU 中，只要一按键就能显示波形。
图4.1 主程序流程图
本软件设计过程中主要实现利用按键来控制不同波形的输出，当按键KEY1按下1次
时，信号发生器就输出方波；当按键KEY1按下2次时，信号发生器就输出锯齿波；当按键KEY1按下3次时，信号发生器就输出正弦波。通过按键可以以任意循环方式输出不同波形，数码管上显示的数字分别对应相应的波形。按键KEY2按下时复位。
K1按1次
输出方波
K1按2次
输出锯齿波
K1按3次
输出正弦波
开 始
Y
Y
Y N
N
N
开始
置DAC0832口地址4000H
00H→A
输出对应模拟量
延时
0FFH→A
输出对应模拟量
延时
图4.2 方波程序流程图
方波产生首先将DAC0832口地址至为4000H，当A中的内容为0时，输出对应模拟量，然后延时，当A中的内容为0FFH时，同样输出对应模拟量，再延时，从而得到方波。
文献综述 电子信息工程 信号发生器的设计方案综述 摘要：本文首先介绍了信号发生器的背景与应用，然后提出了基于直接数字频率合成(DDS)技术的信号发生器实现，概述了DDS的概念及基本结构，介绍了基于FPGA、单片机及专用芯片的信号发生器实现方案，最后对这些方案给出笔者的评价。 关键词：DSP BUILDER；数字移相信号发生器；DDS 1引言 在当今社会，信号发生器作为电子领域中的最基本、最普通、最广泛的仪器之一，是工科类电子工程师进行信号仿真实验的最佳工具。而信号发生器是指能产生测试信号的仪器，它主要用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号。 本文设计的数字移相信号发生器通过移相技术在数控、数字信号处理机、工业控翻、自动控制等各个领域得以应用[1]。 2 DDS概述 直接数字频率合成DDS(Direct Digital Frequency Synthesizer)是一种采用数字化技术、通过控制相位的变化速度、直接产生各种不同频率信号的新型频率合成技术，标志着第三代频率合成技术的出现。它是把一系列数字量形式的信号通过数模转换器(DAC)转换成模拟量形式的信号[2]。目前使用的最广的一种DDS方式是利用高速存储器作查找表。然后通过高速DAC输出已经用数字形式存入的正弦波。具有频率切换时间短，频率分辨率高，频率稳定度高。输出信号的频率和相位可快速程控交换、输出相位连续、容易实现频率、相位和幅度的数控调制等优点[3]。 图1 DDS基本结构 DDS是以数控的方式产生频率、相位和幅度可以控制的正弦波，如图1所示为基本DDS结构，由
相位累加器、相位调制器、正弦ROM查找表、D／A构成[4]。相位累加器是整个DDS的核心，它由一个累加器和一个N位相位寄存器组成，每来一个时钟脉冲，相位寄存器以相位步长M增加，相位寄存器的输出与相位控制字相加，完成相位累加运算，其结果作为正弦查找表的地址，正弦ROM查找表内部存有一个完整周期正弦波数字幅度信息，每个查找表地址对应正弦波中o。～360。范围的一个相位点，查找表把输入的地址信息映射成正弦波幅度信号，通过D／A输出，经低通滤波器后，即可得一纯净的正弦波。 而所谓的移相，就是指两路同频的信号，以其中的一路为参考，另一路相对于该参考作超前或滞后的移动，即称为相位的移动。两路信号的相位不同，便存在相位差，简称相差[5]。两路信号的相位差用相位字来控制，只要相位字不同，就可得到两路不同相位的移相信号。 3 基于DDS的数字移相系统设计 3．1基于FPGA的实现 传统使用FPGA的数字信号处理系统的设计，首先需要用仿真软件进行建模仿真，得到预想中的仿真结果后。再根据仿真过程和结果，使用硬件描述语言创建硬件工程，最后完成硬件仿真。整个过程漫长而繁杂，尤其困难的是仿真过程不够直观．一旦遇到问题无法及时准确地确定问题所在。而DSP Builder作为一个面向DSP开发的系统级(或算法级)设计工具，它架构在多个软件工具之上，并把系统级和RTL 级两个设计领域的设计工具连接起来，最大程度地发挥了两种工具的优势[5]。DSP Builder依赖于MathWorks 公司的数学分析工具Matlab/ Simulink ,DSP Builder允许设计者在Matlab 中完成算法设计,在Simulink 软件中完成系统集成,通过SignalCompiler模块生成Q uart usII 软件中可以使用的硬件描述语言(V HDL) 文件,它提供了QuartusII软件和MA TLAB/ Simulink工具之间的接口,通过DSP Builder 、SOPC Builder 、Quart usII 软件构筑的一套从系统算法分析到FPGA 芯片实现的完整设计平台[6]。 3．2基于单片机的实现 基于单片机的信号发生器其核心内容是单片机的主程序，主程序对整个设计起着总控作用[7]。设计方案如图2所示．系统在程序控制下，先读取P3口决定波形信号类别，然后由Po口输出数据，经D／A转换后放大、滤波输出．波形频率在线调整是通过读取P2口上的拨码开关的编码，并根据该编码产生的数字量，在PO口输出一个数据后立即产生一个对应时长的延时时间来实现．幅度调整是通过接在DAC上的滑动变阻器来改变D／A转换的参考电压来实现[8]。
模拟电子技术 研究性学习论文 基于LM324的简易函数发生器的设计 学院：电子信息工程学院 专业：通信工程 学生姓名： 学号： 指导教师：白双 2014 年06 月03 日
中文摘要 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。本文设计了以运算放大器LM324为核心器件的一个能产生正弦波、矩形波、三角波的简易低频信号发生器。通过对电路分析，确定了元器件的参数，并利用Multisim软件仿真电路的理想输出结果。 关键词：信号发生器、RC桥式振荡电路、运算放大器 Abstract Signal generator is widely used in measurement, communication, auto-control and other electric fields. This paper using operational amplifier LM324 as core device to design a simple low-frequency signal generator, which can generate sine, square, triangular. The parameters of the circuit are tested and recognized. Multisim software simulates the output of the three waves. Keywords：signal generator, RC bridge oscillator circuit, operational amplifier
1 研究的目的及其意义 随着电子测量及其他部门对各类信号发生器的广泛需求及电子技术的迅速发展，促使信号发生器种类增多，性能提高。尤其随着70年代微处理器的出现，更促使信号发生器向着自动化、智能化方向发展。现在，信号发生器带有微处理器，因而具备了自校、自检、自动故障诊断和自动波形形成和修正等功能，可以和控制计算机及其他测量仪器一起方便的构成自动测试系统。当前信号发生器总的趋势是向着宽频率覆盖、低功耗、高频率、精度、多功能、自动化和智能化方向发展。在科学研究、工程教育及生产实践中，如工业过程控制、教学实验、机械振动试验、动态分析、材料试验、生物医学等领域，常常需要用到低频信号发生器。而在我们日常生活中，以及一些科学研究中，锯齿波和正弦波、矩形波信号是常用的基本测试信号。譬如在示波器、电视机等仪器中，为了使电子按照一定规律运动，以利用荧光屏显示图像，常用到锯齿波产生器作为时基电路。信号发生器作为一种通用的电子仪器，在生产、科研、测控、通讯等领域都得到了广泛的应用。但市面上能看到的仪器在频率精度、带宽、波形种类及程控方面都已不能满足许多方面实际应用的需求。加之各类功能的半导体集成芯片的快速生产，都使我们研制一种低功耗、宽频带，能产生多种波形并具有程控等低频的信号发生器成为可能。 便携式和智能化越来越成为仪器的基本要求，对传统仪器的数字化，智能化，集成化也就明显得尤为重要。平时常用信号源产生正弦波，方波，三角波等常见波形作为待测系统的输入，测试系统的性能。单在某些场合，我们需要特殊波形对系统进行测试，这是传统的模拟信号发生器和数字信号发生器很难胜任的。利用单片机，设计合适的人机交互界面，使用户能够通过手动的设定，设置所需波形。该设计课题的研究和制作全面说明对低频信号发生系统要有一个全面的了解、对低频信号的发生原理要理解掌握，以及低频信号发生器工作流程：波形的设定，D/A 转换，显示和各模块的连接通信等各个部分要熟练联接调试，能够正确的了解常规芯片的使用方法、掌握简单信号发生器应用系统软硬件的设计方法，进一步锻炼了我们在信号处理方面的实际工作能力。 2 国内外研究现状 在 70 年代前，信号发生器主要有两类：正弦波和脉冲波，而函数发生器介于两类之间，能够提供正弦波、余弦波、方波、三角波、上弦波等几种常用标准波形，产生其它波形时，需要采用较复杂的电路和机电结合的方法。这个时期的波形发生器多采用模拟电子技术，而且模拟器件构成的电路存在着尺寸大、价格贵、功耗大等缺点，并且要产生较为复杂的信
目录 摘 要 (2) Abstract (3) 1 绪论 (4) 1.1概述 (4) 1.2选题的目的、意义 (4) 1.3 选题的背景 (5) 1.4 本文所研究的内容 (6) 2 波形信号发生器的原理及方案选择 (7) 2.1任意波形信号发生器的原理 (7) 2.1.1 直接模拟法 (7) 2.1.2 直接数字法 (7) 2.2 任意波形发生器的设计方案 (9) 2.2.1 查表法 (9) 2.2.2计算法 (9) 2.2.3传统方法 (10) 3 基于DSP 5416的任意波形信号发生器的软件设计 (12) 3.1 TMS320C5416的开发流程 (12) 3.2软件开发环境 (13) 3.3任意波形信号发生器的软件编程 (14) 3.3.1 计算法实现波形输出 (14) 3.3.2 D/A转换 (15) 3.3.3波形控制及软件设计流程图 (16) 3.4参数的设定 (18) 4 基于DSP 5416的任意波形信号发生器的硬件设计 (20) 4.1 TMS320VC5416开发板 (20) 4.2 TMS320VC5416实验箱的连接 (23) 4.3 波形信号发生器的硬件测试过程 (23) 5 任意波形信号发生器展望 (28) 结束语 (29) 致谢 (30) 参考文献 (31)
摘 要 任意波形发生器是信号源的一种，它是具有信号源所具有的特点，更因它高的性能优势而倍受人们青睐。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，它不是测量仪器，而是根据使用者的要求，作为激励源，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以满足测量或各种实际需要。 随着无线电应用领域的扩展，针对广播、电视、雷达、通信的专用信号发生器获得了长足的发展，表现在载波调制方式的多样化，从调幅、调频、调相到脉冲调制。如果采用多台信号发生器获得测量信号显然是很不方便的。因此需要任意波形发生器（Arbitrary Waveform Generator，AWG），使其能够产生任意频率的载频信号和多种载波调制信号。 目前我国已经开始研制任意波形发生器，并取得了可喜的成果。但总的来说，我国任意波形发生器还没有形成真正的产业。并且我国目前在任意波形发生器的种类和性能都与国外同类产品存在较大的差距，因此加紧对这类产品的研制显得迫在眉睫。 本文主要工作分为以下几个方面：首先，介绍研制任意波形信号发生器的目的、意义、背景，以及利用CCS仿真工具用软件实现任意波形信号发生器的的过程 ；之后，对硬件的连接及测试结果作介绍；最后，简要的对任意波形信号发生器的未来作一下展望。 关键词：DSP，任意波形信号发生器,DDS
低频正弦信号发生器 摘要 正弦信号发生器是信号中最常见的一种，它能输出一个幅度可调、频率可调的正弦信号在这些信号发生器中，又以低频正弦信号发生器最为常用，在科学研究及生产实践中均有着广泛应用。 目前，常用的信号发生器绝大部分是由模拟电路构成的，电路的组成主要包括选频网络，反馈网络，以及放大部分。所以，从结构上看，正弦信号发生器就是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大电路。分析RC串并联选频网络的特性，根据正弦波振荡电路的两个条件，即振幅平衡与相位平衡，来选择合适的放大电路指标，来构成一个完整的振荡电路。很多应用中都要用到范围可调的LC 振荡器，它能够在电路输出负载变化时提供近似恒定的频率、几乎无谐波的输出。电路必须提供足够的增益才能使低阻抗的LC 电路起振，并调整振荡的幅度，以提高频率稳定性，减小THD（总谐波失真）。 但是，在一般的情况下，RC选频电路用于输出中频信号，LC选频电路用于输出高频信号，当需要这种模拟信号发生器用于输出低频率信号往往需要的RC值很大（LC 输出高频，更难以满足要求），这样不但参数准确度难以保证，而且体积大和功耗都很大，低频性能难以满足要求。而由数字电路构成的低频信号发生器，多是由一些芯片组成，其低频性能比模拟信号发生器好得多，并且体积较小，输出的信号谐波较少，频率和振幅相对比较稳定。本文借助555定时器和74LS161产生方波经MF10滤波电路产生正弦信号，这种电路运算速度较高，系统集成度强，且实现更加简便。电压的数字显示主要由555定时器构成的放大整形电路，时基电路和控制电路构成，最终由十六进制加法器74LS160，锁存器74LS373，译码器74LS48使数码管显示电压。
基于AD9850的信号发生器设计 摘要 介绍ADI 公司出品的AD9850 芯片,给出芯片的引脚图和功能。并以单片机 AT89S52 为控制核心设计了一个串行控制方式的正弦信号发生器的可行性方案,给出了单片机AT89S52 与AD9850 连接电路图和调试通过的源程序以供参考。直接数字合成（DDS）是一种重要的频率合成技术，具有分辨率高、频率变换快等优点，在雷达及通讯等领域有着广泛的应用前景。系统采用AD9850为频率合成器，以单片机为进程控制和任务调度的核心，设计了一个信号发生器。实现了输出频率在10Hz~1MHz范围可调，输出信号频率稳定度优于10-3的正弦波、方波和三角波信号。正弦波信号的电压峰峰值V opp能在0~5V范围内步进调节，步进间隔达0.1v,所有输出信号无明显失真，且带负载能力强。该电路设计方案正确可行,频率容易控制,操作简单灵活,且具有广阔的应用前景。 关键词：信号发生器；直接数字频率合成；AD9850芯片；AT89S52单片机
Abstract On the basis of direct digital synthesis(DDS)principle, a signal generator was designed , using AT89S52 single chip machine as control device and adopting AD9850 type DDS device .Hardware design parameters were given .The system can output sine wave ,square wave with wide frequency stability and good waveform .The signal generator has stronger market competitiveness , with wide development prospect ,in frequency modulation technology and radio communication technology fields. Key words: signal generator ；direct digital synthsis；AD9850；AT89S52
基于FPGA的简易DDS信号源设计 一、设计方案背景 信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波(含方波)、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器的实现方法通常是采用分立元件或单片专用集成芯片，但其频率不高，稳定性较差，且不易调试，开发和使用上都受到较大限制。随着可编程逻辑器件(FPGA)的不断发展，直接频率合成(DDS)技术应用的愈加成熟，利用DDS原理在FPGA平台上开发高性能的多种波形信号发生器与基于DDS芯片的信号发生器相比，成本更低，操作更加灵活，而且还能根据要求在线更新配置，系统开发趋于软件化、自定义化。本设计用大赛要求的赛灵思芯片，研究基于FPGA的DDS信号发生器设计，实现了满足预定指标的多波形输出。 二、设计方案论证 2.1 总体方案论证与比较 方案一:采用模拟锁相环实现 模拟锁相环技术是一项比较成熟的技术。应用模拟锁相环，可将基准频率倍频，或分频得到所需的频率，且调节精度可以做到相当高、稳定性也比较好。但模拟锁相环模拟电路复杂，不易调节，成本较高，并且频率调节不便且调节范围小，输出波形的毛刺较多，得不到满意的效果。 方案二：采用直接数字频率合成，用单片机作为核心控制部件，能达到较高的要求，实现各种波形输出，但受限于运算位数和运算速度，产生的波形往往达不到满意效果，并且频率可调范围小，很难得到较高频率，并且单片机的引脚少，存储容量少，这就导致了外围电路复杂。 方案三：采用直接数字频率合成，用FPGA器件作为核心控制部件，精度高稳定性好，得到波形平滑，特别是由于FPGA的高速度，能实现较高频率的波形。控制上更方便，可得到较宽频率范围的波形输出，步进小，外围电路简单易实现。因此采用方案三。 2.2 DDS模块方案论证 方案一：采用高性能DDS 单片电路的解决方案 随着微电子技术的飞速发展，目前高超性能优良的DDS 产品不断推出，主要有Qualcomm 、AD、Sciteg 和Stanford 等公司单片电路（monolithic）。Qualcomm 公司推出了DDS 系列Q2220 、Q2230 、Q2334 、Q2240 、Q2368 ，其中Q2368 的时钟频率为130MHz，分辨率为0.03Hz，变频时间为0.1μs；美国AD 公司也相继推出了他们的DDS 系列：AD9850 、AD9851 、可以实现线性调频
设计（论文）题目 系别：电气电子工程系 学生姓名： 专业班级： 学号： 指导教师： 2012年03月20 日
独创性声明 本人声明所呈交的毕业论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 论文作者签名： 日期：年月日 毕业论文版权使用授权书 本毕业论文作者完全了解学校有关保留、使用毕业论文的规定，即：学校有权保留并向有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权郑州职业技术学院要以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文。 保密□，在________年解密后适用本授权书. 本论文属于 不保密□。 （请在以上方框内打“√”） 毕业论文作者签名：指导教师签名： 日期：年月日日期：年月日
摘要 本系统是基于AT89C52单片机的数字式简易低频信号发生器。用程序实现方波、锯齿波、三角波等信号，并在Protues电子设计平台上对方案进行了仿真。消除了传统信号发生器存在元器件分散性造成波形失真的弊端。系统采用AT89C52 单片机作为控制核心，外围采用数字/模拟转换电路（DAC0832）、按键电路。通过按键控制可产生方波、锯齿波、正弦波。波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变，其设计简单、性能优良，可用于多种需要低频信号源的场所，具有一定的实用性。 关键词：单片机；信号发生器；D/A转换
苏州科技学院 毕业设计开题报告 设计题目任意信号发生器的硬件设计（基于89C51实现）院系电子与信息工程学院 专业电子信息工程 班级电子0911 学生姓名XXXXXXX 学号 设计地点 指导教师 2013 年3月31 日
设计题目：任意信号发生器的硬件设计（基于89C51实现）课题目的、意义及相关研究动态： 一、课题目的： 信号发生器是一种能产生模拟电压波形的设备，这些波形能够校验电子电路的设计。信号发生器广泛用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域,它是一种可以产生正弦波，方波，三角波等函数波形的一起，其频率范围约为几毫赫到几十兆赫，在工业生产和科研中利用信号发生器输出的信号，可以对元器件的性能鉴定，在多数电路传递网络中，电容与电感组合电路，电容与电阻组合电路及信号调制器的频率，相位的检测中都可以得到广泛的应用。因此，研究信号发生器也是一个很重要的发展方向。 常用的信号发生器绝大部分是由模拟电路构成的，但这种模拟信号发生器用于低频信号输出往往需要的RC值很大，这样不但参数准确度难以保证，而且体积和功耗都很大，而本课题设计的函数信号发生器，由单片机构成具有结构简单，价格便宜等特点将成为数字量信号发生器的发展趋势。 本课题采用的是以89c51为核心，结合 DAC0832实现程控一般波形的低频信号输出，他的一些主要技术特性基本瞒住一般使用的需要，并且它具有功能丰富，性能稳定，价格便宜，操作方便等特点，具有一定的推广作用。 二、课题意义： （1）任意信号发生器主要在实验中用于信号源，是电子电路等各种实验必不可少的实验设备之一，掌握任意信号发生器的工作原理至关重要。 （2）任意信号发生器能产生某些特定的周期性时间任意波形（正波、方波、三角波）信号，频率范围可从几个微赫到几十兆赫任意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。 （3）本课题主要研究开发一个基于51单片机的实验用任意信号发生器，不但成本较低而精度较高，最重要的是开发简单易于调试，具有一定社会价值和经济价值。 （4）任意信号发生器作为一种常见的电子仪器设备，既能够构成独立的信号源，也可以是高新能的网络分析仪，频谱仪以及自动测试装备的组成部分，任意信号发生器的关键技术是多种高性能仪器的支撑技术，因为它是能够提高质量的精密信号源及扫描源，可使相应系统的检测过程大大简化，降低检测费用并且提高检测精度。
基于51单片机的信号发生器设计报告 二零一四年十二月十一日
摘要 根据题目要求以及结合实际情况，本文采用一种以AT89C51单片机为核心所构成的波形发生器，可产生方波、三角波、正弦波、锯齿波等多种波形，波形的频率可用程序改变，并可根据需要选择单极性输出或双极性输出，具有线路简单、结构紧凑、性能优越等特点。本设计经过测试，性能和各项指标基本满足题目要求。 关键词：信号发生器 DAC0832芯片 LM358运放 89C51芯片
目录 摘要...................................................................... 目录...................................................................... 第一章绪论................................................................. 1.1单片机概述........................................................... 1.2信号发生器的概述和分类.............................................. 1.3问题重述及要求....................................................... 第二章方案的设计与选择................................................... 2.1方案的比较........................................................... 2.2设计原理 ............................................................. 2.3设计思想 ............................................................. 2.4实际功能 ............................................................. 第三章硬件设计............................................................ 3.1硬件原理框图......................................................... 3.2主控电路 ............................................................. 3.3数、模转换电路....................................................... 3.4按键接口电路......................................................... 3.5时钟电路 ............................................................. 3.6显示电路 ............................................................. 第四章软件设计............................................................ 4.1程序流程图........................................................... 参考文献.................................................................... 附录1 电路原理图 .......................................................... 附录2 源程序............................................................... 附录3 器件清单......................................................
低频信号发生器设计报告 一.设计要求 （一）设计题目要求 1．分析电路的功能并设计电路的单元电路 2．查找图中相应元件的参数，找出国外对应元件的型号 3．用EWB或Multisim软件进行电路仿真，打印仿真原理图和仿真结果 4．用A3图纸绘出系统电路原理图 （二）其他要求 1．必须独立完成设计课题 2．合理选用元器件 3．要求有目录、参考资料、结语 4．论文页数不少于20页 二.设计的作用、目的 （一）设计的作用 低频信号发生器是电子测量中不可缺少的设备之一。完成一个低频信号发生器的设计，可以达到对模拟电路知识较全面的运用和掌握。 （二）设计的目的 电子电路设计及制作课程设计是电子技术基础课程的实践性教学环节，通过该教学环节，要求达到以下目的： 1．进一步掌握模拟电子技术的理论知识，培养工程设计能力和综合分析问题、解决问题的能力； 2．基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力；3．熟悉并学会选用电子元器件，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。
三.设计的具体实现 （一）系统概述 根据课题任务，所要设计的低频信号发生器由三大部分组成： ⑴正弦信号发生部分 ⑵信号输出部分 ⑶稳幅部分 其中由正弦信号发生部分的电路产生所需要的正弦信号，由输出电路将信号放大后进行输出，再由稳幅电路部分从输出的信号采样反馈回信号发生部分进行稳幅。 1.正弦信号发生部分可以有以下实现方案： ⑴以晶体管(晶体管（transistor）是一种固体半导体器件，可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。开关速度可以非常快） 为核心元件，加RC（文氏桥或移相式）或变压器反LC（馈式、电感三点式、电容三点式、晶振等）选频网络以及稳幅电路等构成的分立元件正弦波振荡电路。这种电路的优点是简单、廉价，但由于采用分立元件，稳定性较差，元件较多时调节也较麻烦。
数字信号处理（DSP） 综合设计性实验报告 学院：电子信息工程学院 班级：通信0708 指导教师：高海林 学生：原凌云07211253 张丽康07211256
北京交通大学电工电子教学基地 2004年12月28日 目录 一、设计任务 (3) 二、实验目的 (3) 三、设计内容 (3) 四、实验原理 (4) 五、程序设计 (6) 1、程序源代码 2、实验截图和结果 六、实验总结 (22) 七、参考资料 (23)
一、设计任务书 信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。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。信号发生器在现代工程中应用非常广泛。在实际中常需要产生一些特殊波形，用于仿真实际信号的波形，以检测和调试测量装置。 使用DSP 和D/A 转换器可以产生连续的正弦波信号，同样也能产生方波、锯齿波、三角波等其它各种信号波形。本设计要求采用DSP及其D/A转换器产生上述各种信号波形。 二、实验目的 （1）了解产生信号的两种方法及各自的优缺点。 （2）掌握使用DSP产生正弦波的原理和算法，进而掌握一般信号产生的原理和方法。 （3）掌握5402DSK CODECC(A/D、D/A)的工作原理和初始化过程。（4）掌握使用指针访问片上ROM中正弦查找表的方法。
三、设计内容 使用DSP 产生300—4000HZ 的正弦信号，要求使用查表法，测量产生的信号波形的频率和幅度，并且频率可变、幅度可变、直流分量可变。用软件CCS5000编程实现，并硬件（DSK 板或示波器）连接进行功能演示。 使用计算法产生余弦波分量。 发挥部分： （1）使用DSP 产生300—4000HZ 的方波、锯齿波和三角波。 （2）使用现有程序，实现不改变源程序，频率和幅度自动可调。 四、实验原理 产生连续信号的方法通常有两种：查表法和计算法，查表法不如计算法使用灵活。计算法可以使用泰勒级数展开法进行计算，也可以使用差分方程进行迭代计算或者直接使用三角函数进行计算。计算结果可以边计算边输出，也可以先计算后输出。 正弦函数和余弦函数的泰勒级数数学表达式为： =x sin ΛΛ+--+-+-+---)! 12()1(!9!7!5!31 219753n x x x x x x n n ,x ?),(∞-∞∈ =x cos ΛΛ+-+-+-+-)! 2()1(!8!6!4!2128 642n x x x x x n n ,x ?),(∞-∞∈. 如果要计算一个角度ⅹ的正弦和余弦值，可以取其前五项进行近似计算。 或使用下面递归的差分方程进行计算。 y [n ]=A*y [n -1]-y [n -2] 其中：A=2cos(x )，x =2πF/F S 。F —信号频率，
低频信号发生器的操作方法 第一步骤：低频信号发生器的连接 连接电源线 用220V AC 线把低频信号发生器连上市电。如电源插座旁有控制开关，还须把开关打开。（如上图2） 连接信号线 将输出线插入到低频信号发生器的信号输出（OUTPUT ）接口，并顺时针扭动半圈（如下图3）。图 1 图 2 将开关打开
第二步骤：信号电压幅度调节 上述步骤完成后，接下来需要开机预热和调节输出信号的幅度。 1） 开机（POWER ） 按下电源键开机，开机后电源指示灯会亮。电源按钮一般为红色。 图 3 图 4 连接输出线 电源按钮 电源指示灯
波形选择（WAVE FORM ） 控制低频信号发生器的输出波形。此按钮未按下去时为正弦波，按下去后为矩形波。中文意思为波形。在音频测试中应选择正弦波。（如上图6） 振幅调节（AMPLITUDE ） 此旋钮用来对信号幅度进行微调。顺时针为调大（MAX ），逆顺针为调小（MIN ）。如下图图 6 图 5 波形选择 按钮 衰减度选择 -20dB 档 振幅微 调旋钮 图 7 交流电压 20V 档 信号频率 为50Hz
第四步骤：信号频率调节 当调好低频信号发生器的信号电压时，我们还要调节信号发生器的信号频率。 1） 频率调节（FREQUENCY ） 频率调节旋钮上有刻度盘，刻度盘上的数值从10～100，我们调节时把刻度盘上的数值对准正上方的黑色标志，这个数值就是输出信号的基数值。Frequency 中文为频率的意思。（如上图9个琴键按钮，分别为×1、×10、×100、×1K 、×10K ，它们与频率旋钮配合使用。当按下其中的某一个时，表示频率旋钮上指示的基数值×此按钮的倍数。 图 9 图 8 频率旋钮 倍数选择
电子电路综合设计 总结报告 设计选题 ——信号发生器的设计实现 姓名：*** 学号：*** 班级：*** 指导老师：*** 2012
摘要 本综合实验利用555芯片、CD4518、MF10和LM324等集成电路来产生各种信号的数据，利用555芯片与电阻、电容组成无稳态多谐振荡电路，其产生脉冲信号由CD4518做分频实现方波信号，再经低通滤波成为正弦信号，再有积分电路变为锯齿波。此所形成的信号发生器，信号产生的种类、频率、幅值均为可调，信号的种类、频率可通过按键来改变，幅度可以通过电位器来调节。信号的最高频率应该达到500Hz以上，可用的频率应三个以上，T,2T,3T或T,2T,4T均可。信号的种类应三种以上，必须产生正弦波、方波，幅度可在1~5V之间调节。在此过程中，综合的运用多科学相关知识进行了初步工程设计。
设计选题： 信号发生器的设计实现 设计任务要求： 信号发生器形成的信号产生的种类、频率、幅值均为可调，信号的种类、频率可通过按键来改变，幅度可以通过电位器来调节。信号的最高频率应该达到500Hz以上，可用的频率应三个以上，T,2T,3T 或T,2T,4T均可。信号的种类应三种以上，必须产生正弦波、方波，幅度可在1~5V之间调节。 正文 方案设计与论证 做本设计时考虑了三种设计方案，具体如下： 方案一 实现首先由单片机通过I/O输出波形的数字信号，之后DA变换器接受数字信号后将其变换为模拟信号，再由运算放大器将DA输出的信号进行放大。利用单片机的I/O接收按键信号，实现波形变换、频率转换功能。
基本设计原理框图（图1） 时钟电路 系统的时钟采用内部时钟产生的方式。单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反相放大器的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器。晶振频率为11.0592MHz，两个配合晶振的电容为33pF。 复位电路 复位电路通常采用上电自动复位的方式。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。 程序下载电路 STC89C51系列单片机支持ISP程序下载，为此，需要为系统设计ISP下载电路。系统采用MAX232来实现单片机的I/O口电平与RS232接口电平之间的转换，从而使系统与计算机串行接口直接通信，实现程序下载。 方案一的特点： 方案一实现系统既涉及到单片机及DA、运放的硬件系统设计，
《电子技术》课程设计报告 题目低频正弦信号发生器 学院（部）电子与控制工程学院 专业建筑电气与智能化 班级2013320602 学生姓名吴会从 学号201332060225 6 月29 日至 7 月10 日共2 周 指导教师（签字）
前言 正弦交流信号是一种应用极为广泛的信号，它通常作为标准信号，用于电子电路的性能试验或参数测量。另外，在许多测试仪中也需要用标准的正弦信号检测一些物理量，正弦信号用作标准信号时，要求正弦信号必须有较高的精度，稳定度及低的失真率。 本次电子课程设计的低频正弦信号发生器的要求为：信号的频率范围为20HZ～20KHZ;输出电压幅度为 5V；输出信号频率数字显示；输出电压幅度显示。 针对以上设计要求，我们从图书馆收集，借阅了大量相关书籍，从网上下载了诸多相关资料，其次安装并学习使用了电路设计中所常使用的Multisim仿真软件。在设计的要求下，画出了整体电路的框图，将其分为正弦信号发生器，输出信号频率和其数字显示，输出电压和幅度数字显示三大部分。其中，正弦信号发生器部分主要由我负责，输出信号频率和其数字显示部分主要由刘琪负责，输出电压和幅度数字显示部分主要由李光辉负责。其次我们对每个单元电路进行设计分析，对其工作原理进行介绍，通过对电路分析,确定了元器件的参数,并利用Multisim 软件仿真电路的理想输出结果,克服了设计低频信号发生器电路方面存在的技术难题,使得设计的低频信号发生器结构简单,实现方便。 完成电路的设计与分析后，对资料与设计电路进行整理，排版，完成课程设计报告。
目录 摘要 (4) 关键字 (4) 技术要求 (4) 第一章系统概述 (5) 第二章单元电路设计 (6) 第一节正弦信号产生和放大电路模块设计 (6) 第二节数字的频率显示 (10) 第三节数字电压表设计 (17) 第三章结束语 (23) 参考文献 (23) 鸣谢 (23) 元器件明细表 (24) 收获与体会，存在的问题 (24) 评语 (26)
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/4a4563886.html, 基于单片机的低频信号发生器设计 作者：任小青王晓娟田芳 来源：《现代电子技术》2014年第16期 摘要：主要介绍以AT89C51单片机为核心部件的低频信号发生器的设计方法及工作原理。系统采用单片机扩展外部存储器和DAC接口技术，简化了仪器硬件设计。通过波形选择电路读取波形信号经离散化处理之后的波代码，并通过D/ A 转换，还原成所需要的波形。通过改变存储器输出波代码的速度来调节输出信号的频率，改变放大器的放大倍数来调节输出信号的幅值。此外还讨论了波形离散化处理方法及数据采样点数与存储容量的关系，并给出了 系统结构图和软件框图。 关键词：低频信号；数据离散化；幅值；典型信号 中图分类号： TN710?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）16?0014?04 Design on low?frequency signal generator based on SCM REN Xiao?qing1， WANG Xiao?juan1， TAN Fang2 （1. School of Mechanical Engineering， Qinghai University， Xining 810016， China； 2. Modern Education Technology Center， Qinghai University， Xining 810016， China） Abstract： The design approach and working principle of a low?frequency signal generator based on AT89C51 are introduced. The hardware design was simplified by using external memory extended with SCM and DAC interface technology. The wave code after discretization processing of waveform signal is read out though a waveform selection circuit， and reverted to the needed waveform by the D/A converter. The output signal frequency is adjusted by changing the wave code output speed of the memory. The amplitude is adjusted by changing the magnification of the amplifier. The waveform discretization processing method， and the relation between data sampling number and storage capacity are discussed. The system structure chart and software flow chart are given. Keywords： low?frequency signal； data discretization； amplitude； typical signal 0 引言 在工业测量控制系统的开发过程中，常需要采用信号发生器为控制系统提供输入信号来 模拟实际输入，并根据输出的频率响应特性来对系统进行调校。该系统不但能提供多种波形信号，而且信号的频率和幅值的大小也很容易控制。用它来模拟多种工况下的真实输入信号， 以达到降低开发成本、提高项目开发效率的目的。本文介绍了以AT89C51单片机为控制核心
函数信号发生器的设 计与制作 目录 一.设计任务概述 二.方案论证与比较 三.系统工作原理与分析 四.函数信号发生器各组成部分的工作原理 五.元器件清单 六．总结 七.参考文献
函数信号发生器的设计与制 一．设计任务概述 （1）该发生器能自动产生正弦波、三角波、方波。 （2）函数发生器以集成运放和晶体管为核心进行设计 （3）指标： 输出波形：正弦波、三角波、方波 频率范围：1Hz~10Hz，10Hz~100Hz 输出电压：方波VP-P≤24V，三角波VP-P=8V，正弦波VP-P＞1V； 二、方案论证与比较 2.1·系统功能分析 本设计的核心问题是信号的控制问题，其中包括信号频率、信号种类以及信号强度的控制。在设计的过程中，我们综合考虑了以下三种实现方案： 2.2·方案论证 方案一∶采用传统的直接频率合成器。这种方法能实现快速频率变换，具有低相位噪声以及所有方法中最高的工作频率。但由于采用大量的倍频、分频、混频和滤波环节，导致直接频率合成器的结构复杂、体积庞大、成本高，而且容易产生过多的杂散分量，难以达到较高的频谱纯度。 方案二∶采用锁相环式频率合成器。利用锁相环，将压控振荡器（VCO）的输出频率锁定在所需要频率上。这种频率合成器具有很好的窄带跟踪特性，可以很好地选择所需要频率信号，抑制杂散分量，并且避免了量的滤波器，有利于集成化和小型化。但由于锁相环本身是一个惰性环节，锁定时间较长，故频率转换时间较长。而且，由模拟方法合成的正弦波的参数，如幅度、频率相信都很难控制。 方案三：采用8038单片压控函数发生器，8038可同时产生正弦波、方波和三角波。改变8038的调制电压，可以实现数控调节，其振荡范围为0.001Hz～300K 方案四：采用分立元件设计出能够产生3种常用实验波形的信号发生器，并确定了各元件的参数，通过调整和模拟输出，该电路可产生频率低于1-10Hz的3种信号输出，具有原理简单、结构清晰、费用低廉的优点。该电路已经用于实际电路的实验操作。 三、系统工作原理与分析 采用由集成运算放大器与场效应管共同组成的方波—三角波—正弦波函数发生器的设计方法，先通过比较器产生方波，再通过积分器产生三角波，最后通过场效应管正弦波转换电路形成正弦波，波形转换原理图如下：