毕业设计报告（论文）
报告（论文）题目：基于单片机的低频
信号发生器的设计
作者所在系部：电子工程系
作者所在专业：电子信息工程
作者所在班级： B08212
作者姓名：高永斌
作者学号： 20084021205
指导教师姓名：韦雪洁
完成时间： 2012年6月15日
北华航天工业学院教务处制
北华航天工业学院
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特此声明
毕业设计（论文）作者：指导教师：
年月日年月日
摘要
本系统是基于AT89C51单片机的数字式低频信号发生器。采用AT89C51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（LM358）、按键和8位数码管等。通过按键控制可产生方波、三角波、正弦波等，同时用数码管指示其对应的频率，信号幅度和频率都是可以按要求控制的。文中简要介绍了DAC0832数模转换器的结构原理和使用方法，AT89C51的基础理论，以及与设计电路有关的各种芯片。该信号源的特点是：体积小、价格低廉、性能稳定、实现方便、功能齐全。
关键词单片机信号发生器D/A转换器运放电路
Abstract
The system is based on the AT89C51single-chip digital low frequency signal generator. Using AT89C51 SCM as the control core, the external use of digital / analog converting circuit( DAC0832), amplifier circuit (LM358), keys and 8 digital tube. Through the control button to generate square wave, triangle wave, sine wave and so on, at the same time, digital tube indicating the corresponding frequency, the signal amplitude and frequency can be controlled according to requirements. This paper briefly introduces the DAC0832 converter structure principle and method of use, the basic theories of AT89C51, as well as with the circuit design is related to a variety of chip. The signal source is characterized by: small volume, low price, stable performance, convenient, complete function.
Key words Single chip computer Signal generator The digital / analog converter Amplifier circuit
目录
第1章绪论 (1)
1.1 选题背景及其意义 (1)
1.2 单片机概述 (1)
1.3 信号发生器概述 (2)
1.4 研究题目及其意义 (2)
1.5 本论文主要研究的内容 (3)
第2章信号发生器方案设计与选择 (4)
2.1 方案设计与选择 (4)
2.2 设计原理简介 (4)
2.3 设计功能 (6)
第3章主要电路元器件介绍 (7)
3.1 AT89C51单片机介绍 (7)
3.1.1 单片机简介 (7)
3.1.2 单片机内部结构概述 (8)
3.1.3 管脚功能说明 (8)
3.2 DAC0832简介 (9)
3.2.1 DAC0832的介绍 (9)
3.2.2 DAC0832的管脚功能 (9)
3.2.3 DAC0832内部结构及功能 (10)
3.3 数码显示管 (11)
3.3.1 数码管原理及分类 (11)
3.3.2 数码管的工作方式 (12)
3.4 LM358简介 (14)
3.4.1 LM358的介绍 (14)
3.4.2 LM358的特点 (15)
第4章单元电路的硬件设计 (16)
4.1 总体硬件设计 (16)
4.2 单片机引脚分配 (17)
4.2 单片机外围电路介绍 (17)
4.3.1 时钟电路 (17)
4.3.2 复位电路 (18)
4.3.3 键盘接口电路 (19)
4.3.4 数模转换电路 (19)
4.3.5 幅度控制电路 (20)
4.3.6 LED显示电路 (21)
第5章系统软件设计 (22)
5.1程序流程图 (22)
5.2软件整体设计 (22)
5.3程序模块功能设计 (23)
5.3.1 系统初始化设计 (23)
5.3.2 键盘扫描程序与处理程序设计 (23)
5.3.3 正弦波的产生 (25)
5.3.4 锯齿波的产生 (26)
5.3.5 方波的产生 (27)
5.3.6 三角波的产生 (28)
5.4 软件仿真 (29)
第6章结论 (30)
致谢 (31)
参考文献 (32)
附录 (33)
主要原器件清单 (33)
系统电路图 (34)
软件程序 (35)
基于单片机的低频信号发生器的设计
第1章绪论
1.1 选题背景及其意义
波形发生器也称函数信号发生器，作为实验信号源，是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。目前，市场上常见的波形发生器多为纯硬件的搭接而成，且波形种类有限，多为锯齿波，正弦波，方波，三角波等波形。
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，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。因此需要选择其它的方法来解决此类问题，我们想到了通过单片机来实现所要求的功能，即采用单片机A T89C51还有数模转换DAC0832、运算放大器，此种方法硬件要求简单，编程容易，同时能够实现所要求的功能。
1.2 单片机概述
单片微型计算机简称单片机[3]，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。它最早是被用在工业控制领域。
由于单片机在工业控制领域的广泛应用，单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。
INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，当时的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。尽管2000年以后ARM已经发展出了32位的主频超过300M的高端单片机，直到目前基于8031的单片机还在广泛的使用。在很多方面单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了广泛的应用。事实上单
片机是世界上数量最多处理器，随着单片机家族的发展壮大，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。
现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。汽车上一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的总和，甚至比人类的数量还要多。
1.3 信号发生器概述
信号发生器可以构成独立的信号源[1]，也可以是高性能网络分析仪、频谱分析仪以及自动检测设备的组成部分。信号发生器的关键技术是多种高性能仪器的支撑技术，因为它能够提供高质量的精密信号源及扫频源，可使相应的系统检测过程大大简化，降低检测费用并且极大的提高了检测精度。信号发生器的总体趋势将向着高频率覆盖、高频率精度、多功能、多用途、自动化和智能化方向发展。目前，市场上的信号发生器多种多样，一般按照频带分为以下几种：(1)超高频：频率范围为1MHZ 以上，可达几十兆赫兹。(2)高频：几百KHZ 到几百MHZ。(3)低频：频率范围为几十HZ 到几百KHZ。(4)超低频：频率范围为零点几赫兹到几百赫兹。超高频信号发生器产生波形一般用LC振荡电路。高频、低频和超低频信号发生器，大多使用文氏桥振荡电路，及RC振荡电路，通过改变电阻和电容值来改变频率。用以上原理设计的信号发生器，其输出波一般只有两种，即正弦波和脉冲波，其零点不可调，而且价格比较贵，一般在几百元左右。在实际应用中，超低频和高频波一般是不用的。采用单片机AT89C51，加上一片DAC0832 就可以做成一个简单的信号发生器，加上按键电路、显示电路及放大电路，就可以实现频率幅值可调。这样的信号发生器体积小，价格便宜，耗电少，频率适中，便于携带。
1.4 研究题目及其意义
信号发生器是一种经常使用的设备[2]，由纯粹物理器件构成的，传统的设计方法存在许多弊端，如：体积较大、重量较沉、移动不方便、信号失真较大、波形形状调节过于死板，无法满足用户对精度、便携性、稳定性等要求，研究设计出一种具有频率稳定、准确、波形质量好、输出频率范围宽、便携性好等特点的波形发生器具有较好的市场前景。以满足工业领域对信号源的要求。
本次试验实现利用单片机AT89C51和8位D/A转换芯片DAC0832 共同实现方波、锯齿波、三角波、正弦波这四种常用波形的发生。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，需要输出某种波形时再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，从信号发生器的输出端口输出。并且可以通
过数码管和键盘显示模块，键盘可以实现对几种波形的切换。
1.5 本论文主要研究的内容
本设计采用89C51及其外围扩展系统，软件方面主要是应用C语言设计程序。系统以89C51单片机为核心，配置相应的外设及接口电路，用C语言开发，组成一个多功能信号发生系统。同时，本系统中任何一部分电路模块均可移植于实用开发系统的设计中，电路设计具有实用性。
本设计将完成以下几个方面的工作：
（1）选芯片，尽量满足一般工业控制要求、以增强其实用性。
（2）原理图设计在保证正确的前提下，尽量采用典型的电路设计。
（3）固化于单片机芯片中的软件采用模块设计，层次清楚，具有上电复位及初始化功能，具有很好的软件开发框架。
（4）掌握单片机仿真软件Proteus7.0的使用。为此，论文包括以下内容：
一绪论。主要介绍单片机发展概况和信号发生器的概述，为以后几章的介绍奠定基础。
二系统总体方案设计。本章主要考虑系统性能和功能。包括两个主要内容：总体方案设计与设计的功能。其中总体设计方案包括考虑到多个符合条件的方案设计，并且对这几个方案进行比较，包括性能，价格，实用性等，最终确定下最优的设计方案。系统设计功能包括设计所完成的基本功能。
三系统各元器件的介绍。本章对电路中所使用的器件功能进行了详细的介绍。
四系统硬件设计。本章对各功能模块进行了大体的介绍，更好的理解所设计的电路图，理解各功能模块实现的功能。
五系统软件设计。对软件设计部分作了详细的介绍，各程序模块的实现作了介绍。
六结论。对设计进行自我的总结。
第2章信号发生器方案设计与选择
信号发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。按信号波形可分为正弦信号、波形信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。本文利用单片机构造低频信号发生器，可产生正弦波，方波，三角波，锯齿波四种波形，再通过D/A 转换器DAC0832 把数字信号转变为模拟信号，经LM358 放大输出到示波器，与此同时外接8位LED显示输出信号的类型和频率。
2.1 方案设计与选择
信号发生器的设计方案可用多种方案来实现。在设计前对各种方案进行比较得到最优的涉及方案：
采用软硬件结合法，此波形发生器设计方法同时兼具软硬件设计的优势：既具有纯硬件设计的快速、高性能，同时又具有软件控制的灵活性、智能性。辅以键盘控制、LED 显示等电路，设计出智能型函数波形发生器，采用软硬件结合的方法可以实现功能较全、性能更优的波形发生器，同时还可以扩展波形发生器的功能，比如利用单片机AT89C51和8位D/A转换芯片DAC0832共同实现正弦波、方波、三角波和锯齿波这四种常见波形的发生，并且可以接受外部按键来切换波形，调节频率和幅值。
此方案利用单片机构成的应用系统有较高的可靠性，系统的扩展和系统的配置灵活方便。容易构成各种规模的应用系统，且应用系统有较高的软硬件利用参数。单片机具有可编程性，硬件的功能描述可完全在软件上实现，而且设计时间短，成本低，可靠性高。因此选本方案作为设计的方案。
2.2 设计原理简介
该信号发生器原理框图如图2-1，总体原理为：利用AT89C51单片机构造低频信号发生器，可产生正弦波，方波，三角波，锯齿波四种波形，通过C语言对单片机的编程即可产生相应的波形信号，并可以通过键盘进行各种功能的转换和信号频率的控制，当输出的数字信号通过数模转换成模拟信号也就得到所需要的信号波形，通过运算放大器的放大输出波形，同时让显示器显示输出的波形信息。
图2-1 信号发生器原理框图
本方案其主要模块包括复位电路、时钟信号、键盘控制、D/A 转化及LED 显示。其各个模块的工作原理如下：
（1）键盘模块是用于控制信号输入的类型频率，当按键按下时，可以通过单片机编程读取闭合的键号，实现相应的信号输出。其步骤主要是a、判断是否有键按下；b、去抖动，延时100ms 左右；c、识别被按下的键号；d、处理，实现功能。
（2）复位电路是为单片机复位使用，使单片机接口初始化；89C51 等CMOS51 系列单片机的复位引脚RET 是施密特触发输入脚，内部有一个上拉低电阻，当振荡器起振以后，在RST 引脚上输出2个机械周期以上的高电平，器件便进入复位状态开始，此时ALE、PSEN、P0、P1、P2、P4 输出高电平，RST 上输入返回低电平以后，便退出复位状态开始工作。该方案采用的是人工开关复位，在系统运行时，按一下开关，就在RST 端出现一段高电平，使器件复位。
（3）D/A 转换也称为数模转换，是把数字量变换成模拟量的线性电路。单片机产生的数字信号通过DAC0832转化成模拟信号，输出相应的电流值，通过LM358 集成运算放大器可以取出模拟量的电压值，最后利用示波器获得输出的模拟信号的波形；衡量数模转换的性能指标有分辨率、转换时间、精度、线性度等。
（4）时钟信号是产生单片机工作的时钟信号，控制着计算机的工作节奏，可以通过提高时钟频率来提高CPU的速度。89C51内部有一个可控的反相放大器，引脚XTAL1、XTAL2为反相放大器输入端和输出端，在XTAL1、XTAL2 上外接12MHZ 晶振和30pF 电容便组成振荡器。时钟信号常用于CPU 定时和计数。
（5）LED 显示器用由若干个发光二极管按一定的规律排列而成，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光用于与显示相关输出波形的信息，包括信号的类型和频率。
2.3 设计功能
(1) 按键GW、SW、BW、QW、WW分别控制信号频率的个位、十位、百位、千位、万位
按键BX控制波形的转换选择
按键ZKBZ、ZKBJ分别控制方波占空比的加减
按键FW控制电路的复位
滑动变阻器控制输出电压大小，控制波形的幅度
（2）本方案输出利用8位LED显示器，该显示器为共阴极，输入段选码低电平有效，用于显示输出信号的类型和频率，如1KHz正弦波，显示为1.01000。根据设计要求，我们在系统启动时，还要在LED中显示“年级-专业.学号”2秒钟，即显示“08-212.05”。（3）利用DAC0832 数模转换芯片实现信号的转换，并通过集成运算放大器将信号
放大，输出信号能够在Proteus软件中的示波器中显示。
（4）信号频率范围要求：1—1KHz。
（5）输出信号幅度：0～5V。
第3章主要电路元器件介绍
3.1 AT89C51单片机介绍
3.1.1 单片机简介
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机[5]。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用A TMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
AT89C51 提供以下标准功能：4k字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。其外形及引脚排列如图3-1 所示。
图3-1 AT89C51 引脚图
3.1.2 单片机内部结构概述
典型的MCS-51单片机芯片集成了以下几个基本组成部分。
1 一个8位的CPU
2 128B或256B单元内数据存储器（RAM）
3 4KB或8KB片内程序存储器（ROM或EPROM）
4 4个8位并行I/O接口P0~P3。
5 两个定时/计数器。
6 5个中断源的中断管理控制系统。
7 一个全双工串行I/O口UART（通用异步接收、发送器）
8 一个片内振荡器和时钟产生电路。
3.1.3 管脚功能说明
VCC：电源，接+5V
GND：接地
P0口：是一个8位漏极开路输出型双向I/O 端口。作为输出端口时，每位能以吸收电流的方式驱动8个TTL输入，对端口写1时，又可作高阻抗输入端用。在访问外部程序或数据存储器时，它是时分多路转换的地址（低8位）/数据总线，在访问期间将激活内部的上拉电阻。
P1口：P1口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O 端口。P1口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可作输入口。P2口作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。
P2口：P2口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O 端口。P2口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可作输入口。P2口作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。在访问外部程序存储器时和16位外部地址的外部数据存储器（如执行MOVX @DPTR）时，P2口送出高8位地址。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVX @RI）时，P2口引脚上的内容（就是专用寄存器(SFR)区中的P2寄存器的内容），在整个访问期间不会改变。
P3口：P3口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O 端口。P3口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可作输入口。P3口作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被
外部信号拉低的引脚会输出一个电流RST：复位输入。晶振工作时，RST脚将持续2个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST 脚输出96个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。
ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。在flash编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可以用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作将无效。这一位置“1”，ALE仅在执行MOVX 或MOVC指令时有效。否则，ALE 将被微弱拉高。这个ALE使能标志位（地址为8EH 的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。
PSEN：外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。当A T89C51从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活。
EA/VPP：访问外部程序存储器控制信号。EA必须接GND。为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。在flash编程期间，EA也接收12伏VPP电压。
XTAL1：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。
XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。
3.2 DAC0832简介
3.2.1 DAC0832的介绍
DAC0832是采样频率为八位的D/A转换芯片[6]，集成电路内有两级输入寄存器，使DAC0832芯片具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要(如要求多路D/A异步输入、同步转换等)。所以这个芯片的应用很广泛, D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。D/A转换结果采用电流形式输出。若需要相应的模拟电压信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现。运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻，也可外接。DAC0832逻辑输入满足TTL电平，可直接与TTL电路或微机电路连接。
3.2.2 DAC0832的管脚功能
D0～D7：8位数据输入线，TTL电平，有效时间应大于90ns(否则锁存器的数据会出错)；
ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效；
CS：片选信号输入线（选通数据锁存器），低电平有效；
WR1：数据锁存器写选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的逻辑组合产生LE1，当LE1为高电平时，数据锁存器状态随输入数据线变换，LE1的负跳变时将输入数据锁存；
XFER：数据传输控制信号输入线，低电平有效，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效；
WR2：DAC寄存器选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由WR1、XFER的逻辑组合产生LE2，当LE2为高电平时，DAC寄存器的输出随寄存器的输入而变化，LE2的负跳变时将数据锁存器的内容打入DAC寄存器并开始D/A转换。
IOUT1：电流输出端1，其值随DAC寄存器的内容线性变化；
IOUT2：电流输出端2，其值与IOUT1值之和为一常数；
Rfb：反馈信号输入线，改变Rfb端外接电阻值可调整转换满量程精度；
Vcc：电源输入端，Vcc的范围为+5V～+15V；
VREF：基准电压输入线，VREF的范围为-10V～+10V；
AGND：模拟信号地
DGND：数字信号地
3.2.3 DAC0832内部结构及功能
DAC0832中有两级锁存器，第一级锁存器称为输入寄存器[8]，它的锁存信号为ILE；第二级锁存器称为DAC寄存器，它的锁存信号为传输控制信号XFER。因为有两级锁存器，DAC0832可以工作在双缓冲器方式，即在输出模拟信号的同时采集下一个数字量，这样能有效地提高转换速度。此外，两级锁存器还可以在多个D/A转换器同时工作时，利用第二级锁存信号来实现多个转换器同步输出。DAC0832逻辑框图和引脚排列如图3-2所示
图3-2 DAC0832逻辑框图和引脚排列
3.3 数码显示管
3.3.1 数码管原理及分类
LED发光器件一般常用的有两类：数码管和点阵。常用的数码管一般为8字型数码管，分为A、B、C、D、E、F、G、DP八段，其中DP为小数点。数码管常用的有10根管脚，每一段有一个管脚，另外两根管脚为一个数码管的公共端。从尺寸上分，LED数码管的种类很多，常用的有0.3、0.5、0.8、1.0、1.2、1.5、1.8、2.3、3.0、4.0、5.0等。一般小于1.0的为单管芯，1.2～1.5为双管芯，1.8以上的为3个以上管芯，因而它们的供电电压要求不同，一般每个管芯的压降为2.1V左右。通常，0.8以下采用5V供电，1.0～2.3采用12V供电，3.0以上的选择更高电压供电。从电路上分，数码管又可分为共阴极和共阳极两种。结构分别如图3-3，3-4所示。
图3-3共阴极图图3-4共阳极图图3-5管脚图其中：图3-5为管脚图，从a—g管脚输入不同的字段码，可显示不同的数字或字符（其字形码见表3-1）。可见共阴极和共阳极的字段码互为反码。
表3-1 字段码表
3.3.2 数码管的工作方式
显示器的工作方式分为静态显示方式和动态显示方式两种。
静态显示方式就是显示器在显示一个字符时，相应的发光二极管恒定的导通或截止，例如a、b、c、d、e、f 导通，g 截止时显示“0”，这种使显示器显示字符的字形数据常称为段数据。静态显示方式的每一个七段显示器，需要由一个8 位并行口控制。优点是显示稳定，提高了工作效率，缺点是位数较多时显示口随之增加。
动态显示方式是一位一位的轮流点亮各位显示器，对于每一位显示器来说，每隔一段时间点亮一次。显示器的亮度既与导通电流有关，也与点亮时间和间隔时间的比例有关。调整电流和时间参数可以实现亮度较高较稳定的显示，如显示器的位数不大于8 位，则控制显示器公共极的电位只需要一个8 位口（位数据口），控制字形也需要一个8 位口（段数据口）。
1．LED静态显示
所谓静态显示方式，就是当显示器显示某一个字符时，相应的发光二极管恒定地导通或截止。静态显示时，较小的电流能得到较高的亮度。这是由于显示器的各位相互独立，而且各位的显示字符一经确定，相应锁存器的输出将维持不变，直到显示另一个字符为止（如图3-6所示）。当显示器位数很少（仅一、二位）时，采用静态显示方式是合适的。当位数较多时，用静态显示所需的I/O口太多，占用太多的硬件资源。故在位数较多时往往采用动态显示方式。
LED静态显示时，其公共端直接接地（共阴极）或接电源（共阳极），各段选线分别
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/a47626752.html, 基于51单片机的函数信号发生器的设计 作者：朱兆旭 来源：《数字技术与应用》2017年第02期 摘要：本文所设计的系统是采用AT89C51单片机和D/A转换器件DAC0832产生所需不 同信号的低频信号源，AT89C51 单片机作为主体，采用D/A转换电路、运放电路、按键和LCD液晶显示电路等，按下按键控制生成方波、三角波、正弦波，同时用LCD显示相应的波形，输出波形的周期可以用程序改变，具有线路简单、结构紧凑、性能优越等特点。 关键词：51单片机；模数转换器；信号发生器 中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）02-0011-01 1 前言 波形发生器，是一种作为测试用的信号源，是当下很多电子设计要用到的仪器。现如今是科学技术和设备高速智能化发展的科技信息社会，集成电路发展迅猛，集成电路能简单地生成各式各样的波形发生器，将其他信号波形发生器于用集成电路实现的信号波形发生器进行对比，波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标，集成电路实现的信号波形发生器都胜过一筹，随着单片机应用技术的不断成长和完善，导致传统控制与检测技术更加快捷方便。 2 系统设计思路 文章基于单片机信号发生器设计，产生正弦波、方波、三角波，连接示波器，将生成的波形显示在示波器上。按照对作品的设计研究，编写程序，来实现各种波形的频率和幅值数值与要求相匹配，然后把该程序导入到程序存储器里面。 当程序运行时，一旦收到外界发出的指令，要求设备输出相应的波形时，设备会调用对应波形发生程序以及中断服务子程序，D/A转换器和运放器随之处理信号，然后设备的端口输出该信号。其中，KEY0为复位键，KEY1的作用是选择频率的步进值，KEY2的作用是增加频 率或增加频率的步进值，KEY3的作用是减小频率或减小频率的步进值，KEY4的作用是选择三种波形。103为可调电阻，用于幅值的调节。自锁开关起到电源开关的作用。启动电源，程序运行的时候，选择正弦波，红色LED灯亮起；选择方波，黄色LED灯亮起；选择三角波，绿色LED灯亮起。函数信号发生器频率最高可达到100Hz，最低可达到10Hz，步进值0.1- 10Hz，幅值最高可到3.5V。系统框图如图1所示。 3 软件设计
内蒙古工业大学本科生毕业设计(论文)开题报告
注：表格根据所填内容可进行调整，可多页。 一、设计总体方案 利用AT89S52 单片机采用程序设计方法产生锯齿波，正弦波，矩形波，方波四种波形，再通过D/A 转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号，滤波放大，最终由示波器显示出来，通过键盘来控四种波形的类型，频率变化，最终输出显示其各自的类型及数值
图4.1 硬件原理框图 二．硬件各单元电路方案设计与选择 1、单片机的选择 方案一：AT89S52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。 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8051兼容的微控制器内核，与MCS-51指令集完全兼容。除了具有标准8052的数字外设部件，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，而且执行速度快。但其价格较贵 方案三：采用单片机编程的方法来实现。该方法可以通过编程的方法来控制信号波形的频率和幅度，而且在硬件电路不变的情况下，通过改变程序来实现频率的变换。此外，由于通过编程方法产生的是数字信号，所以信号的精度可以做的很高。 以上两种方案综合考虑，选择方案一 2.键盘设计方案比较 方案一：矩阵式键盘。矩阵式键盘的按键触点接于由行、列母线构成的矩阵电路的交叉处。当键盘上没有键闭合时，所有的行和列线都断开，行线都呈高电平。当某一个键闭合时，该键所对应的行线和列线被短路。 方案二：独立式键盘。独立式键盘具有硬件与软件相对简单的特点，其缺点是按键数量较多时，要占用大量口线。 以上两种方案综合考虑，选择方案二。 3、D/A转换部分
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
淮阴工学院 毕业设计说明书（论文） 作者: 学号： 学院: 电子与电气工程学院 专业: 电子信息工程 题目: 基于单片机的低频 信号发生器 张月红讲师 指导者： (姓名) (专业技术职务) 评阅者： (姓名) (专业技术职务) 年月
毕业设计说明书（论文）中文摘要
毕业设计说明书（论文）外文摘要
淮阴工学院毕业设计说明书（论文）第Ⅰ页共Ⅰ页4 目录 1 绪论................................................. 错误！未定义书签。 1.1 信号发生器综述..................................... 错误！未定义书签。 1.2信号发生器的发展历史............................... 错误！未定义书签。 2 硬件设计............................................. 错误！未定义书签。 2.1总体设计框图....................................... 错误！未定义书签。 2.2单片机最小系统..................................... 错误！未定义书签。 2.3 数模转换模块....................................... 错误！未定义书签。 2.4运算放大模块....................................... 错误！未定义书签。 2.5 键盘电路设计模块................................... 错误！未定义书签。 2.6显示电路设计模块................................... 错误！未定义书签。 3 软件设计............................................. 错误！未定义书签。 3.1 主程序流程图....................................... 错误！未定义书签。 3.2 子程序流程图....................................... 错误！未定义书签。 4 系统调试............................................. 错误！未定义书签。 4.1软件调试........................................... 错误！未定义书签。 4.2生成hex文件....................................... 错误！未定义书签。 4.3 Protues硬件电路仿真调试........................... 错误！未定义书签。 结论................................................... 错误！未定义书签。致谢................................................... 错误！未定义书签。参考文献............................................... 错误！未定义书签。附录................................................... 错误！未定义书签。附录A 电路原理图.仿真图............................... 错误！未定义书签。附录B 程序清单........................................ 错误！未定义书签。
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，
目录 一、题目的意义 (1) 二、本人所做的工作 (1) 三、课设要求 (2) 四、课设所需设备及芯片功能介绍 (2) 4．1、所需设备 (2) 4．2、芯片功能介绍 (2) 五、总体功能图及主要设计思路 (5) 5．1、总体功能图 (5) 5．2、主要设计思想 (5) 六、硬件电路设计及描述 (7) 6．1、硬件原理图 (7) 6．2、线路连接步骤 (7) 七、软件设计流程及描述 (7) 7．1、锯齿波的实现过程 (7) 7．2、三角波的实现过程 (8) 7．3、梯形波的实现过程 (9) 7．4、方波的实现过程 (11) 7．5、正弦波的实验过程 (12)
7．6、通过开关实现波形切换和调频、调幅 (13) 八、程序调试步骤与运行结果 (15) 8．1、调试步骤 (15) 8．2、运行结果 (15) 九、课程设计体会 (17) 十、参考文献 (18) 十一、源代码及注释 (18) 一、题目的意义 （1）、利用所学单片机的理论知识进行软硬件整体设计，锻炼学生理论联系实际、提高我们的综合应用能力。 （2）、我们这次的课程设计是以单片机为基础，设计并开发能输出多种波形（正弦波、三角波、锯齿波、方波、梯形波等）且频率、幅度可变的函数发生器。 （3）、掌握各个接口芯片(如0832等的功能特性及接口方法，并能运用其实现一个简单的微机应用系统功能器件。 （4）、在平时的学习中，我们所学的知识大都是课本上的，在机房的练习大家也都是分散的对各个章节的内容进行练习。因此，缺乏一种系统的设计锻炼。在课程所学结束以后，这样的课程设计十分有助于学生的知识系统的总结到一起。 （5）、通过这几个波形进行组合形成了一个函数发生器，使得我对系统的整个框架的设计有了一个很好的锻炼。这不仅有助于大家找到自己感兴趣的题目，更可以锻炼大家单片机知识的应用。 二、本人所做的工作
课程设计(论文)任务书 电气学院电力系统及其自动化专业12（1 ）班 一、课程设计(论文)题目：简易信号发生器设计 二、课程设计(论文)工作自 2015年1 月12 日起至2015 年 1月16 日止。 三、课程设计(论文) 地点:电气学院机房 10-303 四、课程设计(论文)内容要求： 1．课程设计的目的 （1）综合运用单片机原理及应用相关课程的理论知识和实际应用知识，进行单片机应用系统电路及程序设计，从而使这些知识得到进一步的巩固，加深和发展；（2）熟悉和掌握单片机控制系统的设计方法，汇编语言程序设计及proteus 软件的使用； （3）通过查阅图书资料、以及书写课程设计报告可提高综合应用设计能力，培养独立分析问题和解决问题的能力。 2．课程设计的内容及任务 （1）可产生频率可调的正弦波（64个点）、方波、锯齿波或三角波。 （2）显示出仿真波形。 （3）通过按键选择输出波形的种类。 （4）在此基础上使输出波形的幅值可控。
3.课程设计说明书编写要求 （1）设计说明书用A4纸统一规格，论述清晰，字迹端正，应用资料应说明出处。（2）说明书内容应包括（装订次序）：题目、目录、正文、设计总结、参考文献等。应阐述整个设计内容，要重点突出，图文并茂，文字通畅。 （3）报告内容应包括方案分析;方案对比;整体设计论述;硬件设计（电路接线，元器件说明，硬件资源分配）;软件设计（软件流程，编程思想，程序注释，） 调试结果;收获与体会;附录（设计代码放在附录部分，必须加上合理的注释）（4） 学生签名： 2015年1月16 日 课程设计(论文)评审意见 （1）总体方案的选择是否正确；正确（）、较正确（）、基本正确（）（2）程序仿真能满足基本要求；满足（）、较满足（）、基本满足（）（3）设计功能是否完善；完善（）、较完善（）、基本完善（）（4）元器件选择是否合理；合理（）、较合理（）、基本合理（）（5）动手实践能力；强（）、较强（）、一般（）（6）学习态度；好（）、良好（）、一般（）（7）基础知识掌握程度；好（）、良好（）、一般（）（8）回答问题是否正确；正确（）、较正确（）、基本正确（）、不正确（） （9）程序代码是否具有创新性；全部（）、部分（）、无（） （10）书写整洁、条理清楚、格式规范；规范（）、较规范（）、一般（）总评成绩优（）、良（）、中（）、及格（）、不及格（） 评阅人：
《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)
基于51单片机的函数发生器 以STC89C51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。本系统可以产生最高频率798.6HZ的波形。该信号发生器具有体积小、价格低、性能稳定、功能齐全的优点。 关键词:低频信号发生器;单片机;D /A转换; 一．设计任务 设计一个由单片机控制的信号发生器。运用单片机系统控制产生多种波形，这些波形包括方波、三角波、锯齿波、正弦波等。信号发生器所产生的波形的频率、幅度均可调节。 二．系统概述 2.1总体方案： 采用AT89C51单片机和DAC0832数模转换器生成波形，加上一个低通滤波器， 生成的波形比较纯净。它的特点是可产生任意波形，频率容易调节，频率能达到 设计的500HZ以上。性能高，在低频范围内稳定性好、操作方便、体积小、耗电 少。将输出电压通过一个运算放大器的放大来改变幅度。这样还有个优点是幅度 连续可调。 2.2工作原理： 数字信号可以通过数/模转换器转换成模拟信号，因此可通过产生数字信号再转换成模拟信号的方法来获得所需要的波形。89C51单片机本身就是一个完整的微型计算机，具有组成微型计算机的各部分部件：中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行通讯接口等，只要将89C51再配置键盘及、数模转换及波形输出、放大电路等部分，即可构成所需的波形发生器，其信号发生器构成系统框图如下图所示。
基于单片机的信号发生器设计
基于单片机的信号发生器 设计
摘要 在介绍MAX038 芯片特性的基础上,论述了采用MAX038 芯片设计数字函数信号发生器的原理以及整机的结构设计。对其振荡频率控制、信号输出幅度控制以及频率和幅度数显的实现作了较详细的论述。该函数信号发生器可输出三角波,方波和正弦波。 本文重点论述了整机通过D/A转换电路控制MAX038的实现过程，D/A转换电路采用了8位4通道的MAX505来实现。在幅度的控制上采用数字电位器AD5171，该芯片是I2C总线方式控制，文中给出了I2C总线的读写控制程序。系统支持按键操作和上位机操作两种模式。 关键词:函数信号；D/A ；单片机控制
Design of Signal Generator System Based on SCM Zisu zhou (College of Zhangjiajie, Jishou University, Jishou,Hunan 416000) Abstract Based on the introduction of MAX038 , we discussed the principle and the whole frame of the digital function signal generator. We described the control of the oscillatory frequent , amplitude and the digital display in detail. Thegenerator can output three kinds of waves : sine wave , square wave , triangle wave. This text has exposition the mirco-computer controls the D/A electric circuit of conversion realize the process. In D/A changing electric circuit adopt the 8 bit 4 channel come to realize. Porentiometer AD5171 is adopted in the control of length. This chip is that I2C bus control way. This system supports key-control or computer-control modes. Key words : function signal ；D/A ；single - chip microprocessor control ；
电子报/2010年/1月/10日/第015版 智能电子 自制低频信号发生器 广东王聪 电子爱好者在日常电子电路设计中，经常要用到各种波形的信号源，本文介绍一款用单片机设计的低频信号发生器。 该低频信号发生器可以产生锯齿波、三角波、正弦波、方波等常用波形，并可以方便地改变各种波形的周期或频率，具有线路简单、结构紧凑、成本低、性能优越、操作方便等优点。 一、系统硬件设计 1.电路组成及芯片选择 本设计的总体框图如图1所示。选用AT89C51单片机作控制器；D/A转换器选用8位D/A 转换芯片DAC0832它与微处理器完全兼容，价格低廉、接口简单、转换控制容易；输出运算放大器选用NE5532P芯片，它的DC和AC特性良好，其特点是低噪声、高输出驱动、高增益、低失真、高转换率，具有输入保护二极管和输出保护电路。 2.电路工作原理 电路如图2所示。单片机的P1口接按键S1～S4和四只发光二极管，S1～S4分别控制产生锯齿波、三角波、正弦波和矩形波(含方波)，而四只发光二极管则作为不同波形的指示灯；单片机的外部中断口P3.2和P3.3分别接按键S5、S6，用于调整各信号的频率；D/A转换器的数据输入端与单片机的P0口相连，将单片机产生的各种波形的数字信号送人DAC0832进行数模转换，DAC0832的输入寄存器选择信号CS、输入寄存器写选通信号WR1受单片机P2口控制，DAC0832的DAC寄存器写选通信号WR2和数据传送信号XFER直接接地，单片机与DAC0832形成“单缓冲”方式连接；经DAC0832数模转换的模拟信号送人运算放大器NE5532P进行二级放大输出，得到最终的输出信号波形。 二、系统软件设计 系统程序流程如图3所示。程序运行时，依次判断S1～S4按键是否按下，当S1按下时输出锯齿波，当按键S2按下时输出三角波，当按键S3按下时输出正弦波，当按键S4按下时输出方波。每个波形输出后都要查询按键S6、S7，看是否进行频率调整。 1.锯齿波设计产生锯齿波的原理，是逐步向单片机P0口加1，同时通过DAC0832进行实时的数模转换输出，直到P0的值溢出为零，这样周而复始，从而输出锯齿波信号。锯齿波程序流程如图4所示。 2.三角波设计 产生三角波的原理，是逐步向单片机P0口加1，到P0的值为FFH时，又逐步递减，直到P0的值为零，同时通过DAC0832进行实时的数模转换输出，这样周而复始，从而输出三角波信号。三角波设计程序如图5所示。 3.正弦波设计 产生正弦波的原理，是将一个周期的正弦波均匀地取255个值，用这些对应的幅度值构成一个查值表，单片机通过查表，将这些值逐一通过P0口输出到DAC0832进行实时的数模转换输出，这样周而复始，从而输出正弦波信号。正弦波程序流程如图6所示。 4.方波设计 经过实物制作调试，单片机输出的方波信号通过DAC0832进行了数模转换后，再送到NE5532P进行信号放大输出的效果不是很理想，故将单片机产生的方波信号直接送到NE5532P 进行信号放大输出。当进入正弦波产生程序后，先将P2.0口置高电平，进行延时，再将P2.0口
专业方向课程设计报告设计课题：信号发生器的设计 设计时间：2012年06月6日
信号发生器的设计 摘要：本文以STC89C51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。 关键词:低频信号发生器; 单片机;D/A转换 1设计要求 设计一个能产生方波、三角波、梯形波、锯齿波并且频率、幅度可调的信号发生器。 发挥部分：作品还能产生正弦波。 2系统概述 2.1.1波形产生方案 采用AT89C51单片机和DAC0832数模转换器生成波形，加上一个低通滤波器，生成的波形比较纯净。它的特点是可产生任意波形，频率容易调节，频率能达到设计的500HZ 以上。 2．1．2改变幅度方案： 方案一：可以将送给DA的数字量乘以一个系数，这样就可以改变DA输出电流的幅度，从而改变输出电压；但是这样做有很严重的问题，单片机在做乘法运算时需要很长的时间，这样的话输出波形的频率就会很低；并且该方案的输出电压做不到连续可调，当DA的输入数字量比较小时，输出的波形失真就会比较严重。 方案二：将输出电压通过一个运算放大器的放大。这样还有个优点是幅度连续可调。经比较，方案二既可满足课程设计的基本要求，并且电路也挺简单。 2.2工作原理 数字信号可以通过数/模转换器转换成模拟信号，因此可通过产生数字信号再转换成模
拟信号的方法来获得所需要的波形。89C51单片机本身就是一个完整的微型计算机，具有组成微型计算机的各部分部件：中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行通讯接口等，只要将89C51再配置键盘及、数模转换及波形输出、放大电路等部分，即可构成所需的波形发生器，其信号发生器构成系统框图如图2.2所示。 89C51是整个波形发生器的核心部分，通过程序的编写和执行，产生各种各样的信号，并从键盘接收数据，进行各种功能的转换和信号幅度的调节。当数字信号电路到达转换电路，将其转换成模拟信号也就是所需要的输出波形。波形ROM表是将信号一个周期等间距地分离成64个点，储存在单片机得RON内。具体ROM表是通过MATLAB生成的，例如正弦表，MATLAB生成的程序如下： x=0:2*pi/64:2*pi; y=round(sin(x)*127)+128 图2.2 系统框图 3单元电路设计与分析 3.1.1主控电路（如图3.1.1所示） 设计中主要采用STC89C51型单片机，它具有如下优点：（1）拥有完善的外部扩展总线，通过这些总线可方便地扩展外围单元、外围接口等。（2）该单片机内部拥有4K字节的FLASH ROM程序存储器空间和256字节的RAM数据存储空间，完全可以满足程序的要求。由于该芯片可电擦写，故可重复使用。如果更改程序内容，可将芯片拿下重新烧写。 在波形发生器中，用两个开关直接与外部中断0和外部中断1的管脚相连，其中S1开光用来改变波形，S2开光用来改变频率。在程序主函数中，我们写了个死循环一直输出一个默认的波形和频率（正弦波），当S1或S2按下（接通低电平）又抬起（STC89C51单片机管脚使能高电平）时，程序会暂时跳出死循环，进入中断处理程序，从而对波形和频率