摘要
本文论述了直接数字频率合成技术(DDS)的信号发生器的设计与实现。本设计以DDS芯片AD9850为频率合成器，以AVR单片机ATmega16为进程控制和任务调度核心，用AD603实现增益控制（AGC）和功率放大，串行数模转换器(D/A)MAX531实现方波占空比调节，并用LCD12864液晶显示及键盘构成幅度、频率、方波占空比均可调的函数信号发生器。
在对AD9850频率控制字及参数的计算、增益控制、方波占空比调节、两相正弦波相位差调节、LCD显示原理、底层驱动程序等简要讨论的基础上进行了研究，提出了该设计中所涉及到的问题以及解决方案，该信号发生器输出正弦波信号频率范围为1Hz~12MHz，方波信号频率范围为500Hz~500KHz；步进1Hz，10Hz，100Hz，lkHz，10kHz,100kHz，1MHz可键盘选取；正弦波的电压峰峰值可以在1~5V范围内步进调节，幅度调节精度达0.1V；方波占空比从10％～90％可任意设定；此外，该信号发生器能同时产生两相正弦波，相位差可以是0°，45°，90°。测试表明，该DDS信号发生器具有工作稳定、精度高、失真度小、频率范围大、步进选择多、控制灵活的优点，具有广泛的实际应用前景。
关键词：DDS芯片AD9850 AVR单片机幅度调节占空比调节
Abstract
This article elaborated the signal generating device design and the realization of the Direct Digital Frequency Synthesis Technology (short for DDS). The design regards DDS chip AD9850 as frequency synthesizer, with A VR Microcontroller (MCU) ATmega16 for the processing control and task scheduling, and with AD603 to realize the gain control and power amplification (AGC), and with serial DAC (D/A) MAX531 to come to square-wave duty cycle regulation, then using LCD12864 liquid crystal display and keyboard to composite the function signal generation with adjusted amplitude, frequency, duty cycle wave.
I would like to propose the involving issues and resolving proposals on the basis of simply researching of words and parameters counted with AD9850 control, gain control and duty cycle wave regulation, two phase sine wave phase difference adjustment, LCD displaying principle, low-level drivers. The sine wave signal rate outputting from signal generator is 1 Hz~2 MHz: square signal rate is 500Hz~500KHz; the step-by-step can be choose from keyboard by 1Hz, 10Hz, 100Hz, 1kHz, 10kHz, 100kHz, 1MHz; sine wave voltage peak can be adjusted ranging from 1 to 5V by step, amplitude modulation reaches 0.1V; duty cycle wave can be enacted arbitrarily; besides, the signal generator can create two sine wave at the same time, and the difference can be 0°,45°,90°. It shows that DDS signal generator gets the virtues of stable working, high accuracy, small distortion, large frequency range, multi-step selection, flexible control, owning a wide prospect of practical application.
Key words:DDS chip AD9850A VR MCU amplitude regulation duty cycle wave
第一章绪论
直接数字频率合成器（Direct Digital Frequency Synthesis简称DDS或DDFS）问世之初，构成DDS元器件的速度的限制和数字化引起的噪声这两个主要缺点阻碍了DDS的发展与实际应用。近几年超高速数字电路的发展以及对DDS的深入研究，DDS的最高工作频率以及噪声性能已接近并达到锁相频率合成器相当的水平。随着微电子技术的迅速发展，直接数字频率合成器得到了飞速的发展，它以有别于其它频率合成方法的优越性能和特点成为现代频率合成技术中的姣姣者。具体体现在相对带宽宽、频率转换时间短、频率分辨率高、输出相位连续、可产生宽带正交信号及其他多种调制信号、可编程和全数字化、控制灵活方便等方面，并具有极高的性价比。现已广泛应用于通讯、导航、雷达、遥控遥测、电子对抗以及现代化的仪器仪表工业等领域。
1.1 DDS技术概述
直接数字频率合成技术的出现改变了以往的采用RC振荡电路、直接频率合成、锁相环等传统的频率合成方法，它以固定的精确时钟源为基准，利用数字处理模块产生频率和相位均可调的输出信号。实质上它是按照可编程频率控制字所设定的比例因数，在DDS体系结构中对参考时钟源进行分频，得到所需频率的信号。典型的频率控制字一般为24-48位长，用来提供更优越的频率分辨率，实现DDS技术。使用DDS技术得到的合成信号不仅信号的频率切换速度快，便于程控。
随着科学技术的发展和测量技术的进步，对信号源频率的稳定度、准确度以及频谱纯度的要求越来越高，普通的信号发生器已无法满足目前日益发展的电子技术领域的生产调试需要。直接数字频率合成（DDS）是近年来发展迅猛的一种新的频率合成技术。使用DDS 可以很方便的产生多种简单信号和调制信号，结合单片机可以构成性价比较高的数字合成信号源。相对于传统信号源具有频率分辨率高、频率切换速度快、切换相位连续、输出信号相位噪声低、可编程、全数字化易于集成、稳定度高、功耗小、精度高、可扩展性好等优点。基于DDS 技术的信号发生器是一类新型信号源,数字合成信号源目前已经成为信号源主流，在各个领域具有广泛的应用前景。本文在介绍DDS 原理的基础上，重点介绍利用DDS 技术采用AVR单片机ATmega16控制AD9850芯片实现多功能信号发生器的设计。
1.2 AVR单片机概述
近十几年来，单片机在生产过程控制、自动检测、数据采集与处理、科技计算、商业管理和办公室自动化等方面获得了广泛的应用。单片机具有体积小、重量轻、耗能小、价格低、可靠性高和运用灵活等优点，因此也广泛应用于卫星定向、汽车火花控制、交通自动管理和微波炉等专用控制上。近几年来，单片机的发展更为迅速，它已渗透到诸多学科的领域，以及人们生活的各个方面。
高可靠性、功能强、高速度、低功耗和低价位，一直是衡量单片机性能的重要指标，也是单片机占领市场、赖以生存的必要条件。早期单片机由于工艺设计水平不高、功耗高和抗干扰性能差等原因，所以采取稳妥方案，即采用较高的分频系数对时钟分频，使得指令周期长，执行速度慢。以后的CMOS单片机虽然采用提高时钟频率和缩小分频系数等措施来提高单片机运行速度，但这种状态并未被彻底改观(如MCS51以及其改进型)。
AVR单片机的推出，彻底打破了这种旧的设计格局。它飞出了机器周期，抛弃了复杂指令集计算机追求指令完备的做法，采用精简指令集，以字作为指令长度单位，将内容丰富的操作属于操作码安排在一字之中，取指令周期短，有可预取指令，实现流水作业，故可高速执行指令。当然这种速度上的升跃，是以高可靠性为其后盾的。
AVR单片机硬件结构采取8位机和16位机的折中策略，即采用局部寄存器存堆和单体高速输入/输出的方案。提高了指令执行速度，克服了瓶颈现象，增强了功能，同时又减少了对外设管理的开销，相对简化了硬件结构，降低了成本。故AVR单片机在软硬件开销、速度、性能和成本诸多方面取得了优化平衡，是高性价比的单片机。
AVR系列单片机是8位单片机中的佼佼者，作为高端产品，其中ATmega16单片机具有丰富的硬件资源和软件资源，性能优异，具有良好的抗干扰特性。
1.3 课题内容和要求
本设计是研制一个高性能的DDS信号发生器，以DDS芯片AD9850产生正弦波形为基础，利用AVR单片机、比较器、放大器、DAC构成频率、振幅、占空比和相位均可调的波形信号发生器。具体内容包括：
1. DDS技术的工作原理及波形产生技术:学习DDS的工作原理，利用DDS芯片设计并实现整个系统，产生正弦波，方波等波形，并实现线性跳频。
2. AVR单片机技术:学习Atmel公司的8位单片机ATmega16的原理及工作特性，实现键盘接口电路，波形产生控制电路和液晶显示接口电路。
3. 信号的输出处理技术:对DDS芯片输出的模拟信号进行控制，实现调幅，变增益，变方波比等。
4. 硬件和软件设计:设计电路原理图，学习掌握PCB布线防干扰知识，制作电路板；利用单片机控制整个系统的工作过程，并通过软件编程对输出电路进行误差补偿，提高信号发生器的精度和准确度。
1.4 设计的技术要求与数据
1．产生从1Hz~10MHz频率的正弦波形，频率可以任意设定，分辨率1Hz。
2．输出电压产生V（有效值）能从1~5V任意设定的正弦波形，并且增益可调，幅度步进值为0.1V。
3．产生从500Hz~500KHz频率可以任意设定的，50％占空比的方波波形。
4．同时产生两个频率是100KHz的正弦波形（1#,2#正弦波），而且两波形的相位差可以是0°，45°，90°
5．产生占空比范围从10％～90％可任意设定的方波波形。
第二章设计原理与方案论证
本信号发生系统包括DDS正弦波产生模块，单片机控制模块，放大器模块，键盘显示等四大模块。现将各模块主要器件做以下论证：
2.1 频率合成器的方案论证与选择
方案一：采用模拟分立元件或单片压控函数发生器MAX038，可产生正弦波、方波、三角波，通过调整外部元件可改变输出频率，但采用模拟器件有远见分散性太大，即使使用单片函数发生器，参数也与尾部元件有关，外接的电阻电容对参数影响很大，因而产生的频率稳定度较差、精度低、抗干扰能力低；而且灵活性较差，不能实现波形高精度分辨率以及波形运算输出等智能化的功能。
方案二：采用锁相式频率合成方案。利用锁相环，将压控振荡器VCO的输出频率锁定在所需频率上。这种频率合成器可以很好的选择所需频率信号，并省去了大量的滤波器。但由于频率受VCO可变频率范围的影响，高低频率比不可能做的很高。而且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，由模拟方法合成的正弦波参数，如幅度、频率和相位都很难控制。
方案三：采用直接数字式频率合成器(DDS)。用随机读写存储器RAM存储所需波形的量化数据，按照不同频率要求以频率控制字k为步进对相位进行累加，以累加相位值作为地址码读取存放在存储期内的波形数据，经D/A转换盒幅度控制再滤波即可得所需波形(如图①)。由于DDS具有相对带宽很宽、拼了转换时间极短(可小于20ns)、频率分辨率可以做得很高(典型值为0.001Hz)等优点，另外，全数字化便于集成，输出相位连续，频率、相位和幅度均可实现程控，完全满足设计要求，于是我们采用了此方案。
毕业设计(论文) 题目:波形发生器 成都工业学院
论文摘要 设计采用MCS-51系列单片机构成具有高可靠性的波形发生器，以单片机AT89C52为控制器，以DDS AD9850、D／A转换器TLC5615为核心。通过微处理器控制AD9850，实现信号发生器功能,微处理器控制D／A转换器TLC5615，从而控制乘法器AD534，实现正弦信号幅值的可调性。 系统由单片机AT89C52最小系统模块、键盘模块、函数信号发生模块、I/O 口扩展模块（8155）、LCD1602显示模块、TLC5615与AD534调幅模块、中断调频和调相模块组成、积分电路模块组成。单片机AT89S52最小系统模块为单片机提供12MHz晶振和复位电路，为单片机提供复位信号和内部时钟。键盘模块以键盘扫描方式输入信号频率的初始值，以实现频率初始值时时可改的功能。函数信号发生模块用数控的方法控制DDS芯片AD9850产生25Hz－40MHz正弦信号，25Hz－5MHz方波信号。I/O口扩展模块利用8155芯片扩展单片机I/0口，以满足本设计对I/O口的需求量。LCD1602显示模块时时显示输出波形频率、相位和幅值。TLC5615与AD534调幅模块利用微处理器控制D／A转换器TLC5615，从而控制乘法器AD534，实现正弦信号幅值的可调性，精度可达O.05 V。中断调频和调相模块由外中断0和外中断1组成，分别实现对输出信号频率步进、相位步进以及频率初值设定功能，频率步进量可达0.024，相位可按11.25°、22.5°、45°、90°、180°依此循环调节。积分电路模块通过运算放大器，对输出方波积分实现三角波输出。本设计用C语言编写模块化程序，增强可读性，便于AT89S52对各模块的控制。 关键词：单片机波形发生器直接频率合成器
《电子技术》 课程设计说明书 题目名称：多种波形发生器的设计姓名：xxx 学号：xxx 班级：xxx 指导教师：xxx 2013年1 月 4 日
摘要 波形发生器是一种能够产生大量标准信号和用户定义信号，具有高精度、可重复性、易操作性、对频率、幅值、相移、波形进行动态及时的控制的一类新型信号源。 本设计的设计方案是把滞回比较器和积分器首尾相接组成一个正反馈闭环系统，则比较器输出的方波经过积分器可得到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成法波；三角波—正弦波的转换电路主要由差分放大电路来完成，差分放大电路具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力强等优点。特别是作为直流放大器，可以有效抑制零点漂移，因此可以将频率很低的三角波变换成正弦波。波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。 关键词：信号源；滞回比较器；积分器；波形发生器 多种波形发生器的设计背景 波形发生器是随着众多领域对于复杂的、可由用户定义的测试波形的需要而形成和发展起来的，它的主要特点是可以产生任何一种特殊波形，输出信号的频率、电平以及平滑低通滤波的截至频率也可以作到程序设置，因此在机械性能分析、雷达和导航、自动测试系统等方面得到广泛的应用。而对AWG的控制、数据传输、输出信号的频率和电平设置都可以通过微机打印口在EPP工作模式下设计完成。这样不仅具有设计简单，占用微机资源较少的优点，而且操作简单，使用方便，易于硬件升级。 波形发生器是能够产生大量的标准信号和用户定义信号，具有高精度、可重复性、易操作性、连续的相位变换和频率稳定性，还可以对频率、幅值、相移、波形进行动态及时的控制。随着不断进步的计算机技术和微电子技术在测量仪器中的应用而形成和发展起来的一类新型信号源。
基于51单片机波形发生器的设计与实现开题报告合肥师范学院本科生毕业论文(设计)开题报告 (学生用表) 课题基于51单片机波形发生器的设计与实现 系部电子信息工程学院专业电子信息工程学科工学 学生屠宝轩指导教师吴剑威一、课题的来源、背景及意义 (1)来源:科研/生产 (2)背景:单片机是再20世纪70年代中期发展起来的一种大规模集成电路芯 片，是由中央处理器(CPU), ROM、RAM芯片及I/O接口和一些外围电路等通过印刷版总线连接在一起的一个完整的讣算机系统。信号发生器是一种作为激励源或者信号源的电子设备，它能够产生各种各样的波形和频率，其在教学实验，生产装实践和科技领域有着广泛的应用，是最普遍使用的电子仪器之一。对于电子类专 业的学生，除了学习理论知识外，还必须将所学的理论知识付诸实践，在实践中订应用理论知识，提高动手能力，从而提高发现，解决问题的能力，所以试验是必 不可少的环节，而信号波形发生器是实验过程最普遍，最基本，也是应用最广泛线的电子设备之一，本研究不是针对高端的信号发生器开发，而是从降低经 济成本， 操作方便简单，输出波形实用角度出发，研究一套设备。
(3)意义:传统的正弦信号源根据实际需要一般价格昂贵，低频输出时性能不好且不便于自动调节，丄程实用性较差。现在利用单片机的优越性，制作一种体积小，实用性强，使用方便的低频信号发生器，以AT85C51单片机为核心，结合低俗D/A转换器，通过设计与编程实现了正弦波、方波、锯齿波的产生及其自山切换以及频率、相位的可调与多相波的同时输出。 二、国内外发展现状 信号波形发生器历史非常的久远，它产生于上个世纪20年代，那会，电子设备刚刚诞生，随后，雷达发展了起来，通信技术也在不断地发展，到了40年代，标准信号发生器开始出现，它的出现主要是为了进行各种接收机的测试，使信号发生器诞生之初主要是用来做定性分析的，随着使用的要求不断提升，慢慢发展成为了定量分析的测量仪器，还是在这个时期，脉冲信号发生器也出现了，这个主要是用于脉冲方面的测量的，上面说的这些信号波形发生器都是早期的一些产品，复杂的机械结构，比较 [1]大的功率，比较简单的电路，速度发展总体是比较慢的。这种发展速度一直持续到1964年，笫一台全电子晶体管做的信号发生器出现。 从60年代以后，信号波形发生器的发展速度就开始加快了，有个代表产品，那就是函数信号发生器，但是模拟的电子方面的技术在这段时期是占主要的，组成的部分一般都是分立元件，或者是采用模拟的集成方面的电路，电路结构相比于60年代以前，要复杂了，产生的波形就多了一些，比如有方波、正弦波、三角波，还有了锯齿波，但是波形还是比较简单的，加上模拟电路会产生较大的漂移，输出波形的稳定性还是比较差的，70年代乂是一个转折点，出现了微控制器，这个时候信号波形发生器的功能就开始强大了起来，波形的产生也比较复杂了。对信号波形发生器而言，软件成为这个时期的主要特征，通过程序用微控制器进行相应的处理就能方便灵活的获得一些简单的信号波形，当然这种方式也是有缺陷的，那就是波形输出的频率不会很
1.概述 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。本课程采用采用RC正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同组成的正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法。先通过RC正弦波振荡电路产生正弦波，再通过电压比较器产生方波，最后通过积分电路形成三角波。
2．设计方案 采用RC正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同组成的正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法。先通过RC正弦波振荡电路产生正弦波，再通过电压比较器产生方波，最后通过积分电路形成三角波。文氏桥振荡器产生正弦波输出，其特点是采用RC串并联网络作为选频和反馈网络，其振荡频率f=1/2πRC.改变RC的值，可得到不同的频率正弦波信号输出。用集成运放构成电压比较器，将正弦波变换成方
3. 设计原理 3.1正弦波产生电路 正弦波由RC 桥式振荡电路（如图3-1所示），即文氏桥振荡电路产生。文氏桥振荡器具有电路简单、易起振、频率可调等特点而大量应用于低频振荡电路。正弦波振荡电路由一个放大器和一个带有选频功能的正反馈网络组成。其振荡平衡的条件是AF ＝1以及ψa+ψf=2n π。其中A 为放大电路的放大倍数，F 为反馈系数。振荡开始时，信号非常弱，为了使振荡建立起来，应该使AF 略大于1。 放大电路应具有尽可能大的输入电阻和尽可能小的输出电阻以减少放大电路对选频特性的影响，使振荡频率几乎仅决定于选频网络，因此通常选用引入电压串联负反馈的放大电路。正反馈网络的反馈电压U f 是同相比例运算电路的输入电压，因而要把同相比例运算电路作为整体看成电路放大电路，它的比例系数是电压放大倍数，根据起振条件和幅值平衡条件有 31 1≥+ =R Rf Av （Rf=R2+R1//D1//D2） 且振荡产生正弦波频率 Rc f π210= 图中D1、D2的作用是，当Vo1幅值很小时，二极管D1、D2接近开路，近似有Rf ＝9.1K ＋2.7K ＝11.8K ，，Av=1+Rf/R1=3.3>=3,有利于起振；反之当Vo 的幅值较大时，D1或D2导通，Rf 减小，Av 随之下降，Vo1幅值趋于稳定。
一、实验目的 （1）熟悉555型集成时基电路结构、工作原理及其特点。 （2）掌握555型集成时基电路的基本应用。 （3）掌握由555集成型时基电路组成的占空比可调的方波信号发生器。 二、实验基本原理 555电路的工作原理 555集成电路开始是作定时器应用的，所以叫做555定时器或555时基电路。但后来经过开发，它除了作定时延时控制外，还可用于调光、调温、调压、调速等多种控制及计量检测。此外，还可以组成脉冲振荡、单稳、双稳和脉冲调制电路，用于交流信号源、电源变换、频率变换、脉冲调制等。由于它工作可靠、使用方便、价格低廉，目前被广泛用于各种电子产品中，555集成电路内部有几十个元器件，有分压器、比较器、基本R-S触发器、放电管以及缓冲器等，电路比较复杂，是模拟电路和数字电路的混合体。 555芯片管脚介绍 555集成电路是8脚封装，双列直插型，如图2(A)所示，按输入输出的排列可看成如图2(B)所示。其中6脚称阈值端(TH)，是上比较器的输入；2脚称触发端(TR)，是下比较器的输入；3脚是输出端(Vo)，它有O和1两种状态，由输入端所加的电平决定；7脚是放电端(DIS)，它是内部放电管的输出，有悬空和接地两种状态，也是由输入端的状态决定；4脚是复位端(MR)，加上低电平时可使输出为低电平；5脚是控制电压端(Vc),可用它改变上下触发电平值；8脚是电源端，1脚是地端。
用555定时器组成的多谐振荡器如图所示。接通电源后，电容C2被充电，当电容C2上端电压Vc 升到2Vcc/3时使555第3脚V0为低电平，同时555内放电三极管T 导通，此时电容C2通过R1放电，Vc 下降。当Vc 下降到Vcc/3时，V0翻转为高电平。电容器C2放电所需的时间为 2ln 12??=C R t pL ( 1-1) 当放电结束时，T 截止，Vcc 将通过R1，R2，R3向电容器C2充电，Vc 由Vcc/3 上升到2Vcc/3所需的时间为 22)321(7.02ln )321(C R R R C R R R t pH ++=++= (1-2) 当Vc 上升到2Vcc/3时，电路又翻转为低电平。如此周而复始，于是，在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波。电路的工作波形如图4，其中的震荡频率为 ： f=1/（tpL+tpH ）=1.43/(2R1+R2+R3) C2 (1-3) 三、实验设计目标 波形发生器是建立在模拟电子技术基础上的一个设计性实验，它是借助综合测试板上的555芯片和一片通用四运放324芯片，以及各种电阻、电感、电容等基本元器件，从而设计制作一个频率可变的同时输出脉冲波、锯齿波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ的波形产生电路，其借助于计算机软件multisim 仿真以及电路板硬件调
课程设计任务书 学生姓名：专业班级：自动化 指导教师：工作单位： 题目: 波形信号发生器 初始条件： 可选元件：运算放大器，三极管，电阻、开关、电容若干，等自选元器件。 可用仪器：示波器，万用表，频率计等 要求完成的主要任务: （1）设计任务 设计一台波形信号发生器。 （2）设计要求 1、输出波形：方波、三角波、锯齿波、正弦波、阶梯波。 2、频率范围：1Hz—10Hz，10Hz—100Hz，100Hz—1KHz，1KHz—10KHz等四个波 段。 3、频率控制：通过改变RC时间常数手控信号频率。 4、方波峰峰值0—20V之间可调，三角波峰峰值在0—5之间可调，正弦波峰峰 值大于1V。 5、用分立元件和运放设计一个波形发生器，要求用Multisim或Protel进行电路仿真。 时间安排： 1、2010 年6月7日至2010年6月28日，完成仿真设计、制作与调试；撰写课程设计报 告。 2、2010 年7月1日提交课程设计报告，进行课程设计验收和答辩。 设计的作用、目的 1、根据从稳定性、可靠性、实用性、经济性选择电子线路和电子器件，找到合 适的功能电路； 2、通过网络查阅和图书馆资料，培养独立分析问题和解决实际问题的能力； 3、掌握常用元器件的识别和测试 4、熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 1 函数发生器的总方案及原理框图 (1) 1.1 电路设计原理框图 (1) 1.2 电路设计方案设计 (1) 2设计的目的及任务 (2) 2.1 课程设计的目的 (2) 2.2 课程设计的任务与要求 (2) 2.3 课程设计的技术指标 (2) 3 各部分电路设计 (3) 3.1 方波发生电路的工作原理 (3) 3.2 方波---三角波转换电路的工作原理 (3) 3.3 三角波---正弦波转换电路的工作原理 (6) 3.4电路的参数选择及计算 (8) 3.5 总电路图 (10) 4 电路仿真 (11) 4.1 方波---三角波发生电路的仿真 (11) 4.2 三角波---正弦波转换电路的仿真 (12) 4.3 仿真结果分析 (12) 5电路的安装与调试 (13) 5.1 方波---三角波发生电路的安装与调试 (13) 5.2 三角波---正弦波转换电路的安装与调试 (13) 5.3 总电路的安装与调试 (13) 5.4 电路安装与调试中遇到的问题及分析解决方法 (13) 6电路的实验结果 (15) 6.1 方波---三角波发生电路的实验结果 (15) 6.2 三角波---正弦波转换电路的实验结果 (15) 6.3 实测电路波形、误差分析及改进方法 (16) 7 实验总结 (17) 8 仪器仪表明细清单 (18) 9 参考文献 (19)
毕业设计（论文）题目：基于单片机的波形发生器 英文题目：Waveform generator based on MCU 专业：电子信息工程 二零一二年六月
摘要 随着电子测量技术与计算机技术的精密结合一种新的信号发生器便产生了，即任意波形发生器应运而生，所谓任意波形发生器是能够产生大量的标准信号和用户定义信号，并保证高精度、高稳定性、可重复性和易操作性的电子仪器，因而它具有广阔的应用前景。 这种基于单片机的波形发生器是以AT89S52单片机为控制核心，利用内部自带的计数器/定时器产生方波，并由用户通过小键盘选择波形周期。与8位数模转换器DAC0832将数字量转化为模拟电压信号，通过运放进行波形调整得到三角波、正弦波等各种波形信号，波形保证了它的精度和平滑，最后通过LCD显示波形代号。 波形频率的改变可通过键盘输入，通过不同键盘的操作来改变其波形频率的改变以及不同波形之间的切换。 该波形发生器产生的信号干扰小，输出稳定，可靠性高，特别是操作简单方便，成本低，非常适合于物理实验室教学与实验使用。 关键词：AT89S52单片机； DAC0832； LCD
ABSTRACT With electronic measurement technology and the sophisticated computer technology, a new signal generator creates, Arbitrary waveform generator that emerged, The so-called arbitrary waveform generator will be able to produce a large number of standard and user-defined signal, and to ensure high-accuracy, high-stability, repeatability and easy to operate electronic devices, thus it has broad application prospects. On the subject of a microcontroller based on the waveform generator, AT89S52 to control the core, Taking advantage of its internal built-in counter/timer produce square. By the user through small keyboard choice waveform cycle, Microprocessor compatible with the eight DAC0832 Digital to Analog conversion to digital simulation for the current signal the conversion circuit to be sawtooth and sinusoidal signal waveform ensure by LCD it is accuracy and smoothness. The frequency waveform can be changed by keyboard input. Through different keyboard to change it's operating frequency of the waveform change and to switch between the different waveforms. The waveform generator small signal interference, output stability, high reliability, in particular operation simple and convenient, low-cost, very suitable for teaching in the physics laboratory and experimental use. Key words：AT89S52 SCM；DAC0832；LCD
波形发生器设计实验报告 一、设计目的 掌握用99SE软件制作集成放大器构成方波，三角波函数发生器的设计方法。 二、设计原理 波形发生器：函数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、函（波形）信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。而波形发生器是指能够输出方波、三角波、正弦波等多种电压波形的信号源。它可采用不同的电路形式和元器件来实现，具体可采用运算放大器和分立元件构成，也可用单片专用集成芯片设计。 设计原理图：
三、设计元件 电阻：R1 5.1K、R2 8.2K 、R3 680 、R4 3K 、R5 39K R6 1K 、R7 39K 、R8 39K 电容：C 1uF 运算放大器：U1A LM324 、U1B LM324 二极管：D1 3.3V 、D2 3.3V 滑动变阻器：RW1 10K 接口：CON3 地线、GND 四、设计步骤 大概流程图 1、打开99SE，建立Sch文件。绘制原理图。 绘制原理图时要注意放大器的引脚（注意引脚上所对应的数字）和二极管的引脚(注意原理图和PCB中的引脚参数是否一致)。 元件元件库代码
电阻：RES2 滑动变阻器：POT2 电容：CAP 放大器：OPAMP 二极管：ZENER3 元件封装代码 电阻：AXIAL0.4 滑动变阻器：VR5 放大器：DIP14 二极管：DIODE0.4 电容：RB.2/.4 2、生成网络表格 本步骤可完成建立材料清单（可执行report中的Bill of Material）、电器规则检查（Tools中ERC ）、建立网络表（Design中Create Netlist，点击OK即可）3、PCB文件的设置 建立PCB文件 单双面板设置：Design中Options进行设置单双面板，及面板大小（8cm*7cm）建立原点（Edit中Origin中的set） 并在KeepOutLayer层中制板 4、引入网络表 执行Design中Load Nets载入网络表，屏幕弹出对话框，点击Browse按钮选择网络表文件（*net），载入网络表,单机Execute，便成功引入网络表。 5、修改封装与布局 按照原理图调试布局，美观整齐即可 6、设置PCB规则 Design中Rules即可设置规则例：设置地线，电源线等的粗细参数。双面布线及单面布线的设置等等。
目录 第一章概述 (2) 第二章设计任务 (3) 第三章硬件设计 (3) 系统主体构造 (3) 硬件元件概述 (3) 硬件连接 (9) 硬件参数简介 (10) 第四章软件设计 (10) 锯齿波程序设计 (11) 三角波程序设计 (12) 正弦波程序设计 (13) 第五章系统功能描述和功能 (15) 第六章设计心得 (16) 第七章参考文献 (16) 附录 (16) 程序设计 (20)
第一章概述 课程设计是一项重要的实践性教育环节，是学生在完成本专业所有课程学习后必须接受的一项结合本专业方向的、系统的、综合的工程训练。在教师指导下，运用工程的方法，通过一个较复杂课题的设计练习，可使学生通过综合的系统设计，熟悉设计过程、设计要求、完成的工作内容和具体的设计方法，掌握必须提交的各项工程文件。 课程设计的基本目的是：培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用电路设计和有关先修课程的理论，结合生产实际分析和解决工程实际问题的能力，巩固，加深和扩展有关电子类方面的知识。 课程设计的主要任务是运用所学微控制器技术、微机原理等方面的知识，设计出一台以AT89C51为核心的单片机数据采集、通讯或测控系统，完成信息的采集、处理、输出及人机接口电路等部分的软、硬件设计。 多功能波形发生器设计课题需要充分灵活运用编程语言所提供的各种指令语句，巧妙利用软硬件实现以上所要求的功能，在程序逻辑设计上也要求正确，合理的对项目进行分解分块，合理的逻辑设计可以起到事半功倍的效果，是整个项目当中最富有创新性和挑战性的部分。
第二章设计任务 本次设计要求采用单片机和DAC设计波形发生器，具体要求如下：（1）利用单片机和DAC0832产生锯齿波、三角波、正弦波等波形。（2）完成DAC与运放的连接，输出可供示波器显示。 （3）用按键改变波型的种类，同时显示波形的代号，波形的幅值与频率。 第三章硬件设计 系统主体构造 芯片方面选用AT89C51与DAC0832为主要芯片，根据要求采用键盘选择产生的波形的类型，所以基本电路有键盘电路，数模转换电路。整体框架图如下所示： 硬件元件概述
信息工程学院 课程设计报告 设计题目: 波形发生器的设计 名称: 微机原理与接口课程设计 班级: 1002 姓名: 学号: 设计时间: 至 指导教师: 评语: 评阅成绩: 评阅教师:
目录 一.引言 (3) 二.设计目的 (3) 三.原理说明 (3) 四. 硬件设计 (6) 五. 设计原理 (8) 六. 程序编译 (10) 1. 输出方波的子程序 (10) 2. 输出三角波子程序 (11) 3. 输出锯齿波子程序 (11) 4. 输出正弦波子程序 (12) 5. 输出梯形波子程序 (13) 七.调试方法与结果 (14) 八.心得体会 (17)
一．引言 波形发生器是一种常用的信号源，广泛的应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域，是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之一。在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都需要有信号源。由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其他仪器观察。测量被测仪器的输出响应，以分析确定它们的性能参数。信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最为广泛的一类电子仪器。它可以产生多种波形信号，如锯齿波、三角波、梯形波等，因而广泛应用于通信、雷达、导航、宇航等领域。 本次课程设计使用的8086和DAC0832构成的发生器可产生三角波，波形的周期可用程序改变，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。此设计给出了源代码，通过仿真测试，其性能指标达到了设计要求。 二.设计目的 1、掌握DAC0832与PC机的接口方法。 2、掌握D/A转换应用程序设计方法。 三.原理说明 1.知识简介： DAC0832当今世界在以电子信是8位分辨率的D/A转换集成芯片，与微处理器完全兼容，这个系列的芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到了广泛的应用。这类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。 2.DAC0832的引脚及功能： DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。与微处理器兼容。这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点。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。
郑州大学 本科毕业论文（设计） 题目函数信号发生器的设计 指导教师职称 学生姓名学号 专业自动化班级 2班 院（系）电子信息工程学院 完成时间 2012年4月20日
函数波形发生器 摘要 本系统以ICL8038集成块为核心器件，制作一种函数信号发生器，制作成本较低。适合学生学习电子技术测量使用。ICL8038是一种具有多种波形输出的精密振荡集成电路，只需要个别的外部元件就能产生从0.001Hz～30KHz的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。另外由于该芯片具有调制信号输入端，所以可以用来对低频信号进行频率调制。 函数信号发生器根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，其电路中使用的器件可以是分离器件，也可以是集成器件，产生方波、正弦波、三角波的方案有多种，如先产生正弦波，根据周期性的非正弦波与正弦波所呈的某种确定的函数关系，再通过整形电路将正弦波转化为方波，经过积分电路后将其变为三角波。也可以先产生三角波-方波，再将三角波或方波转化为正弦波。随着电子技术的快速发展，新材料新器件层出不穷，开发新款式函数信号发生器，器件的可选择性大幅增加，例如ICL8038就是一种技术上很成熟的可以产生正弦波、方波、三角波的主芯片。所以，可选择的方案多种多样，技术上是可行的。 关键词 ICL8038/正弦波/三角波/矩形波
F UNCTION WAVEFORM GENERATOR ABSTRACT This system to ICL8038 integrated piece for the core device, making a kind of function signal generator, production cost is low. Suitable for use in electronic measurement of students ' learning. ICL8038 is a kind of has a variety of wave output precision oscillation integrated circuits, only need to individual external components can produce from 0.001 Hz ~ 30 KHz low distortion sinusoidal, triangle, rectangle wave waves pulse signal. The frequency of the output waveform and occupies empties compared to still can control by current or resistance. Plus, because the chip has modulation signal input, so can be used to the low frequency signal frequency modulation. Function signal generator under uses different, has produced three species or multiple waveform of function generator, its circuit in the using of devices can is separation devices, also can is integrated devices, produced square, and sine wave, and triangle wave of programmed has multiple, as first produced sine wave, under periodic of non-sine wave and sine wave by is of a species determines of function relationship, then by plastic circuit will sine wave transformation for square, after integral circuit How will it`s becomes triangle wave. Y ou can also have a triangle wave-wave, triangle wave or square wave into sine wave. With the rapid development of electronic technology, new materials and new device emerge, develop new style function signal generator, devices can be selectively increased substantially, for example ICL8038 is a technically mature can produce a sine wave, square wave, triangle wave of the main chip. So, you can choose variety of programmed, is technically feasible. KEY WORDS ICL8038, sine wave, triangular wave, rectangular wave
绪论 波形发生器是一种广泛应用于电子电路，自动控制和科学实验等领域的信号源。比如电参量的测量、雷达、通信、电子对抗与电子系统、宇航和严控遥测技术等等，从某种意义上说高品质信号源更是实现高性能指标的关键，很多现代电子设备和系统的功能都直接依赖于所用信号源的性能，因此，高品质信号源被人们喻为众多电子系统的“心脏”。随着通信、雷达的不断发展，多信号源的频率稳定度、频谱纯度、频率范围和输出频率的个数以及信号波形的形状提出越来越多的要求。为了提高信号源输出频率稳定度，可以采用晶体振荡器等方法来解决。为了满足频率个数多的要求，可以采用频率合成技术，即通过对频率进行加减乘除运算，可从一个高稳定度和高精确度的标准频率源，产生大量的具有同一稳定度和精确度的不同频率。 运用DDS技术是设计波形发生器的一种通用手段，DDS不仅可以产生正弦波同时也可以产生任意波，这是其他频率合成方式所不具有的特点，任意波在各个领域有着广泛的应用。通过DDS这种方法产生任意波是一种简单，低成本的方法，通过增加波形点数可以使输出达到很高的精度，这都是其他方法所无法比拟的。 自80年代以来各国都在研制DDS产品，并广泛应用于各个领域。其中以AD公司的产品比较有代表性。如AD7008、AD9850、AD9851、AD9852、AD9858等。其系统时钟频率从30MHz到300MHz不等，其中的AD9858系统时钟更是达到了lGHz。这些芯片还具有调制功能。如AD7008可以产生正交调制信号，而AD9852也可以产生FSK、PSK、线性调频以及幅度调制的信号。这些芯片集成度高，内部都集成了D/A转换器，精度最高可达12bit。同时都采用了一些优化设计来提高性能。如这些芯片中大多采用了流水技术，通过流水技术的使用，提高了相位累加器的工作频率，从而使得DDS芯片的输出频率可以进一步提高。通过运用流水技术在保证相位累加器工作频率的前提下，相位累加器的字长可以设计得更长，如AD9852的相位累加器达到了48位。而不是之前型号的32位，这样输出信号的频率分辨率大大提高了。 运用DDS技术生产的DDS任意波型信号发生器是较新的一类信号源，并且已经广泛投入使用。它不仅能产生传统函数信号发生器能产生的正弦波、方波、
波形发生器设计 设计总说明 本系统采用AT89C51单片机作为控制核心，外围采用数字/模拟转换电路（DAC0832）运算放大器、按键等。采用AT89C51单片机和DAC0832芯片，直接连接键盘和显示。该种方案主要对AT89C51单片机的各个I/O口充分利用. P1口是连接键盘以及接显示电路,P2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,而不在多用其它芯片,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。 通过按键控制可产生方波、三角波、正弦波、梯形波、锯齿波。其设计简单、性能优好，具有一定的实用性。正弦波、三角波、方波、梯形波、锯齿波是较为常见的信号。在科学研究及教学实验中常常需要这几种信号的发生装置。 关键字：AT89C5，DAC0832，运算放大器
目录 1绪论 (1) 1.1设计目的 (1) 1.2设计内容 (1) 2系统设计方案 (3) 2.1系统组成 (3) 2.2系统工作原理 (3) 3系统硬件电路设计 (4) 3.1单片机最小系统设计 (4) 3.2其他硬件模块电路设计 (4) 3.2.1 DAC0832芯片介绍 (4) 3.2.2单片机AT89C51介绍 (6) 4系统软件程序设计 (10) 4.1主程序设计 (10) 4.2其他子程序设计 (11) 4.2.1锯齿波流程设计 (11) 4.2.2梯形波流程设计 (12) 4.2.3三角波流程设计 (14) 4.2.4方波流程设计 (15)
5 调试与仿真 (20) 6 总结 (21) 致谢 (23) 参考文献 (24)
函数波形发生器的设计 一、实验目的 拓展模拟集成电路的应用。 二、实验原理 在无线电通信，测量，自动化控制等技术领域广泛地应用着各种类型的信号发生器，常用的波形是正弦波，矩形波（方波）和锯齿拨。 随着集成电路技术的发展，已有能力同时产生同频的方波，三角波和正弦波的专用集成电路，称为函数波形发生器，如ICL8038。 1． 函数波形发生器 专用集成电路ICL8038就是一个函数波形发生器，其引出脚的排列及性能见附录一。典型应用电路如图5-2-1所示。 R w110k R 120k -12v 方波 正弦波三角波 图5-2-1 ICL8038典型应用电路 ICL8038的内部原理见图5-2-2所示。
6 + 2 11 V - (或地) CS CS S 图5-2-2 ICL8038内部原理框图 其基本工作原理如下。 CS1和CS2是两个恒流源，它们和外接的定时电容C组成积分电路。电平比较器1和2以及双稳态触发器组成积分电路的控制电路。定时电容C上的三角波经缓冲级后由3脚输出。双稳态电路输出的方波经缓冲级后由9脚输出。三角波再经过一个正弦波变换器后边为正弦波由2脚输出。若要提高正弦波输出的带载能力，则可再外接一级跟随器。 恒流源CS1与外接电容C固定连接在一起，而恒流源CS2则由双稳态电路控制的开关S来决定是否与电容C接通。若开关S断开，则只有CS1以电流I向电容C充电，电容C上的电压线性增大。当该电压上升到比较器1的阈值电平（电源电压的2/3）时，双稳态电路翻转，S接通，此时，恒流源CS2以电流2I向电容C反向充电，由于同时还存在着CS1的作用，所以电容C将以电流I放电，电容C上的电压线形减小。当该电压下降到比较器2的阈值电平(电源电压的1/3)时，双稳态电路复位，S断开，仅剩下CS1向电容C充电。如此反复，从而形成振荡。 由上述可见，只有当恒流源CS1=I，CS2=2I时，电容C的充、放电时间常数才相等，这时输出的三种波形均对称。不然，三角波将变为锯齿波，方波将变为矩形波(占空比>50%),正弦波将严重失真。电流源CS1和CS2的大小分别决定于外接电阻，即图5-2-1中的R4和R5。只有当R4=R5时才有CS1=I和CS2=2I，才能获得对称的三角波，方波和正弦波。电位器 R w4=1kΩ是用来调整输出波形的对称性，调整R w2和R w3可改善正弦波的失真。 ICL8038的输出频率是8脚上电压的函数，即它是一个压控震荡器。当8脚与7脚（扫频偏置电压≈-2.8V）相连时，输出频率是固定，若4，5脚的外接电阻相等均为R，则输出频率f=0.3/RC （5-2-1）
课程设计报告 设计题目：简易波形发生器 学院：理学院 专业班级：08电子信息科学与技术（1）班 学号： 200831120102 200831120112 200831120101 姓名：陈建泽纪婧如蔡国英 电子邮件： 811781675@https://www.doczj.com/doc/c513892738.html, 时间： 2010年12月 成绩： 指导教师：刘丹
华南农业大学 理学院应用物理系 课程设计（报告）任务书 学生姓名陈建泽纪婧如蔡国英指导教师刘丹职称讲师题目简易波形发生器 任务与要求 以单片机为主控制器，扩展适当的接口电路，制作一个简易波形发生器，通过示波器观察所得的信号波形。通过功能选择，使信号发生器分别输出阶梯波、正弦波、三角波和方形波。学会查询文献资料，撰写论文的方法，并提交课程设计报告和实验成品。 开始日期 2010 年 12 月 7 日完成日期 2010 年 12 月 23 日
简易波形发生器 学生：陈建泽纪婧如蔡国英指导老师：刘丹 摘要：本系统是基于STC89C52单片机的波形发生器。采用STC89C52单片机作为控制核心，外围采用数字/模拟转换电路（DAC0832）和按键等。通过按键控制可产生方形波、三角波、正弦波和阶梯波。其设计简单、性能优良，具有一定的实用性。文中简要介绍了DAC0832数模转换器的结构原理和使用方法，STC89C52的基础理论，着重介绍了如何利用单片机控制D/A转换器产生上述信号的硬件电路和软件编程。 关键词：波形发生器、STC89C52、DAC0832 Abstract:Waveform The system is a generator based on single chip computer. STC89C52 is used as a control microcontroller core. The system is composed by digital/analog conversion (DAC0832) and buttons. .It can generate the square, triangle，sine and step wave. It is very practical. This paper introduces different signals that are produced by STC89C52 SCM and DAC0832, and briefly introduces the structure principle and usage of DAC0832, the basic theory of STC89C52. This paper emphasized how to use SCM to control the hardware circuit and software program of the signals above which produced by DAC0832 as well. Key words:waveform generator, STC89C52, DAC0832 1 引言 波形发生器也称函数发生器，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。 本系统是基于STC89C52单片机的波形发生器。采用STC89C52单片机作为控制核心，外围采用数字/模拟转换电路（DAC0832）和按键等。通过按键控制可产生方波、三角波、正弦波和阶梯波。其设计简单、性能优良，具有一定的实
2012山东省大学生电子设计竞赛 设计报告 题目: 波形发生器 论文编号：第六组 参赛学校：xxxxx 参赛学生：xxxxxxx 指导教师：xxxxx 二○一二年八月
波形发生器 摘要：本设计给出了以通宇达32位单片机ARM（LM3S1138）为核心的波形发生器的基本原理与实现方案。该系统由波形发生、D/A转换、低通滤波、键盘控制和LCD显示五个模块构成，采用数值计算的方法由单片机实现波形发生和波形控制，通过D/A转换和低通滤波电路模块完成波形输出。可通过键盘选择波的类型、控制幅度和频率。本系统可产生输出频率及幅度可调，频率范围为100Hz~10kHz的方波、三角波、正弦波及三种波形的线性组合波形，以及由基波及其谐波的线性组合波形，波形信号的频率、波形与幅度值送至LCD进行显示。本系统具有波形信号频率、波形、幅度变化容易，硬件电路简单可靠，成本低，稳定性高等特点。 关键词：ARM LM3S1138 基波与谐波复合波数值计算D/A转换
目录 1方案论证与设计 (1) 1.1波形产生方案 (1) 1.2幅度调整方案 (1) 1.3频率调整方案 (2) 1.4显示部分设计方案 (2) 1.5滤波电路 (2) 1.6波形存储方案 (2) 2系统硬件原理分析与设计 (3) 2.1波形发生原理 (3) 2.2D/A转换模块器模块 (5) 2.3低通滤波电路模块 (7) 3系统软件设计 (8) 3.1系统软件介绍 (8) 3.2程序流程图 (8) 4系统测试与误差分析 (10) 4.1测试环境 (10) 4.2测试仪器 (11) 4.3测试方法 (11) 4.4测试数据 (11) 4.5误差分析 (12) 5总结 (13) 参考文献 (13) 附录 (13)