基于MAX038的函数信号发生器的设计(1)

基于MAX038的信号发生器设计
作者：胡俊罗健将
来源：《商情》2017年第23期
【摘要】MAX038是一个高集成度单片信号产生芯片。

具有外围电路简单，功能丰富等诸多优点。

本文基于MAX038和ATMEGA16单片机实现了一个多功能信号发生器。

可以产生正弦波、方波和三角波信号，且幅值频率可键盘输入。

【关键词】MAX038 ATMEGA16芯片
ATMEGA16芯片。

具有高性能、低功耗的8位AVR微处理器，通过DA芯片可方便控制输出频率。

采用BC7281A键盘控制芯片，只占用单片机的3个I/O接口，根据键值锁存功能，最多可以有64键，内含去抖功能，编程简便，性能更可靠。

采用X9C103P数字电位器。

数字电位器是固态非易失性电位器，是理想的数字控制的微调电阻器。

X9C103P是有99个电阻单元的电阻阵列，同时可在编制软件时要充分考虑X9C103P的各输入信号和输出信号的工作时序，根据计算符合本系统设计的控制要求。

一、系统框图
经过方案比较与论证，最后确定的系统组成框图如图1 所示：
二、测试结果
经过以上的电路搭建和单片机程序的编制，实现了信号发生器。

最终测试结果如下：
（一）基本波形的频率测量数据
（二）幅度（Vp-p值）步进测量（测试对象：单位：V，步进电压值）
三、总结
本设计基本完成了题目的基本部分和发挥部分的要求，并扩展了与PC机无线。

但是，系统也存在工作不稳定，输出波形有毛刺等问题。

信号发生器的设计[摘要] 本信号发生器,能产生1HZ—1MHZ的正弦波、方波和三角波信号，以单片机89S52构成的最小系统为控制核心,IC8038CCPD为核心的三种信号的振荡电路，以可编程键盘和大液晶构成显示模块,高精度数字电位器X9C103构成的精确调频调幅模块,设计采用了模块化的设计方法,实现了输出的信号在频率和幅值精确调整并在128*64的液晶上实现功能及参数的显示。

[关键词]数字电位器、单片机、调频、调幅一、引言正弦交流信号是一种应用极为广泛的信号。

他通常作为标准信号，用于电子电路的性能试验或参数测量。

在许多测试仪器中也需要用标准的正弦信号检测一些物理量。

在次以MAX038和*（S52单片机为核心元件设计并制作一台信号发生器，使之能产生正弦波、方波和三角波信号。

二、总体方案设计由频率控制模块、幅度控制模块、键盘模块和液晶显示模块组成整个系统。

用单片机控制键盘和液晶显示，用液晶显示四个参数：频率、幅值、类型和不同频率范围中频率的步进。

用单片机控制两个数字电位器中的抽头的位置来实现改变输出的频率和幅度的大小。

系统框图如图1所示。

一、单元模块设计1.函数发生器电路电路图如下：主芯片为压控振荡器ICL8038CCCPD，其中2号脚输出的是正弦波，3号脚输出三角波，9号脚输出方波，频率范围为0.05Hz至1MHz，占空比可以从2%至98%。

失真不大于1%，线性好(误差不大于0.1%)。

定时电容C1至C8决定了信号频率的十个倍频程，从500uF开始,依次减小十倍直到5500pF频率范围相应地0.05Hz~0.5Hz~5Hz~50Hz~500Hz~5KHz~500KHz，其中C8如果取250pF频率可以达1MHz。

通过改变R4电位器来调整相应范围里的频率，通过拨码开关改变电容来改变频率的分段。

通过用一个3线8相译码器74LS138继电器来选择电容。

如图所示函数发生器电路如图3.1所示图3.1X9c103是10K的单100抽头非易失性线性数字电位器,有100个阻值,包含有100个电阻单元的电阻阵列。

基于MAX038多功能信号发生器的设计【摘要】信号发生器广泛应用于电子领域，该设计以MAX038为核心，辅助外围电路，能输出正弦波、方波和三角波三种基本波形，并能进行波形选择和波段选择，并能较好地进行频率调节和幅度调节，该电路输出信号频率范围宽，有较好的实际应用价值。

【关键词】MAX038 波形选择频率调节1电路方案设定如图1所示，该电路设计的核心芯片是MAX038，它是美国马克西姆公司开发的新一代函数信号发生器，它可以产生准确的高频正弦波、方波、三角波信号，频率从0.1Hz～20MHz连续可调，最高振荡频率可达40 MHz。

占空比最大从15%～85%连续可调。

由于在MAX038芯片内采用了多路选择器，所以可以输出三种信号。

本设计输出正弦波、方波和三角波三种基本波形，输出频率范围在10Hz～5MHz之间，并具有频段选择、频率粗调、频率细调、占空比在15%～85%之间可调、50%占空比精确调节以及输出0～10V峰峰值调节等基本功能。

2主要硬件电路设计（1）MAX038接口电路。

如图2所示，该电路为集成函数发生器MAX038与外围各单元电路的接口部分。

A0、A1为波形选择单元电路输入接口；REF为2.5V基准电压输出接口；COSC为频段选择单元电路输入接口；IIN为频率粗调单元电路输入接口；FADJ为频率细调单元电路输入接口；DADJ为占空比调节单元电路输入接口；OUT为输出幅值放大调节单元电路输出接口。

由于此电路设计不使用相位检测以及同步信号输出，故将SYCN、DV+、DGND、PDO悬空，PDI接地。

V+、V-分别接+5V和-5V，将5个GND端接地，为MAX038提供工作电源。

C1、C2、C3、C4和C5均为滤波电容。

（2）波形选择电路。

如图3所示，当A1=1，A0=X时，MAX038输出正弦波，当A1=0，A0=0是，MAX038输出方波，当A1=0，A0=1时，MAX038输出三角波。

该电路采用二输入四与非门74LS00构成双触发器来实现波形选择与指示功能。

基于MAX038的程控函数信号发生器的设计引言在现代电子技术的研究及应用领域。

常常需要高精度且频率可调的信号源。

MAX038是MAXIM公司开发的新一代专用函数信号发生芯片，它可以产生正弦波、方波和三角波等三种波形，而且频率和占空比独立可调。

本文设计了一种由LPC2114、MAX038、D／A 转换器以及八选一模拟开关CD4051等构成的程控函数信号发生器。

研究了LPC2114通过D／A转换器实现对MAX038频就绪和占空比的调控方法。

给出了在0.1Hz～20MHz内产生精确的正弦波、方波和三角波的方法。

此外，本函数信号发生器还具有可调范围大、精度高、信号稳定等特点，可以应用于各种电子测量和控制场合。

1 MAX038的主要特性MAX038是MAXIM公司生产的一种具有高频、高精度、低输出电阻而且驱动能力很强的函数信号发生器芯片。

它的内部电路主要由振荡器、振荡频率控制器、2.5 V基准电压源、正弦波形发生器、比较器、多路模拟开关、相位比较器组成。

MAX038主要性能特点如下：◇能精密地产生正弦波、矩形波(含方波)、三角波信号。

◇频率范围从0.1 Hz～20 MHz，最高可达40MHz，各种波形的输出幅度均为2 V(P-P)。

◇占空比调节范围宽，占空比和频率均可单独调节，二者互不影响，占空比最大调节范围为10％～90％。

◇波形失真小，正弦波失真度小于0.75％，占空比调节时的非线性度低于2％。

◇采用±5 V双电源供电，允许有5％变化范围，电源电流为80 mA，典型功耗400 mW，工作温度范围为0～70℃。

◇内设2.5 V电压基准，可利用该电压设定FADJ、DADJ的电压值，从而实现频率微调和占空比调节。

2系统构成与工作原理2.1系统整体构成一系统主要是由主控制器LPC2114、函数发生器MAX038、D／A转换器、LED显示、键盘、波段切换，波形处理和峰值检波等部分组成，其整体结构框图如图1所示。

图1 系统框图吉林大学，教师，吉林工业职业技术学院，主要从事虚拟仪器测量技术研究。

Science and Technology Innovation Herald1.2.4 显示及键盘电路设计采用液晶对输出波形、频率、幅度进行键盘进行参数的设置[3]。

其键盘按键正弦波、方波、三角波输出选择键一个，输出频率范围选择按输出幅度设置键一个，步进加键一步进减键一个。

1.3 软件系统的设计的单片机主程序框图如图4所首先进行初始化，然后从片内RAM 中读取回车键按下标志位进行判断，如果没有X038输出初始频率和波形；按下则根据中断处理程序获得的有关数据进行处理时，首先根据输入的键值完成对输出波形、波段以及频率的选择，然后根计算输出频率f所需电压的编程数据送DAC0832，这样就在MAX038的输出相应波形和频率的信号。

最后调用显示子程序，在液晶显示屏上前波形发生器的工作参数，即振荡频率、出波形。

2 结语采用89C52完成对函数发生器MAX038的控制，很好实现程控函数发作，这种程控函数发生器的三一个引脚输出，具有输出频率范围宽、稳定，失真小的特点。

参考文献[1] 李琳.单片高频函数发生器M其应用[J].现代电子技术，2007[2] 蒋金弟，朱永辉，毛培法.MAX038高频精密函数发生器原理及应用[J].山西电子技术，2001（2）：39-43.[3] 谢自美.电子线路设计.实验.测试[M].武汉：华中科技大学出版社，图3 频率步进值选择电路图4 主程序流程科技创新导报Science and Technology Innovation Herald。

1.2国内外现状
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．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．在70年代后，微处理器的出现，可以利用处理器、A/D/和D/A，硬件和软件使波形发生器的功能扩大，产生更加复杂的波形．这时期的波形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．90年代末，出现几种真正高性能、高价格的函数发生器．而近几年来，国际上波形发生器技术发展主要体现在以下几个方面：（1）过去由于频率很低应用的范围比较狭小，输出波形频率的提高，使得波形发生器能应用于越来越广的领域．波形发生器软件的开发正使波形数据的输入变得更加方便和容易．（2）由于VXI总线的逐渐成熟和对测量仪器的高要求，在很多领域需要使用VXI系统测量产生复杂的波形，VXI的系统资源提供了明显的优越性，但由于开发VXI模块的周期长，而且需要专门的VXI机箱的配套使用，使得波形发生器VXI模块仅限于航空、军事及国防等大型领域．在民用方面，VXI模块远远不如台式仪器更为方便．（3）随着信息技术蓬勃发展，台式仪器在走了一段下坡路之后，又重新繁荣起来．不过现在新的台式仪器的形态，和几年前的己有很大的不同．这些新一代台式仪器具有多种特性，可以执行多种功能．而且外形尺寸与价格，都比过去的类似产品减少了一半．二十一世纪，随着集成电路技术的高速发展，出现了多种工作频率可过GHz的DDS芯片，同时也推动了信号发生器的发展．相信在接下来的一段时间里，信号发生器的发展仍将取得跨越式的发展！

Ｄ Ｃ ８２和 １ Ａ ０３ ２位数模转换 芯片 Ｔ Ｖ ６ ８ 分别 实现 了不 同函数信 号的产 生 ， Ｌ ５ １， 以及对 电压 、 率变化 的步进调 节。通 频 过实验分 析 ， 系统具有频率范 围宽 、 步进较 小 、 幅度和频率范 围宽 的特点 。 关键词 ：Ｍ Ｘ ３ ； Ｕ；频率 ； Ａ ０ ８ ＭＣ 幅度
中 图 分 类 号 ： Ｐ１ Ｔ ３ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文章 编 号 ：１７ —２ Ｘ（ ００ ０ — １ １０ ６３ ９ ３ ２ １ ）７ ０ ８ —４
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｉ ｎａ ｅ ｒ ｔ ｒ ｂａ ｅ ｎ Ｍ ＡＸ０ ８ ｓｇ ｆ ｓｇ ｌｇ ｎｅ ａ ｏ ｓ ｄ ｏ ３
则 Ｔ Ｖ ６８的数 据算 法为 Ｌ ５１
１ 信 号 发 生 器 整体 框 图 设 计
因为 ＭＡ ０ ８本 身 的失真 低 于 ０ ７ ％ ， 出频 Ｘ３ ．５ 输
ＬＩ ＤＡ 一
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式中：０ ， 为输 出 电流 ； 为 采样 电阻值 ； ｒ为 Ｄ Ａ Ｒ Ｖｅ ｆ ／
收稿 日期 ： ０ ０—０ ０ ２１ ４— ３
基金 项 目 ：湖 南 省科 技 厅规 划 课 题 （０ ９ Ｋ １ １ ２０ Ｇ ３０ ）
作者简介 ： 鲍祖 尚（ ９ ３一）男 ， １６ ， 湖南长沙人 ， 副教授 ， 主要从事单片机 与嵌入式 系统等方面的科研和教学工作
ＭＡ ０ ８是一 款美信 公 司产 生 多种 函数 信 号 的 Ｘ３ 专 门器件 ， 文将 讨 论 应 用 ＭＡ ０ ８与单 片机 结 合 本 Ｘ３
构 成多种 信号 发生 器 ， 实现 以下 指标 ： 并 能产 生 正弦
率 范 围为 ０ １～ ００ ００ ０ Ｈ 。故 只需 要考 虑 步 进 ． ２ ０ ０ ｚ 方 案 。要求 输 出频 率 范 围 为 １ ０～１ ０ ０ ， ００ ０Ｈｚ 其 ０ 步进 间隔分段 调节 。１ 字 长 的 Ｄ Ａ转 换 器 具 有 ２位 ／ ４０ ６种 状 态 ， 全 能 够 能 满 足 要 求 。设 计 选 用 ９ 完

一、课题名称：函数信号发生器二、主要技术指标（或基本要求）：1）能精密地产生三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波信号。

2）频率范围从0.1Hz～20MHz，最高可达40MHz，各种波形的输出幅度均为2V（P－P）。

3）占空比调节范围宽，占空比和频率均可单独调节，二者互不影响，占空比最大调节范围是15％～85％。

4）波形失真小，正弦波失真度小于0.75％，占空比调节时非线性度低于2％。

5）采用±5V双电源供电，允许有5％变化范围，电源电流为80mA，典型功耗400mW，工作温度范围为0～70℃。

6）内设2.5V电压基准，可利用该电压设定FADJ、DADJ的电压值，实现频率微调和占空比调节。

7)低阻抗定压输出，输出电阻典型值0.1欧姆，具有输出过载/短路保护。

三、主要工作内容：方案设想，MAX038,OP07,电路原理等资料查询准备。

电路原理图设计绘制，面包板验证设计可行性。

之后进行PCB板设计调整，电路板定制，元件采购；裸板测试，焊接，整机测试。

实验设计进行报告反馈四、主要参考文献：[1]赵涛，辛灿华，姚西霞，陈晓娟，基于MAX038的多功能信号发生器的设计。

《机电产品与创新》2008.07[2]蒋金弟，朱永辉，毛培法。

MAX038高频精密函数信号发生器原理及应用。

《山西电子技术》2001[3]黄庆彩,祖静,裴东兴.基于MAX038的函数信号发生器的设计[J].仪器仪表学报,2004,S1.[4]陈一新.单片高频函数发生器MAX038及其应用[J].中国仪器仪表,2002,04.[5]赵立民.电子技术实验教程[M].北京:机械工业出版社,2004基于MAX038的多波形函数信号发生系统概述和方案设计·概述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。

基于MAX038的函数发生器的设计摘要在介绍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。

输出频率范围为0. 1Hz 至10MHz。

输出幅度的峰峰值为Vp - p = 5V ,正弦波非线性失真小于1 %。

关键词函数信号; 单片机控制; 数字显示一．概述信号发生器又称信号源或振荡器，是最重要的测量仪器之一，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。

尤其是在电子工程、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，经常需要用到各种各样的信号波形发生器，而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。

它能满足测试系统的多种要求，成为了系统综合测试中不可缺少的组成部分。

早期的函数信号发生器集成电路，如L8038，BA205，XR2207／2209，它们的功能较少，精度不高，频率上限只有3000KHz，无法产生更高频率的信号，套接方式也不够灵活，频率和占空比不能独立调节，二者相互影响。

而目前广泛使用的是一些标准产品，虽然功能齐全，性能制表较高，但是价格较贵，而且许多功能却用不上。

本文提出一种采用专用信号发生器芯片MAX038设计的简易信号发生器。

MAX038是Maxim公司生产的精密高频单片信号发生器集成电路，内部电路完善。

使用该芯片，设计简单，可以生成同一频率信号的各种波形信号，能以最少的外部元件构成多波形高频函数信号发生器，也可以应用于压控振荡器(PLL)、脉宽调制器、锁相器环、频率调制器、频率合成器及FSK信号发生器，是目前较为理想的信号产生集成芯片。

因此，相比之下，该仪器具有结构简单，成本低，体积小，便于携带等特点，足以满足一般的实验要求。

第 30卷 第 7期 2010年 7月
中 南林业科技大学学报 Journa l of Cen tra l South Un iversity of Forestry & Technology
Vol. 30 No. 7 Jul. 2010
基于 MAX038的信号发生器设计
鲍祖尚
(长沙师范学校 , 湖南 长沙 410100)
×V4ref0·95K
。
式中 : I0 为输出电流 ; RS 为采样电阻值 ; V ref为 D /A
收稿日期 : 2010 - 04 - 03 基金项目 : 湖南省科技厅规划课题 (2009GK3101) 作者简介 : 鲍祖尚 (1963 - ) ,男 ,湖南长沙人 ,副教授 ,主要从事单片机与嵌入式系统等方面的科研和教学工作
1 信号发生器整体框图设计
因为 MAX038本身的失真低于 0. 75% ,输出频
率范围为 0. 1～20 000 000 Hz。故只需要考虑步进
方案 。要求输出频率范围为 10 ～1 000 000 Hz,其
步进间隔分段调节 。12位字长的 D /A 转换器具有
4 096种 状 态 , 完 全 能 够 能 满 足 要 求 。设 计 选 用
Hz;我们将频率范围分为 10 ～1 000 Hz与 1 000 ～ 输出频率调整方式取决于 IIN 引脚的输入电流 Iin,
1 000 000 Hz, 选 用 12 位 精 度 的 D /A 转 换 器 TLV5618产生 MAX038振荡频率所需的控制电压 ,
COSC 引脚的电容量 Cf (对地 ) 以及 FADJ 引脚上的 电压 。当 VFADJ = 0 V 时 , 输出的中心频率 f0 为 :
MAX038是一款美信公司产生多种函数信号的 专门器件 ,本文将讨论应用 MAX038 与单片机结合 构成多种信号发生器 ,并实现以下指标 :能产生正弦 波 、方波和三角波 3种周期性波形 ;输出信号频率范 围 10～1 000 000 Hz,输出信号频率可分段调节 :在 10 ～ 1 000 000 Hz 范 围 内 步 进 间 隔 为 10 Hz; 在 1 000～1 000 Hz范围内步进间隔为 1 000 Hz。输 出信号频率值可通过键盘进行设置 ;可实时显示输 出信号的类型 、幅度 、频率和频率步进值 。

中北大学信息商务学院课程设计说明书学生姓名：王钰春学号： 10050644X08学生姓名：藏苑琪学号： 10050644X16学院：中北大学信息商务学院专业：电子信息工程题目：专业综合实践之单片机部分：基于MAX038地单片机控制地信号发生器地设计指导教师：王浩全职称: 教授2014 年 1 月 10 日中北大学信息商务学院课程设计任务书2013/2014 学年第 1 学期学院：中北大学信息商务学院专业：电子信息工程学生姓名：王钰春学号： 10050644X08学生姓名：藏苑琪学号： 10050644X16课程设计题目：基于MAX038地单片机控制地信号发生器地设计起迄日期： 2013年12 月30 日～2014年1月 10 日课程设计地点： 5院楼 201，510 实验室指导教师：王浩全下达任务书日期: 2013 年 12 月30日课程设计任务书课程设计任务书目录1 绪论 (1)2 设计目地 (1)3 设计内容和要求 (2)4 设计工作任务及工作量要求 (2)5 方案选择及论证 (2)5.1 设计分析 (2)5.2 单片机选择 (2)5.3 系统电路设计方案 (3)6 设计条件及主要参数计算 (4)6.1 频段调节控制 (4)6.2 频率、占空比调节 (5)7 系统设计 (6)8 程序设计 (9)9 系统软件仿真结果 (17)10 设计评述 (18)11 参考文献 (18)12 附录191 绪论随着电子测量及其他部门对各类信号发生器地广泛需求及电子技术地迅速发展，促使信号发生器种类增多，性能提高.尤其随着70年代微处理器地出现，更促使信号发生器向着自动化、智能化方向发展.现在，许多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地构成自动测试系统.当前信号发生器总地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、教案实验、机械振动实验、动态分析、材料实验、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，锯齿波和正弦波信号是常用地基本测试信号.信号发生器作为一种通用地电子仪器，在生产、科研、测控、通讯等领域都得到了广泛地应用. 但市面上能看到地仪器在频率精度、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地需求.加之各类功能地半导体集成芯片地快速生产，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地信号发生器成为可能.本系统所设计多功能信号发生器是一种能够产生正弦波、三角波地低频信号发生器，在单片机地控制下由MAX038信号发生芯片产生频率占空比可调地正弦波、三角波，对于所产生地两种波形信号，通过功率放大电路可对其幅度、稳定性进行调节，对功率放大电路输出信号进行整形后可以利用单片机地中断口及定时计数器分别测出低频信号测量周期、高频信号地频率以及他们地高电平周期，从而转换为系统输出地频率和占空比，后经过显示电路显示出频率和占空比.2 设计目地巩固掌握单片机工作原理及应用，提高编程能力.本课程设计主要针对电子信息工程专业课程体系设置地要求，安排地一种综合性地课程设计.一方面为了培养学生在查阅资料、复习、学习知识地基础上，进行包括机、电系统地设计、计算、仿真、编程、调试等多个环节地综合能力培养；另一方面，也是对学生进行毕业设计前地一次大型练兵，进一步培养学生独立地分析、解决实际问题地实际能力.另外还培养学生用专业地、简洁地文字,清晰地图表来表达自己设计思想地能力.3 设计内容和要求掌握单片机89C51地工作原理掌握用汇编、C或其他语言实现编程掌握MAX038信号发生器芯片4 设计工作任务及工作量地要求（1）提供核心器件地工作原理与应用介绍；（2）提供用Protel设计地电路原理图，印刷板电路图；（3）提供用Multisim、MaxPlus、Proteus、Medwin、KeilC等软件对电路地仿真、编程与分析；（4）提供符合规定要求地课程设计说明书；（5）提供参考文献不少于15篇，且必须是相关地参考文献；5 方案选择与论证5.1 设计分析课程设计需要各个波形地基本输出，如三角波、正弦波.5.2 单片机选择AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes地可反复擦写地Flash只读程序存储器和256 bytes地随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司地高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，A T89C52单片机在电子行业中有着广泛地应用.此单片机地体积小、低功耗、控制能力强、扩展灵活、微型化使用方便.本设计结合由马克西姆公司MAX038而设计地一种简易信号发生器，通过MAX038来产生一系列有规律地幅度和频率可调地方波、三角波和正弦波.基于MAX038地多波形函数信号发生器具有信号输出频率高、波形稳定、失真小、可控性强等特点.本号发生器包含稳压电源模块、单片机（AT89C52）控制模块、键盘模块、LED显示模块、信号发生模块（MAX038）、功率放大（AD811）及缓冲器(BUF634)模块、分频模块，该设计结构简单，虽然性能指标赶不上标准信号发生器，但能满足一般地实验要求.其成本低、体积小、便于携带等特点，亦可作为电子产品维修人员地随身设备之一.5.3 系统电路设计方案函数信号发生器地实现方法通常有以下几种：方案一：用分立元件组成地函数发生器：通常是单困数发生器且频率不高，其工作不很稳定，不易调试.方案二：可以由晶体管、运放1C等通用器件制作，更多地则是用专门地函数信号发生器1C产生.早期地函数信号发生器1C,如8038等，它们地功能较少，精度不高，频率上限只有300KHZ,无法产生更高频率地信号，调节方式也不够灵活，频率和占空比不能独立调节，二者互相影响.方案三：利用单片集成芯片地函数发生器：能产生多种波形，达到较高地频率，且易于调试.鉴于此，美国马克西姆公司开发了新一代函数信号度生器 ICMAX038,它克服了方案二中芯片地缺点，可以达到更高地技术指标，是上述芯片望尘莫及地.MAX038频率高、精度好，因此它被称为高频精密函数信号度生器1C.在锁相环、压控振德器、频率合成器、脉宽调制器等电路地设计上，MX038都是优选地器件.方案四：利用专用直接数字合成DDSS片地函数发生器：能产生任意波形并达到很高地频率.但成本较高.通过对以上四种方案地比较，我们可以看出几种方案地优缺点：方案一：结构很简单，制作容易，但是输出信号有频率线性度差、频率稳定度低、频率分辨率低、频率转换时间比较长，相位噪声大以及人机界面不友好等缺点.方案二：电路结椅简单，但在频率分辨率、频率变换时间、相位噪声等方面都不如方案三.方案三：结抱相对复杂，但具有输出频率稳定性高，频率输出线形度好、频率分辨度高、波形正确，频率变换时间小，相位噪声小、人机界面好、易于控制等优点、性能优良.方案四：能产生任意波形且达到很高地频率，但是成本较高.基于我们地选择标准——在满足工作要求地前提下，性价比高地发生器是我们地首选.从上面地比较可以看出，方案一和方案二都有各自较大地缺点，难以达到理想地设计要求.而方案四虽然能达到很好地要求，但是从价格方面考虑我们选择方案三比较好.6 设计条件及主要参数计算6.1 频段调节控制固定一个CF值，当IIN 端地电流从2uA到750uA地变化时，对应产生一个频段地频率范围．经实验调整，我们选择了一系列地CF 如图1所示，并确定了各CF所对应地频段和频率范围f1-f2由于系统通过DAC 控制IIN 端电流和FADJ 端电压，将各频段地频率范围划分为65536 级间隔，因此各频段地输出误差为65536/)(21f f f -=∆.图1 输出频率与IIN 电流及振荡电容CF 地关系此外，由于相邻频段之间存在着频率重叠现象，并且考虑到各个频段对应地误差大小有所差异，因此设定各频段地实际起止频率围：f3～f4，以便获得最小地误差.在5脚COCS 和6脚GND 接上电容CF 以后，10脚IIN 是频率控制地电流输入端，利用恒定电流IIN 向电容CF 充电和放电，便可形成振.荡IIN 是受8脚FADJ 和7脚DADJ 端电压地控制，振荡频率由下式确定.，因为我们要求地频率范围在0．2Hz ～10MHz ，分四个频段来满足要求，在每个频段上连续可调，由芯片内部参数可知道，当IIN=2μA~5μA 时，CF 地容量范围可以在10pF~10μF 时，芯片有较好地性能.因此可知：当IIN=2μA 时，；当IIN=750μA 时，.为了使数字控制能够使IIN=2μA~750μA 实现，我们在D/A 转换模块使用图2．5所示地电阻连接方法.当数字量为00H 时，VOUTb 输出为0V 时MAX038地10脚IIN 有2μA 地电流输入.当数字量为FFH 时，VOUTb 输出为基准电压2．50V .MAX038地10脚IIN 有750μA 地电流输入.6.2 频率、占空比调节MAX038地占空比地调整有两种方式，一种时利用内部基准电压源调整，另一种是利用外加电源调整，为使电路简单，采用第一种调整方式.在MAX038 地DADJ 端应用一个－2．3V ～＋2．3V 地电压控制信号， MAX038 地DADJ 引脚上地电压可控制波形地占空比DC(定义为输出波形为正时所占时间地百分数），并且能够改善正弦波地波形，可进行脉冲宽度调制和产生锯齿波.当VDADJ 接地（即VDADJ=0）时，其占空比为50%，占空比地调整可采用MAX505地一片DAC ，输出±2．3V 范围内地电压，占空比可在10%～90%范围内改变，约每伏改变15%，当电压超过±2．3V 将使频率偏移或引起不稳定．为产生一定占空比而加在DADJ 上地电压为：0575.0)%50(⨯-=C DADJ D V ，对双极性输出地D/A 转换器，基准电源为2．3V 时，MAX505接受数据与占空比地关系式为：C D A D J D V D 2.36.129)3.2/1(128+-+=.其中：VDADJ 为DADJ 引脚上地电压，DC 为占空比.这样可完成激励信号地占空比设置.调整CF 地充放电时间，在10%～90%地范围内调整振荡器输出地三角波，最终产生失真地正弦波，锯齿波和脉冲波．这三种波形同时送入混合器，由A0，A1选择输出. 所以为简单起见，关于占空比调节和频率调整，可采用外部电位器调整控制.调节频率调整电路地电位器，改变MAX038输入端IIN 地电流大小，从而改变频率值；调节占空比调节电路中地电位器，改变MAX038输入端DADJ 地电压大小，从而改变占空比.信号发生芯片MAX038,其波形选择引脚A0和A1与单片机地P2. 0和P2. 1 引脚相连，在单片机地控制K 输出正弦波、和三角波2种不同地波形，波 形地频率和幅值可以通过外部地可变电阻进行调节.OUT 为MX038地信号波形 输出，送至放大电路.MAX038在正弦波输出时，输出地信号频率为V F 5.220⨯=.7 系统设计采用单片机AT89C52对主信号发生芯片进行智能控制，对 MAX038产生地波形信号进行频率高低，占空比大小，幅度范围地控制，以及产生波形地选择控制. MX 038主振荡器为三角波振荡器，振荡频率由调频輸入Vfod.参考电流Ii …及外接振採电容器COSC 地容量共同决定.基本振荡器是一个交变地恒流源向电容器充电和放电地弛张振荡器.通过改变COSC 引脚地外接电容和流入IN 引脚地充放电电流地大小来控制输出信号频率.频率范1^1为0. r20MHz,流入IN 地电流加到FADJ 和DADJ 引脚地电压来调制.通过此两引脚可用外接电压信号调整频率.MAX038 部有一个正弦波形成电路把振荡器地三角波转变成一个等幅地低失真正弦波.MAX038地性能特点:能精密地产生三角波、正弦波信号.频率范围从0.1Hz 〜20MHz,最高可达40MHz,各种波形地输出幅度均为 2V (P-P).空比调节范围宽，占空比和频率均可单独调节，互不影响，占空比最大调节范围10%〜90%.波形失真小，正张波失真度小于0.75%,占空比调节时非线性度低于2%.采用土5V双电源供电，允许有5%变化范围，电源电流为80mA,典型功耗400MW,工作温度范围为0〜70’C.设 2.5V电压基准，利用控制端FADJ、DADJ实现频率微调和占空比调.工作原理：MAX038内部还有正弦整形电路、比较器、复用器以及鉴相器电路，它们共同实现了正弦波、三角坡地生成.鉴相器是作为锁相环地备用单元，力异或门电路结拘，输入信号一路来flu 内部差动矩形波OSCA和OSCB,另外一路来自外部引脚PDI.鉴相器地輸出信号电流，由PDO引脚输出平均值变化范围为0^ 550//^.当两跳输入信号地相位差为90时，输出电流地空比为50%,平均值为250/yj.如果构成锁相环跡，则PDO和FADJ相连，并且对地连接一个电阻同时并联一个电密Od.Upd 决定鉴相器地灵敏度，用于滤除电流中地高频成分.采用单片机AT89C52对主信号发生芯片进行智能控制,对MX038产生地波形信号进行频率高低，占空比大小，幅度范围地控制，以及产生波形地选择控制.MAX038地输出频率主要受振蔬电蓉CF , IIN端电流和FADJ端电压地控制.选择一个CF值，对应IIN端电流地变化，将产生一定范围地輸出频率. 另外，改变FADJ端地电压，可以在IIN控制地基础上，对輸出频率实现微调控制.为实现输出频率地数控调整，在IIN端和FADJ端分别连接一个电压输出地DAC.首先，通过DACB产生0V(OOH)到2.5V(0FFH)地輸出电压，经电压 /电流转换网络，产生0|J A到748m a地电流，叠加上网络本身产生地2m A电流，最终对IIN端形成2m a到750p A地工作电流，使之产生相应地输出频率恭围.DACB将此工作电流范围分为256级步进间隔，輸出频率范围也被分为256談步进间隔.所以，IIN端地电流对输出频率实现粗调.第二步，通过DACA 在FADJ端产生一个从-2.3V(00H)到+ 2.3V(0FFH)地电压范围，该范围同祥包含 256級步进间隔，IIN端地步进间隔再次细分为256级步进间隔，从而在粗调地基础上实现微调.图2AT89C52是51系列单片机地一个型号,它是ATMEL公司生产地.AT89C52 是一个低电压，高性能CMOS型8位单片机，片内含8k bytes地可反复擦写地 Fl^h只读程序存储器和256 bytes地随机存取数据存储器（RAM),器件采用 ATMEL公司地高密度、非易失性存储技术生产，兼想标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元.AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O)端口，同时内含 2 个外中断口，3个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，2个读写口.其将通用地微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写地Flash 存储器可有效地降低开发成本.AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装式，以适应不同产品地需求.主要功能特性：兼容MCS51指令统8k可反复擦写(>1000次）Flash ROM ，32个双向I/0口，256x8bit 内部RAM，3个16位可编程定时/计数器中断，时钟频率0-24MHZ，2个串行中断，可编程UART串行通道，2个外部中断源，共6个中断源，2个读写中断口线，3级加密位，低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能.AT89C52中有一个用于拘成内部振錫器地高增益反相放大器，引脚XTAL1和 XTAL2分别是该放大器地输入端和输出端.这个放大器与作为反馈元件地片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器.外接石英晶体及电^Cl, C2接在放大器地反馈回路中拘成并联振德电路.对外接电容C1, C2虽然没有十分严格地耍求，但电容容量地大小会轻微影响振荡频率地高低、振荡器工作地稳定性、起振地难易程序及温度稳定性，这里选择使用石英晶体.也可以采用外部时钟.采用外部时钟地电路地情况时，外部时钟脉沖接到XTAL1端，即内部时钟度生器地输入端，XTAL2则悬空.图28 程序设计主耍程序代码及其说明：#include<REG52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define F P1 //P1口作为第一个DAC0832地数据输入,输出100HZ地三角波、正弦波（一个周期32个点）sbit F_la=P3^1。

基于MAX038和单片机的函数信号发生器设计
梅领亮
【期刊名称】《电脑知识与技术》
【年(卷),期】2010(006)003
【摘要】提出了一种采用MAX038的函数信号发生器的设计,可生成频率可调的正弦波、方波以及三角波.系统由单片机控制模块、键盘、LCD液晶显示,MAX038波形产生器、DAC输出电路和末级放大电路构成,调制信号既可由外部的频率档粗调,也可以通过单片机实现微调.单片机小系统负责用户的交互和系统控制,键盘用于频率的输入与波形的选择,LCD显示当前所选信号的频率调整情况,具有界面提示功能,而末级放大电路则对生成的信号进行适当的放大,以提高信号的振幅和强度.【总页数】2页(P681-682)
【作者】梅领亮
【作者单位】广东正业科技股份有限公司,广东,东莞,523270
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
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4.基于MAX038的函数信号发生器设计 [J], 渠珊珊
5.基于MAX038的函数信号发生器的设计 [J], 黄庆彩;祖静;裴东兴
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可 以利 用 单 片 机 和 ＭＡ ０ ８来 组 成 Ｘ３ 后 根 据 具 体 需 要 加 入 积 分 电路 等 构 成 正 高 频 函数 信 号 发 生器 ， 可 以应 用 于 压 控 智 能 函数 发 生器 ， 图 １所 示 。 通 过 键 盘 也 如 ‘ 弦 波 、 形 波 、 角 波 等 波 形 发 生 器 ； 可 振 荡 器 （Ｌ ）脉 宽 调 制 器 、 相 环 、 率 调 选 择 要 输 出 的波 形 ， 制 ＭＡ ０ ８的 ３ ４ 矩 三 也 Ｐ Ｌ、 锁 频 控 ×３ 、 利 用 专 用 直 接 数 字合 成 Ｄ ＤＳ芯 片 实 现 函 制器 、 率合成 器 等领 域 ， 目前较 为理 脚 来 达 到 不 同 波形 输 出 的 目的。通 过 控 制 频 是
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简易电路集锦 ・
基 于 函数发 生芯 片 ＭＡＸ０ ３ ８的 函数发生器设 计
能 够 产 生 多 种波 形，如 三 角 波 、锯 齿
华 东 师 范大 学 附属 第 二 中 学 刘 长 君
北京金菩嘉医疗科技有限公司 幸坤涛
表 １ 是 ＭＡ Ｏ ８ 的 引 脚 功 能 。 频 率 微调 和 占空 比调 节 。 出 电 阻 ：．Ｑ ； ×３ 输 ０１
制 的 振 荡 器 ，通 过 恒 定 电流 对 外 部 电容 Ｃ Ｆ充 电 、 放 电 ， 得 波 形 输 出。 充 、 电 获 放 电 流 由 流 进 ＭＡ ０ ８ 的 脚 的 电 流 控 ×３
制 ， 加 在 引 脚 Ｆ Ｄ 、 Ａ Ｊ上 的 电压 调 由 Ａ ＪＤ Ｄ
１ ０
１ １
数信号 发生器。还可 以利用单片集成芯片 想 的信 号 产 生集 成 芯 片 。
实 现 函数 信 号 发 生器 ， 种 信 号 发 生 器 能 这

基于MAX038和单片机的函数信号发生器设计作者：梅领亮来源：《电脑知识与技术》2010年第03期摘要:提出了一种采用MAX038的函数信号发生器的设计,可生成频率可调的正弦波、方波以及三角波。

系统由单片机控制模块、键盘、LCD液晶显示,MAX038波形产生器、DAC输出电路和末级放大电路构成,调制信号既可由外部的频率档粗调,也可以通过单片机实现微调。

单片机小系统负责用户的交互和系统控制,键盘用于频率的输入与波形的选择,LCD显示当前所选信号的频率调整情况,具有界面提示功能,而末级放大电路则对生成的信号进行适当的放大,以提高信号的振幅和强度。

关键词:MAX038;单片机;频率调节;界面提示中图分类号:TP391文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)03-681-02Design of Signal Generator Based on MAX038 and Single-Chip MCUMEI Ling-liang(Guangdong Zhengye Technology CO. LTD, Dongguan 523270, China)Abstract: A Signal Generator is designed based on MAX038, to create a sine wave, a triangle wave or a square wave, its frequency can be adjusted. The system is made up of single-chip microcontroller module, keyboard, LCD Liquid-crystal display, MAX038 signal generator, DAC output circuit and last stage enlargement circuit. Its frequency not only can be roughly adjusted by external frequency range, but also can be carefully modulated by single-chip microcontroller circuit. The single-chip micro controller circuit takes charge of user interactive and frequency modulation, the Keyboard is used to input frequency value and choose wave profile, LCD displays the value of selected wave with interface prompt function, the last stage enlargement circuit rightly amplifies the signal generated by MAX038 and enhances the amplitude and intensity of signal.Key words: MAX038; single-chip micro controller; frequency modulation; interface prompt1 概述信号发生器又称信号源或振荡器,是最重要的测量仪器之一,在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。

中北大学信息商务学院课程设计说明书学生姓名：王钰春学号：学生姓名：藏苑琪学号：学院：中北大学信息商务学院专业：电子信息工程题目：专业综合实践之单片机部分：基于MAX038的单片机控制的信号发生器的设计指导教师：王浩全职称: 教授2014 年 1 月 10 日中北大学信息商务学院课程设计任务书2013/2014 学年第 1 学期学院：中北大学信息商务学院专业：电子信息工程学生姓名：王钰春学号：学生姓名：藏苑琪学号：课程设计题目：基于MAX038的单片机控制的信号发生器的设计起迄日期： 2013年12 月30 日～2014年1月 10 日课程设计地点： 5院楼 201，510 实验室指导教师：王浩全下达任务书日期: 2013 年 12 月30日课程设计任务书课程设计任务书要求按国标GB 7714—87《文后参考文献着录规则》书写，例：1 傅承义，陈运泰，祁贵中.地球物理学基础.北京：科学出版社，1985（15篇以上）目录1 绪论 (1)2 设计目的 (1)3 设计内容和要求 (2)4 设计工作任务及工作量要求 (2)5 方案选择及论证 (2)设计分析 (2)单片机选择 (2)系统电路设计方案 (3)6 设计条件及主要参数计算 (4)频段调节控制 (4)频率、占空比调节 (5)7 系统设计 (6)8 程序设计 (9)9 系统软件仿真结果 (17)10 设计评述 (18)11 参考文献 (18)12 附录 (19)1 绪论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，许多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。

基于MAX038的单片机多波调频信号产生器的设计湖北汽车工业学院电子信息系（442002）黄晓林张涛摘要文章介绍了MAX038的特性和功能，以及由单片机、MAX038和D/A转换器构成的多波形数字调频信号产生器的系统结构、控制方式、软件设计和参数配置。

单片机通过D/A转换器对MAX038的控制实现频率和占空比的调控，在0.1Hz～12MHz内产生三角波、正弦波和方波，可应用于各种电子测量和控制场合。

关键词单片机数字调频多波产生器测控应用在现代电子测量、控制、通信系统等技术领域中，具有频率范围宽、分辨率高、快速转换的多种模式的信号源是非常重要的。

本文设计的多波形调频信号产生器是由单片机、MAX038和D/A转换器构成的，它的频率和波形由单片机闭环调控，能较好地面向各种测控应用。

1 MAX038特性功能、内部结构和工作原理MAX038是Maxim公司推出的一种精密高频波形产生器件，可组成程控多波数字调频信号产生器，能产生准确的高频三角波、矩形波和脉冲波。

输出频率范围从0.1Hz～20MHz，可由内部的2.5V带隙电压基准及外部的电容和电阻矩阵控制；占空比可在较大的范围内由一个±2.3V的线性信号控制变化，便于进行脉冲宽度调制和产生锯齿波，占空比和频率控制是独立的。

输出波形可以通过在控制引脚上设置代码来选择，所有输出波形的峰值为±2V；MAX038具有输出阻抗、驱动能力大（可以驱动±20mA的电流）的特点。

1.1 MAX038的特性功能MAX038的主要特性为：0.1Hz～20MHz工作频率范围；三角波、正弦波、矩形波和脉冲波；独立的频率和占空比调整；350:1频率扫描范围；15%～85%可控占空比；低阻抗输出缓冲器，0.1Ù；低失真正弦波，75%；低温度漂移，200ppm/℃；具有TTL/CMOS 兼容的输出，可用来同步外部器件；±5V电源。

基于MAX038的这些特点，可采用多路开关接通电容和电阻来调整其外部基频，然后由DAC0832提供可在±2.3V和±2.4V变化的电压，使占空比在15%～85%范围内变化，频率在基频的±70%的范围内变化，从而得到所需的占空比和频率。

布线规则参考:
a)使用一低阻抗地层，并将所有GND以最小路径连接至一起。
b)旁路电容的使用：在V+、V-输入端接1µF瓷片旁路电容或1µF钽电容并联上1nF瓷片电容。电容引脚的焊接要尽可能短，特别是1nf的电容。
c)若使用SYNC，则必须将DV+接V+（没必要连接另外的稳压电源），DGND连接至地层，并且1nF瓷片电容放置在DV+与DGND间。如果不使用SYNC，将DV+开路，但DGND仍需连接地层。
GND
芯片的模拟地，所有的地引脚以最短路径连接。
内部原理图：
(图2.2.1.b)
相关计算公式：
中心频率计算公式：
或 (1)
输出频率计算公式：
。(2)
占空比计算公式：
. (3)
电阻电容的选择:电阻选用精度为1%的金属膜电阻或更好。电容选择低温度系数无极性电容（建议使用NPO电容）。尽量不要使用有极性电容，但如果使用了这种电容，将电容的负极接COSC引脚，正极接地。尽量不要使用大电容去获得低频信号，可以配置合适大电容（100µF），并流入IIN电流调至最小（2µA）可获得低频信号。
extern unsigned long intfrequence;
/*----------------------------Code---------------------------------------*/
void main()
{
Cymomet_Init();
while(1)
{
Dis_Tube(frequence,0);
_nop_();_nop_();_nop_();
MR_161 = 1;
TR0 = 1;
频率(IIN)调节电阻选取(图R5、R10)：