单片机控制多功能信号发生器的设计

太原科技大学毕业设计（论文）设计题目：用单片机实现多功能频率信号发生器姓名学院（系）专业年级指导教师2010年月日摘要本设计在对直接数字频率合成的原理及其输出信号的性能进行分析的基础上，采用直接数字频率合成(DDS)的设计方法，对任意波形发生器进行电路设计，利用单片机实现对输出频率和相位的预置及显示的软件控制，通过通信接口下载任意波形数据实现波形数据更新，可产生高分辨率任意波形。

本文对硬件电路设计进行研究，完成了电源模块、单片机系统、DDS芯片等硬件电路设计。

论文最后给出了系统的测量结果，并对误差进行了一定分析。

关键词：波形发生器;单片机;DDS芯片;正弦波;双极性Design of multi-frequency Signal--generator Controlled bySingle-chip Micro-computerABSTRACTThe design software and hardware combination of the advantages of full use of the software, play to their strengths as much as possible to reduce hardware overhead. Quickly and easily generate a specific frequency and amplitude of the waveform data; in single-chip control, the use of the circuit generated address, read data, DDS, to obtain the required waveform signals. While the output waveform data stored in data memory, so you can ensure that the waveform data is not lost after power-down.太原科技大学毕业设计（论文）任务书............................................. 错误！未定义书签。

基于单片机制作高频DDS信号发生器在现代科学和电子技术的不断进步下，数字信号发生器（DDS）已经成为了频率控制和生成的重要工具。

尤其是高频DDS信号发生器，其在雷达、通信、电子对抗等领域的应用具有不可替代的地位。

本文将介绍如何使用单片机制作高频DDS信号发生器。

一、DDS技术概述DDS，全称Direct Digital Synthesizer，即直接数字合成器，其工作原理是将数字信号通过数模转换器（DAC）转换成模拟信号。

DDS 技术的核心是相位累加器，它将输入的数字信号的相位进行累加，从而生成新的频率信号。

二、硬件设计1、单片机选择：本设计选用具有高速、低功耗、高集成度的单片机，如STM32F4系列。

2、频率控制字：通过设置频率控制字（FCW），可以控制输出信号的频率。

频率控制字由一个16位二进制数组成，表示了相位累加的步进大小。

3、存储器：使用Flash存储器存储预设的频率波形数据。

4、DAC：数模转换器将存储器中的波形数据转换成模拟信号。

本设计选用具有高分辨率、低噪声、低失真的DAC芯片。

5、滤波器：使用LC滤波器对DAC转换后的信号进行滤波，以得到更加纯净的信号。

三、软件设计1、相位累加器：相位累加器是DDS的核心，它将输入的数字信号的相位进行累加，从而生成新的频率信号。

2、波形查找表：将所需的波形数据存储在波形查找表中，通过查表的方式获取波形数据，可以大大提高DDS的工作效率。

3、控制逻辑：控制逻辑负责处理输入的控制信号，如启动、停止、频率控制字等。

4、通信接口：为了方便远程控制，需要设计通信接口，如SPI、I2C 等。

四、性能测试1、频率范围：测试DDS输出信号的频率范围是否满足设计要求。

2、频率分辨率：测试DDS输出信号的频率分辨率是否达到设计要求。

3、信号质量：测试DDS输出信号的信噪比、失真度等指标是否满足设计要求。

4、稳定性：长时间运行后，测试DDS输出信号的频率是否稳定。

5、远程控制：测试通信接口是否正常工作，可以通过计算机或者其他控制器对DDS进行远程控制。

基于单片机的多波形信号发生器设计
单片机多波形信号发生器是一种可以在微控制器芯片上合成不同波形的电路。

该电路可以生成正弦波、方波、三角波等多种波形，也可以通过设置不同的频率、幅值和相位来调节波形。

单片机多波形信号发生器被广泛应用于各种实验中，如音频信号处理、电子测量和信号仿真等领域。

以下是单片机多波形信号发生器设计的步骤：
1. 确定系统主要功能要求。

2. 选择合适的单片机芯片和外围电路。

3. 根据所选芯片的不同特点编写程序，并在仿真软件中进行测试。

4. 设计输出电路，包括输出放大电路和输出滤波电路。

5. 根据实际需要设计显示电路，用于控制波形参数和频率。

6. 进行系统调试和测试，对系统进行优化和改进。

7. 构建原型并进行实验验证，进一步检验系统性能是否能够满足所需的功能要求。

总结而言，单片机多波形信号发生器设计的关键是合理选择芯片和外围电路，并编写合适的程序用于控制波形参数。

同时，开发人员需要进行充分的调试，以确保系统运行稳定、波形输出准确、频率稳定。

「用单片机实现多功能频率信号发生器」使用单片机实现多功能频率信号发生器是一种非常常见且实用的电子设计应用。

频率信号发生器可以通过改变输出信号的频率，产生不同种类的信号波形，如正弦波、方波、三角波等。

本文将介绍如何使用单片机实现一款多功能频率信号发生器。

首先，我们需要选择适合的单片机芯片。

常见的单片机芯片有AVR、STM32、PIC等。

根据实际需求和个人喜好，选择一款适合自己的芯片。

接下来，我们需要设计电路图。

一个简单的频率信号发生器电路图包括以下几个部分：1.单片机模块：包括主控芯片和相应的外围电路，如晶振、电源电路等。

选用的单片机芯片需要支持定时器功能，并具备一定的IO口用于输出信号。

2.DAC模块：用于将数字信号转换为模拟信号。

可以选用外部DAC芯片，也可以使用单片机的模拟输出口。

3.放大电路：用于放大DAC输出的信号，使其能够驱动外部负载，例如音响、示波器等。

4.控制部分：可以使用按钮、旋钮等组合，通过单片机的GPIO口进行控制。

在电路设计完成后，我们开始进行软件编程。

编程包括两个主要部分：1.初始化部分：配置单片机的定时器、IO口等功能。

这个过程需要参考单片机的相关手册，并根据电路图的设计进行相应的配置。

2.输出信号部分：根据用户输入的频率值，计算出相应的定时器参数，并将输出值写入DAC端口。

这个部分可以通过循环或中断的方式实现，以产生连续的信号波形。

除了基本的正弦波信号，我们还可以在软件中增加其他信号波形的生成算法，如方波、三角波、锯齿波等。

不同波形的生成算法会有所不同，需要根据具体算法进行编程实现。

此外，我们还可以增加一些功能，如频率调节功能、幅度调节功能、频谱显示功能等。

这些功能可以进一步提升频率信号发生器的实用性。

最后，我们需要进行测试和调试。

通过连接示波器或音响等外部设备，检查输出信号的频率、波形等参数是否与预期一致。

如果有问题，需要检查电路连接、软件设置等方面的错误。

在完成了以上步骤后，我们就成功地实现了一款多功能频率信号发生器。

基于单片机和FPGA的四通道PWM信号发生器接口设计概述：PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）是一种常用的电子信号生成技术，广泛应用于数字电路控制、电机驱动等领域。

本文将介绍基于单片机和FPGA的四通道PWM信号发生器接口设计。

1.系统架构：该系统由单片机和FPGA两部分组成，单片机负责控制FPGA的工作模式和参数设置，FPGA负责生成四个PWM信号。

2.单片机模块设计：单片机采用32位ARM Cortex-M系列处理器，具有丰富的接口资源和高性能计算能力。

在单片机上实现以下模块：-用户界面模块：使用LCD显示屏和按键进行参数设置和显示。

-通信模块：通过串口与PC进行通信，可以接收上位机发送的参数设置指令或者发送当前PWM信号的状态信息。

-控制模块：根据用户的操作指令，控制FPGA生成PWM信号的工作模式和参数设置。

3.FPGA模块设计：FPGA是可编程逻辑器件，可以按照需求配置逻辑电路，可以实现复杂的信号处理和控制功能。

在FPGA上实现以下模块：-PWM生成模块：根据单片机发送的参数，生成四个PWM信号。

可以设置频率、占空比等参数。

-PWM输出模块：将生成的PWM信号输出到外部设备，如电机驱动模块、LED灯等。

4.系统通信协议：为了实现单片机与FPGA之间的通信，需要定义一种通信协议。

可以使用UART串口通信，通信协议可以基于Modbus、RS485等标准协议进行设计。

5.系统工作流程：系统的工作流程如下：-单片机上电初始化，进行参数设置和显示；-单片机通过串口发送参数设置指令到FPGA；-FPGA根据设置生成PWM信号；-FPGA将生成的PWM信号输出到外部设备；-单片机可以通过串口接收FPGA发送的PWM信号状态信息。

6.系统性能考虑：为了实现稳定可靠的PWM信号发生，需要考虑以下因素：-单片机的时钟稳定性和计算能力；-FPGA的资源利用率和可靠性；-PWM频率和占空比的设置范围和精度；-输出PWM信号的性能要求。

基于单片机的信号发生器的设计WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】唐山师范学院题目基于单片机的信号发生器的设计院系名称：电子信息科学与技术学号：摘要波形发生器即简易函数信号发生器，是一个能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、方波、正弦波等波形电路。

函数信号发生器在电路实验和设备仪器中具有十分广泛的用途。

通过对函数发生器的原理以及构成分析，可设计一个能变换出三角波、锯齿波、方波、正弦波的函数波形发生器。

在工业生产和科研中利用函数信号发生器发出的信号，可以对元器件的性能及参数进行测量，还可以对电工和电子产品进行指数验证、参数调整及性能鉴定。

常用的信号发生器绝大部分是由模拟电路构成的，当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，这样不仅参数准确度难以保证，而且体积和功耗都很大，而由数字电路构成的低频信号发生器，虽然其性能好但体积较大，价格较贵，因此，高精度，宽调幅将成为数字量信号发生器的趋势。

本文介绍的是利用89C52单片机和数模转换器件DAC0832产生所需不同信号的低频信号源，其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，89C52的基础理论，以及与设计电路有关的各种芯片。

文中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。

信号频率幅度也按要求可调。

本设计核心任务是：以AT89C52为核心，结合D/A转换器和DAC0832等器件，用仿真软件设计硬件电路，用C语言编写驱动程序，以实现程序控制产生正弦波、三角波、方波、三种常用低频信号。

可以通过键盘选择波形和输入任意频率值。

关键词： AT89C52单片机函数波形发生器 DAC0832 方波三角波正弦波目次1 引言 (4)2 系统设计 (6)方案 (6)器件选择 (6)总体系统设计 (6)硬件实现及单元电路设计 (7)单片机最小系统设计 (7)D/A转换器 (8)运算放大器电路 (10)LED显示器接口电路 (11)波形产生原理及模块设计 (11)显示模块设计 (13)键盘显示模块设计 (14)软件设计流程 (14)软件中的重点模块设计 (14)3 输出波形种类与频率的测试 (18)测量仪器及调试说明 (18)调试过程 (18)调试结果 (22)结论 (23)致谢 (25)参考文献 (26)附录A 源程序 (27)附录B仿真图 (34)1 引言单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。

单片机简易信号发生器课程设计
单片机简易信号发生器是一种基于单片机技术的电子设备，它可以产生各种不同的信号波形，如正弦波、方波、三角波等。

在电子工程领域中，信号发生器是一种非常重要的测试仪器，它可以用于测试各种电子设备的性能和参数，如放大器、滤波器、振荡器等。

在本次课程设计中，我们将使用单片机技术设计一款简易的信号发生器。

首先，我们需要选择一款适合的单片机芯片，如AT89C51、PIC16F877A等。

然后，我们需要编写相应的程序代码，实现信号波形的产生和输出。

在程序设计中，我们可以使用定时器和计数器来实现不同频率的信号波形产生。

例如，我们可以使用定时器产生一个固定频率的方波信号，然后通过改变计数器的值来改变方波的占空比。

同样地，我们也可以使用定时器和计数器来产生正弦波和三角波等不同形式的信号波形。

在硬件设计方面，我们需要选择适合的电路元件来实现信号波形的输出。

例如，我们可以使用DAC芯片来将数字信号转换为模拟信号，然后通过放大器和滤波器来输出信号波形。

当然，我们也可以选择其他的电路方案来实现信号波形的输出。

单片机简易信号发生器是一款非常有用的电子设备，它可以用于各种电子设备的测试和调试。

通过本次课程设计，我们可以学习到单
片机技术的应用和信号发生器的原理，提高我们的电子技术水平。

基于单片机的函数信号发生器设计引言：函数信号发生器是一种能够产生各种不同波形的仪器，广泛应用于电子实验、仪器仪表测试等领域。

传统的函数信号发生器通常由模拟电路实现，但使用单片机来设计函数信号发生器具有灵活性高、可编程性强的优点。

本文将介绍一种基于单片机的函数信号发生器的设计。

一、设计原理单片机函数信号发生器的设计基于数字信号处理技术，通过使用单片机的计时器和IO口来产生各种不同形状和频率的波形。

其主要步骤如下：1.选择适当的单片机选择一款拥有足够IO口和计时器功能的单片机作为控制核心。

可以使用常见的单片机如ATmega16、STM32等。

2.设计时钟电路通过外部晶振或者内部时钟源，提供稳定的时钟信号。

3.波形生成算法选择合适的波形生成算法，根据算法设计相应的程序来生成正弦、方波、三角波等不同波形。

4.输出接口设计设计输出接口，可以使用模拟输出电路将数字信号转化为模拟信号输出到外部设备，也可以使用DAC芯片来实现模拟输出。

二、硬件设计1.单片机选型在选择单片机时，需要考虑到所需的IO口数量、计时器数量和存储器容量等因素。

对于初学者来说，可以选择ATmega16单片机，它拥有足够的IO口和计时器资源。

2.时钟电路设计为了使单片机能够稳定工作，需要提供合适的时钟信号。

可以使用外部晶振电路或者内部时钟源。

同时，还需要添加滤波电路来排除干扰。

3.输入电路设计如果需要通过键盘或者旋钮来调节频率和幅度等参数，可以设计相应的输入电路。

可以使用AD转换器来将模拟信号转化为数字信号输入到单片机。

4.输出电路设计为了将数字信号转化为模拟信号输出到外部设备，可以使用RC电路或者声音音箱等输出装置。

三、软件设计1.程序框架设计设计程序框架，包括初始化配置、波形生成循环、参数调整等部分。

2.波形生成算法编写根据所选的波形生成算法，编写相应的程序代码。

可以使用数学函数来生成正弦波、三角波等形状，也可以采用查表法。

3.输入参数处理根据设计要求，编写处理输入参数的程序代码，实现参数调整、频率设置等功能。

基于AT89S51单片机的数字信号发生器【摘要】智能仪器的出现，极大地扩充了传统仪器的应用范围。

智能仪器凭借其体积小、功能强、功耗低等优势，迅速地在家用电器、科研单位和工业企业中得到了广泛的应用。

本系统是基于AT89S51单片机设计的数字式波形发生器。

采用AT89S51作为系统的控制核心，外围电路采用数字/模拟转换电路（DAC0832），运放电路（MC1458），按键，ISP接口等。

通过按键控制切换产生正弦波，锯齿波，三角波，方波，各类型信号的频率统一为100HZ，而幅值在-5V~+5V范围内可调。

本设计电路原理简单，性能较好，具有一定的实用性和参考价值。

【关键词】单片机 ,波形发生器，D/A电路DIGITAL SIGNAL GENERATOR DESIGN BASED ON AT89S51【ABSTRACT】The emergence of intelligent machines, which greatly expanded the scope of application of traditional instruments. Intelligent instrument, with its small size, powerful, low-power advantages of home appliances quickly, research institutes and industrial enterprises has been widely used.The system is a digital waveform generator based on single chip computer. AT89S51 is used as a control core. The system is composed by digital/analog conversion (DAC0832),imply circuit (MC1458),button ISP inferface and LED lights. It can generate square triangle and sine wave,with LED display .The frequency of various types of signal unity of 100HZ, but the amplitude in the-5V ~ +5 V range adjustable. The circuit design is simple, better performance, has some practical and reference value.【KEY WORDS】the single chip computer , the signal generator , D/A conversion目录绪论 (9)1. 波形发生器现状 (9)2. 单片机在波形发生器中的运用 (9)第一章系统设计 (10)1. 系统要求 (11)2. 系统方案选择与论证 (11)3. 系统设计原理与思路 (11)第二章硬件电路的设计 (12)1. AT89S51的介绍 (12)2. 资源分配 (15)3. 最小单片机系统的设计 (15)4. 各模块电路的设计 (17)5. ISP接口 (23)第三章软件设计 (24)1. 主程序的设计 (25)2. 锯齿波程序的设计 (25)3. 三角波程序的设计 (26)4. 正弦波程序的设计 (27)5. 方波程序的设计 (28)第四章测试仿真 (29)1. 软件仿真 (29)2. 仿真结论分析 (30)3. 硬件测试结论分析 (31)绪论1.波形发生器现状波形发生器作为一种常用的应用电子仪器设备，传统的波形发生器可以完全用硬件电路搭建，如应用555振荡电路可以产生正弦波，三角波，方波等波形，传统的波形发生器多采用这种方式设计，这种方式不应用单片机，但是这种方式存在波形质量差，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，地震模拟震动等领域往往需要低频信号源，而由硬件搭建的波形发生器效果往往达不到好的效果，而且低频信号源所需要的RC很大，大电阻，大电容在制作上有困难，参数的精度也难以保证，而且体积大，漏电，体积大是该类波形发生器的显著缺点。

引言信号发生器又称为信号源，其工作原理是利用频率合成技术提供各种频率、波形和输出电平电信号，常用作测试电子设备的仪器，广泛应用于通信、雷达、测控领域，电子以及现代化仪器仪表等领域，在电子参数的测量过程当中，信号发生器是必不可少的仪器。

目前大多数的波形信号发生器价格都较高，体积大，二次开发复杂，使用进口元器件较多。

单片机，由CPU、定时器和多接口等器件组成的自动化单片微型计算机。

其作为一种微型控制器，主要有体积小、低功耗、控制功能强，功能齐全和使用方便等优点。

本文设计的基于单片机的信号发生器，用户可通过触屏、指令分别设置中心频率及输出功率，控制连续波、脉冲信号的输出，操作简单，价格低。

1 方案设计1.1 系统功能设计并实现一个基于STM32F103的信号发生器：用户可通过触摸屏、指令分别控制；输出频率：550M～4.4G；输出功率：6dBm～-77dBm；输出波形：连续波、脉冲；输出频率精度：1k；输出功率最小分辨率：0.5dBm。

1.2 系统组成系统硬件共分为触屏/指令控制模块、波形产生模块、主控模块、信号衰减模块、电源模块五部分，如图1所示。

（1）触屏/指令控制模块：包括触摸屏（北京迪文DMG 12700T050_06WTC）、USB转TTL串口模块。

通过触摸屏/串口向主控模块发送指令，控制输出信号的中心频率、功率。

（2）波形产生模块：宽带锁相环频率源，主芯片ADF4351。

产生信号并放大。

（3）主控模块：单片机STM32F103ZET6。

对触摸/指令控制模块发送的控制指令进行解析，生成相应设置指令发送至波形产生模块、信号衰减模块，产生控制电压至继电器控制模块、波形产生模块。

（4）信号衰减模块：包括继电器控制模块、两态衰减器、程控衰减器、旋钮可调衰减器。

受主控模块控制，将信号衰减至相应大小。

（5）电源模块主要功能：提供各模块工作所需要的电源，15V、12V、5V、±5V。

系统软件共分为触屏/指令控制软件、主控软件两部分，如图2所示。

基于单片机的函数信号发生器毕业设计完整版本毕业设计旨在设计一个基于单片机的函数信号发生器，以满足工程实践需求。

设计的信号发生器将具有以下特点：能够输出多种波形、具备可调频率和幅度的功能、具备稳定性和高精度等。

首先，信号发生器的硬件设计包括信号源、滤波电路、放大电路和输出电路。

信号源负责产生基本的信号波形，可以通过设置单片机的IO口电平高低来控制信号的波形。

滤波电路和放大电路主要负责对信号进行滤波和放大处理，以确保输出的波形质量和幅度稳定性。

输出电路则是将放大后的信号输出到外部设备上。

其次，信号发生器的软件设计主要是通过编程控制单片机的IO口来实现波形的生成和调节。

编程方面，可以使用C语言或者汇编语言来编写程序，实现波形的输出、频率和幅度的调节等功能。

在程序的运行过程中，需要通过控制IO口电平的高低来控制信号的形状。

同时，可以使用按键或旋钮等外部输入设备来实现对频率和幅度的调节，以满足用户的实际需求。

最后，在设计的过程中需要注意信号发生器的稳定性和精度。

稳定性主要包括信号的频率稳定性和幅度稳定性。

频率稳定性可以通过使用高精度的时钟源和精确的频率分频电路来实现。

幅度稳定性可以通过使用高精度的放大电路和自动增益控制电路来实现。

精度方面，则可以通过使用高精度的模拟数字转换芯片和时钟源来实现。

总的来说，基于单片机的函数信号发生器在工程实践中具有重要意义。

本设计旨在结合硬件和软件技术，实现一个功能完善、稳定性好、精度高的信号发生器。

通过合理的设计和优化，该信号发生器能够满足工程实践的需求，为相关领域的研究提供信号源支持。

单片机PWM信号发生器的原理与设计引言在现代电子技术中，脉冲宽度调制(PWM)信号发生器被广泛应用于各种电路和系统中。

单片机作为常见的嵌入式系统解决方案，具备了成本低、功耗低、可编程性强等优势，因此被广泛用于PWM信号发生器设计中。

本文将介绍单片机PWM 信号发生器的原理与设计。

一、PWM信号发生器的原理1.1 脉冲宽度调制(PWM)概述脉冲宽度调制(PWM)是一种将模拟信号转换为数字信号的技术。

PWM信号由连续的短脉冲组成，其脉冲的宽度可以根据需要进行调整。

通过改变脉冲信号的宽度与周期之比，可以模拟出不同的模拟信号输出。

1.2 PWM信号发生器的基本原理PWM信号发生器的基本原理是通过控制脉冲的宽度和周期，实现对输出波形的精确控制。

单片机通常具有定时器模块，通过定时器模块的特定设置，可以生成精确的脉冲信号。

单片机还需要连接输出引脚，将生成的PWM信号输出给外部电路。

二、单片机PWM信号发生器的设计2.1 硬件设计单片机PWM信号发生器的硬件设计包括选择合适的单片机、外部电路连接和输出端口设计。

首先，选择适合的单片机。

考虑到PWM信号发生器需要高精度、可编程性强的特点，可以选择带有定时器模块的单片机。

常见的单片机型号有ATmega系列、PIC系列等。

根据实际需求选择合适的型号。

其次，进行外部电路连接。

通常需要连接电源、晶体振荡器以及输出端口。

电源提供电压稳定源，晶体振荡器提供时钟信号。

输出端口需要连接到PWM信号的目标设备上。

最后，进行输出端口设计。

根据实际需求确定输出端口的数量和类型。

常用的输出接口有GPIO、PWM输出等。

根据单片机型号和外部电路要求进行设计。

2.2 软件设计单片机PWM信号发生器的软件设计包括定时器设置和PWM生成代码编写。

首先，进行定时器设置。

根据单片机型号和需求，设置定时器的时钟源、分频系数、计数模式等参数。

通过合理的定时器设置，可以实现精确的脉冲宽度和周期控制。

其次，编写PWM生成代码。

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。

基于单片机的信号发生器设计一、本文概述随着现代电子技术的飞速发展，单片机因其高集成度、低成本和易于编程等特点，在信号处理和控制领域得到了广泛应用。

本文旨在探讨基于单片机的信号发生器设计，该设计在电子工程、自动化控制、信号处理等领域具有重要的应用价值。

本文将首先介绍单片机的基本概念、特点及其在信号发生器设计中的应用优势。

随后，将详细阐述信号发生器的设计原理、系统架构以及关键模块的设计方法，包括信号生成模块、放大模块、滤波模块等。

本文还将探讨单片机编程技术在信号发生器中的应用，包括程序设计、调试与优化等方面。

通过实验验证所设计信号发生器的性能，并对其在实际应用中的可行性进行评估。

本文的研究成果将为相关领域的研究人员和技术人员提供一定的理论指导和实践参考。

二、单片机概述单片机（Microcontroller Unit，MCU）是一种集成电路芯片，是将中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入输出（IO）端口、定时计数器以及中断系统等主要计算机功能部件集成在一块芯片上的微型计算机。

单片机以其体积小、功能强、性价比高、可靠性高、控制灵活、易于扩展等优点，被广泛应用于各种控制系统和智能化产品中。

单片机通常按照数据总线宽度、内部程序存储器容量、IO端口数量等参数进行分类。

其内部逻辑电路主要包括CPU、存储器、IO接口电路、定时计数器、中断控制逻辑等模块。

CPU是单片机的核心，负责执行指令、处理数据和进行逻辑运算存储器用于存储程序和数据IO接口电路负责单片机与外部设备的连接和通信定时计数器用于实现定时和计数功能中断控制逻辑则用于响应和处理外部中断事件。

在信号发生器设计中，单片机作为核心控制单元，负责产生和控制各种信号波形，如正弦波、方波、三角波等。

通过编程控制单片机的IO端口，可以产生不同频率、不同幅度的信号，从而实现信号发生器的功能。

同时，单片机还可以通过与其他电路模块的配合，实现信号调理、功率放大、显示输出等功能，使信号发生器具有更高的性能和更广泛的应用范围。

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 SCMZisu zhou(College of Zhangjiajie, Jishou University, Jishou,Hunan 416000)AbstractBased 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 ；目录绪论 (1)第一章系统概述和设计方案 (2)1.1论文的内容和组织 (2)1.2方案选择 (2)1.3信号发生芯片选择 (2)1．4方案框图设计及基本控制原理 (3)1.5.1 频段控制调整参数计算 (4)1.5.2频率控制细调参数计算 (5)1.5.3占空比的数字控制参数计算 (6)1.5.4幅度的数控参数实现 (6)第二章系统硬件设计 (8)2.1 系统总体设计 (8)2.2单片机介绍及外围电路 (8)2.3 D/A转换电路（频率，占空比控制电路） (10)2.3.1MAX505的引脚描述 (10)2.3.2MAX505的内部结构及原理 (11)2.3.3 D/A转换电路的电路说明 (13)2.4频段选择电路 (14)2.5 幅度控制电路 (15)2.6 键盘电路 (17)2.7电源电路 (18)第三章系统软件流程图设计 (20)3.1 主程序流程图 (20)3.2频段处理子程序 (21)3.3频率处理子程序 (21)3.4幅度处理子程序 (22)系统分析与总结 (23)参考文献 (24)附录 (25)绪论基于单片机的信号发生器设计，该课题的设计目的是充分运用大学期间所学的专业知识，考察现在正在使用的信号发生器的基本功能，完成一个基本的实际系统的设计全过程。

1 前言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，并且体积和功耗都很大，并随着计算机在社会领域的渗透，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统函数信号发生器日益更新,单片机能产生高精度快速变换频率输出波形失真小的优先选用技术。

函数信号发生是各种测试和实验过程中不可缺少的工具，在通讯、测量、雷达、控制、教学等领域应用十分广泛.不论在生产科研还是教学上，信号发生器都是电子工程师信号仿真实验的最佳工具，并且,单片机设计的信号发生器克服传统方法的缺点，能输出更好波形。

本课题采用的是以89S52为核心,结合DAC0808实现程控一般波形的低频信号输出，可产生方波、三角波、正弦波等多种波形，波形的周期可用程序改变,具有线路简单结构紧凑性能优越等特点，并且它具有功能丰富稳定、价格便宜、操作方便特点，具有一定的推广作用。

2 正文2。

1 信号发生器的情况信号发生器在工业领域的各个方面应用很广，信号发生器是作为电子测量激励源的信号来源。

她可以是正弦波或其它模拟函数,数字脉冲、二进制码或纯任意波形在电子工程、通信工程、自动控制、遥控仪器、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。

随着集成电路的迅速发展，用集成电路可恨方便的构成各种信号波形发生器.信号发生器可以提供“理想”的波形。

同时满足模拟信号和数字信号要求.采用采样技术，构建和改变几乎可以想到的任意形状的波形。

数字信号发生器的功能是在满足计算机总线需求和类似应用而优化的.这些功能包括加快型开发速度的软件工具，也可能包括为匹配各种逻辑系列而设计的探头之类的硬件工具.用集成电路实现的信号性能指标，都有了很大的提高。

如前所述，从函数发生器到任意信号发生器到码型发生器，当前几乎所有高性能信号发生器都基于数字结构。

为通常不可能只使用电路本身在所需的时间和地点创建可以预测的失真。

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。

本次课程设计使用的AT89S51 单片机构成的发生器可产生锯齿波、三角波、正弦波等多种波形，波形的周期可以用程序改变，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、结构紧凑等优点。

在本设计的基础上，加上按钮控制和LED显示器，则可通过按钮设定所需要的波形频率，并在LED上显示频率、幅值电压，波形可用示波器显示。

二、系统设计波形发生器原理方框图如下所示。

波形的产生是通过AT89S51 执行某一波形发生程序，向D/A转换器的输入端按一定的规律发生数据，从而在D/A转换电路的输出端得到相应的电压波形。

在AT89S51的P2口接5个按扭,通过软件编程来选择各种波形、幅值电压和频率，另有3个P2口管脚接TEC6122芯片，以驱动数码管显示电压幅值和频率，每种波形对应一个按钮。

此方案的有点是电路原理比较简单，实现起来比较容易。

缺点是，采样频率由单片机内部产生故使整个系统的频率降低。

1、波形发生器技术指标1）波形：方波、正弦波、锯齿波；2）幅值电压：1V、2V、3V、4V、5V；3）频率：10HZ、20HZ、50HZ、100HZ、200HZ、500HZ、1KHZ；2、操作设计1）上电后，系统初始化，数码显示6个…－‟，等待输入设置命令。

2）按钮分别控制“幅值”、“频率”、“方波”、“正弦波”、“锯齿波”。

3）“幅值“键初始值是1V，随后再次按下依次增长1V，到达5V后在按就回到1V。

4）“频率“键初始值是10HZ，随后在按下依次为20HZ、50HZ、100HZ、200HZ、500HZ、1000HZ循环。

三、硬件设计本系统由单片机、显示接口电路，波形转换（D/A）电路和电源等四部分构成。

电路图2附在后1、单片机电路功能：形成扫描码，键值识别、键处理、参数设置；形成显示段码；产生定时中断；形成波形的数字编码，并输出到D/A接口电路和显示驱动电路。