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基于单片机的信号发生器设计与实现摘要信号发生器是许多测试和实验中不可缺少的工具，在信息与通信、雷达信号处理、测量及控制、教学等领域应用十分广泛。
随着电子科学与技术的发展，对信号的频谱纯度、频率分辨率、频率的输出范围等提出的要求越来越高，然而用传统的频率合成方法研制的信号发生器在精度、功能等方面均存在较多的缺陷和不足，很大程度上不能够满足要求。
本文正是针对这一问题，设计并开发基于直接数字合成(Direct Digital Synthesis，DDS)技术的高性能、高精度的信号发生器。
用单片机控制DDS芯片完成信号的产生及控制，所产生的信号具有频率的分辨率较高、切换频率时的相位连续、频率的切换速度较快、输出相位的噪声很低等诸多优点。
本设计主要有以下几大模块构成：单片机及其接口模块、DDS模块、按键模块、液晶显示模块、幅度调节模块，能够实现通过键盘输入选择正弦波、方波、三角波三种波形，并通过液晶屏显示其频率值和示意波形等功能。
最后，应用单片机和DDS技术研制了一个现实可用的信号发生器，并给出了基于单片机和DDS技术的信号发生器的电路原理框图，PROTEL下的电路图，设计过程和软件流程图。
测试结果表明:本信号发生器达到了预期的设计要求，其性能和各种指标明显好于传统的信号发生器。
关键词：单片机DDS信号发生器Based on SCM Signal Generator Designand ImplementationAbstractSignal generator is an indispensable tool in many tests and experiments, and it has very extensive application in information and communication, radar signal processing, measurement and control, teaching, and other areas. As the electronic science and technology development, the spectrum of the signal frequency resolution, purity, the output of the frequency range of the demands of more and more high, but to use the traditional frequency synthesis method developed in precision, function signal generator which have many defects and the insufficiency, largely can't meet the requirements. This paper is to solve such a problem, design and develop high performance, high precision of the signal generator based on direct digital synthesis technologyWith single-chip microcomputer control chips signal is produced and control, the resulting signal has a higher frequency resolution, switching frequency of the phase of the continuous, frequency switching speed and output of the noise is low phase many advantages.This design basically has the following a few big blocks: SCM and its interface module, modules, key module, liquid crystal display module, amplitude adjustment module, can realize through the keyboard input choose sine wave, square wave, triangle wave three waveform, and through the LCD shows its frequency value and signal waveform etc. Function.Finally, the application of the single chip microcomputer and technology developed a reality of the available signal generator, and give the technology based on single chip microcomputer and the signal generator circuit principle diagram, the circuit diagram, design process under and software flow chart. Test results show that: the signal generator is expected to reach the design requirements of the performance and various indexes, significantly better with the traditional signal generator.Key words: Single-chip microcomputer;DDS;signal generator目录1引言 (4)2 系统简介 (5)2.1 方案论证与选择 (5)2.1.1信号发生模块的方案选择 (5)2.1.2单片机模块的方案选择 (5)2.1.3显示模块的方案选择 (5)2.1.4键盘模块的方案选择 (6)2.2 单片机介绍 (6)2.3 单片机的主要应用领域 (6)2.4 AT89S52单片机 (7)2.4.1 AT89S52单片机性能与特点 (7)2.4.2 AT89S52单片机引脚说明 (7)3 DDS技术介绍 (11)3.1直接数字式频率合成技术的原理 (11)3.2 DDS输出信号的的频谱特性 (12)3.2.1理想情况下DDS输出的频谱特性 (12)3.2.2非理想情况下DDS输出的频谱特性 (15)3.3 AD9833芯片简介 (16)3.3.1 AD9833的功能及特点 (16)3.3.2 AD9833的引脚及功能 (18)3.3.3 AD9833的内部寄存器功能 (18)4硬件电路的设计 (20)4.1 总体方案的设计 (20)4.2 电源电路的设计 (20)4.2.1 变压器的选择 (21)4.2.2 整流电路 (21)4.2.3 滤波电容的选择 (22)4.2.4 稳压电路 (23)4.3单片机电路的设计 (25)4.3.1振荡电路的设计 (25)4.3.2 复位电路的设计 (25)4.4 DDS电路的设计 (26)4.5按键电路的设计 (26)4.6幅度调节电路的设计 (27)4.6显示电路的设计 (28)5软件设计 (31)5.1 主程序 (31)5.2 DDS AD9833子程序 (31)5.3按键程序 (32)6电路的焊接和调试 (33)6.1电路的焊接 (33)6.2 DDS的调试 (36)6.3 放大器AD603的调试 (37)7 结论 (38)谢辞.............................................................................................. 错误！未定义书签。
数字信号处理系统的设计与实现第一章：绪论数字信号处理是一门涵盖信号处理与数学技术的学科，其核心是数字信号处理系统的设计与实现。
数字信号处理技术的广泛应用，推动了数字信号处理系统的发展和更新。
本文旨在探讨数字信号处理系统的设计与实现，为相关领域的研究和应用提供一定的参考价值。
第二章：数字信号处理系统的基本原理数字信号处理的基本原理包含采样、量化、编码、数字滤波等技术。
其中，采样是将连续时间信号变为离散时间信号的过程，采样率是指单位时间内采样点个数，采样定理是指信号频率应低于采样率的一半。
量化是将离散时间信号转换为离散幅度信号的过程，量化误差和信噪比是量化的重要指标。
编码是将量化后的数字信号转换为二进制码，目前流行的编码方式有自然二进制编码和二进制补码编码。
数字滤波是对数字信号进行滤波处理，包括滤波器类型、滤波器设计和滤波器实现等方面。
第三章：数字信号处理系统的实现方案数字信号处理系统的实现方案分为软件实现和硬件实现两种。
软件实现是将数字信号处理算法通过编写程序实现，实现效率低，但成本较低，分为自适应数字信号处理和非自适应数字信号处理。
硬件实现是将数字信号处理算法通过硬件实现，实现效率高，但成本较高，常用的硬件实现方式包括FPGA和DSP等。
第四章：数字信号处理系统的应用数字信号处理系统有广泛的应用领域，包括通信领域、图像处理领域、音频信号处理领域、生物医学信号处理领域等。
在通信领域，数字信号处理可以提高信号质量和信噪比，实现信号编解码、频谱分析、信源压缩等功能；在图像处理领域，数字信号处理可以实现图像增强、图像分割、目标识别等功能；在音频信号处理领域，数字信号处理可以实现音频增强、降噪、混响等功能；在生物医学信号处理领域，数字信号处理可以实现生理信号检测、疾病诊断等功能。
第五章：数字信号处理系统的未来发展趋势数字信号处理技术的不断发展和创新，使得数字信号处理系统的发展趋势受到广泛关注。
未来数字信号处理系统的发展趋势将主要包括以下方面：智能化、高速化、低功耗化、小型化和集成化。
基于SOPC的数据发生系统设计摘要：提出一种基于SOPC 的数据发生系统及其PCI 接口的设计方案，详细介绍了系统主要模块的硬件设计方法，实现SOPC 系统中定制用户自定义主从外设及其通过相应的主从端口与Avalon。
总线的连接，并在EDA 工具QuartusⅡ和ModelSim 平台上用硬件描述语言VHDL 语言对该方案中的基本模块，如数据产生，乒乓结构和PCI9054 接口逻辑进行了逻辑综合及功能仿真。
可以在本系统的基础上，通过软件的完善，实现复杂的非常规类型数据的产生，提高了系统的适应性和灵活性，有利于参数的修改和系统升级。
关键词：SOPC；Avalon 总线；乒乓结构；PCI90540 引言可编程片上系统(SOPC)是一种特殊的嵌入式系统，因为SOPC 是片上系统(SoC)，即由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能；SOPC 是可编程系统，具有灵活的设计方式，可裁减，可扩充，可升级，并具备软硬件在系统可编程的功能；SOPC 结合了SoC 和FPGA 的优点，涵盖了嵌入式系统设计技术的全部内容；SOPC 涉及目前已引起普遍关注的软硬件协同设计技术。
现以数据发生系统为例，介绍采用SOPC 技术，以硬件描述语言为主要手段，产生伪随机序列的设计方案。
研究了伪随机序列的产生，两片SRAM 乒乓结构存储以及通过PCI9054 芯片与PC 机之间数据传递等模块的硬件实现问题。
1 基本原理和系统的整体结构本系统的主要模块框图如图1 所示，SOPC 系统采用Altera 的CycloneⅡ系列的芯片。
系统包括NiosⅡ软核处理器，扩展的程序存储器FLASH，数据存储器SRAM，以及用户自定义逻辑如PCI9054 接口逻辑模块、数据产生模块、乒乓结构模块等，并通过Avalon 总线连接起来。
数据产生模块产生伪随机序列，该数据存储到两片片外扩展的SRAM 中，PCI9054 接口逻辑将数据从SRAM 中读出后通过PCI9054 接口芯片传输到PC。
基于SOPC的任意波形发生器的设计与实现的开题报告题目：基于SOPC的任意波形发生器的设计与实现一、选题背景任意波形发生器是电子测量等领域中常用的一种仪器，用于科学研究、工程设计和生产制造中的各种测试、观测和控制等领域。
传统的任意波形发生器通常采用单片机或FPGA进行实现，功能较为单一、常常不能满足实际需要。
基于SOPC（System On Programmable Chip）的任意波形发生器，可以将各种不同的功能集成在一个芯片中，使其更加方便实用，同时可以减少芯片面积、降低成本和功耗。
二、研究目的和意义本课题主要研究利用SOPC技术，设计和实现一款功能强大、灵活可靠的任意波形发生器。
该系统将能够生成任意形状的波形，并能通过电源控制、频率调节等方式实现各种精细的控制与调节。
其具有如下优点：1.集成度高。
各个模块可以集成在同一个SOPC芯片上，可以实现高度集成度，降低芯片面积、降低成本和功耗。
2.性能稳定。
利用SOPC技术进行系统设计，可以大幅提高模块之间的通信效率和数据传输稳定性。
3.可扩展性好。
系统采用模块化设计，方便同时添加不同的模块，提高系统的可扩展性。
三、研究内容和方法本文主要探讨基于SOPC的任意波形发生器的设计与实现。
具体研究内容如下：1.系统结构设计。
通过对任意波形发生器的整体控制逻辑和主要硬件结构进行分析，确定系统中各个模块具体的功能和连接方式。
2.硬件设计。
设计基板、系统时钟、数字信号处理器、数据存储器、数字输出电路等硬件电路。
3.软件设计。
分析系统中各个模块的程序算法，编写控制程序，并测试各个程序模块之间的通信与控制效果。
4.系统测试。
测试系统的各项功能是否达到预期目标，是否稳定可靠，并进行适当的优化和调整。
四、预期成果通过本项目的研究，将基于SOPC技术设计和实现一款任意波形发生器，该系统将具备以下特点：1.能够生成任意形状的波形。
用户可以自行设定所需波形的各项参数，以满足各种实际需求。
SOPC实验指导书钮文良韩玺编著北京联合大学信息学院2007年12月6日目录第1章SOPC实验系统介绍 (3)1.1 系统硬件平台设计 (3)1.2 系统软件实验开发 (7)1.3 SOPC系统实验介绍 (8)第2章SOPC基本概念与基本原理 (10)2.1 SOPC技术 (10)2.2 基于FPGA嵌入IP软核的SOPC系统 (11)2.3 SOPC设计 (13)第3章SOPC设计开发案例 (14)3.1 Nios控制LED实验 (14)3.2 构建比较复杂的Nios II系统实验 .................................. 错误！未定义书签。
3.3 SOPC下μC/OS II操作系统移植实验............................ 错误！未定义书签。
3.4 Nios II控制下的UART串行接口通信实验 .................. 错误！未定义书签。
3.5 底板8×8点阵LED图形实验 ......................................... 错误！未定义书签。
3.6 VGA&SVGA接口显示器彩条信号发生器实验............ 错误！未定义书签。
3.7 按键控制数码管计数器实验 ........................................... 错误！未定义书签。
3.8 信号发生器设计实验 ....................................................... 错误！未定义书签。
3.9 底板键盘控制SOPC实验板数码管实验 ....................... 错误！未定义书签。
3.10 4位按键控制下的LED、数码管SOPC计数实验...... 错误！未定义书签。
3.11 基于SOPC的128*64 LCD显示实验 .......................... 错误！未定义书签。
目录1 仿真软件介绍 (1)1.1 Proteus软件介绍 (1)1.2 Keil软件介绍 (1)2 设计原理和方案 (1)2.1方案的选择和设计 (1)2.2 设计原理 (2)2.3 系统硬件线路图设计图 (3)2.3.1 51单片机介绍 (3)2.3.2 LCD1602简介 (4)2.3.3 系统硬件电路简介......................... 错误！未定义书签。
3系统软件设计........................................ 错误！未定义书签。
3.1 主程序 (6)3.2 系统初始化子程序 (6)3.3 键盘扫描程序 (7)3.4 系统的资源分配表 (7)3.5 源程序 (8)4 系统软件仿真 (13)5 性能分析 (15)5.1定时器中断分析 (15)5.2系统性能分析 (15)5.3误差分析 (15)6 心得体会 (16)7 参考文献 (17)1 仿真软件介绍1.1 Proteus软件介绍Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。
它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。
它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。
虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。
Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。
是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。
基于单片机的函数信号发生器的设计与实现首先，我们需要确定信号发生器的基本功能和要支持的信号类型。
常见的信号类型包括正弦波、方波、三角波和锯齿波等。
我们可以设计一个菜单界面，通过按键或旋钮选择需要生成的信号类型。
选择信号类型后，用户可以调节频率、幅度和相位等参数，生成相应的信号。
接下来，我们需要设计硬件电路。
基于单片机的函数信号发生器需要一个DA转换芯片来实现数字信号到模拟信号的转换。
我们可以选择常用的模数转换芯片，比如R-2R电阻网络型DA转换芯片。
通过电阻网络的调节，我们可以将单片机输出的数字信号转换为对应的模拟信号。
另外，我们还需要考虑信号的放大和滤波问题。
常见的做法是使用运放作为信号的放大器，通过运放的增益调节，我们可以将信号放大到合适的幅度。
同时，我们还需要滤波电路来去除高频噪声和谐波，以保证输出信号的质量。
在硬件设计完成后，我们需要进行软件编程。
我们可以选择一种合适的单片机，根据其开发环境和编程语言进行开发。
常见的单片机包括51单片机、AVR单片机和STM32等。
我们可以使用C语言或汇编语言编写程序，通过定时器和IO口控制输出信号的频率和幅度。
在软件编程中，我们需要实现信号类型的选择、频率、幅度和相位的调节，以及信号输出的控制。
可以根据用户的选择，生成对应的数字信号，并通过DA转换芯片转换成模拟信号。
同时，我们还可以在程序中添加一些附加功能，比如保存设置、显示当前参数等。
最后，我们需要进行整体调试和测试。
我们可以通过示波器来观察输出信号的波形和频谱，以验证信号发生器的功能和性能。
如果有问题，我们可以通过调整电路和程序进行调试和优化。
总之，基于单片机的函数信号发生器的设计与实现是一个相对复杂和庞大的项目。
它需要我们对单片机的原理和编程有一定了解，同时还需要具备一定的电路设计和调试能力。
但是，通过这个项目的实践，我们可以提高我们的技术能力和创新能力，在电子领域中取得更多的成就。
