函数波形发生器

函数波形发⽣器函数波形发⽣器⼀、题⽬分析题⽬要求：利⽤D/A芯⽚产⽣峰峰值为5V的锯齿波和三⾓波。

控制功能：使⽤2个拨动开关（K1、K2）进⾏功能切换。

当K1接⾼电平时，输出波形的频率为1Hz，否则为0.5Hz。

当K2接⾼电平时，输出为三⾓波，否则输出为锯齿波。

使⽤的主要元器件：8031、6MHz的晶振、74LS373、74LS138、2764、DAC0832、LM324、拨动开关K1、K2等。

输出波形的验证⽅法：使⽤⽰波器测量输出波形。

函数发⽣器采⽤AT89c52 单⽚机作为控制核⼼，外围采⽤模拟/数字转换电路（DAC0832）、运放电路（LM324）、按键等。

电路采⽤AT89C52单⽚机和⼀⽚DAC0832数模转换器组成数字式低频信号发⽣器。

通过开关控制可产⽣锯齿波、三⾓波，同时⽤开关控制频率切换的波形。

所产⽣的波形V P-P范围为5 V，频率范围为1HZ与0.5HZ,波形准确并且平滑。

本系统设计简单、性能优良，具有⼀定的实⽤性。

本设计主要应⽤AT89c52作为控制核⼼。

硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价⽐较⾼等特点。

⼆、⽅案论证硬件⽅案选择⽅案⼀：AT89c52单⽚机是⼀种⾼性能8位单⽚微型计算机。

它把构成计算机的中央处理器CPU、存储器、寄存器、I/O接⼝制作在⼀块集成电路芯⽚中，从⽽构成较为完整的计算机。

AT89c52芯⽚中每⼀路模拟输出与DAC0832芯⽚相连，构成多个DAC0832同步输出电路，输出波形稳定，精度⾼，但是第⼆级DAC0832输出，发⽣错误并且电路连接复杂。

⽅案⼆：AT89c52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。

因此我们设计中采⽤⽅案⼆。

软件⽅案选择⽅案⼀：根据89c52单⽚机，采⽤c语⾔编程设计软件程序，达到单⽚机输出预定信号，c语⾔编写程序较为困难，复杂。

函数波形发生器安全操作及保养规程函数波形发生器是一种常用的电子仪器，广泛应用于电子测试、通信、计算机、自动化控制等领域。

为了确保仪器的正常运行和使用者的安全，本文将介绍函数波形发生器的安全操作及保养规程。

一. 安全操作规程1.1 电源接线在使用函数波形发生器之前，先检查电源线的接触是否良好。

拔掉电源线时，不要拉扯电线，应该抓住插头下面的部分，轻轻拔出。

此外，要时刻注意电源接头周围是否有松动、破损等情况，实现电源接线的安全操作。

1.2 仪器启动在开始操作仪器之前，应先熟悉仪器的启动方式和操作步骤，正确操作。

应确保仪器的各项设置正确，防止对设备造成损坏。

另外，开机时要注意检查背板和线路板是否连接正常，不要随意拆卸线路板或修改背板连线，以免对后续操作产生负面影响。

1.3 仪器使用在仪器正常启动之后，应该使用合适的测量工具对波形的各项参数进行调整，以保持仪器良好的工作状态。

同时，在仪器使用过程中还要遵循以下操作规程：•确保波形发生器周围环境干燥清洁，不要在高温、高压、高耗或尘埃环境中操作，以免仪器出现故障。

•在调整波形发生器参数时，应该按照操作手册中的标准值进行调整。

如需修改参数，请在调试过程中进行小幅度调整，以保证仪器操作的正常性。

•不要使用锐物刮擦屏幕表面或在仪器表面放置外部物品以免影响仪器使用寿命及稳定性。

•操作完成后，应及时关闭仪器并断开电源线，灵活选择使用时间和频率，避免过度使用导致设备过热或短路。

•如遇到仪器工作异常或发生故障，请及时关闭仪器并与专业技术人员联系，避免自行拆卸或修理。

1.4 人员安全在操作仪器的过程中，要关注人身安全。

不要因疏忽大意而针线、器具等工具掉入仪器内部，导致设备短路或故障。

操作时，要穿着适当的工作服，不要穿戴金属首饰或长发等物品，以免被缠绕、夹住或被电击伤。

二. 保养规程2.1 保养时间函数波形发生器作为一种精密仪器，其使用年限与保养程度密切相关。

因此，使用者应该定期对设备的进行保养。

摘要主要设计思想是运用单片机控制MAX038产生多种波形，这些波形包括正弦波、三角波、方波等。

基于MAX038函数发生器运行可靠，操作方便，因此本文采用单片机做为核心控制芯片，采用MAX038作为多波形产生芯片。

本设计通过4*4矩阵键盘选择需要输出地波形、频率和幅值，MAX038配上外围电路就能输出所需的波形。

虽然从理论上可以算出输出信号的频率，但由于模拟开关的使用以及非线性误差等因素的影响，算得的频率不是很准确，因此本文将MAX038的同步输出作为频率计的输入，由单片机完成自动频率检测，实时测出其频率，已形成一个控制反馈，从而保证输出波形的精度能够满足设计的指标。

函数信号的产生由MAX038和外围电路完成，能产生所需的波形。

图形点阵液晶显示器CA12864B显示输出波形的种类、频率和幅值。

单片机的应用也非常广泛，它将逐渐成为电子技术及自动化专业必须掌握的技术之一，c语言以然已成为了单片机控制系统软件的主要工具，与汇编语言相比，在其功能、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势。

关键词 MAX038 函数波形发生器单片机89C51 显示器开关目录目录.................................................................................................................... - 1 -一、引言...................................................................................................... - 2 -二、概述...................................................................................................... - 2 -三、系统概述和设计方案.................................................................................. - 2 -1论文的内容和组织............................................................................................. - 2 -2方案选择............................................................................................................. - 3 -3信号发生芯片选择............................................................................................. - 3 -4方案框图设计及基本控制原理......................................................................... - 4 -1)频段控制调整参数计算 .......................................................................... - 5 -2)频率控制细调参数计算 .......................................................................... - 6 -3)占空比的数字控制参数计算 .................................................................. - 7 -4)幅度的数控参数实现 .............................................................................. - 8 -四、芯片简介...................................................................................................... - 9 -1MAX038芯片简介................................................................................................ - 9 -1)MAX038的性能简介 ............................................................................... - 9 -2)MAX038的性能特点 .............................................................................- 10 -2MAX505芯片简介..............................................................................................- 12 -1)MAX505的引脚描述 .............................................................................- 12 -2)MAX505的内部结构及原理 .................................................................- 13 -3)D/A转换电路的电路说明.....................................................................- 15 -3单片机89C51....................................................................................................- 16 -1)主要特性 ................................................................................................- 17 -2)管脚说明 ................................................................................................- 17 -3)振荡器特性 ............................................................................................- 19 -4)芯片擦除 ................................................................................................- 20 -5)结构特点 ................................................................................................- 20 -五、频段选择电路............................................................................................- 20 -1)幅度控制电路 ........................................................................................- 21 -六、键盘电路....................................................................................................- 23 -七、电源电路....................................................................................................- 24 -八、系统软件流程图设计................................................................................- 25 -1主程序流程.......................................................................................................- 25 -2频段处理子程序...............................................................................................- 26 -3频率处理子程序...............................................................................................- 27 -4幅度处理子程序...............................................................................................- 28 -九、结束语........................................................................................................- 29 -十、参考文献....................................................................................................- 30 -十一、谢词 ................................................................................................- 31 -十二、附件 ................................................................................................- 32 -一、引言信号发生器是实验室的基本设备之一，目前广泛使用的是一些标准产品，虽然功能齐全、性能指标较高，但价格较贵，而且许多功能却用不上。

函数信号发生器设计报告姓名：学号：指导教师：2011年12月14日函数波形发生器一、设计任务设计并制作方波和三角波的函数发生器二、设计要求函数信号发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波（锯齿波）、方波（矩形波）、阶梯波等电压波形的电路和仪器。

电路形式可以采用由运放及分离元件构成，也可采用单片集成函数发生器，根据用途不同，有产生多种波形的函数信号发生器，本设计主要为产生方波和三角波的函数信号发生器。

本次课程设计的波形发生电路以OP07J为核心，实现简易波形的输出。

滞回比较器和积分运算电路产生方波和三角波的输出。

三、设计方案和论证1、设计原理工作原理图如图1.1所示。

图中U1、R1、R2、R3、RP1、RP3共同组成同相输入滞回比较器。

当同向端输入电压大于零时，运放输出幅值为+Uz的高电平，当同向端输入电压小于零时，运放输出幅值为-Uz的低电平，故Uo1幅值为±Uz的方波U2、R4、R5、RP2、RP4共同组成积分运算电路。

当Uo1输出高电平时，电容充电，运放输出电压负方向线性增加，并反馈到滞回比较器的同向输入端，控制其输出端的状态跳变；当Uo1输出电压跳变到低电平时，电容放电，运放输出电压正方向线性增加，并反馈回去，从而在Uo2端得到周期性的频率与方波相同的三角波。

图1.1方波和三角波电路原理图2、参数计算和器件选择 （1）参数计算：滞回比较器中运放OP07J 同相输入端的电压U 同时与Uo1和Uo2有关，根据叠加原理，可得：22121211O O U R R R U R R R U +++=根据叠加原理，集成运放U 同相输入端的电位U +=U -=0，1212O O U R R U -=，滞回比较器的输出发生跳变。

阈值电压Z T U R RU 21±=。

积分电路的运算可得，)()(1002011402t U dt U C R U ⎰+-=，起始值为-U T ，终了值为+U T ，积分时间为T/2。

1.名称：GIGOL_DG1062Z Series Function/Arbitrary Waveform Generator2.目的：为研发人员使用函数波形发生器之操作依据。

3.范围：3.1适用机台：GIGOL_DG1062Z Series Function/Arbitrary Waveform Generator3.2机台结构与外观：如图(1)所示3.3机台位置：实验室图（1）4.名词定义：4.1Arb: 任意的5.参考文件/资料：5.1GIGOL_DG1062Z Series Function/Arbitrary Waveform Generator操作手册6.负责单位：实验室人员7.机台操作：7.1操作步骤7.1.1 机台电源的激活(power on)A. 先确定机台电源线已经连接到插板上。

B. 按下按下显示器左下方电源开关按钮至“1”位置。

7.1.2 机台电源的关闭(power off)A. 同样地, 欲关闭电源, 拨下电源开关按键至“O”位置。

7.1.3 输出基本波形7.1.3.1选择输出通道按通道选择键CHI/CH2，选中CH1，此时通道状态栏边框以黄色标识。

7.1.3.2 选择正弦波按Sine,选择正弦波，背灯变亮标示选中。

7.1.3.3 设置频率/周期按频率/周期，使“频率”显示突出，通过数字键盘输入数值，然后在弹出的菜单中选择单位。

再次按下此键，切换至周期位置，通过数字键输入数值，在菜单中选择单位。

7.1.3.4 设置幅值按幅值/高电平，使幅值突出显示，通过数字键输入数值，在菜单中选择单位。

再次按下此键切换至高电平设置。

7.1.3.5 设置偏移电压按偏移/低电平，是偏移突出显示，通过数字键输入数值，在菜单中选择单位。

再次按下此键切换到低电平设置。

7.1.3.6 设置起始相位按起始相位，通过数字键输入数值，在菜单中选择单位。

7.1.3.7 启用输出按OUTPUT键，背灯变亮，当前波形信号输出。

函数任意波形发生器安全操作及保养规程函数任意波形发生器（以下简称“波形发生器”）是一种专业的电子测试设备，用于产生各种形状的波形信号，广泛应用于电子工程、通信、医疗、科研等领域。

正确的操作及保养对设备的精度和寿命有着重要的影响，因此需要制定相应的安全操作及保养规程。

安全操作规程1.仔细阅读产品说明书，了解设备性能、操作方法、安全注意事项等内容。

2.确保设备通电前，与设备相连的设备（如被测设备、示波器等）处于关闭状态。

3.关闭电源开关前，先将波形发生器输出信号关闭。

4.在设备通电时，首先接地设备，确保电路安全。

5.在更换通道时，应先关闭当前通道输出，再接入新的通道。

6.在更换连接线时，先断开输入连接线，再更换输出连接线。

7.不要将波形发生器置于过热、湿润、有振动、阳光直射的环境中。

8.操作过程中，不要在设备内部随意更换电子元件、接线等操作，以免影响设备的运行。

9.在不使用设备时，应及时关闭电源开关，并将设备和连接线清洁干净，存放在干燥温度适宜的环境中。

保养规程1.定期清洁外壳，清除灰尘，并确保通风良好。

2.定期检查通道和连接线，避免连接松动、腐蚀等情况。

3.定期检查设备的电源线和插头，避免线路短路、断路等情况。

4.确保设备的电源系统和信号系统正常，如发现异常情况及时处理。

5.定期校验设备的精度和稳定性，以保证设备的测试结果准确可靠。

6.按照使用说明书中的提示，更换设备易损件（如滤波器等）。

7.避免设备长时间连续工作，使用完毕后应及时关闭设备电源。

8.对设备进行定期维护，尤其是检查和清洁设备内部的散热系统。

总结函数任意波形发生器是一种专业的电子测试设备，需要在正确、安全的操作规程下加以应用，才能保证测试的准确性和安全性。

对于这种高精度仪器，保养和维护也是极为重要的。

只有正确地操作、保养，才能延长设备寿命、提高测试准确度，并发挥其最大的应用价值。

北京普源精电科技有限公司RIGOLTECHNOLOGIES, INC.最高输出频率：200MHz， 160MHz，100MHz，60MHz 500MSa/s采样率，14bits垂直分辨率 标配等性能双通道 2ppm高频率稳定度 低相噪至-115dBc/Hz丰富的模拟调制和数字调制功能 内置150种任意波形内置7位/秒，200MHz带宽的频率计 标配多至16次的谐波发生器功能 功能强大的上位机软件标配接口：USB Host & Device，LAN 7英寸高清屏（800 × 480）系列DG4000系列是集函数发生器，任意波形发生器，脉冲发生器，谐波发生器，模拟/数字调制器，频率计等功能于一身的多功能信号发生器。

该系列的所有型号皆具有2个功能完全相同的通道，通道间相位可调。

产品概述设备尺寸：宽 × 高 × 深 = 313mm × 160.7mm × 116.7mm 重量：3.2kg（不含包装）功能界面标配相同功能的双通道，通道间相位精确可调标配可编辑任意波功能，内置有150种任意波形多种扫频模式高达16次的谐波输出功能频率计统计分析功能界面丰富的模拟调制和数字调制功能噪声发生功能和突发模式功能标配高分辨率的频率计功能技术参数除非另有说明，所有技术规格在以下两个条件成立时均能得到保证。

信号发生器处于校准周期内并执行过自校准。

信号发生器在规定的操作温度（18℃至28℃）下连续运行30分钟以上。

除标有“典型”字样的规格以外，所用规格都有保证。

上升/下降时间典型（1Vpp）<8ns典型（1Vpp）<10ns典型（1Vpp）<12ns过冲典型（100kHz，1Vpp）<3%占空比≤10MHz：20.0%至80.0%10MHz至40MHz：40.0%至60.0% >40MHz：50.0%（固定）不对称性周期的1% + 5ns抖动（rms）典型（1MHz，1Vpp，50Ω）≤5MHz：2ppm + 500ps>5MHz：500ps锯齿波线性度≤峰值输出的1%（典型，1kHz，1VPP，对称性100%）对称性0%至100%脉冲波周期25ns 至1000000s 40ns 至1000000s 66.7ns 至1000000s 脉宽≥10ns ≥12ns ≥18ns 上升/下降沿≥5ns≥7ns≥11ns过冲典型（1Vpp）<3%抖动（rms）典型（1Vpp）≤5MHz：2ppm + 500ps >5MHz：500ps 任意波波形长度16k 点垂直分辨率14bits 采样率500MSa/s 最小上升/下降时间典型（1Vpp）<5ns抖动（rms）典型（1Vpp）≤5MHz：2ppm + 500ps >5MHz：500ps 插值方式关闭、线性编辑方式点编辑、块编辑谐波输出谐波次数≤16次谐波类型偶次谐波、奇次谐波、顺序谐波、自定义谐波幅度各次谐波幅度均可设置谐波相位各次谐波相位均可设置振幅（以50Ω端接）范围≤20MHz：1mVpp 至10Vpp≤70MHz：1mVpp 至5Vpp≤120MHz：1mVpp 至2.5Vpp≤200MHz：1mVpp 至1Vpp ≤20MHz：1mVpp 至10Vpp≤70MHz：1mVpp 至5Vpp≤120MHz：1mVpp 至2.5Vpp≤160MHz：1mVpp 至1Vpp≤20MHz：1mVpp 至10Vpp≤70MHz：1mVpp 至5Vpp≤100MHz：1mVpp 至2.5Vpp≤20MHz：1mVpp 至10Vpp ≤60MHz：1mVpp 至5Vpp准确度典型（1kHz 正弦，0V 偏移，>10mVpp，自动）±设置值的1%±2mVpp平坦度典型（相对于1kHz 正弦波，500mVpp，50Ω）≤10MHz：±0.1dB ≤60MHz：±0.2dB ≤100MHz：±0.4dB ≤160MHz：±0.8dB ≤200MHz：±1dB ≤10MHz：±0.1dB ≤60MHz：±0.2dB ≤100MHz：±0.4dB ≤160MHz：±0.8dB≤10MHz：±0.1dB ≤60MHz：±0.2dB ≤100MHz：±0.4dB≤10MHz：±0.1dB ≤60MHz：±0.2dB单位Vpp、Vrms、dBm 分辨率1mV 或3位偏移（以50Ω端接）范围±5Vpk ac + dc准确度±（设置值的1% + 5mV + 振幅的0.5%）波形输出输出阻抗50Ω（典型）保护短路保护，过载自动禁用波形输出载波正弦波，方波，锯齿波，任意波（DC除外）调制源内部/外部调制波正弦波，方波，锯齿波，噪声，任意波调制深度0%至120%调制频率2mHz至50kHzFM载波正弦波，方波，锯齿波，任意波（DC除外）调制源内部/外部调制波正弦波，方波，锯齿波，噪声，任意波调制频率2mHz至50kHzPM载波正弦波，方波，锯齿波，任意波（DC除外）调制源内部/外部调制波正弦波，方波，锯齿波，噪声，任意波相偏0°至360°调制频率2mHz至50kHzASK载波正弦波，方波，锯齿波，任意波（DC除外）调制源内部/外部调制波50%占空比的方波键控频率2mHz至1MHzFSK载波正弦波，方波，锯齿波，任意波（DC除外）调制源内部/外部调制波50%占空比的方波键控频率2mHz至1MHz3FSK载波正弦波，方波，锯齿波，任意波（DC除外）调制源内部调制波50%占空比的方波键控频率2mHz至1MHz4FSK载波正弦波，方波，锯齿波，任意波（DC除外）调制源内部调制波50%占空比的方波键控频率2mHz至1MHzPSK载波正弦波，方波，锯齿波，任意波（DC除外）调制源内部/外部调制波50%占空比的方波键控频率2mHz至1MHzBPSK载波正弦波，方波，锯齿波，任意波(DC 除外)调制源内部调制波正弦波，方波，锯齿波，噪声，任意波键控频率2mHz至1MHzQPSK载波正弦波，方波，锯齿波，任意波(DC 除外)调制源内部调制波正弦波，方波，锯齿波，噪声，任意波键控频率2mHz至1MHzOSK载波正弦波调制源内部/外部振荡时间8ns至499.75μs键控频率2mHz至1MHzPWM载波脉冲波调制源内部/外部调制波正弦波，方波，锯齿波，噪声，任意波宽度偏差脉冲宽度的0%至100%调制频率2mHz至50kHz外调输入最大输入范围75mVRMS至±2.5Vac + dc输入带宽5MHz输入阻抗1kΩ触发输入电平TTL-兼容斜率上升或下降（可选）脉冲宽度>50ns反应时间扫频：<100ns（典型）脉冲串：<300ns（典型）触发输出电平TTL-兼容脉冲宽度>60ns（典型）最大频率1MHz电源电源电压100V至240V，45Hz至440Hz功耗小于50W保险丝250V，T2A显示类型7寸TFT LCD分辨率800水平 × RGB × 480垂直分辨率色彩16M色环境温度范围操作：10℃至40℃非操作：-20℃至60℃冷却方法风扇强制冷却湿度范围小于35℃：≤90%相对湿度35℃至40℃：≤60%相对湿度海拔高度操作：3000米以下非操作：15000米以下机械规格尺寸（宽 × 高 × 深）313mm × 160.7mm × 116.7mm重量不含包装：3.2kg 含包装：4.5kg接口USB Host，USB Device，LAN IP防护IP2X校准周期建议校准间隔为一年版权所有 仿冒必究 2015年11月版RIGOL ® 是北京普源精电科技有限公司的英文名称和注册商标。

一、实训背景函数波形发生器是一种能够产生正弦波、方波、三角波等多种周期性波形的电子设备。

在现代电子技术中，波形发生器被广泛应用于通信、信号处理、自动控制等领域。

本实训旨在通过设计和实现一个基于51单片机的函数波形发生器，提高学生对单片机应用系统的设计与实现能力。

二、实训目标1. 掌握51单片机的基本原理和编程方法；2. 了解DAC0832数字模拟转换器的工作原理；3. 学会使用LM324运算放大器进行信号处理；4. 设计并实现一个能够产生正弦波、方波、三角波等多种周期性波形的函数波形发生器。

三、实训内容1. 硬件设计（1）51单片机：作为主控单元，负责控制整个系统的运行。

（2）DAC0832：将51单片机输出的数字信号转换为模拟信号。

（3）LM324运算放大器：对模拟信号进行放大、滤波等处理。

（4）电阻、电容、二极管等元件：构成滤波电路、限幅电路等。

2. 软件设计（1）正弦波发生器：采用查表法实现，将正弦波数据存储在单片机的存储器中，通过定时器产生中断，不断读取数据，经DAC0832输出。

（2）方波发生器：采用比较法实现，通过改变比较器的阈值，使输出波形在0和5V之间切换。

（3）三角波发生器：采用积分法实现，通过不断改变积分器的输入电压，使输出波形在0和5V之间变化。

3. 系统集成与调试将硬件电路连接完毕后，进行软件编程。

在编程过程中，不断调试，确保各个模块能够正常工作。

最后，将各个模块集成在一起，形成一个完整的函数波形发生器。

四、实训过程1. 硬件电路搭建（1）按照设计方案，连接51单片机、DAC0832、LM324运算放大器等元件。

（2）搭建滤波电路、限幅电路等。

2. 软件编程（1）编写正弦波发生器程序，实现正弦波输出。

（2）编写方波发生器程序，实现方波输出。

（3）编写三角波发生器程序，实现三角波输出。

3. 系统调试（1）检查各个模块是否正常工作。

（2）调整参数，使输出波形满足要求。

（3）测试不同频率、幅度下的波形输出。