基于单片机的低频信号发生器设计

[收稿日期]2008207201　[作者简介]徐阳(19842),男,2005年大学毕业,硕士生,现主要从事计算机与嵌入式系统应用和网络安全等方面的研究工作。

基于单片机的低频信号发生器设计 徐　阳,钟宝荣　(长江大学计算机科学学院,湖北荆州434023)[摘要]讨论了以SST89E564单片机为核心的低频信号发生器设计原理和方法,采用单片机外部大容量存储器扩展技术及DAC 接口技术简化了仪器硬件设计,以软件查表方式读取波形信号经离散化处理之后的数据,通过D/A 转换还原成所需要的信号波形,讨论了波形离散化处理方法及数据采样点数与存储容量的关系,给出了硬件电路和软件框图。

[关键词]单片机;DAC 接口;离散化处理;信号发生器[中图分类号]TN91116;TP36811[文献标识码]A [文章编号]167321409(2008)032N071203在工业测量控制系统开发过程中,常常需要采用信号发生器来模拟真实信号源,以达到降低开发成本、提高项目开发效率的目的。

笔者设计了一种以单片机为核心的低频信号发生器,利用单片机的强大控制和计算能力[1],结合DAC 接口技术,产生频率和幅度都可调整的各种信号波形,模拟不同的目标信息[2]。

信号波形的产生通过单片机查表软件实现,提高了仪器工作速度,并且在用作多通道信号发生器时,可以实现十分准确的相移,如双通道间的90°相移,三通道之间的120°相移甚至任意角度的相移,这是过去用常规电子技术不易做到的。

图1　低频信号发生器硬件组成1　低频信号发生器硬件组成及工作过程低频信号发生器的硬件结构框图如图1所示。

单片机SST89E564为仪器核心,它片内集成了64K 字节具有“在系统编程(ISP )”功能的FL ASH存储器,用于存放程序代码。

考虑到波形数据点数与存储器容量成正比的关系,为了精确复现模拟信号波形,仪器应具有足够大的存储器容量来保存波形数据,为此在单片机外部扩展了2M 字节的数据存储器。

郑州铁路职业技术学院毕业论文论文题目：基于单片机的低频信号发生器的设计作者姓名：佘振威班级学号：070453020系部：信息工程系专业：电子信息工程技术指导教师：曹冰2010年5月18日摘要以单片机为核心设计了一个低频函数信号发生器。

信号发生器采用数字波形合成技术,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出自定义波形,如正弦波、方波、三角波及其他任意波形。

波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变。

介绍了波形的生成原理、硬件电路和软件部分的设计原理。

介绍了单片机控制D/A转换器产生上述信号的硬件电路和软件编程、DAC0832 D/A转换器的原理和使用方法、AT89C52以及与设计电路有关的各种芯片、关于产生不同低频信号的信号源的设计方案。

该信号发生器具有体积小、价格低、性能稳定、功能齐全的优点。

关键词:低频信号发生器;单片机;D/A转换;任意波形。

目录摘要 (2)引言 (4)1、工作原理 (5)2、硬件电路设计 (7)2.1 AT89C52单片机简介 (7)2.2 D/A转换器 (8)2. 3与AT89C52单片机的接口 (8)2. 4键盘控制和显示电路 (9)3、软件设计 (10)3. 1初始化模块设计 (10)3. 2键盘扫描程序的设计 (10)3. 3波形产生模块的设计 (11)结束语 (13)致谢 (14)参考文献 (15)引言波形发生器亦称函数信号发生器,作为实验用信号源,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搭接而成,且波形种类有限,多为锯齿、正弦、方波、三角等波形。

如555振荡电路便是产生正弦波、三角波和方波可取的途径之一。

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。

利用单片机通过程序设计方法来产生低频信号,其频率底线很低,具有线路相对简单、结构紧凑、体积小、价格低廉、频率稳定度高、抗干扰能力强、用途广泛等优点。

内容摘要：本系统是基于A T89C51单片机的数字式低频信号发生器。

运用A T89C51单片机作为控制的中心，外围运用D AC0832、LM324、按键和8位数码管等。

通过按键来控制的话可以产生方波、三角波、正弦波等，同时通过数码管来指示对应的频率。

这个设计简洁、性能很好，可以用于很多种需要低频率信号的地方，具有很多的实用性质。

各式各样的信号是通信行业的重要组成部分，在这里面正弦波、三角波和方波等就是比较常见的信号。

在很多的科学研究及教学实验中常常需要这几种信号的发生装置。

为了研究和实验方便，研制一种可以灵活的使用，功能相对比较齐全、使用起来简单方便的信号源是非常有必要的。

这篇文章主要介绍的是运用AT89C51单片机和DAC0832产生我们需要的不同的低频信号源，这个信号频率和幅度都是我们可以按要求控制的。

文中简介了DAC0832转换器的结构原理和使用的方法，还有A T89C51的基础理论，与设计电路的时候相关的各种芯片。

本文着重介绍了如何使用单片机控制D/A转换器来产生相关信号的硬件电路和软件系统。

信号的频率和幅度也是要按要求可以调节。

该信号源的特点是：体积小、价格低廉、性能稳定、实现方便、功能齐全。

关键词：AT89C51 DAC0832 LM324 8位数码管显示目录前言 (1)1 波形发生器的概述 (1)1.1 波形发生器的发展状况 (1)1.2 国内外波形发生器产品比较 (2)2 方案论证与比较 (3)2.1 方案一 (3)2.2 方案二 (3)2.3 方案三 (4)3 硬件原理 (5)3.1 MCS-51单片机的内部结构 (5)3.1.1 内部结构概述 (5)3.1.2 CPU结构 (6)3.1.3 存储器和特殊功能寄存器 (7)3.2 P0-P3口结构 (7)3.3 时钟电路和复位电路 (8)3.3.1 时钟电路 (8)3.3.2 单片机的复位状态 (9)3.4 DAC0832的引脚及功能 (10)4 软件原理 (10)4.1 主流程图 (10)4.2 锯齿波仿真图 (11)4.3 三角波仿真图 (13)4.4 方波仿真图 (14)4.5 正弦波仿真图 (16)总结 (18)致谢 (19)参考文献 (20)波形发生器设计前言波形发生器也被称为函数发生器，作为实验的信号源，是当今世界各种电子电路实验设计中不可或缺的仪器之一。

基于单片机的低频信号发生器设计任小青;王晓娟;田芳【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2014(37)16【摘要】The design approach and working principle of a low-frequency signal generator based on AT89C51 are intro-duced. The hardware design was simplified by using external memory extended with SCM and DAC interface technology. The wave code after discretization processing of waveform signal is read out though a waveform selection circuit,and reverted to the needed waveform by the D/A converter. The output signal frequency is adjusted by changing the wave code output speed of the memory. The amplitude is adjusted by changing the magnification of the amplifier. The waveform discretization processing method, and the relation between data sampling number and storage capacity are discussed. The system structure chart and software flow chart are given.%主要介绍以AT89C51单片机为核心部件的低频信号发生器的设计方法及工作原理。

基于单片机的低频信号发生器的设计毕业论文燕山大学本科生毕业设计（论文）摘要本文是基于单片机的低频信号发生器的设计。

我所设计的信号发生器是由单片机AT89C51，D/A转换器DAC0832，低频放大器LM324和四位一体数码管实现的。

本系统输出的电压范围是0～5V，频率范围是1～1000Hz，以电压的方式输出正弦波、三角波和方波信号，用数码管显示信号的频率。

可通过键盘选择输出波形和调节频率的大小。

该信号发生器具有操作简便、灵活，性价比高和智能化的特点，可广泛用于电子测量、调试工程中。

本文首先对信号发生器的原理，发展历史进行了较全面的介绍，为本次设计奠定了扎实的基础。

其次，介绍了信号发生器的种类，通过对几种不同低频信号发生器的比较从中确定本次设计方案，并介绍其基本设计原理。

其次，通过学习AT89C51和DAC0832的主要结构和功能,设计了一种以这两个芯片为核心的低频信号发生器。

本次设计主要是通过软件控制整个电路系统，最后通过软件的主程序流程图和子程序流程图介绍本系统软件的工作过程。

关键词信号发生器；单片机AT89C51；D/A转换；低频放大器I燕山大学本科生毕业设计（论文）AbstractThis article is according to the low-frequency signal generator single-chip design. I designed the signal generator is made up with a single-chip microcomputer of AT89C51, D/A converter of DAC0832, low-frequency amplifier of LM324 and four-in-one digital control to achieve. The system can output the electric voltage biggest be worth for the 0-5 V. The frequency is a 1-1000 Hz Of rectangle wave, triangle wave, and sine wave，for third kinds of form signal.,output voltage waveform signal with a digital display signal frequency. The signal generator is simple, flexible, cost-effective and intelligent features, can be widely used in electronic measurement and testing work.This article first introduce signal generating device principle, the historical development has been carrying on the comprehensive introduction, has laid the solid foundation for this design. Secondly, introduced signal generating device's type, through to several kind of different low-frequency signal generator's comparison definite this design proposal, and introduces its important job principle. Thridly, through studies AT89C51 and the DAC0832 primary structure and the function, has designed one kind of these two chips as the core low-frequency signal generator. This design is mainly through the software control entire circuitry, finally introduces this system software work process through software's master routine flow chart and the subroutine flow chart.Keywords The signal occurrence machine；Monolithic machine AT89C51；D/A conversion；low noise amplifierII目录摘要 ........................................................................... .. (I)Abstract ..................................................................... ........................................... II 第1章绪论 ........................................................................... .. (1)1.1 课题背景 ........................................................................... .. (1)1.2 信号发生器的发展历史 (1)1.3 信号发生器发展趋势及现状 ............................................................... 3 1.4 课题主要内容和章节安排 ................................................................... 4 第2章低频信号发生器的设计原理 (6)2.1 信号发生器的种类 ........................................................................... .... 6 2.1.1 按输出信号频率范围分类 ............................................................ 6 2.1.2 按输出波形分类 ............................................................................6 2.1.3 按信号发生器的性能分类 ............................................................ 7 2.2 低频信号发生器的方案设计 ............................................................... 7 2.2.1 方案一 ........................................................................... ................. 7 2.2.2 方案二 ........................................................................... ................. 8 2.2.3 方案三 ........................................................................... ................. 9 2.3 基于AT89C51信号发生器的方案设计及原理 ................................. 9 2.3.1 信号发生器的硬件电路设计方案 ................................................ 9 2.3.2 信号发生器的软件电路设计方案 ............................................... 11 2.4 本章小结 ........................................................................... .................. 12 第3章信号发生器的硬件部分 (13)3.1 主要器件 ........................................................................... .................. 13 3.1.1 单片机芯片AT89C51 (13)3.1.2 数模转换器DAC0832 (16)3.1.3 LM324的结构与功单元电路设计 ........................................................................... .......... 19 3.2.1时钟电路 ........................................................................... ............ 19 3.2.2复位电路 ........................................................................... ............ 20 3.2.3 电源电路 ........................................................................... .. (20)III3.2.4 数码管显示接口电路 (21)3.2.5 键盘接口电路 ........................................................................... .... 22 3.2.6 D/A转换电路 ........................................................................... ..... 23 3.2.7 I/V转换电路 ........................................................................... ...... 24 3.3 本章小结 ........................................................................... ................... 25 第4章信号发生器的软件部分 (26)4.1 主程序流程图 ........................................................................... ........... 26 4.2 子程序流程图 ........................................................................... ........... 27 4.2.1 显示子程序流程图 (27)4.2.2 正弦波产生流程图 (28)4.2.3 方波和三角波产生流程图 ........................................................... 29 4.2.4 中断子程序流程图 (30)4.3.5 键扫描子程序流程本章小结 ........................................................................... ................... 33 结论 ........................................................................... ....................................... 34 参考文献 ........................................................................... ................................. 35 致谢 ........................................................................... ....................................... 57 附录1 ............................................................................ ..................................... 37 附录2 ............................................................................ ..................................... 42 附录3 ............................................................................ ..................................... 46 附录4 ............................................................................ . (56)IV燕山大学本科生毕业设计（论文）第1章绪论1.1 课题背景随着社会科学的进步，电力电子技术的发展，人们对于一些电路分析所需的仪器种类越来越多，同时要求其的精度也越来越高。

电子设计应用软件训练总结报告一、任务说明：本次课设的任务是基于AT89C51单片机的数字式简易低频信号发生器的设计，要某某现用程序产生方波、正弦波、锯齿波、阶梯波四种信号，并可以键控切换，而且需在Proteus电子设计平台上对设计方案进展仿真。

本次设计采用了AT89C51 单片机作为控制核心，外围采用数字/模拟转换电路〔DAC0832〕来实现模数转换，从而输出正确的波形，设计中还连接了按键电路来实现键控。

波形的频率为200Hz，用调整延时来实现。

设计简单，性能良好，具有一定实用性。

二、原理图绘制说明1、原理图绘制过程说明〔1〕运行proteus7.5，进入绘图页面。

图1 proteus绘图页面〔2〕查找元器件，按动键盘按键P，进入Pick Devices页面，在关键字项中输入元件名称。

如查找AT89C51。

图2 查找元件〔3〕放置元器件并连线。

2、原理图说明〔1〕单片机晶振电路对于MCS-51一般的晶振可以在1.2MHZ-12MHZ之间选择，这时电容C1、C2可以选择在10pf-30pf之间。

在本设计中，电容选择25pf，晶振选择12MHZ。

电路如如下图：图3 单片机晶振电路原理图〔2〕单片机复位电路复位时单片机的初始化工作，复位后中央处理器CPU和单片机内部的其他功能部件都处在一定的初始状态，从这个状态开始工作。

电路如如下图：图4 单片机复位电路原理图〔3〕总线电路本设计中，将P0并行口作为波形数据输出口，通过数据总线与DAC0832的D0-D7连接。

P2.7与0832的片选端/CS连接，使用时可由地址译码提供。

P3.6与0832的2管脚外部数据存储器写选通相连。

电路如如下图：图5 总线电路〔4〕键控电路本设计中的键控局部引入了外部中断0中断来实现对波形的切换，用按键与P3.2连接来实现。

在该管脚上加上一10k的上拉电阻，用来提高输出电平，加大输出引脚的驱动能力。

电路如如下图：图6 键控电路〔5〕DAC0832电路在本设计中，DAC0832选择了直接工作方式。

密级：摘要信号发生器是一种应用广泛的信号源,它经常应用在自动控制系统电、子技术实验等科研领域。

目前, 有很多的信号发生器构成方法,例如采用专用的信号发生芯片MAX038、采用DDS(Direct2Digital Synthesis)型的任意波发生器、以及传统的AWG等。

该可调低频信号发生器的设计以单片机（AT89C52）作为核心控制系统，由晶体振荡电路，地址发生电路，波形产生电路，运算放大电路，数字模拟转换电路组成。

由于输出波形的频率较低，所以决定使用AT89C52作为控制电路，用中断查表法形成波形的数据输出，再用D/A转换器输出需要的波形信号。

该信号发生器可以输出正弦波,方波,三角波三种波形，可提供输出频率从1HZ--10KHZ的方波以及频率从1HZ--5000HZ的正弦波（三角波）。

该设计适用于初学者将其作为一学习板使用，系统价格低廉，功能实用。

关键词：可调低频信号发生器；AT89C52；正弦波；方波；三角波Design of Adjustable Low-frequency SignalGenerator Based on the MCUAbstractSignal generator is a staple signal source ，which is widely used in automatic control system, the experiment of electronic technology and other scientific research field .At present, the signal generator has many methods to design, such as the dedicated chip MAX038, the signal generator based on DDS (Direct2Digital Synthesis)as well as the traditional, such as AWG.The Adjustable Low-frequency Signal Generator consists of the microcontroller AT89C52, the crystal circuit, the address maker circuit, the waveforms maker circuit, the operational amplifiers circuit and the transformation circuit between analog signals and digital signals. For the output signals are low frequency, we choose the microcontroller AT89C52 which use the interrupt lookup method to output the waveform data. The Signal Generator can output three waves including sine wave, square wave, triangle wave. The range of frequency is 1HZ~2KHZ. The design can be used as a developed target board by beginners, and the cost of the system is inexpensive, nevertheless, the function is applied.Key words: signal generator; AT89C51;frequency of output; Sine wave; Square Wave; Triangle wave.目录摘要 (Ⅰ)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1低频信号发生器的介绍 (1)1.2单片机的发展及简要介绍 (1)1.3 AT89C52芯片的介绍 (2)1.4 TLC7528数模转换器的介绍 (7)第二章单片机的仿真软件的应用 (8)2.1 Proteus ISIS软件的应用介绍 (8)2.2 Keil软件的应用介绍 (9)第三章可调低频信号发生器的设计 (10)3.1 信号发生器设计的基本要求 (10)3.2 信号发生器的电路设计与仿真 (10)3.2.1硬件设计部分： (10)3.2.2 软件设计部分： (11)3.2.3电路仿真： (15)3.3 信号发生器的实物制作 (21)3.3.1 Protel Dxp制版： (21)3.3.3 测试与调试 (23)3.3.4 心得体会 (24)参考文献 (25)致谢 (26)第一章绪论1.1低频信号发生器的介绍随着电子测量以及很多部门对各种信号发生器的广泛需要以及电子技术的快速发展，促使信号发生器性能提高，种类增多。

基于C8051F单片机的低频信号发生器的设计与应用【摘要】信号发生器设计以C8051F410单片机为核心，采用串口、定时器、D/A 转换、系统总线应用、输入输出接口等，通过在液晶屏下可视化操作界面下参数化调节信号的幅值、脉宽、频率、持续时间，可以得到任意波形。

数据通过串口传给单片机，单片机经过锁存器将数据保存在外部存储器中，通过控制电路启动D/A 转换产生正弦波、三角波。

【关键词】信号发生器；C8051F；DAC；液晶显示器一、引言8051 系列微处理器基于简化的嵌入式控制系统结构，被广泛应用。

C8051Fxxx 系列单片机是完全集成的混合信号系统级芯片，具有与8051 兼容的微控制器内核，与MCS-51 指令集完全兼容。

二、系统原理与组成系统以C8051F121 单片机为核心，通过串口通信将PC 机中的数据传送到单片机中，然后单片机将所接受的数据存放到128k 的外部存储器中。

系统的控制电路启动D/A 转换将外部存储器中的数据转化成模拟信号，生成所需要的波形。

波形的幅值、脉宽、频率、持续时间等参数均可以在VB 程序下进行调节，可以实现任意波形的信号发生功能。

三、前期的实验总结四低频信号发生器系统实现信号发生功能设计目标主要包括以下几个方面：4.1波形的变换应用数/模转换器（DAC），将一连串数组转换为模拟波形，得到方波、正弦波、三角波。

具体可参考实验三。

通过中断切换波形，在示波器上显示。

4.2频率的变换通过系统时钟分频以及采样频率来确定所需要得到的频率。

采用中断切换，可观察频率的改变。

4.3 液晶显示器单片机端软件采用C51 编写。

主要完成单片机的初始化、串口通信和DAC输出设置，单片机的初始化主要是单片机的串口中断打开和系统配置初始化。

通过液晶显示器，实现了与单片机系统的串行通信。

通过运行程序，进行中断操作，可在液晶显示器下显示波形、频率的不同值，结合示波器上的波形进行具体分析。

五软件设计系统软件设计部分包括单片机端和液晶显示器两个部分。

基于单片机的低频信号发生器设计摘要本文设计低频信号发生器，以AT89C52单片机为核心，通过键盘输入控制信号类型和频率的选择，采用DA转换芯片输出相应的波形，同时以示波器进行实时显示信号相关信息，采用汇编语言进行编程，可实现方波，三角波。

锯齿波，正弦波四中波形的产生，且波形的频率可调。

经测试该设计方案线路优化，结构紧凑，性能优越，满足设计要求。

关键词：单片机，DA转换，信号发生器ABSTRACTLow frequency signal generator design, this paper USES AT89C52 single-chip microcomputer as the core, through the keyboard input control signal type and frequency of choice, with DA conversion chip output corresponding waveform, at the same time, the LED display information real-time display signal, using assembly language programming, which can realize square wave, triangle wave. Production of sawtooth, sine wave 4 waveform, and the frequency of the waveform is adjustable. By testing the design scheme of circuit optimization, compact structure, superior performance, meet the design requirements.Key Words:Single chip microcomputer, DA conversion, signal generator目录摘要 (1)ABSTRACT ............................................... 错误！未定义书签。

5 密级：公开科学技术学院NANCHANG UNIVERSITY COLLEGE OFSCIENCE AND TECHNOLOGY学士学位论文THESIS OF BACHELOR（2011— 2015年）题目基于单片机地低频信号发生器地设计学科部：信息学科部专业：电子信息工程班级：电子111班学号： 7020911039学生姓名：付利娟指导教师：陶凌起讫日期： 2014年12月2日—2015年5月26日目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2课题目地 (1)1.3课题任务 (1)第二章硬件设计与方案地选择 (3)2.1 信号发生器工作原理 (3)2.2元件地介绍 (3)2.2.1 单片机地介绍 (3)2.2.2 芯片DAC0832地原理及功能 (4)2.2.3 1602显示屏地原理及功能 (6)2.2.4 芯片LM324地原理及功能 (7)2.3硬件电路地设计和分析 (9)2.3.1电源部分 (9)2.3.2按键输入部分 (10)2.3.3显示输出部分 (10)2.3.4 数据转换输出部分 (11)第三章软件地设计 (12)3.1 程序流程图 (12)3.2 波形实现地程序介绍软件设计 (12)3.2.1 正弦波地设计 (12)3.2.2 三角波地设计 (13)3.2.3 方波地设计 (13)3.2.4 锯齿波地设计 (14)3.2.5 梯形波地设计 (14)第四章性能测试与分析 (15)4.1 输出波形地种类与频率测试 (15)4.2 实物测试结果 (16)总结 (18)参考文献（References） (19)致谢 (20)附录一：硬件电路原理图 (21)附录二：PCB图 (21)附录三：protues仿真图 (22)基于单片机地低频信号发生器地设计专业：电子信息工程学号：7020911039 学生姓名：付利娟指导教师：陶凌摘要:随着20世纪地到来，社会发展地越来越快，越来越多地工作要依靠电子产品来完成，不管在实验还是现实生活中，用函数信号发生器作为测量工具地变得越来越多，不管是在实验室还是在科技研究中，函数信号发生器地用途变得越来越重要.函数信号发生器主要是由硬件和软件两方面来组成地，在硬件方面选择单片机电路，稳压电源电路，数模转换电路，显示电路以及按键控制电路等.在软件方面，主要是利用程序来实现五种波形，在本次设计中要用到dxp软件进行PCB制图，然后编写程序要在Keil uVision环境中编译，通过protues来完成仿真.本次选择单片机来制作主要是因为程序灵活性高，并且编写程序地扩展功能可以随时添加，且信号稳定.关键字：单片机；低频信号发生器；KeilMCU-based low-frequency signal generator designAbstract：With the advent of the 20th century, social development faster and faster, more and more work to rely on electronic products to complete, regardless of in the experiment or in real life, with a function signal generator as the measurement tools become more and more, whether in the laboratory or in scientific and technological research, function signal generator in use today becomes more and more important. Function signal generator is mainly composed of two aspects of hardware and software of, select the microcontroller circuit in hardware, regulated power supply circuit, digital to analog conversion circuit, showing circuit and the key control circuit. In terms of software, mainly is the application to achieve waveform five, in the design to use DXP software for PCB drawing, and then write a program to compile in keil uVision environment, to accomplish through simulation Protues. The choice of single-chip microcomputer to production mainly because of high program flexibility, and the expansion of the program can be added at any time, and signal stability.Keywords: AT89C51。

5.1项目说明基于单片机的低频信号发生器 ............................................................................................. - 1 -5.1 项目说明 .................................................................................................................. - 1 -5.2 设计思路分析 .......................................................................................................... - 2 -5.2.1 模拟量输出通道的结构 .............................................................................. - 2 -5.2.2 D/A转换器 ................................................................................................... - 4 -5.2.3 V/I电压电流转换电路............................................................................... - 27 -5.3 硬件电路设计 ........................................................................................................ - 29 -5.4 软件设计 ................................................................................................................ - 31 -5.5 项目总结 ................................................................................................................ - 45 -基于单片机的低频信号发生器5.1 项目说明信号发生器作为一种常见的应用电子仪器设备，传统的一般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。

成都电子机械高等专科学校毕业设计说明书(论文)设计(论文)题目:低频函数信号发生器的设计专业: 应用电子技术班级:学号: 20 姓名:指导教师:摘要：信号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。

目前使用的信号发生器大部分是函数信号发生器，且特殊波形发生器的价格昂贵。

所以本设计使用的是AT89c51单片机构成的发生器，可产生三角波、方波、正弦波，波形的频率可用程序控制改变。

在单片机的输出端口接DAC0832进行D/A转换，再通过运放进行波形调整，最后输出波形接在示波器上显示。

本设计具有线路简单、结构紧凑、价格低廉、性能优越等优点。

关键词：信号发生器；单片机；波形调整目录第1 章绪论 (2)课题背景 (3)第2章低频信号发生器的方案研究 (3)总体方案论证与设计 (3) (4)第3 章硬件电路的设计 (4)基本原理 (5) (5)AT89C51单片机介绍 (5)D/A转换电路的设计 (7)第4 章软件设计 (10)软件总体设计 (10)程序流程图 (10)主函数流程图 (10)键盘扫描程序 (10)仿真过程 (16)结论 (19)参考文献 (19)第 1 章绪论课题背景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。

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、矩形波信号是常用的基本测试信号。

第1章绪论1.1 信号发生器的现状与发展信号发生器是一种常用的信号源，广泛的应用于电子电路、自动控制和科学实验等领域。

它是一种为电子测量和计量工作提供符合严格技术要求的电信号设备。

因此，信号发生器和示波器、电压表、频率计等仪器一样是最普通、最基本的，也是应用最广泛的电子仪器之一，几乎所有的电参量的测量都需要用到信号发生器。

自六十年代以来，信号发生器就有了迅速的发展，出现了函数发生器、扫描信号发生器、合成信号发生器、控制信号发生器等种类。

各种信号发生器的主要性能指标也都有了大幅度的提高，同时在简化机械结构、小型化、多功能等各方面也有了显著的发展。

1.2 设计内容及方案的确定本课题要求以MCS-51系列单片机为核心，设计一个简易低频信号发生器。

要求能输出0.1～50HZ的正弦波、三角波和方波信号，能方便的用键盘选择不同的输出并在LED显示器上显示。

单片机通过查表的方法完成波形数据要求，输出的正弦波、三角波和方波信号频率在0.1～50HZ可调，系统有启动、调频和不同波形选择按键，转速显示要求至少4位。

根据要求我们组讨论如下：直接采用8位DA转换芯片，让单片机对8位DA芯片进行控制，从而输出波形。

第2章 基于单片机的简易低频信号发生器的设计2.1 总体设计框图图2.1.1总体设计框图如方框图所示根据要求我们组讨论如下：通过C 程序的编译，频率档位选择按键UP 、DOWN 以及波形选择按键SWITCH ，通过数码管显示频率档位和波形。

并且通过DAC0832实现数模转换，最后用示波器观察输出的结果。

2.2 单片机结构及系统工作原理数模转换器器工作原理就是模拟信号数字化的逆过程，模拟信号数字化通过采样、量化、编码完成，那么数字信号模拟化的过程读取二进制码、二进制码权值相加、输出一个总的电流或电压。

这其实就是一个模拟电子计数中的加法器。

量化电平个数相对于数模转换的分辨率，对于低频低成本的信号发生器，为了简化程序设计，所以直接采用8位DA转换芯片DAC0832，让单片机AT89C51对8位DA芯片进行控制，从而输出波形。

基于MSP430单片机的信号发生器设计信号发生器是一种用于产生各种波形信号的仪器，常用于电子实验、通信测试等领域。

本文将基于MSP430单片机设计一个简单的信号发生器，并介绍其原理、硬件电路和软件设计过程。

一、设计原理MSP430是德州仪器（TI）推出的一款低功耗微控制器，具有丰富的外设和易用的开发环境，适合用于嵌入式系统设计。

通过MSP430的数字模拟转换器（DAC）和PWM输出功能，我们可以实现一个基本的信号发生器。

本设计基于MSP430G2553单片机，通过PWM输出产生不同频率的方波，并通过DAC输出控制方波的幅度，从而生成正弦、三角和方波等不同波形的信号。

二、硬件电路设计硬件电路主要包括MSP430G2553单片机、DAC芯片、PWM输出电路和运放放大电路。

1.MSP430G2553单片机MSP430G2553单片机具有16位的定时器，可产生必要的时序信号，以及8位的数字模拟转换器（DAC），可用于控制信号幅度。

2.DAC芯片DAC芯片用于将MSP430的数字信号转换为模拟信号，并控制信号的幅度。

常用的DAC芯片有MAX523和TLV5620等。

3.PWM输出电路PWM输出电路用于产生不同频率和占空比的方波信号。

我们可以利用MSP430的定时器功能或使用外部PWM芯片，如L293D或ULN2803A。

4.运放放大电路运放放大电路用于放大DAC输出的信号，以得到更高的输出幅度。

我们可以选择常见的运放芯片，如LM324或OPA2134三、软件设计过程软件设计主要包括定时器配置、PWM输出配置和DAC控制等模块。

1.定时器配置首先，我们需要配置MSP430的定时器，以产生所需的频率。

通过设定定时器的计数周期和分频系数，可以设置定时器的频率。

2.PWM输出配置接下来，我们需要配置PWM输出。

通过设定PWM期间和占空比，可以产生不同频率和占空比的方波信号。

3.DAC控制最后，我们需要利用MSP430的DAC输出控制信号的幅度。

集成电路课程设计集成电路课程设计 基于单片机的低频信号发生器设计基于单片机的低频信号发生器设计XXX- 1 -集成电路课程设计基于单片机的低频信号发生器设计院 系：专 业： 学 号： 姓 名：指导教师：报告提交日期： 2010 年 9 月集成电路课程设计集成电路课程设计 基于单片机的低频信号发生器设计基于单片机的低频信号发生器设计XXX- 1 -目 录摘要..............................................................................................................................................1 关键词.. (1)1 引言 (2)1.1 本课题研究的现状 (2)1.2 选题及其意义....................................................................................................................2 2 低频信号发生器的设计要求 (4)2.1 功能要求 (4)2.2 技术指标····························································································································4 3 系统设计规划······················································································································53.1 设计方案比较 (5)3.2 系统设计原理.....................................................................................................................5 3.3 系统设计思想 (6)4 主要元器件介绍 (7)4.1 STC80C52简介.................................................................................................................. 7 4.1.1 STC80C52结构........................................................................................................... 7 4.1.2 管脚说明.. (7)4.2 DAC0832简介.................................................................................................................... 9 4.2.1 工作原理.................................................................................................................. 9 4.2.2 引脚图及其功能 (9)4.3 字符液晶LCD1602简介................................................................................................. 10 5 信号发生器硬件设计 (12)5.1 硬件原理框图 (12)5.2 主控电路 (12)5.3 数/模转化及放大电路 (13)5.4 键盘接口电路 (14)5.5 时钟电路 (15)集成电路课程设计集成电路课程设计 基于单片机的低频信号发生器设计基于单片机的低频信号发生器设计XXX- 2 -5.6 显示电路..........................................................................................................................16 6 信号发生器软件设计 (17)7 信号发生器的实物图及其输出波形展示 (18)7.1 正弦波测试 (18)7.2 方波测试 (19)7.3 三角波测试 (20)7.4 锯齿波测试......................................................................................................................20 8 结束语..................................................................................................................................22 参考文献..................................................................................................................................23 致谢............................................................................................................................................24 附录. (25)集成电路课程设计集成电路课程设计 基于单片机的低频信号发生器设计基于单片机的低频信号发生器设计XXX- 1 -基于单片机的低频信号发生器设计摘 要：信号发生器是一种用于产生标准信号的电子仪器，它广泛用于工业生产、科研和国防等各个领域中。

单片机低频信号发生器的设计一、系统分析1、系统实现方案用80C51单片微型机实现整个系统的控制，并提供指令系统。

用可编程接口芯片8255将CPU与外设相连，实现其间数据的并行传输。

外设主要有：16*16显示屏——用于显示提示语；数字显示屏——回显键盘输入；波形发生器——显示不同频率的正弦波。

通过键盘和显示电路，实现人机对话，执行频率和幅值的输入然后由单片机进行判断分析，最后输出需要的结果。

2、基本功能屏幕上显示：正弦波 4:50Hz 5:30Hz 6:20Hz 8:停，用户根据提示，从键盘上输入所选参数，在数字显示屏上回显，在波形发生器上显示相应频率的波形。

汇编语言控制程序的结构如下图示，在键盘输入过程中有相应提示。

二、系统硬件设计1、硬件线路图见附录一2、芯片说明⑴8051单片机MCS－51单片机内部结构：MCS－51单片机包括如下功能部件：一个8位中央处理器；4K/8KB的ROM；128/256B 的RAM；32条I/O口；2个和3个（对8032/8052）定时器/计数器；1个具有5个中断源、2个优先级的嵌套中断结构；1个用于多微处理机通信、I/O或全双工UART（通用异步接收发生器）的串行I/O口，此外还有程序寄存器PC，程序状态寄存器PSW，堆栈寄存器SP，数据指针寄存器DPTR等部件，这些部件集成在一块芯片上，通过内部总线连接，构成完整的微型计算机。

根据8051内部结构和工作原理，可以把上述各功能部件划分为以下五部分：①CPU结构：由运算器（ALU）、控制器（定时控制部件等）和专用寄存器三部分电路构成。

算术逻辑部件ALU：既可进行加、减、乘、除四则运算，也可以进行与、或、非、异或等逻辑运算，还具有数据传送，移位，判断和程序转移等功能。

定时控制部件：起控制器的作用，由定时控制逻辑、指令寄存器（IR）和振荡器（OSC）组成。

专用寄存器组：主要用来指示当前要执行指令的内存地址、存放操作数和指示指令执行后的状态等。