单片机控制阶梯波信号发生器

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。

信号发生器方案设计1、方案设计与选择达到目的的方案比较多，在设计前根据实际情况选择最优方案：采用软件与硬件相搭配的方法，这样就会涵盖软硬件的长处：既有了硬件方面的性能和高速，又有软件方面的灵活和人性化，加上键盘来控制，LED显示和其他设备，这样形成的发生器性能好，也可以拓展它的功能，比如利用单片机A T89 C51和8位D/ A转换芯片DAC0832，实现正弦波等常见波形的发生，并且可以接受外部按键来切换波形，调节频率和幅值。

此方案利用单片机构成的应用系统有较高的可靠性，系统的扩展和系统的配置灵活方便。

可以轻松创建各种类型的系统，并且软硬件利用率高。

因此选本方案作为设计的方案。

2、设计原理简介该仪器原理图如图2-1，总体原理为：单片机构建的低频信号发生器，产生所需的四种波形，用C语言写程序，控制单片机就能产生想要的波形信号，并用键盘进行功能转换和频率控制，然后通过DA转换形成波形信号，然后通过运放放大显示出波形，然后显示器会显示输出的波。

AT89C51单片机DAC0832复位键键盘数码管显示图2-1 信号发生器原理框图本方案其主要模块包括复位电路、时钟信号、键盘控制、D/A 转化及LED 显示。

其各个模块的工作原理如下：（1）键盘模块是用于控制信号输入的类型频率，当按键按下时，可以通过单片机编程读取闭合的键号，实现相应的信号输出。

其主要步骤：a、判断有没有键按下；b、去抖动，延时100ms 左右；c、识别被按下的键号；d、处理，实现功能。

（2）单片机复位电路用于初始化接口；（3）D/A 转换就是把数字量变成模拟量。

芯片的数字信号转换为模拟信号，输出相应的电流值，然后由运放提取电压值，最后利用示波器显示波形。

（4）时钟信号是产生单片机工作的时钟信号，控制着计算机的工作节奏，可以通过提高时钟频率来提高CPU的速度。

CPU的定时和计数一般用时钟信号。

（5）LED 显示器是有多个二级管组成。

3、设计功能(1) 按键GW、SW、BW、QW、WW分别控制信号频率的个、十、百、千、万位按键BX控制波形的转换选择按键ZKBZ、ZKBJ分别控制方波占空比的加减按键FW控制电路的复位滑动变阻器阻值改变会影响电压，可以控制波形的幅度（2）本方案输出利用8位LED显示器，用于显示输出信号的类型和频率，如1KHz正弦波，显示为1.01000。

阶梯波信号发生器6阶梯目录第一章：绪论1.1 设计题目1.2 设计要求1.3 题目分析及构思第二章：总体设计与实践2.1 总体方框图2.2 电路原理分析第三章：测试及其分析3.1 定性说明和定量计算3.2 仿真第四章：程序设计历程4.1 仿真实现过程中遇到的问题及排除措施4.2 设计心得体会附录：参考文献第一章绪论1.1【设计题目】：设计题目：阶梯波信号发生器1.2【设计要求】：设计要求： 1.设计一个能产生周期性阶梯波的电路；2.阶梯波周期在20ms 左右；3.输出电压范围10V ；4.阶梯个数4个以上； 5频率可调；6，输出电压可调。

.1.2【设计要求】：设计能产生周期性阶梯波的电路：tu o oU 0.25U55550.5U 0.75U图2 阶梯信号发生器输出波形示意图1.3【题目分析及构思】：阶梯信号发生器可由电压跟随器、555定时器构成的多谐振荡器、六进制计数器、缓冲器、反相求和电路及反相器组成，其框图如图6.3.1所示。

该电路能产生6个台阶的阶梯波。

图6.3.1 阶梯信号发生器框图信号发生器产生三角波通过电压跟随器进入555定时器构成的多谐振荡器，，电路形成自激振荡，输出为矩形脉冲，输出的矩形脉冲通过六进制计数器进行计数，计数结果通过缓冲器进入反相求和电路进行波形相加，形成反相的阶梯波形，输出结果再通过反相器输出为正相阶梯波形。

第二章总体设计与实践2.1【总体方框图】图6.3.1 阶梯信号发生器框图2.2【电路原理分析】需要信号发生器来作为信号源。

用运算放大器、电阻和可调电阻构成电压跟随器，具有电压跟随作用。

555定时器构成的多谐震荡器，由震荡器产生自激震荡产生矩形脉冲，电路的充放电常数决定波的周期，所以用555定时器构成的多谐震荡器来控制阶梯波的周期。

计数器74LS90D调为六进制计数，用来控制阶梯波的阶梯数。

缓冲器用来缓冲信号。

反相求和电路用来将信号相加，形成反相的阶梯波形。

然后再通过反相器形成正相6个阶梯的阶梯波形。

目录1引言 (1)2方案的设计 (2)2.1设计题目 (2)2.2设计内容及要求 (2)2.3设计方案的比较 (2)2.4设计的原理 (2)2.5设计功能 (3)3硬件设计 (4)3.1原理框图 (4)3.2主控电路 (4)3.3数/模转换电路 (5)3.4串行通信电路 (6)3.5控制开关接口电路 (7)3.6数码管显示电路 (8)4软件设计 (9)4.1主程序模块 (9)4.2定时中断模块 (9)4.3编写程序 (10)5仿真波形图 (19)6相关软件的介绍 (21)6.1 Keil uVision2软件的介绍 (21)6.2 proteus仿真软件的介绍 (21)6.3 ISIS智能原理图输入系统 (21)7总结 (24)参考文献 (25)附录 (26)1引言在计算机控制技术、电子技术飞速发展的今天，信号发生器的应用越来越广，对信号发生器的频率稳定度、频谱纯度、频率范围和输出信号的频率微调分辨率提出越来越高的要求，普通的频率源已经不能满足现代电子技术的高标准要求。

国内外纷纷设计制作先进的信号发生器，从实用价值来看，各高校中信号发生器应用极为广泛，能够设计出低成本、高精度的信号发生器并推广使用具有非常重要的意义。

随着大规模集成电路技术的发展，中央处理器(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、(I/O)接口、定时器/计数器和串行通信接口，以及其他一些计算机外围电路等均可集成在一块芯片上构成单片微型计算机，简称为单片机。

单片机具有体积小、成本低，性能稳定、使用寿命长等特点。

其最明显的优势就是可以嵌入到各种仪器、设备中，这是其他计算机和网络都无法做到的。

基于单片机的信号发生器的设计，以性价比相对较高的AT89C51单片机为核心，以简单、廉价的元器件构筑，能够产生高精度、高纯度的方波、三角波、锯齿波、正弦波，同时可以实现波形自由切换，以及频率在线调整。

目前购买的信号发生器价格昂贵，功能强大，实际在高校开展实验过程中用到最多的是低频函数信号发生器。

《单片机控制多功能信号发生器》篇一一、引言随着科技的不断发展，单片机技术在电子设备中的应用越来越广泛。

单片机控制的多功能信号发生器作为一种重要的电子设备，被广泛应用于通信、雷达、测控等领域。

本文将介绍一种基于单片机的多功能信号发生器的设计与实现，包括其基本原理、硬件设计、软件设计、实验结果及结论等方面。

二、基本原理多功能信号发生器是一种可以生成多种不同类型信号的电子设备。

其主要由信号源、处理器、控制器等部分组成。

单片机作为控制器的核心部分，通过对信号源的调制和解调，实现不同类型信号的生成与输出。

此外，通过控制软件对多功能信号发生器进行参数设置，可实现对不同频率、幅值等参数的精确控制。

三、硬件设计（一）整体设计硬件设计是多功能信号发生器的关键部分。

主要包括单片机系统、信号源模块、输出模块等部分。

其中，单片机系统是整个硬件设计的核心，负责实现对信号源的控制与输出。

（二）单片机系统单片机系统是多功能信号发生器的核心控制部分，采用先进的C8051F系列单片机。

该单片机具有高速、低功耗等特点，可实现对信号源的精确控制与处理。

此外，该单片机还具有丰富的I/O接口，可方便地与其他模块进行连接与通信。

（三）信号源模块信号源模块是多功能信号发生器的关键部分之一，主要实现不同类型信号的生成与输出。

根据实际需求，可设计多种不同类型的信号源模块，如正弦波、方波等。

（四）输出模块输出模块负责将生成的信号进行输出。

根据实际需求，可设计多种不同类型的输出模块，如模拟输出、数字输出等。

此外，还需考虑输出模块的抗干扰能力及稳定性等因素。

四、软件设计（一）总体设计软件设计是实现多功能信号发生器功能的关键部分。

主要采用C语言进行编程，实现对单片机的控制与处理。

软件设计主要包括主程序、中断程序等部分。

（二）主程序设计主程序是软件设计的核心部分，负责实现对单片机的初始化设置及对各模块的控制与处理。

在主程序中，需根据实际需求设置不同的参数及模式，以实现对不同类型信号的生成与输出。

单片机控制多功能信号发生器近年来，随着科学技术的快速发展，信号发生器在科研、教育和工业领域起着至关重要的作用。

为了满足不同领域的需求，不断有新的信号发生器被开发出来。

其中，成为了当前研究的热点之一。

是一种通过单片机控制的模块化设备，能够生成多种不同频率、振幅和波形的信号。

它通常由单片机、数字-模拟转换器(DAC)、运算放大器、振荡器以及外部接口电路等组成。

首先，单片机作为控制核心，能够实现对信号发生器的各个参数进行精确控制。

通过单片机的数字输出口，可以控制DAC输出的模拟信号的振幅和偏置电压。

通过单片机的定时器和计数器模块，可以实现对信号的频率和周期进行调控。

同时，利用单片机的程序设计功能，可以实现各种信号波形的生成和信号的复杂操作。

其次，DAC是信号发生器中的重要部件，它能够将单片机输出的数字信号转化为相应的模拟电压信号。

通过改变DAC输入的数字值，可以实现对信号发生器输出信号的不同振幅的控制。

而运算放大器可以起到对信号进行放大、衰减、滤波等功能，保证信号的质量和稳定性。

再次，振荡器是实现信号的基础设备，通过控制振荡器的工作频率和频率分辨率，可以实现不同频率信号的发生。

振荡器通常是由晶体振荡器、电压控制振荡器(VCO)和锁相环(PLL)等组成。

单片机通过控制这些振荡器的工作方式和频率参数，可以满足不同频率要求的信号发生。

最后，外部接口电路可以实现信号发生器与外部设备之间的连接和信息传输。

例如，通过串口或者USB接口，可以将信号发生器连接到计算机，实现通过计算机控制信号发生器的操作。

同时，外部接口电路还可以实现信号发生器和其他仪器设备之间的同步工作，提高系统的整体性能。

总之，的应用范围广泛，它既可以满足科研单位的各种需求，也可以应用于教育和工业领域。

通过合理的设计和优化，可以使信号发生器具备更加丰富、多样的功能，为科研和产业的发展做出更大的贡献综上所述，单片机在多功能信号发生器中的应用具有重要意义。

《单片机控制多功能信号发生器》篇一一、引言随着科技的进步和电子技术的快速发展，单片机技术被广泛应用于各种电子设备中。

其中，单片机控制的多功能信号发生器以其灵活性、可编程性和高可靠性等优点，在通信、雷达、测试测量等领域发挥着重要作用。

本文将详细介绍单片机控制多功能信号发生器的设计原理、主要功能、实现方法及优缺点分析。

二、设计原理单片机控制多功能信号发生器以单片机为核心，通过编程控制实现各种信号的输出。

其主要设计原理包括信号源设计、单片机控制系统设计和输出电路设计三个部分。

1. 信号源设计：信号源是信号发生器的核心部分，通常采用直接数字合成（DDS）技术或波形存储器技术实现。

DDS技术具有频率、相位和幅度可调的特点，而波形存储器技术则可以实现多种标准波形的存储和输出。

2. 单片机控制系统设计：单片机控制系统负责接收用户指令，对信号源进行控制，并实现信号的输出。

系统采用C语言或汇编语言进行编程，具有高效率、高可靠性和易于修改的特点。

3. 输出电路设计：输出电路负责将单片机控制系统的指令转化为实际的信号输出。

通常采用运算放大器、滤波器等电路实现信号的放大、滤波和整形等功能。

三、主要功能单片机控制多功能信号发生器具有以下主要功能：1. 多种波形输出：可输出正弦波、方波、三角波等标准波形，以及用户自定义的任意波形。

2. 频率、相位和幅度可调：通过单片机控制系统，可实时调整信号的频率、相位和幅度。

3. 多种触发方式：支持外部触发和内部触发两种方式，可满足不同应用场景的需求。

4. 实时监控与控制：可通过计算机或手机等设备，实时监控信号发生器的状态，并进行远程控制。

5. 高精度和高稳定性：采用先进的DDS技术和高精度AD/DA转换器，保证信号的高精度和高稳定性。

四、实现方法单片机控制多功能信号发生器的实现方法主要包括硬件设计和软件设计两个部分。

1. 硬件设计：硬件设计包括单片机最小系统设计、信号源电路设计、输出电路设计和电源电路设计等。

「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。

单片机控制多功能信号发生器单片机控制多功能信号发生器随着科技的不断发展，信号发生器作为一种重要的测试仪器，在电子测试、通信、仪器仪表等领域起着至关重要的作用。

传统的信号发生器通常采用模拟电路实现，功能性较弱，而单片机技术的应用使得信号发生器在功能和精度上得到了极大的提升。

单片机是一种集成电路，拥有微型计算机的主要功能。

它能实现信号波形的生成、调节和控制，并可根据需求自由组合各种信号类型，从而实现多功能信号发生器。

本文将介绍单片机控制多功能信号发生器的设计原理和实现过程。

单片机控制多功能信号发生器的设计原理主要包括信号调制、数字量转模拟量、频率调节和幅度调节等四个方面。

信号调制是将基础信号通过调制技术改变其频谱分布，实现产生各种不同类型的信号。

数字量转模拟量是将数字信号转换为模拟信号，以实现准确的波形生成。

在单片机控制信号发生器的设计中，需要使用到模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）。

ADC可以将模拟信号转换为数字信号，从而实现信号的数字处理。

而DAC则可以将数字信号转换为模拟信号，实现信号的输出。

这两个模块是信号发生器的核心组成部分，能够实现信号的准确生成和输出。

在频率调节方面，通过利用单片机的定时器和计数器功能，控制输出波形的频率。

定时器可以产生特定频率的方波，通过对方波进行计数调节，可以实现各种频率范围的信号输出。

同时，利用定时器的计数功能还可以实现产生连续的波形。

在幅度调节方面，通过控制DAC输出的电压水平，可以实现信号的幅度调节。

为了增加信号发生器的多功能性，单片机控制可实现信号的调频、调幅和调相等功能。

通过单片机的编程，可以改变调频、调幅和调相的参数，从而实现各种信号的变换。

例如，通过改变调频的参数，可以实现产生不同频率的信号。

通过改变调幅的参数，可以实现产生不同幅度的信号。

通过改变调相的参数，可以实现产生不同相位的信号。

这样，信号发生器的功能将大大增强，能够满足不同测试和研究的需求。

单片机技术课程设计说明书课题名称目录引言 (3)一设计任务 (3)1设计内容 (3)2设计要求 (3)二芯片功能介绍 (3)三总体功能图和总原理图 (5)四程序流程图 (6)1 锯齿波程序流程图 (6)2 三角波程序流程图 (7)3 梯形波程序流程图 (8)4 方波程序流程图 (9)5 正弦波程序流程图 (10)6 整体程序流程图 (11)五程序设计 (12)六仿真测试 (16)七总结与体会 (19)八参考文献 (20)引言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。

这次的设计分为五个模块：单片机控制及显示模块、数模转换模块、波形产生模块、输出显示模块、电源模块。

使用AT98C52作为主控台结合芯片DAC0832产生1HZ-10HZ频率可调的五种信号波（锯齿波、三角波、方波、梯形波、正弦波）。

这几种波形有几个开关控制，可以随意进行切换，十分方便。

另外，波形的频率和振幅也可以通过开关进行更改。

可以说这次的设计操作简单，内容丰富，而且电路快捷明了。

1设计任务1.1设计内容以单片机为基础，设计并开发能输出多种波形（正弦波、三角波、锯齿波、梯形波等），且频率、幅度可变的函数发生器。

1.2设计要求设计借口电路，将这些外设构成一个简单的单片机应用系统，画出接口的连接图和仿真图，并编写出控制波形的程序。

2芯片功能介绍2.1、DAC0832芯片介绍：DAC0832为一个8位D/A转换器,单电源供电,在+5~+15V范围内均可正常工作。

基准电压的范围为±10V,电流建立时间为1μs,CMOS工艺,低功耗20mW。

DAC0832的内部结构框图如下图所示。

图2.1 DAC0832的内部结构框图2.2 DAC0832的外部引脚及功能介绍图如下：图2.2 DAC0832介绍2.3 DAC0832的应用：DAC0832一是用作单极性电压输出，二是用作双极性电压输出，最后是用作程控放大器。

2.4 DAC0832与8031的连接方式：DAC0832的与单片机的连接方式有三种方式：（1）单缓冲；(2)双缓冲、(3)直通方式。