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信号发生器是一种见习的来源，普遍应用于电子电路， 自动控制系统和讲授实# s2 [6 r3 N7 @7 S: K8 v E! w" V0 Q
验等范畴。大部分电流暗号发生器是信号发生器的功效， 并且价格昂贵的特别波形发6 p9 y; U3 k; r0 o
生器。于是，本计划采用单片机AT89C51 组成的发电机可以发生三角波，各类特别
+ ]( T1 P4 U; S9 ^0 _和恣意波形方波，正弦波，频率可以经过扭转波形举行把持。添加外围设备的单芯片
/ a+ N) a/ k0 v矩阵键盘，键盘控制选择波形和频率波形变化，并随LCD 显示器尺寸的频率。输出9 G& l9 k7 h5 d
端口衔接到单片机DAC0832 的D / A 转换器，而后由运算放大器，示波器显示连接
) j9 I S. b1 t3 e上的最终输出波形调整波形。这种设计具有电路简单，结构紧凑，成本低，性能优越1 P% r# Z* F. O" [
# U4 P4 Z0 ~7 Z4 H7 w6 G
1 绪论
z9 m5 ]) ?0 d( }$ h- ]& Z% A波形发生器是电子技术领域中常见的信号源之一，在测量技术的许多领域，) l7 i3 r( p, m, ^( _
自动控制， 通信，传输和热处理已被广泛使用。波形发生器产生了3 个以上的波 n- q9 [8 z' ^" X
形发生器的波形， 该装置可用于分立器件， 集成电路也可使用。主要用于由模拟
4 v6 N" i$ O" ~- f( u电路的传统的信号发生器， 但用于产生低信号这样的模拟信号发生器频率往往需
/ @! V" U+ k2 Q要的RC值很大，因此不仅难以保证参数的精度，尺寸和功耗都很大，而且在社0 {1 ], A& U) v9 e9 A A$ d
会领域的计算机的渗透， 单片机的应用正在不断深入， 传统的信号功能被越来越' H7 Z; Z! X% p
年轻化驱动，单片机可以产生在首选技术精度高，速度快的变频输出波形失真。& G0 s! x$ H5 s' Q8 T
可以最好的输出波形发生器信号所使用的大多数的模拟电路， 但用于产生低频信" N7 j r I7 k4 a& c% B- v
号的这个模拟信号发生器往往需要大量的RC ，所以不仅难以确保参数的准确性，. f4 R5 `! z# Q' q
并且大小和功率消耗是大的， 并在社会领域的计算机普及率， 单片机的应用正在3 n3 W/ u* U/ t% c6 H1 ?
不断深化， 由一个日趋年轻化， 单片机驱动的传统信号功能可产生较佳的技术精' V V" d2 V( o4 V& v3 ^2 Y2 q; t6 x
度高，速度快的变频输出波形失真。如果生产或科研和教学中， 信号发生器是最! J: }; @4 G- ?! B0 _2 w" d! [. M
好的工具，电子工程师信号仿真实验，单信号发生器 - 设计克服了传统方法能* Z" N: W* E9 q3 w- g; Z! B
最好的输出波形的缺陷芯片。本次论坛是作为一个基础来达成一个通用可编程
' J# g" z G& h! YC51的输出波形的频率信号，可以产生方波，三角波，正弦波等周期性波形改变. U! H/ U4 |3 J, R! P; n9 r" j. W- U
程序提供一个简单的电路性能特性优异紧凑， 它有一个功能丰富且稳定， 价格低$ y% d1 g& R: P4 B
廉，操作方便的特点，具有一定的促进作用。
" o% @- D* c8 G在行业的各个方面使用的信号发生器非常广泛，信号发生器是电子测量信号
( u/ K1 @# ? D6 R4 b3 R8 p$ m源作为激励源。自1960 年起，用信号发生器，函数发生器放映，扫频信号发生
5 z6 W. g2 P5 `6 i, E器，合成信号发生器， 可编程信号发生器等新品种的快速发展。不同类型的信号
) a" |1 @6 z5 w! v! F$ ]发生器的主要性能指标也大大提高，同时简化了机械结构，体积小，通用性强，
9 s, G- y1 T$ `; v9 _" Q) p和其他进步也有了显著的进步。近年来，随着GSM，GPRS ， 3G 等无限制的发展，
l& j( @5 P1 x3 X0 I! @国家高度重视其发展，可以想到，随着低价格，很高频率时钟的应用，高性能的0 c- D" f. V, ]5 _8 O8 P' P" X
未来新一代芯片的DDS的， DDS无尽的前景！
; C; {0 Q# I8 ]$ J; L主要的问题是控制信号的设计中遇到的问题，包括频率控制信号，信号类型3 t) e* Y+ Q- z! r; e- A
和信号强度。我们必须使用不同的频率合成器或程序， 如直接使用传统的频率合
3 I- D& y0 |# j: F6 t成器来解决这个问题，变频调速，可实现快速，低噪音和高性能，但由于其结构
% Y( l; w1 d* x# O! l* U" x0 `" H复杂，体积大，成本高，导致难以实现高频谱纯度，以及相位 - 锁相环频率合
6 D) T6 W# i: {成器，它具有良好的窄带跟踪功能， 可以选择有利于集成和小型化的一个良好的9 D& a( r- u. t' L, l4 A
信号频率，但闭时间长，从而使频率切换时间较长，相比之下，解决这个最好的
4 ~3 c2 G; }3 M X! x方法是通过编程单片机实现，稳定性和准确性，以及随时用于价格低廉的原料。
" v+ D/ K; V! s. Z! |, P! ^1.1 选题背景与意义/ C8 `3 Z7 f! s' o
这个问题是一个信号发生器基于微控制器的设计。研究要用到的功能和用法与 {: k& y6 A" C7 u% K
Keil C51 和相关的电子设备有关。由单片机的硬件和软件设计， 硬件和软件可以
9 O% E, ^ V @8 K; M0 Z浙江传媒学院本科毕业论文基于单片机的低频信号发生器% E8 G! D) W+ w5 R* a z {8 j! n, @
更加熟悉联邦调查局的相关知识， 并提高运用知识解决实际问题的能力。微型处
' H$ e4 b K+ _理器用，随机存取数据存储器， 只读程序存储器， 输入和输出电路和其它电路的0 t3 u7 N: i G/ D
超大规模技术的数据处理能力集成到一个在单一芯片上构成了一个小的， 但功能" P5 z( a3 [% P( S6 q
更完善的电脑系统。这些电路可以准确， 快速，高效地完成任务的程序员在软件- V0 n/ F: T. L) m
控制下预先设定。供应链管理20 世纪70 年代出生的。在微电子技术的时间是处$ f! _$ I' H( M R; p7 z" Z
于发展阶段，发展规模也属于集成电路，各种新材料，新技术还不成熟，供应链" m: V; \* j h1 d
管理还处于发展的初级阶段， 组件的集成规模小， 功能比较简单。在第二十世纪
) G, L* p0 D( F5 x: C80 年代早期的80，已经发展到一个高性能的单芯片，如英特尔MCS-51系列90
* T6 B, u# ?9 \5 e年代以来， 供应链管理获得了快速发展， 世界各大半导体公司已经开发出一种更8 `$ S Z3 k" j: e
强大的微控制器。美国微芯科技公司发布了全新一代兼容MCS-51 系列PIC 单片 R1 _( Z3 i# @. ?& e
机，在同行业中引起广泛关注，特别是其产品只有33 RISC 吸引了不少用户。我7 x% c* n% @ v+ p% n
们的微控制器应用始于20 世纪80 年代，虽然发展迅速， 但世界市场的相对份额& R8 @! u# ~* _% q2 N9 F$ A* e
仍然很低。到目前为止， 由于中国的微电子技术和制造工艺都相对落后和外国供/ l/ H! w8 e F
应链管理竞争等原因， 中国目前还没有生产出了自己的单芯片设计。单片机目前
$ r1 Z$ X( h- j1 V) e7 L$ L# E主要集中在国内，而且在低中档应用，常用的是8 位或16 位微控制器，微控制6 X: P7 O) O% }; |; @+ ]
器和DSP 宏和其他高端应用还处于初始阶段。在1980 年以前，都属于模拟信号
! i3 `) o4 w1 `5 @; h发生器，用电阻和电容，电感和电容，谐振器，振荡器电路产生一个同轴电缆或
- m- b% m& m7 n: W* e3 l其它功能的正弦波形。改变可变频率的机械部件， 如电容器或谐振器来完成的调, `& Y) _$ [: d% X0 J) Z. d
整范围从动通常是有限的。1980 年以后，数字技术的日益成熟，信号发生器和 p% ~# e" { \1 `8 p. m
广大不再使用数字电路使用的是机械传动。数字合成信号发生器变得十分方便，+ {* C4 e2 G" a, i; @2 ]$ F0 o
覆盖很宽的频率范围，高输出的动态范围，易于编程，适用性和易用性。同时，
/ X' o6 j. W' u1 T( ?0 Z微控制器的快速发展也导致基于微控制器的信号发生器的快速发展， 如：任意波
& o/ t# a8 t1 i7 g* ~. h形发生器，矢量波形发生器。更广泛地使信号发生器。
' p1 Q( O! ~. R. o/ P7 \2 国内外研究现状+ Y3 a& L+ E7 I. o6 x! q9 T8 }7 u
2.1 波形发生器历史发展状况
* F/ b2 n# j/ n$ X4 a随着电子技术，尤其是军用电子技术创新带来了新的武器系统发展的电信号
9 L! N7 @7 {1 x/ G. X的频率极限值和应用， 信号带宽和调制带宽的不断扩大， 增加了调制类型， 增加
+ w( d% \- n/ _! g的程度任何波形，频率分辨率的速度和灵活性的大大提高。信号发生和采集技术，
8 J9 e# n# m2 `3 `新的挑战——电子测试的两个基本领域越来越复杂的信号， 现代科技专注于高速* w/ x% E. K# f- i4 a! I
波形任意波形发生器， 宽带高分辨率数字化仪， 数字存储示波器等高性能宽带测
9 @. r8 d( g8 p试设备技术。' o0 t3 T$ C, {& R" |% m8 G
浙江传媒学院本科毕业论文基于单片机的低频信号发生器. e$ a, U7 o9 j% w7 ?/ |8 b) r
2.2 波形发生器当前现状分析 c# t: K/ a* \0 |* K. W4 Q
2.2.1 波形获取
& Y' a) j. A" d在波形采集， 数字采样技术是非常广阔的， 数字电位器技术， 数字存储示波) @: [# ^: j2 D: c# g
器（ DSO ） ，数字化仪，波形分析仪和其他仪器几乎完全依赖于采样技术，
% c$ M7 B5 r$ D& h3 v7 b6 }而基于数字中频技术， 实时无线通信频谱分析仪其他分析仪和测试设备， 数字采
! a6 D5 g* [' {) ], ]3 Y \样和实时信号处理技术已经成为核心技术体系。此外，在A / D 采样率和精度的
: u* | C U& T不断提高，既不好也不日益复杂的DSP 原理及技术，射频/微波测试设备技术， }4 C# c! n3 _; l5 K# ^8 b# T
实现实时处理从传统转变为数字采样获取和核心技术， 扫描的基础上， 时域中的+ g7 v4 j& f- b
测试设备，如数字示波器，高分辨率数字化仪等的核心技术。，在实时采样正% ~/ u9 o6 n. t" q
在成为一个现代化的电子仪器， 电子测量仪器和方法来改变共用系统的重要类型
9 ]. D2 H9 w H( |# }% h7 I( c的方向
& o2 S/ s) v! @4 O4 ^$ g, @该电信号随时间的变化的观察是完全模拟示波器初始仪器， 模拟示波器接受
1 v1 L0 _6 B W0 R6 ]2 t2 ?输入的模拟信号， 并显示在模拟形式的信息。一度被广泛应用于各个领域这个模
G- w* d. v. G4 z& Q拟示波器。
; G4 Q3 g7 M. y# P, y如今示波器技术变幻莫测， 根据各行业的需求是不同的， 有各种各样的示波9 r2 J& w$ T7 M+ b$ _8 D
器的发展趋势。3 g' P2 c. |7 R$ |3 R! R6 {
2.2.2 多时域测量. ?3 F2 A4 e& N3 Q
这方面的例子包括光信号，信号的两种以及其他各种各样的串行总线信号。
, r- u& l. l- A/ s$ ?) S% E/ u% U在大多数情况下， 这些信号的时域信号。与不同的周期分量的信号， 与多个时间
- D6 L# ?1 V3 @$ ]3 S; s& s轴。。我们的仪器的多域信号的测量和分析的更有效的作用。' s; H7 {0 d7 J& v7 }
2.2.3 便携性6 D/ [, m6 V0 s) _4 ~2 B
在过去，高性能示波器示波器的性能和较低的体积大，携带，并且用户可
1 M6 M7 s* f* N以选择其中的一个。而通常情况下，对于高速闪速转换器A / D转换，还需要具
% r7 T' \% i) R5 k X, o, |' K有相同的原理，从而出现了一个大的电路规模，高能耗的缺点相对更多的比特。3 r3 l! G0 m/ ]5 _0 y! s
A / D 转换是决定的重要因素波形测量仪产品规格，人们一直在准求迅速快捷的3 K1 o+ d$ p- }" v7 f8 R' y( h
A/ D 转动变换器件的开发。
8 D! L0 R1 y, n L; y( O2.2.4 实用性$ k3 D: X- @9 r* E; s
从这个角度来看，有数字示波器的发展空间巨大。对于前述的多时域测量，/ N! C2 x. V3 {5 ^
不仅提供大内存的波形捕获功能， 而且允许用户在不丢失整体和部分波形关系的' m, x, R% I9 c ]5 }1 o. Z" k
浙江传媒学院本科毕业论文基于单片机的低频信号发生器9 W/ W2 f) C" j/ T
情况下滚动显示数据， 并使滚动操作和显示更新的响应时间尽可能短。因此，仪# x. G+ C- g5 s: {) o
器的实用性是追求期间没有放松。。! {& }- d+ l* r0 ^0 }; R+ [
2.3 波形发生器趋势预测
$ h% A. T1 m- M6 `; f2.3.1 数据处理功能
E" z! T; ]0 K* F. c6 k! z1 c在寻求波形准寻仪器容易拿着的时候， 超级伟大的处理数据的能力也是未来1 {4 u6 C9 s* N
发展的大趋势。要实现这一功能， 需要使用功能强大的数据处理电路， 它也取决
: e7 K9 b& B: ?4 l( t于半导体技术的进步和持续改进结构。' a$ q6 h& m5 s& `' T0 X5 u5 x S( Q
2.3.2 任意波形发生器
/ T# r& c6 F2 m) J7 i1 z趋势波形发生器是更高的采样率， 更高的分辨率和更大的存储容量， 目前比! \2 T& h( [7 k# F4 u# N
1GHz的实时带宽产品少， 而且分辨率只有8，不能满足移动通信和高速网络测量$ j. h" Y4 T! e6 S U7 K
要求的快速发展。数字存储示波器，任意波形发生器综合指数有显著差异， 20GS/s
6 d/ B2 Y9 _, K$ b' ]" n# b之前的采样率和6GHz，相比于4.8gs/ 和2GHz带宽采样率。恣意波图形发生器首要
+ `4 G% P$ `: J0 }# _追赶数字存储形式波， 往前推进， 因为在电路中， 很高速度的任何波的发的器具4 t, n1 z1 S) T; |7 Z
的核心东西是一个数字和模拟的转换器具速任意波形发生器的核心部件是一个
3 H& S5 X/ ~, e数字/模拟转换器，该方法仍具有很大的后劲，显然缺少市场需求。' X" g* p" @, g4 {. B9 H
3 方案研究& r1 o w+ l6 L3 P1 Q
3.1 系统设计. Q) A4 E* b0 X' r- o
经过反省，我们确定方案如下：利用AT89S52 单片机采用程序设计方法产
3 @. w3 `( [& P2 x2 |+ |8 h生锯齿波、正弦波、矩形波三种波形，再通过D/A 转换器DAC0832 将数字信号" o s1 T* C: U
转换成模拟信号， 滤波放大， 最终由示波器显示出来， 通过键盘来控制三种波形
, w) y- j6 N- b的类型选择、频率变化，最终输出显示其各自的类型以及数值。
) n9 ^( `! T( e设计要求
0 P5 X5 y. N2 v7 R- F1)、计划单片机采用软件设计方法产生三种波形+ r3 E; M0 z4 w
2）、三种波形可通过键盘选择: v' m7 t' J$ @2 |3 g* A4 H
3）、波形频率可调
3 J4 p5 D" p8 b) \$ ^4）、需显示波形的种类及其平率, \7 ~/ y: Q( ]7 g8 w5 y
浙江传媒学院本科毕业论文基于单片机的低频信号发生器
7 R/ t( \" _3 g7 b0 _8 l8 {( a' e方案设计与论证# z6 e+ X1 z; x9 p1 W2 o4 a
信号发生电路方案论证0 Q L. H# I E7 s
方案一：通过单片机控制D/A ，输出三种波形。此方案输出的波形不够稳定，
1 \3 Y; w; P3 o7 s3 v* i* B抗干扰能力弱，不易调节。但此方案电路简单、成本低。" g' E( E7 n5 g @8 a5 R" _& j+ |0 n W
方案二：使用传统的锁相频率合成方法。通过芯片IC145152，压控振荡器搭
6 o) m5 K, A: _# ]) R( C' a* e接的锁相环电路输出稳定性极好的正弦波， 再利用过零比较器转换成方波， 积分) H9 d- P& p( Q6 `; i7 s0 [
电路转换成三角波。此方案，电路复杂，干扰因素多，不易实现。4 }% [. a1 o% Y- l/ b
方案三：利用MAX038 芯片组成的电路输出波形。MAX038 是精密高频波形* {8 C2 F2 v5 Y) y# l4 ~" b
产生电路， 能够产生准确的三角波、方波和正弦波三种周期性波形。但此方案成* k3 j4 U7 X2 u d6 m
本高，程序复杂度高。
6 L b2 r* f; h9 E以上三种方案综合考虑，选择方案一。
: Y1 \* N% v( p1 N单片机的选择论证
( [$ a; m) X! G7 \% l1 T' Q! t方案一： AT89S52 单片机是一种高性能的8 单片机。它是由计算机的中央
7 f. |: x0 w: Z: S处理机的CPU，存储器，寄存器， I / O 中的集成电路芯片生产的接口，从而构
) b9 n! l' ?0 E5 V4 n- z成一个更完整的计算机，并且其价格便宜。
7 T& |+ B$ N% D) ]- y8 V$ d方案二： C8051F005 单片机是完全集成的混合信号片上系统，以8051 单片1 m4 X2 Y7 o2 y2 ^& t
机为核心的兼容，完全兼容MCS-51 指令集。除了标准的数字外围元件8052，
. D# J2 u' T% o$ ^+ ^3 ^7 L2 H并且还集成了模拟中使用的片上数据采集和控制系统和数字外设， 部件和其他功
' x2 A; R# S8 v1 c能，及快速的执行速度。但其价格比较昂贵
; ?9 i3 P6 C" n% i- c& Y以上两种方案综合考虑，选择方案一, q+ l- M+ ]- i7 f
显示方案论证6 M& `) k: `1 {' ^
方案一：采用LED 数码管。八个发光二极管LED 数码管，反过来每个数字1 I- p3 l2 Y+ U* C( K
显示每个字符。由于人眼有视觉， 当每个数字显示之间的时间间隔比人眼更小的. F9 k- [3 `' {
持久性的特点，可以感觉不到1/16s闪烁，看到的是每个数字亮起。使用数字显
7 ^5 H4 s4 P' ~: u2 J1 l示编程更容易，但要显示更多的内容，和数字控制无法显示的字母。+ g$ \% P1 |+ m( a0 I8 v: q
方案二：采用LCD 液晶显示器1602。其功率小，效果明显，显示编程
( D# }" U% v; a& c) N+ l3 g& X容易控制，可以显示字母。9 R- O& ?' i2 z9 T& x1 [, _9 V# G: ]
浙江传媒学院本科毕业论文基于单片机的低频信号发生器* v) p; ~ T$ A& u
以上两种方案综合考虑，选择方案二。4 b4 J, h9 v6 c2 E: t3 @
键盘方案论证
, J, H+ ~4 c8 a, M# ^' }6 X方案一：矩阵式键盘。矩阵式键盘的按键触点接于由行、列母线构成的矩阵- u) \. V- v) U
电路的交叉处。当键盘上没有键闭合时， 所有的行和列线都断开， 行线都呈高电
" P" f, M; s! U K( | j平。当某一个键闭合时，该键所对应的行线和列线被短路。0 i* H$ c |7 g/ D# D3 ]7 _( L
方案二：编码式键盘。编码式键盘的按键触点接于74LS148 芯片。当键盘
r8 H: P2 z. M2 Q% t* s上没有闭合时，所有键都断开，当某一键闭合时，该键对应的编码由74LS148# D! X0 ]* m3 f: c4 O
输出。7 d+ ?# U" v$ M* ]7 g; _0 E9 ]
以上两种方案综合考虑，选择方案一。0 Q; E9 m7 t8 P/ ` F+ a$ V
! x$ p/ v% Y8 i0 N
6 e. }2 k/ s) C
0 I& ?' d) e) t- ~9 _# G! r, i% D |
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发表于 2019-11-11 09:10
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