1、 毕 业 设 计 （论 文）设计（论文）题目:_基于单片机的信号发生器设计_ 单 位（系别）：_学 生 姓 名：_专 业：_班 级：_学 号：_指 导 教 师：_答辩组负责人：_填表时间： 20 年 月重庆邮电大学移通学院教务处制编 号：_审定成绩：_重庆邮电大学移通学院（毕业设计）I摘 要随着现代电子技术的飞速发展，电子测量技术不断完善，信号发生器作为电子测量技术的关键设备也不断更新，信号发生器的频率精度和频率稳定性已成为关注的焦点，国内信号发生器频率精度不高，频率稳定性差，成为约束信号发生器技术发展的瓶颈。本文从提高信号发生器的频率精度和稳定性的角度出发，利用单片机和频率控制实现信号幅度数
2、字存储和转换的方案和实现。在本文中，对信号发生器硬件系统的设计过程进行了研究，并进行了电路设计，充分发挥了高精度，高稳定性的特点。然后，软件系统的设计从整体软件流程图计划。整个软件系统分为程序初始化模块，键盘显示模块，频率控制字计算模块，频率控制字传输模块等，频率输出控制更准确。在本文中，分析了数字信号发生器组装和调试的硬件系统，组装和调试过程，故障现象的组装和调试过程进行了分析和解决;在完成硬件系统的基础上，然后软件逐步调试，获得准确的测试数据，通过最终的测试数据验证数字信号发生器具有高精度和高稳定性的优异性能。最后，本文总结和展望了整个设计和验证过程，提出了进一步提高信号发生器精度和稳定性
3、的思想。它还提出了如何提高输出频率范围的想法。如何进一步提高数字信号发生器的性能和未来的研究工作。【关键词】信号发生器 髙性能 高精度 高稳定度 单片机重庆邮电大学移通学院（毕业设计）IIABSTRACTWith the rapid development of modern electronic technology, electronic measurement technology continues to improve, the signal generator as the key equipment of electronic measurement technology is
4、also constantly updated, the signal generator frequency accuracy and frequency stability has become the focus of attention, the domestic signal generator frequency Accuracy is not high, the frequency stability is poor, become a constraint signal generator technology development bottleneck. In this p
5、aper, the frequency and stability of the signal generator to improve the accuracy and stability of the use of single-chip and frequency control to achieve signal amplitude digital storage and conversion program and implementation.In this paper, the signal generator hardware system design process was
6、 studied, and the circuit design, give full play to the high precision, high stability characteristics. Then, the software system is designed from the overall software flow chart. The whole software system is divided into program initialization module, keyboard display module, frequency control word
7、 calculation module, frequency control word transmission module, focusing on frequency control word calculation method improvement, frequency output control more accurate.In this paper, the hardware system, the assembly and debugging process of the digital signal generator assembly and debugging are
8、 analyzed and the process of assembling and debugging the fault phenomena is analyzed and solved. On the basis of the hardware system, the software is gradually debugged and obtained accurately Of the test data, through the final test data to verify that the digital signal generator with high accura
9、cy and high stability of the excellent performance.Finally, this paper summarizes and prospects the whole design and verification process, and puts forward the idea of further improving the accuracy and stability of the signal generator. It also raises the idea of how to increase the output frequenc
10、y 重庆邮电大学移通学院（毕业设计）IIIrange. How to further improve the performance of digital signal generator and future research work.【Key words】signal generator high performance high precision high stability single chip重庆邮电大学移通学院（毕业设计）IV目 录摘 要 .IABSTRACT.II引 言 .1第一章 绪 论 .2第一节 研究背景 .2第二节 研究现状 .2第三节 研究目的及意义 .4第二章
11、方案设计 .6第一节 方案比较 .6一、方案一 .6二、方案二 .6三、方案三 .7四、选出方案 .7第二节 芯片选择 .7一、方案一 .7二、方案二 .8三、选出方案 .9第三章 电路设计 .10第一节 基本原理 .10第二节 单片机资源分配 .10一、单片机基本原理介绍 .10二、AT89S51 工作原理 .14第三节 资源分配 .14第四节 电路原理 .15一、DAC0832 芯片原理 .15二、DAC0832 工作原理 .16第五节 MC1403 .18第六节 LM324 电压放大器 .19第四章 软件设计 .20第一节 主程序框架 .20第二节 子程序框架 .21一、锯齿波形 .21
12、二、三角波形 .22三、正弦波形 .22四、方波波形 .23五、延时程序 .24第五章 测试结果展示 .25第一节 仿真波形 .25一、锯齿波 .26二、三角波 .26三、正弦波 .27四、方波 .27重庆邮电大学移通学院（毕业设计）V第二节 产生各波形的数据 .28第三节 波形结果分析 .28总 结 .29参考文献 .30致 谢 .31重庆邮电大学移通学院（毕业设计）1引 言如今是科技和仪器仪表高度智能化的信息社会快速发展的时代，电子技术进步，带来根本性的变化。在现代电子领域，单片机的应用不断深入，将导致传统的控制和检测技术的创新。该仪器由高可靠性，高性价比等组成。广泛应用于办公，家电，智能
13、自动化系统等多个领域。从家里可以看到冰箱，电视和音响车。因此，单片机技术的发展和应用已经成为衡量一个国家工业发展水平的重要标准。信号发生器是一种常用的信号源，广泛应用于科研，生产实践和教学实验等领域。特别是在科学研究实验的通信系统中，通常需要使用各种不同的频率和相位信号，如正弦波，三角波，方波和锯齿波，因此多功能信号发生器被广泛应用。在今天的数字时代，由信号发生器组成的经典模拟电路已经逐渐远离人们，被简单的电路，多功能，低功耗的数字电路所取代。未来将会有越来越多的数字信号发生器在各种科技领域和工程实践中使用，为人们的日常生活带来更多的便利。重庆邮电大学移通学院（毕业设计）2第一章 绪 论第一节
14、 研究背景信号发生器也称为信号源，是一种可以产生波形，频率和幅度的不同测试信号的仪器。是现代电子技术发展的重要组成部分，是电子测量技术的关键设备。广泛应用于生产实践，科研教学实验等诸多领域。信号发生器主要为被测电路提供所需的波形，然后使用其他仪器来测量所需的性能参数。信号发生器在各种实验测试和实验应用中不是一个测量仪器，而是作为信号源，根据不同需要生产各种不同频率，不同波形，不同幅度的测试信号提供给被测电路满足测量电路测量和各种电路调试的实际需要。信号发生器根据不同方式产生的信号，可分为正弦信号发生器，功能发生器，脉冲发生器，扫描发生器等。国产低端信号发生器一般由自激振荡信号产生，可产生正弦波
15、，方波，三角波，锯齿波等常用标准波形。波形发生器一般采用模拟电路技术，由分立元件组成，电路结构复杂，只能产生几个简单的波形，输出波形幅度稳定性差，电路尺寸大，功耗大，频率可调频率，使用 的电位器进行频率调节，难以得到固定值的频率，输出频率精度和频率稳定性不高，调试困难，已经无法适应现代电子技术的发展要求。第二节 研究现状信号发生器又称函数发生器，指用于产生被测电路所需特定参数的电测试重庆邮电大学移通学院（毕业设计）3信号的仪器。作为当前科研、教学、制造业中一种最常见的通用仪器，市场上常见的信号发生器波形种类有限，输出波形一般固定为正弦波、三角波、锯齿波和方波，不能实现有时在实验或工程应用中需要
16、的特殊信号，给用户使用带来不便。传统的信号发生器作为一种实验用信号源设备，可以不采用单片机芯片，而完全利用 555 振荡电路由硬件搭接而成，但该结构产生的正弦波信号、矩形波信号和三角波信号却存在波形失真、操控难、频率范围小、结构复杂和体积大等缺陷。在生产实践和科技研究过程中，如工业、农业、通信、生物医学等领域常常要用到低频信号发生器。而由硬件电路构成的低频信号源因其所需的电阻和电容制作上较难，所以参数的精度难以保证；更因其存在体积大、损耗显著、漏电等弱点，在实际应用过程中，电路复杂程度会大大增加，性能往往难以令人满意。国外仪器制造商一直关注信号发生器的输出频率准确度和稳定性问题，长期在这一领域
17、进行数字化频率的专项研究已取得重大突破，直接数字频率综合技术采用数字合成信号发生器正在成为信号源开发的最新方向。直接数字频率合成技术是近几年发展迅速的新技术。它是一种新的频率合成方法。采用数字处理技术，将先进的数字信号处理理论和方法引入频率合成领域。从相位的概念出发，采用数字采样技术，用高速内存做查找表，通过数字形式的波形，由高速数模转换器 DAC 产生所需的数字合成信号。它产生的信号具有频率分辨率高，波形稳定性好，变频速度快，频率分辨率高，连续输出相位，易于功能扩展和全数字集成的优点。因此，它广泛应用于通信，仪表，测控，自动控制等领域。因此，其应用越来越广泛，因为许多电子系统是不可或缺的重要
18、组成部分。美国 AD 公司推出高度集成的频率合成器AD9850 DDS 技术是典型的产品之一。单片机是将中央处理器、存储器、定时器/计数器、输入输出接口等主要计算机部件集成在一块芯片上，它是在大规模集成电路技术的基础上发展起来的。因其独特的结构形式，单片机承担了许多大中型计算机无法完成的工作，被广泛的应用于工农业生产、科研、国防及日常生活的各个领域。单片机的制造商主要有荷兰的 Philip 公司、日本的 NEC 公司以及美国的 Intel、Motorola 公司等。和通用微型机相比，单片机主要有以下几个方面的优势重庆邮电大学移通学院（毕业设计）41.使用方便、可靠性高由于单片机内部功能强，系统
19、扩展方便，因此系统的硬件设计非常简单。而且单片机采用三总线结构，减少了芯片之间的连线，抗干扰能力强，可靠性高。2.体积小、低功耗单片机把运算器等基本功能部件集成在一块芯片上，具有较高的集成度，因此单片 机应用系统结构简单、功能全、体积小，适合在强磁场环境下工作；而且所用电源单一，功耗低。3.功能强大、扩展性强为了满足工业控制要求，一般单片机的指令系统都有极丰富的转移指令，可以直接 对 I/O 口进行各种操作，运算速度快，实时控制功能强。并能方便地扩展外部的 ROM、 RAM 及 I/O 接口，与许多通用的微机接口兼容，方便对应用系统的设计。 4.性价比较高、易于产品化单片机具有价格便宜、体积小
20、、插接件少、调试安装简单等特点，使单片机系统拥 有很高的性能价格比。同时单片机开发工具都具有很强的软硬件调试体系，大大缩短了产品的开发周期，系统易于产品化，大量用于携带式产品和家用消费类产品。低频信号源采用单片机程序来设计产生，不仅可以有效的改善电路结构复杂、频率 覆盖系数难以达标、信号频率不够稳定等缺点，而且由于采用了软硬件结合的方式，在硬件电路连接不变的情况下，通过改变程序代码，就能实现频率的高低转换，频率稳定度高，抗干扰能力强。线路使用的都是常用元器件，构成简单，价格低廉。第三节 研究目的及意义随着中国现代化和经济发展的飞速发展，中国在各个科技和生产领域取得了长足的进步。这对相应的测试仪器和测试方法提出了更高的要求。输出频率
