1、潍坊科技学院毕业设计（论文）论文题目： 多功能信号发生的设计 系 部： 汽车工程学院 专业班级： 机电一班 学 号： 201102060010 姓 名： 孙书波 指导教师： 刘华新 潍坊科技学院毕业设计( 论文)报告I汽车工程学院毕业论文评分表题 目： 多 功 能 信 号 发 生 器 的 设 计 学生姓名： 孙 书 波 学号： 专 业： 机电一体化 班级： 机电一班 参 照 标 准序号项目内容权重分值 观 测 点 优秀90-100良好80-89中等70-79及格60-69不及格60评 分(权重分值)工作态度师生互动独立工作能力1平时工作态度情况0.20 100按进度完成任务情况应用理论情况要点
2、表达合理性2课题完成质量0.20 100动手能力综合前人研究成果3 创新 0.10 100创新见解和做法格式规范程度摘要、正文写作4设计论文撰写质量0.50 100逻辑性和条理性评 分 合 计指导教师意见： 指导教师姓名：院系意见： （系部盖章）注：第 1、2、3、4 项由指导教师评分总评分等级：优秀（90-100）、良好（ 80-89）、中等（70-79）、及格（60-69）、不及格（60 以下）。潍坊科技学院毕业设计( 论文)报告II目 录ABSTRACT.II第 1 章 绪 论 .III1.1 课题背景 .III1.2 课题意义 .IV第 2 章 信号发生器的方法研究 .V2.1 总体方
3、案设计 .V2.2 模块划分 .V第 3 章 硬件电路的设计 .VII3.1 基本原理 .VII3.2 资源分配 .VII3.3 子模块具体设计 .VIII3.3.1 AT89C51 单片机介绍 .VIII3.3.2 按键电路 .XII3.3.3 D/A 转换电路的设计 .XIV3.3.4 I/V 转换波形输出电路 .ILM324 工作原理 .I图 3-27 系统信号变换 .II双极性输出实现 .II；潍坊科技学院毕业设计( 论文)报告II多功能信号发生器的设计摘 要摘 要：单片微型计算机（简称单片机）作为微型计算机的一个很重要的分支，自它诞生以来至今，以其极高的性能价格比以及一系列人所共识的
4、优点，受到越来越多的工程技术人员的重视。现在，单片机已广泛地应用在机电设备过程控制、自动检测、家用电器和数据处理等各个方面。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、正弦波等多种特殊波形和任意波形，波形的频率可用程序控制改变。通过键盘控制波形频率的增减以及波形的选择，并用了 LCD 显示频率大小。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；多功能；单片机 潍坊科技学院毕业设计( 论文)报告IIIDesign of mult
5、ifunction Signal generatorABSTRACTBeing a main branch of micro-computer and by its advantage of its much higher ratio of property to price the Single-Chip Micro-Computer (SCMC),since it has been invented up to now ,has attracted more and more engineers and technicians to pay their attentions to its
6、application field. Now, SCMC has been widely used in mechanical and electrical equipment process control, automatic detection, each respects such as household appliances and data processing.This design USES AT89c51 generator that can produce triangle wave, square wave, sine wave and so on a variety
7、of special waveform and arbitrary waveform and the frequency of the waveform can be changed by program control. Through the keyboard we can control waveform frequency increasing or decreasing of the waveform and choose the size and frequency of the LCD display. We can connect DAC0832 D/A in the outp
8、ut of the micro controller port conversion, and then through the op-amp waveform adjustment we can display the final output waveform on the oscilloscope. This design has the following advantages such as simple circuit, compact structure, low cost and superior performance.Key words： signalgenerator；m
9、ultifunction ；singlechip micro-computer潍坊科技学院毕业设计( 论文)报告IV第 1 章 绪 论1.1 课题背景信号发生器是一种能产生标准信号的电子仪器，是电工、电子工业生产和实验中经常使用的电子仪器之一。信号发生器种类较多，性能各有差别，但它们都可以产生不同频率的正弦波、调幅波调频波信号，以及各种频率的三角波、方波、锯齿波和正负脉冲波信号等。利用信号发生器输出的信号，可以对元器件的性能及参数进行测量，还可以对电子产品和电工整进行指数验证、参数调整及性能鉴定。在多数电路传递网络中、电容与电感组合电路，电容与电阻组合电路及信号调制器的频率中都可以得到广泛的应
10、用。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，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、材料试验、教学实验、机械振动试验、生物医学、动态分析等领域，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。譬
11、如在示波器、电视机等仪器中，为了使电子按照一定规律运动，以利用荧光屏显示图像，常用到锯齿波产生器作为时基电路。但市面上能看到的仪器在频率精度、带宽、波形种类及程控方面都已不能满足许多方面实际应用的需求。各类功能的半导体集成芯片的快速生产，使我们研制一种低功耗，能产生多种波形并具有程控等低频的信号发生器。1.2 课题意义平时常用信号源产生正方波，弦波，三角波等常见波形作为待测系统的输入，测试系统的性能。单在某些场合，我们需要特殊波形对系统进行测试，这是传统的数字信号发生器和模拟信号发生器很难胜任的。便携式和智能化越来越成为仪器的基本要求，对传统仪器的数字化，智能化，集成化也就显得尤为重要。利用单
12、片机的强大功能，设计合适的人机交互界面，使用户能够通过手动的设定，设置所需波形。潍坊科技学院毕业设计( 论文)报告V该设计课题的研究和制作全面说明对低频信号发生系统要有一个全面的解、对低频信号的发生原理要理解掌握，以及低频信号发生器工作流程：波形的设定，D/A 转换，单片机，显示和各模块的连接通信等各个部分要熟练联接调试，能够正确的了解常规芯片的使用方法、掌握简单信号发生器应用系统软硬件的设计方法，进一步锻炼了我们在信号处理方面的实际工作能力。1.3 本课题在国内外的研究现状多频、调幅、TTL 等的信号发生器需求大。二十一世纪，随着集成电路技术的迅猛发展，出现了很多类型的工作频率可过数 GHz
13、 的 DDS 芯片，同时也推动了函数波形发生器的进一步发展，2003 年，Agilent 的产品 33220A 能够产生 17 种波形，最高频率可达到 20M，2005 年的产品 N6030A 能够产生高达 500MHz 的频率，采样的频率可达 1.25GHz。从以上的的产品可以看出，函数波形发生器发展是很快。 潍坊科技学院毕业设计( 论文)报告VI第 2 章 信号发生器的方法研究2.1 总体方案设计信号发生器的实现方法主要有以下几种：方案一：使用晶体管、运放 IC 等通用器件制作，更多的则是用专门的函数信号发生器 IC 产生。早期的函数信号发生器 IC 系列，如L8038、BA205、XR2
14、207/2209 等，它们的功能单一，频率上限不到 300kHz，无法产生较高频率的信号，频率和占空比不能独立调节。方案二：利用专用直接数字合成 DDS 芯片的函数发生器：能产生任意波形并达到很高的频率,但成本较高。方案三：采用 AT89C51 单片机和 DAC0832 芯片，直接连键盘和终端显示。此方案主要对 AT89C51 型号单片机的各个 I/O 接口充分利用. P1 口是连接键盘以及接显示电路,P2 口连接 DAC0832 输出波形.这样可以充分利用单片机各个接口,而不在多用其它芯片,从而降低了系统的成本.也对按照系统便携式低频信号发生器的要求所完成.占用空间小,使用芯片少,低功耗。综
15、合考虑，方案三各项性能和指标都优于第一和第二种方案，输出频率更稳定，充分体现了模块化设计的要求，而且器件均为通用器件，在市场上较常见，价格低廉，样品制作成功的可能性更大，所以本设计采用第三种方案。2.2 模块划分本次设计所研究的就是对所需要的某种波形输出对应的数字信号，再通过 D/A 转换器和单片机转换输出一组连续变化的 05V 的电压脉冲，再通过显示部分显示其频率以及波形。按照波形设定，D/A 转换，51 单片机连接，键盘控制和显示五个模块进行设计。最后通过系统仿真，做出电路板成品。从而简化人机交互，具体设计模块如图潍坊科技学院毕业设计( 论文)报告VII模块介绍：1.波形设定：对波形进行手
16、动设定2.D/A 转换：使用 DAC0832 把数字信号转换为模拟信号3.单片机部分：系统核心4.键盘：用按键来控制输出波形的种类和数值的输入5.显示部分：显示波形的频率系统要求便携式低功耗，所以在硬件电路建立前首先粗略计算一下整个系统所需的功耗。考虑单片机部分（有最小系统，D/A 转换，键盘接口，扩展部分显示等部分）的功耗大小，机器体积小，价格便宜，耗电少，频率适中，便于携带。潍坊科技学院毕业设计( 论文)报告VIII第 3 章 硬件电路的设计3.1 基本原理按键复位电路AT89C51LCD显示D/A转换芯片电流电压转换电流波形输出低频信号发生器系统主要由 CPU、D/A 转换电路、电流/电压转换电路、按键和显示电路、电源等电路组成。其工作原理为当按下第一个按键就会分别出现三角波、锯齿波、方波、正弦波，并且LCD 显示波形数据和频率。3.2 资源分配运算放大器采用 LM324；
