毕业设计49函数发生器的设计
课程设计_函数发生器的设计
课程设计报告西南大学计算机与信息科学学院课程设计指导教师评定成绩表指导教师评定成绩：指导教师签名：年月日西南大学本科学生课程设计任务书函数发生器的设计摘要函数信号发生器是一种能能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。
函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。
现在我们通过对函数信号发生器的原理以及构成设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的简易发生器。
我们通过对电路的分析，参数的确定选择出一种最适合本课题的方案。
在达到课题要求的前提下保证最经济、最方便、最优化的设计策略。
按照设计的方案选择具体的原件，焊接出具体的实物图，并在实验室对焊接好的实物图进行调试，观察效果并与课题要求的性能指标作对比。
最后分析出现误差的原因以及影响因素。
关键字：方案确定、参数计算、调试、误差分析。
1.1问题的提出设计一个函数发生器使得能够产生发波、三角波、正弦波。
1、主要技术指标频率范围10Hz~100Hz，100Hz~1000Hz，1kHz~10kHz频率控制方式通过改变RC时间常数手控信号频率通过改变控制电压Uc实现压控频率VCF输出电压正弦波Up p≈3 V 幅度连续可调;三角波Upp≈5 V 幅度连续可调;方波Upp≈14 V 幅度连续可调.波形特性方波上升时间小于2s；三角波非线性失真小于1%；正弦波谐波失真小于3%。
2、设计要求（1）根据技术指标要求及实验室条件自选方案设计出原理电路图，分析工作原理，计算元件参数。
（2）列出所有元、器件清单报实验室备件。
（3）安装调试所设计的电路，使之达到设计要求。
（4）记录实验结果。
1.2基本原理1、函数发生器的组成函数发生器一般是指能自动产生正弦波、方波、三角波的电压波形的电路或者仪器。
电路形式可以采用由运放及分离元件构成；也可以采用单片集成函数发生器。
根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，本课题介绍方波、三角波、正弦波函数发生器的方法。
函数发生器的设计------模拟电子技术课程设计
搭建仿真模型：根据设计要求，搭建函数发生器的仿真模型
设定仿真参数：设定仿真所需的参数，如频率、幅度、相位等
模拟电子技术课程设计中的函数发生器设计
模拟电子技术课程设计是电子工程专业的必修课程
设计目标：掌握模拟电子技术，提高实践能力
高精度和高稳定性：函数发生器将更加精确和稳定，满足更高要求的测试需求
技术挑战：如何实现高精度、高稳定性的函数发生器
市场竞争：如何应对国内外竞争对手的挑战
市场需求：如何满足不同行业对函数发生器的需求
发展趋势：如何把握未来函数发生器的发展趋势，如智能化、网络化等
汇报人：
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设计背景：模拟电子技术在电子工程领域具有广泛应用
函数发生器是模拟电子技术课程设计中的重要项目
设计目标：实现一个具有一定频率和幅度的函数发生器
设计方案：采用模拟电子技术，设计一个具有一定频率和幅度的函数发生器
实现方法：采用模拟电子技术，设计一个具有一定频率和幅度的函数发生器
设计步骤：设计电路、制作电路、测试电路、调试电路
科研教育：用于科研实验和教育教学，进行信号发生和模拟
电子测量：用于测量电子设备的性能和参数
通信系统：用于模拟通信信号，进行通信系统的测试和调试
便携性和小型化：函数发生器将更加便携和小型化，方便携带和使用
网络化和远程控制：函数发生器将支持网络化和远程控制，方便远程操作和监控
数字化和智能化：函数发生器将更加智能化，能够自动生成和调整信号
组成结构：包括振荡器、放大器、滤波器、调制器等部分
应用领域：电子测量、通信、雷达、自动控制等领域
显示和操作界面：显示信号发生器的工作状态和参数设置，并提供操作界面供用户进行参数设置和操作。
简单函数发生器的设计
简单函数发生器的设计函数发生器（function generator）是一种能生成不同函数形式输出信号的仪器。
它广泛应用于电子、通信、自动控制等领域，用于测试、仿真、教学以及其他各种应用。
函数发生器通常由以下几个组成部分组成：信号源、波形形状选择电路、频率选择电路和幅度控制电路。
下面将分别对这些部分进行设计。
首先是信号源。
在函数发生器中，常用的信号源有信号发生器和稳压电源。
信号发生器产生正弦、方波、三角波等各种波形信号。
稳压电源用于提供稳定的电压输出。
这里我们选择使用信号发生器作为信号源。
接下来是波形形状选择电路。
波形形状选择电路用于选择输出信号的波形形状，包括正弦波、方波、三角波等。
这里我们采用多路开关电路来实现波形形状的选择。
多路开关电路可以通过切换不同的开关状态来选择不同的波形形状。
然后是频率选择电路。
频率选择电路用于选择输出信号的频率。
一种常见的频率选择电路是使用可变频率振荡器（VFO）。
可变频率振荡器可以通过调节电路中的电阻、电容或电感等参数来改变输出信号的频率。
最后是幅度控制电路。
幅度控制电路用于控制输出信号的幅度大小。
一种常用的幅度控制电路是使用可变增益放大器。
可变增益放大器可以通过调节放大器的增益来改变输出信号的幅度。
综上所述，一个简单函数发生器的设计包括信号源、波形形状选择电路、频率选择电路和幅度控制电路四个部分。
其中信号源使用信号发生器，波形形状选择电路使用多路开关电路，频率选择电路使用可变频率振荡器，幅度控制电路使用可变增益放大器。
通过调节这些电路的参数，我们可以生成不同形式的函数输出信号。
函数发生器在电子、通信、自动控制等领域具有广泛的应用。
它可以用于测试电路的频率响应、幅度响应等性能指标，也可以用于信号仿真和教学实验。
由于函数发生器的灵活性和可调节性，它成为了各种实验和应用中不可或缺的仪器之一。
函数发生器的设计与制作
第一章绪论函数信号发生器本来是一种超低频仪器，不打为所注意，但近几年来，情况发生了极大的变化。
现在函数发生器，不仅可以产生各种各样的数学波形，而且还具有某些专用仪器的能力，如频率合成、扫描、调制（调幅、调频与调相）。
以上这些功能在台式函数发生器与调控函数发生器与程控函数发生器之间权衡选用，前者常被称作“便携式”，后者通常用于自动测试的设备中。
由于函数发生器性能价格比较很好，应用范围日益扩大。
据报道，函数发生器在国外已成为设计人员在工作台上不可缺少的信号源。
所有先进的函数发生器都具有这样或那样的灵活性，由外部电压选择发生器的频率是它的共同点；另一特点是，滞留偏置可调，可按具体实验要求调节输出信号的直流电平。
波形空度比可调。
因而波形形状可变。
许多函数发生器具有可调的起/止相位鉴别器，相位锁定，以及具有触发输入或门控输出的选择，有的发生器还可以借操作人员把伪隨机噪声加到波形上，以使用于噪声环境，也可以把所有产生的信号相位锁定于外接源的相位上。
第二章总体电路方案设计与选择2.1设计要求1.输出的各种波形工作频率范围0.02Hz～1kHz连续可调。
2.正弦波幅值±10V，失真度小于1.5％。
3.方波幅值±10V。
4.三角波峰峰值20V；各种输出波形幅值均连续可调。
2.2设计的基本方案方案一：由RC桥式电路振荡产生正弦波，再经整形积分产生方波和三角波。
由运算放大器进行设计,如图2-2所示：图2-2函数发生器原理图1采用振荡电路获得正弦波,再由比较器获得方波,最后通过积分电路获得三角波。
方案二：用ICL8038集成函数信号发生器所需信号。
接入外部电路后ICL8038的9、3、2引脚就可分别产生方波、三角波、正弦波，频率调节部分通过其它的引脚接外电路来完成 .然后从ICL8038出来经过选择开关选择所需波形进入LM31D8进行放大和幅度调节，最后从LM31D8出来的波即为频率和幅度可调的方波，三角波和正弦波。
函数发生器的设计
函数发生器的设计函数生成器的设计是一种用于生成函数对象的工具，它可以根据特定的需求和规则自动创建函数。
这种设计模式可以提供更灵活和可重用的代码结构，使开发人员能够更容易地创建和管理各种不同类型的函数。
函数生成器的设计可以包括以下几个关键组成部分：1.接口设计：-函数生成器应该定义一个明确的接口，使开发人员能够方便地使用和配置生成器。
这可以包括输入参数、输出类型和其他必要的选项。
-接口设计应该尽量简洁和易于理解，以便于其他开发人员能够轻松地使用和扩展生成器。
2.参数和选项处理：-函数生成器应该能够接受一些输入参数和选项，以便根据这些参数和选项生成不同类型的函数。
例如，可以通过参数来指定生成函数的名称、参数列表、返回类型等。
-生成器应该能够验证和处理输入参数和选项，以确保生成的函数符合预期的规范和需求。
3.函数生成逻辑：-生成器应该定义一个生成函数的逻辑，根据输入参数和选项来创建函数对象。
这可以包括使用模板、元编程或其他技术来生成函数的源代码。
-生成器应该能够根据不同的需求和规则生成不同类型的函数。
例如，可以根据输入参数和选项生成不同的函数体、返回值或异常处理逻辑。
4.函数对象的包装和管理：-生成器应该能够将生成的函数对象包装成可执行的代码，并提供一些管理函数对象的功能。
这可以包括保存函数对象到文件、加载函数对象、执行函数对象等。
-包装和管理函数对象的功能可以提供更方便和可靠的方式来使用和维护生成器生成的函数。
5.错误处理和异常处理：-生成器应该能够处理输入参数和选项的错误，并提供适当的错误消息和异常处理机制。
这可以包括输入验证、异常捕获和错误提示等。
-错误处理和异常处理的功能可以提高生成器的健壮性和可靠性，使开发人员能够更好地调试和优化生成器的代码。
函数生成器的设计可以根据具体的需求和场景进行扩展和定制。
例如，可以根据不同的编程语言、应用领域或项目需求来设计特定的函数生成器。
此外，还可以结合其他设计模式和技术，如工厂模式、装饰器模式、元编程等，来增强生成器的功能和灵活性。
函数发生器的设计
函数发生器的设计(总21页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--1.课程设计的目的和任务设计目的函数发生器作为电子教学中一种必不可少的实验仪器，在很多的实验中都要用到它，它可以产生正弦波、方波、三角波和锯齿波，通过对它的学习和制作，可以使我们更好的掌握它的内部构造和基本原理，同时本次课程设计还具有以下几点意义：（1）掌握电子系统的一般设计方法；（2）培养综合应用所学知识来指导实践的能力；（3）掌握常用元器件的识别和测试；（4）熟悉常用仪表并且了解电路调试的基本办法。
（5）通过焊接实物来提高自己的动手能力，通过实物调试来提高自己的分析和总结能力课程设计的要求及技术指标（1）设计方波——三角波——正弦波函数信号发生器（2）频率范围三段：10～100Hz，100 Hz～1KHz，1 KHz～10 KHz；（3）正弦波Uopp≈3V，三角波Uopp≈5V，方波Uopp≈14V；（4）输出电压幅度连续可调，线性失真小；（5）设计、组装、调试函数发生器；（6）焊接实物；（7）撰写课程设计报告。
2 总体电路方案设计与选择函数发生器的组成函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。
根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件 (如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管)，也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块8038)。
产生正弦波、方波、三角波的方案有多种，如首先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变换成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可以首先产生三角波—方波，再将三角波变成正弦波或将方波变成正弦波等等。
下面对不同的方案做一个对比。
方案对比方案一：由RC桥式电路振荡产生正弦波，再经整形积分产生方波和三角波。
图1 方案一优点：RC桥式电路适合于产生低频振荡信号，振幅和频率较稳定，频率调节方便。
函数发生器设计范文
函数发生器设计范文函数发生器是一种能够生成函数的工具，它可以根据用户的需求和输入，自动生成特定的函数。
函数发生器可以大大简化函数的编写过程，提高开发效率。
它可以根据用户的需求生成不同类型的函数，包括数学函数、统计函数、逻辑函数等等。
在本文中，将详细介绍函数发生器的设计原理和实现方法。
一、函数发生器的设计原理1.输入处理：函数发生器会接收用户输入的需求和参数。
用户可以输入所需要的函数类型、函数名、参数个数等。
函数发生器会将这些输入进行解析和验证，以确保输入的合法性和正确性。
2.函数生成：根据输入的需求和参数，函数发生器会自动生成相应的函数代码。
生成函数的方法可以有多种，包括字符串拼接、模板填充、代码生成器等。
在生成函数代码的过程中，函数发生器还可以根据需求自动导入相关库或模块，以实现所需功能。
3.输出：函数发生器会将生成的函数代码输出，通常可以选择输出到文件、打印到控制台或返回给调用者等。
输出的函数代码可以供用户直接使用，也可以进一步进行修改和定制。
二、函数发生器的实现方法1. 输入处理：函数发生器可以使用Python的命令行参数解析库（如argparse）来进行输入处理。
用户可以通过命令行传入参数，也可以通过交互式输入参数。
函数发生器根据输入的参数解析生成所需的函数信息。
2. 函数生成：函数发生器可以使用Python的字符串拼接功能来生成函数代码。
根据用户输入的参数，可以使用格式化字符串的方式将所需的函数信息填充到代码模板中。
函数发生器还可以使用Python的模板引擎库（如Jinja2）来生成函数代码。
模板引擎可以将函数信息和代码模板分离，使得生成的代码更加清晰和可维护。
以下是一个简单的示例：```pythonimport argparse#输入处理parser = argparse.ArgumentParserparser.add_argument('--function', help='Function type')parser.add_argument('--name', help='Function name')parser.add_argument('--parameters', help='Function parameters')args = parser.parse_args#函数生成template = '''def {name}({parameters}):#函数体pass'''function_code = template.format(name=,parameters=args.parameters)#输出print(function_code)#输出到文件with open('function.py', 'w') as f:f.write(function_code)```用户可以通过命令行输入参数来指定所需的函数类型、函数名和参数个数。
函数发生器电路的设计
函数发生器电路的设计函数发生器是一种用于产生各种波形信号的电路。
它广泛应用于电子测试、仪器仪表、通信和音频设备中。
函数发生器可以产生多种波形，如正弦波、方波、三角波和锯齿波等。
设计一个函数发生器电路需要考虑到以下几个方面：1.波形生成器：波形生成器是函数发生器电路的核心部分。
它由振荡器和滤波器组成。
振荡器一般采用反馈电路，如RC电路、LC电路或晶体振荡器。
滤波器可以通过电容、电感等元件来实现，用于调整波形的频率和幅值。
2.频率控制电路：函数发生器应具备频率可调的功能，可以通过调节电路中的元件值或电压来改变输出波形的频率。
常见的频率控制电路有电位器、电子开关和频率锁相环等。
3.幅值控制电路：函数发生器应具备幅值可调的功能，可以通过调节电路中的元件值或电压来改变输出波形的幅值。
常见的幅值控制电路有电位器、变压器和运算放大器等。
4.波形调制电路：函数发生器通常还具备波形调制的功能，可以通过调节电路中的元件值或电压来改变输出波形的形状。
常见的波形调制电路有振荡电路、计数器和加减法器等。
下面将以正弦波函数发生器的设计为例，详细说明函数发生器电路的设计步骤：1.确定频率范围：首先需要确定函数发生器的频率范围，例如1Hz至100kHz。
2.确定振荡器的类型：根据频率范围，选择合适的振荡器类型。
一般低频区可以采用RC电路，高频区可以采用晶体振荡器。
3.计算振荡器的元件值：根据所选振荡器类型和频率范围，计算振荡器所需的元件值，如电阻、电容或晶体的参数。
4.选取滤波器类型：根据所需的波形形状，选择合适的滤波器类型。
例如，如果需要输出纯净的正弦波，可以采用低通滤波器。
5.计算滤波器的元件值：根据所选滤波器类型和频率范围，计算滤波器所需的元件值，如电容、电感或电阻的参数。
6.添加频率控制电路：根据设计需要，选择合适的频率控制电路。
例如，可以使用电位器或变压器来实现频率的可调。
7.添加幅值控制电路：根据设计需要，选择合适的幅值控制电路。
课程设计函数发生器的设计
课程设计函数发生器的设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握函数发生器的基本概念，理解其工作原理；2. 使学生能够运用函数发生器进行常见函数的生成与变换；3. 帮助学生了解函数发生器在现实生活中的应用。
技能目标：1. 培养学生使用函数发生器进行实验操作的能力；2. 提高学生运用函数发生器解决实际问题的能力；3. 培养学生团队协作，进行实验数据分析和处理的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对电子技术及实验操作的热爱，培养学习兴趣；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的准确性和可靠性；3. 培养学生将所学知识应用于实际生活的意识，增强实践能力。
课程性质：本课程为电子技术实验课，结合理论知识，以实践操作为主。
学生特点：学生处于高中阶段，具有一定的电子技术基础，对实验操作感兴趣，但需引导和培养团队协作能力。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调实验操作规范，培养学生实际操作能力和团队协作精神。
通过本课程的学习，使学生在掌握函数发生器相关知识的基础上，提高实践应用能力。
二、教学内容1. 函数发生器的基本原理与结构：介绍函数发生器的功能、分类、工作原理及主要组成部分；- 相关教材章节：第五章第二节“函数发生器的基本原理”2. 函数发生器的操作与使用：讲解函数发生器的操作方法、功能键使用、波形设置等；- 相关教材章节：第五章第三节“函数发生器的操作与应用”3. 常见函数的生成与变换：通过实际操作，让学生掌握正弦波、方波、三角波等常见函数的生成与变换；- 相关教材章节：第五章第四节“函数发生器生成常见函数”4. 函数发生器的实际应用：分析函数发生器在电子技术领域及现实生活中的应用案例；- 相关教材章节：第五章第五节“函数发生器的应用实例”5. 实验操作与数据分析：组织学生进行实验操作，指导学生正确记录和分析数据，培养团队协作能力；- 相关教材章节：第五章实验“函数发生器的使用与数据分析”教学内容安排与进度：第一课时：函数发生器的基本原理与结构；第二课时：函数发生器的操作与使用；第三课时：常见函数的生成与变换；第四课时：函数发生器的实际应用；第五课时：实验操作与数据分析。
函数发生器设计
函数发生器设计函数发生器是一种能够生成函数的工具，它可以根据用户的需求自动生成符合要求的函数。
在软件开发中，函数是程序的基本构建块之一，通过函数的组合和调用，可以实现各种功能。
但是在实际开发中，有时候我们需要编写大量相似的函数，这样会增加代码量，并且容易引入错误。
因此，设计一个函数发生器可以提高开发效率，减少代码冗余，并且提高代码的可维护性。
1.函数类型定义：函数发生器应该支持生成不同类型的函数，例如数学运算函数、字符串处理函数、数据结构函数等。
因此，需要定义一个函数类型的抽象模型，包括函数的输入参数和返回值。
2.函数参数生成：函数发生器需要根据用户的需求生成函数的输入参数。
可以通过用户提供的参数类型和数量，随机生成参数值，或者根据一定的规则生成参数。
3.函数体生成：函数发生器需要根据用户的需求生成函数的实现代码。
可以通过用户提供的函数逻辑描述，将其转化为代码实现。
也可以通过函数体模板，根据用户需求替换其中的占位符，生成最终的函数体。
4.函数命名和文档生成：函数发生器应该支持为生成的函数自动生成命名和文档。
可以通过用户提供的函数功能描述，结合一定的规则生成函数的命名。
同时，还可以根据函数的输入参数和返回值，自动生成函数的文档，包括参数描述、返回值描述和函数功能描述等。
5.函数生成策略：函数发生器应该支持不同的函数生成策略。
例如，可以提供随机生成函数的功能，每次生成不同的函数；也可以提供基于模板的生成功能，根据用户提供的模板生成函数。
同时，还可以支持用户自定义生成策略，根据用户的需求生成函数。
6.函数生成工具：函数发生器应该提供一个易于使用的界面，让用户能够方便地生成函数。
可以通过命令行工具、图形化界面或者网页应用等方式提供函数生成的功能。
同时，还可以提供函数的导出功能，将生成的函数保存为文件，方便用户在其他项目中使用。
总之，函数发生器是一个能够根据用户需求自动生成函数的工具，它可以提高开发效率，减少代码冗余，并且提高代码的可维护性。
函数发生器的设计
函数发生器的设计
函数发生器是一种能产生多个信号波形的电子设备，其波形可以用于信号发生、信号显示和信号调试等多种应用。
通常，函数发生器的设计应考虑以下几个方面：
1. 波形种类和频率变化范围：函数发生器应能产生不同种类的波形，如正弦波、方波、三角波等，并能支持多种频率变化范围，以满足不同实验、调试和应用的需求。
2. 输出幅度和稳定性：函数发生器输出的电信号应保持稳定，能给出正负幅度调节，并在不同输出负载下能够稳定输出。
3. 精度和分辨率：函数发生器的输出应有高精度和高分辨率，以确保输出信号的精确性和准确性。
4. 控制方式和界面设计：函数发生器应提供多种控制方式，如按钮、旋钮、数字组合等，并提供易于理解和操作的界面设计，以方便用户使用和控制。
5. 外围接口和扩展性：函数发生器应支持标准的外围接口，如USB、RS232等，以方便与其他设备相连，并具有扩展性，可以与其他设备连接，扩展其功能。
6. 其他功能：函数发生器可以设置多组参数组合存储，可以设置延时和触发等功能，以满足不同实验和应用的需求。
函数发生器的设计及制作
函数发生器的设计及制作首先，信号波形的选取。
函数发生器通常可以生成多种类型的波形，包括正弦波、方波、三角波、锯齿波等。
选择哪种波形要根据具体应用来确定。
例如，正弦波适用于声音处理和音频信号发生器，方波适用于数字电路测试等。
根据需要选择合适的集成电路来实现具体的波形生成。
其次，频率范围的设计。
函数发生器一般需要提供广泛的频率范围，以满足不同应用的需求。
频率范围的选择应考虑使用的具体场景，如声音处理常用的范围为20Hz至20kHz，但对于RF测试则需要更宽的频率范围。
设计时可以选择使用锁相环（PLL）技术来实现频率的稳定和调节。
然后，幅度调节的设计。
函数发生器通常应具备调节信号幅度的功能，以适应不同电路的要求。
幅度调节一般通过电压控制放大器（Voltage Controlled Amplifier, VCA）来实现。
这里需要注意的是，在不同波形下，幅度调节的方式可能会有所不同，需要根据具体的波形类型来设计调节电路。
最后，稳定性的考虑。
函数发生器需要具备较高的稳定性，以保证输出信号的准确性和可靠性。
稳定性可以通过选择高精度的参考电压源和稳压器来实现。
另外，使用高性能的时钟发生器和低噪声放大器也可以提高函数发生器的稳定性。
在实际制作函数发生器时，可采用集成电路、电阻、电容、晶振、时钟发生器、运放等一系列电子元件来搭建电路。
首先，根据具体的设计需求，选择合适的集成电路来实现波形的生成、频率调节和幅度调节等功能。
然后，根据电路图和原理图进行电路的布局和焊接。
注意电路连接的准确性和稳定性，避免过于复杂的布线。
最后，进行电源和地线的连接，并添加合适的外壳和面板。
在制作过程中，还需进行电路的调试和性能测试，确保函数发生器的正常工作和稳定性。
在函数发生器的制作过程中，还可以根据具体需求添加一些附加功能，如频率计、相位调节等。
这些功能的添加会增加电路的复杂度，需要更高的专业知识和技能。
因此，在制作函数发生器之前，应进行充分的设计和规划，并确保所需的材料和设备齐全。
毕业设计论文——函数发生器
基于单片机函数发生器系统设计系别信息工程系专业自动化/测控技术与仪器班级B141401学号B14140123姓名王景欣指导教师孙丽媛负责教师刘剑沈阳航空航天大学北方科技学院2015年6月摘要函数信号发生器是各种测试和实验过程中不可缺少的工具，在通信、测量、雷达、控制、教学等领域应用十分广泛。
为了实验、研究方便，研制一种灵活适用、功能齐全、使用方便的信号源是十分必要的。
当今是科技以及仪表设备高度智能化飞速发展的信息社会，电子技术的发展进步，给人们的生活带来了根本性的转变。
单片机构成的仪器具有高可靠性，高性价比，在智能仪表系统和办公自动化中得到广泛应用，因此，基于单片机的函数信号发生器的普及是一种趋势。
本系统是基于AT89C52单片机的函数信号发生器。
采用AT89C52单片机作为控制核心，外围采用数字/模拟转换电路（DAC0832）、运放电路（LM324）、按键等。
利用单片机设计的函数信号发生器具有编程灵活，功能更加多样等实际的优点。
利用单片机设计的函数信号发生器能够产生正弦波，锯齿波，三角波，方波，并实现对频率的调节，以及液晶屏12864显示波形名称和波形频率，波形的切换和频率的调节都可以用按键实现，其设计简单、性能优好，可用于多种需要函数信号的场所，具有一定的实用性。
关键词：单片机；DAC0832；液晶16824；LM324AbstractFunction signal generator is an indispensable tool in the process of testing and experiment, the communication, measurement, are widely used in fields such as radar, control, teaching.For convenient experiment, research and develop a flexible to apply, complete function, easy to use the signal source is very necessary.Today's technology and instrument equipment highly intelligent the rapid development of information society, the development and progress of electronic technology, has brought the fundamental change to people's life.Single chip instrument has high reliability, high cost performance, the intelligent instrument system and is widely used in office automation, as a result, the popularity of function signal generator based on single chip microcomputer is a kind of trend.This system is based on AT89C52 MCU function signal ES AT89C52 single chip microcomputer as control core, periphery adopts digital/analog conversion circuit (DAC0832), the op-amp circuit (LM324), buttons, ing single-chip design of function signal generator with flexible programming, function more diverse practical advantages.Microcontroller design of function signal generator can produce sine wave, sawtooth wave, triangle wave, square wave, and to realize to adjust the frequency, and 12864 LCD display name of waveform and waveform frequency and waveform of the switching frequency and adjust the implementation can use buttons, its design is simple and good performance advantages, can be used for a variety of places that need function signal, has a certain practicality.Keywords: Single chip microcomputer;DAC0832;LCD 16824;LM324目录1 绪论 (1)1.1 课题背景和研究的意义 (1)1.2 函数发生器的分类 (1)1.3 国内外发展状况 (2)1.3.1 国内发展现状 (2)1.3.2 国外发展现状 (2)1.4 课题任务及要求 (4)1.4.1 主要内容： (4)1.4.2 技术指标： (4)2 系统方案的设计 (5)2.1 方案论证 (5)2.1.1 方案1 (5)2.1.2 方案2 (5)2.1.3 方案比较 (6)2.2 系统总体设计 (6)3 硬件设计 (7)3.1 主控单片机电路 (7)3.1.1 AT89C52单片机介绍 (7)3.1.2 AT89C52单片机的标准功能 (7)3.1.3 单片机的复位电路 (9)3.1.4 单片机的时钟振荡电路 (10)3.2 波形产生模块设计 (11)3.3 显示模块的设计 (11)3.6键盘显示模块的设计 (13)4 软件设计 (14)4.1 开发工具介绍 (14)4.2 程序流程图 (15)4.2.1 主程序流程图 (15)4.2.2 正弦波子程序流程图 (16)4.2.3 三角波子程序流程图 (16)4.2.4 方波子程序流程图 (17)4.2.5 锯齿波子程序流程图 (18)5 仿真及结果分析 (20)5.1 仿真和编译工具 (20)5.2 仿真结果图 (20)5.2.1 正弦波仿真图 (20)5.2.2 三角波仿真图 (21)5.2.3 锯齿波仿真图 (22)5.2.4 方波仿真图 (23)5.3 仿真结果分析 (23)6 整体调试 (24)6.1 电路板的焊接组装 (24)6.2 整体调试 (24)6.2.1 正弦波的调试 (24)6.2.2 三角波的调试 (25)6.2.3 方波的调试 (25)6.2.4 锯齿波的调试 (26)6.3 系统升级方案探讨 (27)7 结论 (28)结束语 (29)致谢 (30)参考文献 (31)附录Ⅰ电路图 (32)附录Ⅱ实物图 (33)附录Ⅲ系统元件清单 (34)附录Ⅳ主控单片机程序清单 (35)1 绪论1.1课题背景和研究的意义函数发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。
函数发生器的设计与制作
函数发生器的设计与制作函数发生器是一种用于产生特定形式的周期性信号的电子设备。
它可以用于科学实验、电子工程、音频处理等各种领域。
设计和制作一个函数发生器需要涉及电路设计、元器件选型、PCB设计和焊接、测试和调试等方面的工作。
下面将详细介绍函数发生器的设计和制作过程。
首先，我们需要确定函数发生器的输出形式。
常见的函数发生器有正弦波、方波、三角波、锯齿波等输出形式。
根据需要选择合适的输出形式，并确定输出的频率范围和精度要求。
接下来，我们需要进行电路设计。
函数发生器的核心部分是振荡电路。
我们可以选择基于集成电路的振荡器，比如使用555定时器芯片。
这种设计成本较低、稳定性好，适合于频率较低的输出。
对于高频输出，可以选择使用AD9850或DDS芯片等数字合成发生器。
根据振荡电路的输出信号形式，我们需要设计滤波电路对输出信号进行滤波处理。
比如对于正弦波，我们可以使用RC滤波器进行滤波。
对于方波、三角波和锯齿波，可以使用运算放大器和比较器电路进行波形整形。
此外，我们还需要添加控制电路，以便调整函数发生器的频率、幅度和偏置等参数。
可以使用旋钮、开关等控制元件，通过改变电阻、电容和运算放大器的参数来实现控制。
完成电路设计后，我们需要进行元器件选型。
根据电路设计的需求，选择合适的电阻、电容、运算放大器、开关等元器件，并留意其额定功率、精度、容差等参数。
接下来，我们将电路设计进行PCB设计和焊接。
使用软件如EAGLE或Altium Designer进行PCB设计，并选择合适的材料和工艺进行焊接。
在焊接过程中，需要确保焊接质量和连接的可靠性。
完成焊接后，我们需要进行测试和调试。
首先，我们可以使用示波器对输出信号进行波形分析，以确保输出形式和频率精度满足要求。
其次，我们可以通过电位器等元器件调节频率、幅度和偏置等参数，以验证函数发生器的控制功能。
最后，我们需要进行功能测试。
通过连接外部设备如示波器和信号分析仪，检测函数发生器的输出信号的频率、相位、幅度等参数，确保其输出符合预期。
函数发生器设计原理图设计
任务1 函数发生器设计原理图设计教师引领●给出函数发生器原理图：R1图3-1 函数发生器原理图●给出原理图中元件基本信息如下表所示：技能训练8 函数发生器原理图绘制一、训练目的和要求：1、复习绘制电路图的基本动作；2、练习非电气图件的绘制（例如波形图、图片等）；3、练习整体编辑元件属性及自动排序工具的使用;4、30分钟之内完成本电路图。
二、训练场地、设施要求一体化教室，包括多媒体设备、白板（黑板）、EDA机房、Protel软件等。
三、训练内容和方法1.基本元件布局经过前面的练习，大家对于电路图的绘制，已经具有相当程度的体验及熟悉度了。
这里将练习原理图绘制的一些特殊功能。
首先新建数据库文件“函数发生器.ddb”和原理图文件“函数发生器.sch”，并设置图纸为A4。
并加入本实例所需元库。
完成电路部分，如图3-2所示。
图3-2 电气部分图中三个圈起来的地方是通过放置电源命令实现的。
注意修改Net栏网络名称为对应的SQ、TR1、SIN，Style栏选择Arrow（箭头）即可。
2.整体编辑大部分元件库里，都定义了元件封装，但是在device.lib元件库里的元件，大部分都没有定义元件封装。
是因为象电阻、电容、晶体管、二极管等元件，并没有固定的元件封装，难于统一。
想由电路图发展成电路板，每个元件都必须定义封装，如果不甘心一个个定义元件封装名称的话，就可以应用整体编辑的功能，一次解决！大家可以按如下步骤操作：①在编辑区放置三个电阻，分别是R1、R2、R3（不必改其它属性）如图3-3所示。
图3-3 放置三个电阻②现在要把这三个电阻的名称都改为100K，而其元件封装名称都改为AXIAL0.3。
随便指向其中一个电阻，如R2，双击鼠标左键，开启其属性对话框，如图3-4所示。
图3-4 开启R2属性对话框③将Part Type栏改为100K、Footprint栏改为AXIAL0.3，如图3-5所示。
图3-5 修改元件属性④按Global键，对话框改变如图3-6所示。
函数发生器设计
多功能信号发生器设计一、设计任务设计一个多功能信号发生器，要有如下：1、输出信号波形的形式：正弦波、三角波、方波、单次脉冲。
2、输出信号的频率：20Hz~2kHz，连续可调。
3、输出信号的幅度：1V P-P~10V P-P，连续可调；单次脉冲：低电平≤0.4V，高电平3.5~5V。
4、输出信号直流电平调节范围：-5V~+5V。
5、输出信号波形精度：正弦波失真度≤2%；三角波的线性度≤1%；方波信号的上（下）升沿时间≤2μS。
二、设计方案分析信号发生器在科学实验、电子测量、自动控制、设备检测、无线通讯等领域有着广泛的应用。
信号发生器的基本功能是可以提供符合一定技术指标要求的电信号，其波形、频率、幅值均可以调节。
实现信号发生器电路的方案很多，其特点也不同，主要有模拟电路实现方案、数字电路实现方案和模数混合实现的方案。
1、采用单片机控制技术实现的信号发生器该方案的主要思路是采用编程的方法来产生希望得到的波形，用户将要输出的波形预先存储在半导体存储器中，在需要某种波形时将储存在存储器中的数据依次读出来，经过数模转换、滤波等处理后，输出该波形的信号。
该方案优点是输出信号的频率稳定，抗干扰能力强，实现任意波形的信号容易，可通过外置按键或键盘来设定所需要产生信号源的类型和频率，还可以通过显示器显示出波形的相关信息。
不足之处是由于单片机的处理数据的速度有限，当产生频率比较高的信号时，输出波形的质量将下降。
2、利用直接数字频率合成（DDS）集成芯片实现的信号发生器随着大规模集成电路制作技术的发展，采用直接数字频率合成技术实现的信号产生集成芯片应用越来越广泛。
DDS集成芯片内部主要由相位累加器、波形存储器、高速D/A转换器等环节组成，在时钟脉冲的控制下，相位累加器对输入的频率控制字不断进行累加得到相应的相位码，同时相位码序列作为地址信号去寻址波形存储器进行相位码到幅度码的转换，并输出不同的幅度编码。
这一系列不同的幅度编码经过D/A转换器得到相应的阶梯电压信号，最后经过低通滤波器平滑，即可输出相应的信号。
函数发生器实验及设计
函数发生器实验及设计第一篇：函数发生器实验及设计电子信息工程学院班级：电子信息一班姓名：何胜学号：201105431551函数信号发生器一、设计任务函数发生器的设计二、设计条件设计基于学校实验室三、设计要求1.电路能输出正弦波（选做）、方波（必做）和三角波（必做）等三种波形；2.输出信号的频率要求可调；3.在面包板上或万能板上安装电路；4.测量输出信号的幅度和频率；5.写出设计性报告。
四、设计内容设计内容包括电路能输出正弦波、方波和三角波三种波形1.电路原理图D6R12R2R3D1N9143k15k2D7.2kC3V2U115VdcD1N9140.1u fR1737++VOS25uA74110k0U4R11R9U373++VOS253+VOS25O UT6R8+65k2k2OUT6-V-OS11R6OUT0212k0-V-OS12-V-OS114V110kuA741uA741044R7R5C101520kR410k0.01ufD310k C2D4D1N7500.01ufD1N750002.计算与仿真分析8.0V4.0V0V-4.0V-8.0V130ms131msV(D3:1)132ms133ms134ms135msTime136ms137ms138ms139ms140ms15V14V13V12V130msV(C 3:2)131ms132ms133ms134ms135msTime136ms137ms138ms139ms140ms20V10V0V-10V-20V130ms131msV(C1:2)132ms133ms134ms135msTime136ms137ms138ms139ms140ms3.元件清单10k电阻4个，9k一个，45k一个，2.2k一个，20k一个，2k两个，5k一个，0.01u两个，0.1u一个，ua741三个，稳压管两个，二极管两个，导线若干 4.调试过程依据元件清单和电路图连接进行调试 5.设计和使用说明产生正弦波、方波和三角波三种波形，在低频范围内性能好。
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目录一、设计要求与说明-----------------------------------------------------------31、1 主要技术指标---------------------------------------------------31、2 设计要求---------------------------------------------------------31、3 产品说明---------------------------------------------------------3二、设计方案论证--------------------------------------------------------------32、1 信号产生电路---------------------------------------------------42、2 信号变换电路---------------------------------------------------7三、电路的工作原理-----------------------------------------------------------93、1 8038的工作原理：--------------------------------------------93、2电路的原理图---------------------------------------------------103、3原理说明------------------------------------------------------------113、4．元件的选择-------------------------------------------------------11四、电路的EDA实现及仿真分析-----------------------------12五、检测电路前的调试--------------------------------------------------------17 六．实验数据及其分析-------------------------------------19七、元件清单--------------------------------------------------------------------20八、心得体会--------------------------------------------------------------------21九、鸣谢--------------------------------------------------------------------------21十、参考文献--------------------------------------------------------------------22一、设计要求与说明1、1．主要技术指标频率范围：100Hz-1KHz，1Kz-10KHz；输出电压：方波V P-P≤24V，三角波V P-P=6V，正弦波V P-P=1V；方波t r小于1uS。
1、2．设计要求A、电路能输出正弦波、方波和三角波等三种波形；B、输出信号的频率要求可调；C、拟定测试方案和设计步骤；D、根据性能指标，计算元件参数，选好元件，设计电路并画出电路图；E、在面包板上或万能板上安装电路；F、测量输出信号的幅度和频率；H、写出设计性性报告。
1、3．产品说明函数发生器，也叫简易信号发生器，它能输出方波、三角波、正弦波三种波形，由正负12V直流稳压电源供电。
它由震荡电路，比较器，积分器，反向器等基本电路组成的，通过调节电容或者电阻改变波形的周期和幅值。
二、设计方案论证2、1．信号产生电路2、1、1．〖方案一〗由文氏电桥产生正弦振荡，然后通过比较器得到方波，方波积分可得三角波。
这一方案为一开环电路，结构简单，产生的正弦波和方波的波形失真较小。
但是对于三角波的产生则有一定的麻烦，因为题目要求有10倍的频率覆盖系数，然而对于积分器的输入输出关系为：dt v RC dt i C v i o ⎰⎰-=-=11 显然对于10倍的频率变化会有积分时间dt 的10倍变化从而导致输出电压振幅的10倍变化。
而这是电路所不希望的。
幅度稳定性难以达到要求。
而且通过仿真实验会发现积分器极易产生失调。
2、1、2．〖方案二〗由积分器和比较器同时产生三角波和方波。
其中比较器起电子开关的作用，将恒定的正、负极性的电位交替地反馈积分器去积分而得到三角波。
该电路的优点是十分明显的：①线性良好、稳定性好；②频率易调，在几个数量级的频带范围内，可以方便地连续地改变频率，而且频率改变时，幅度恒定不变；③不存在如文氏电桥那样的过渡过程，接通电源后会立即产生稳定的波形；④三角波和方波在半周期内是时间的线性函数，易于变换其他波形。
综合上述分析，我们采用了第二种方案来产生信号。
下面将分析讨论对生成的三角波和方波变换为正弦波的方法。
2、1、3．〖方案三〗、用单片集成芯片IC8038实现他是一种多用途的波形发生器，可以用来产生正弦波，方波，三角波和锯齿波，其震荡频率可以通过外加电压进行调节，又称压控集成信号产生器。
我们用单片集成芯片IC8038实现电路的设计过程ICL8038芯片外观图和内部结构图一如下：图一图二8038内部结构图利用8038芯片的优点是十分明显的：①、集成度比较高，输出稳定，②、构成的电路简单，所用的元件少，经济实惠。
③、函数波形的频率受内部或外电压控制，可被应用于压控振荡和FSK调制器。
④、具有在发生温度变化时产生低的频率漂移，最大不超过50ppm／℃；正弦波输出具有低于1％的失真度；三角波输出具有0．1％高线性度；具有0．001Hz～1MHz的频率输出范围；工作变化周期宽，2％～98％之间任意可调；高的电平输出范围，从TTL电平至28V；易于使用，只需要很少的外部条件。
2、2．信号变换电路三角波变为正弦波的方法有多种，但总的看来可以分为两类：一种是通过滤波器进行“频域” 处理，另一种则是通过非线性元件或电路作折线近似变换“时域”处理。
具体有以下几种方案：2、2、1．方案一采用米勒积分法。
设三角波的峰值为P V ，三角波的傅立叶级数展开：()⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⋅⋅++⋅⋅⋅-+-=t Sink k Sin k t Sin t Sin t Sin V t V P ωπωωωωπω2155133182222 通过线性积分后：()CR t Cosk k Sin k t Cos t Cos t Cos V t V P ωωπωωωωπω12155133183222⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⋅⋅--⋅⋅⋅+-+-= 显见滤波式的优点是不太受输入三角波电平变动的影响，其缺点是输出正弦波幅度会随频率一起变化（随频率的升高而衰减），这对于我们要求的10倍的频率覆盖系数是不合适的。
另外我们在仿真时还发现，这种积分滤波电路存在这较明显的失调，这种失调使输出信号的直流电平不断向某一方向变化。
积分滤波法的失调图（Protel 99 SE SIM99仿真）而且输出存在直流分量。
2、2、2．方案二才用二极管－电阻转换网络折线逼近法。
十分明显，用折线逼近正弦波时，如果增多折线的段数，则逼近的精度会增高，但是实际的二极管不是理想开关，存在导通阈值问题，故不可盲目的增加分段数；在所选的折线段数一定的情况下，转折电的位置的选择也影响逼近的精度。
凭直观可以判知，在正弦波变化较快的区段，转折点应选择的密一些；而变化缓慢的区段应选的稀疏一些。
二极管－电阻网络折线逼近电路对于集成化来说是比较简单，但要采用分立元件打接则会用到数十个器件，而且为了达到较高的精度所有处于对称位置的电阻和二极管的正向导通电阻都应匹配。
实现起来不是很方便的。
另外折线逼近电路的原理是应用电路传输的非线性，故作用于变换电路的输入信号的幅度必须是固定的。
而且这个转换网络还有输出阻抗高的缺点。
二极管－电阻转换网络图2、2、3．方案三 利用差分放大器的差模传输特性。
设差放的集电极电流分别为1C i 和2C i ，输入差模电压为ID v ,发射极电流为EE I ,则晶体三极管工作在放大区时有：T IDV v EEC e I i -+=11 T IDV v EE C e I i +=12由下图的传输特性曲线我们可以想象当输入为三角波时输出会得到近似的正弦波。
差放差模传输特性曲线图（Protel 99 SE SIM99仿真）三、电路的工作原理3、1．8038的工作原理：采用8038集成电路，它的内部结构和外观图如上面图一和图二所示，在图二中，电压比较器C1、C2的门限电压分别为2V R/3和V R/3（其中V R=V CC+V EE），电流源I1和I2的大小可通过外接电阻调节，且I2必须大于I1。
当触发器的Q端输出为低电平时，它控制开关S使电流源I2断开。
而电流源I1则向外接电容C充电，使电容两端电压v C随时间线性上升，当v C上升到v C=2V R/3 时，比较器C1输出发生跳变，使触发器输出Q端由低电平变为高电平，控制开关S使电流源I2接通。
由于I2>I1，因此电容C放电，v C随时间线性下降。
当v C下降到v C≤V R/3 时，比较器C2输出发生跳变，使触发器输出端Q又由高电平变为低电平，I2再次断开，I1再次向C充电，v C又随时间线性上升。
如此周而复始，产生振荡。
若I2=2I1，v C上升时间与下降时间相等，就产生三角波输出到脚3。
而触发器输出的方波，经缓冲器输出到脚9。
三角波经正弦波变换器变成正弦波后由脚2输出。
当I1<I2<2I1时，v C的上升时间与下降时间不相等，管脚3输出锯齿波。
因此，8038能输出方波、三角波、正弦波和锯齿波等四种不同的波形。
3、2．电路的原理图：在电路设计的提高部分我们增加了调幅电路图三原理图图四PCB板图3、3．原理说明由图三和图四及8038的原理结构可以知道，通过改变电容可以调节整个波形的频率范围，这是粗调，相对而言，调节R1可是达到某个频率，这是细调。
7脚和8脚短节可以使频率调节电压偏置一定，所以函数信号的频率和占空比由RA、RB和C决定，其频率为f，周期T，t1为振荡电容充电时间，t2为放电时间。
T＝t1＋t2f＝1／T由于三角函数信号在电容充电时，电容电压上升到比较器规定输入电压的1／3倍，分得的时间为t1=CV/I=(C+1/3•Vcc•R A)/(1/5•Vcc)=5/3RA•C在电容放电时，电压降到比较器输入电压的1／3时，分得的时间为t2＝CV／I＝（C＋1／3•VCC）／（2／5•VCCRB－1／5•VCC／RA）＝（3／5•RA＊RB•C）／（2RA－RB）f＝1／（t1＋t2）＝3／｛5RAC［1＋RB／（2RA－R）］｝如果RA＝RB，就可以获得占空比为50％的方波信号。