数字式正弦波信号发生器的设计与实现
基于AD9850构成的DDS正弦波信号发生器设计与实现
基于AD9850构成的DDS正弦波信号发生器设计与实现作者：黄汉平邱波来源：《电子世界》2013年第04期【摘要】本论文设计开发了基于AD9850构成的DDS正弦波信号发生器的硬件系统，其频率范围为0～30MHz，根据软件设计的总体构想并结合硬件电路，给出了总体以及子模块的流程图，并用C语言编制相应程序。
系统调试和测试结果表明，所设计的系统能够产成正弦波形，信号的频率、相位、幅度的调节精度和抗干扰性等技术性能指标基本达到设计目标。
【关键词】DDS；AD9850；正弦波信号发生1.引言随着数字大规模集成电路技术的发展，采用数字电路的直接数字频率合成技术(DDS)具有频率转换速度快、频率分辨率高、相位可控、频率稳定度高等优点。
频率转换速度快、频率分辨率高的信号源在现代电子通讯、航空航天、自动控制等领域中是必不可少的，因此DDS信号源在上述领域获得广泛的应用。
AD9850是ADI公司生产的低功耗直接数字频率合成技术典型产品之一，AD9850具有频率转换速度快、频率分辨率高、相位噪声低、频率稳定度高等优点。
本论文设计的是以直接频率合成（DDS）器件AD9850和MCS-51单片机为核心，配合必要的外围接口器件，在单片机软件控制下，能够产生给定频率和起始相位的附加调制信息的正弦波信号发生器。
2.AD9850的基本工作原理2.1 AD9850的主要性能指标①最大支持时钟频率为125MHz②频率分辨率达到0.029Hz③支持两种供电电压：+3.3V or +5V④低功耗：380mW @ 125MHz(+5V) 155mW @ 110MHz(+3.3V)⑤频率转换时间：10个时钟周期。
比如当fs=125MHz时，频率转换时间为：10×1/(125×106)≈0.1μs。
⑥输出的无杂散动态范围SFDR大于50dB @ 40MHz⑦具有相位可控⑧支持并口和串口输入控制接口⑨频率控制字采用32位二进制码2.2 AD9850引脚说明AD9850采用了先进的CMOS工艺，采用28脚SSOP表面封装形式，其管脚如图1所示，引脚功能如表1。
EDA实验-正弦波信号发生器设计
实验八正弦信号发生器的设计一、实验目的1、学习用VHDL设计波形发生器和扫频信号发生器。
2、掌握FPGA对D/A的接口和控制技术,学会LPM_ROM在波形发生器设计中的实用方法。
二、实验仪器PC机、EDA实验箱一台Quartus II 6.0软件三、实验原理如实验图所示，完整的波形发生器由4部分组成：• FPGA中的波形发生器控制电路,它通过外来控制信号和高速时钟信号，向波形数据ROM 发出地址信号，输出波形的频率由发出的地址信号的速度决定；当以固定频率扫描输出地址时，模拟输出波形是固定频率,而当以周期性时变方式扫描输出地址时,则模拟输出波形为扫频信号。
•波形数据ROM中存有发生器的波形数据,如正弦波或三角波数据。
当接受来自FPGA的地址信号后，将从数据线输出相应的波形数据，地址变化得越快,则输出数据的速度越快，从而使D/A输出的模拟信号的变化速度越快。
波形数据ROM可以由多种方式实现，如在FPGA外面外接普通ROM;由逻辑方式在FPGA中实现（如例6）；或由FPGA中的EAB模块担当,如利用LPM_ROM实现。
相比之下，第1种方式的容量最大，但速度最慢；，第2种方式容量最小，但速度最最快;第3种方式则兼顾了两方面的因素；• D/A转换器负责将ROM输出的数据转换成模拟信号，经滤波电路后输出。
输出波形的频率上限与D/A器件的转换速度有重要关系,本例采用DAC0832器件。
DAC0832是8位D/A转换器,转换周期为1µs,其引脚信号以及与FPGA目标器件典型的接口方式如附图2—7所示。
其参考电压与＋5V工作电压相接（实用电路应接精密基准电压）.DAC0832的引脚功能简述如下：•ILE(PIN 19）：数据锁存允许信号,高电平有效，系统板上已直接连在＋5V上。
•WR1、WR2(PIN 2、18）：写信号1、2，低电平有效。
•XFER（PIN 17)：数据传送控制信号,低电平有效。
•VREF(PIN 8）:基准电压，可正可负,－10V～＋10V.•RFB(PIN 9)：反馈电阻端。
正弦波信号发生器的DSP设计
５０ ４２的片内 Ｒ Ｍ 中存有 ２ ６字 的正 弦及余 弦数据表 ， Ｏ ５ 可 以通过程序直接调用该表中的数据 ，由 ＤＡ回放 出正弦波 。通 ／ 过 Ｍ ＴＡ Ａ Ｌ Ｂ模拟仿真 自己生成的正 弦数据表 ， 不但可 以解决频 率单一的问题 ， 还可以增加精度 ， 并改善系统的兼容性。 １３ ＿泰勒级数展开法 任一角度的正 弦及余弦波都可以展开成泰勒级数 ，取前五 项 的近 似公 式 为 ：
日ｚ （＝ ）
口 ＝一２ｃ ｓｃ０： ｂ＝ １ ｏ ｏ
：七 Ａｉｃ ； ＝ｓｏ ｎｏ
．
对应的是在单位圆上有复共轭极点的二阶振荡器 ，共扼极 点为 ：ｌ ｅ ， Ｐ， 其离散时域脉冲单位 冲击响应响应 ： ｚ ＝
ｈ ）Ａ ｉ （ １∞０ ｕ玎 （ ＝ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｓ ［ ＋ ） ］ （） ｎ ｎｎ ・
￣ － Ｏ３
．
设定采样频率为 ￣ ４ ｋ ｚ即通过定时器中断， －０ Ｈ ， 每隔 ２ ｕ 产 ５ｓ 生一个 ｙ ） （， ｎ则递归的差分方程系数为：
ｎ＝ － ｏ ｏ ２ｃ ｓｃｏ＝
６：ｌ； ：ｓｎｏｏ＝ｓｎ２ ２ ｉ ｉ
＝
：
５
国 ７
９
ｓｉ ｎ ：
一 — — ＋ — — 一 — — ＋ ——
ｆ ｆ ／Ｔ Ｄ ＋ ）Ｐ Ｄ １ ， ｃ （ Ｄ Ｒ １（ Ｒ ＋ ） ＝ｘ
２ １
４ Ｉ
６ １
８ １
其中： 为角度值 ，Ｏ为其对应 的弧度值 。通 过变换 的 Ｏ ｔ ／ 值， 且利用弧度与频率之间的关 系很容易实现变频处理 。 １ ． 字正 弦 振荡 器 ４数 数字正弦波振荡器的系统函数可表示为 ：
１ 正 弦波 信号 的 产 生 方式 １ 采样回放法 ． １
基于AD9833的信号发生器的设计与实现
基于AD9833的信号发生器的设计与实现AD9833是一款数字频率合成器（DDS），可用于信号发生器的设计与实现。
在本文中，我们将讨论如何使用AD9833设计一个基于该芯片的信号发生器，并详细介绍其实现过程。
首先，我们将介绍AD9833芯片的功能和特点。
AD9833是一款低功耗DDS芯片，能够产生高精度的频率和相位可变的正弦波信号。
它内置了一个14位的DAC，能够输出高达0.2Hz-2.4MHz的频率范围。
此外，AD9833还具有SPI接口，可通过该接口进行频率和相位的编程控制。
设计一个基于AD9833的信号发生器，需要以下步骤：1.选取合适的工作电源电压：AD9833工作电源电压范围是2.3V-5.5V，因此需要选择合适的电源电压，一般为3.3V或5V。
2.连接AD9833芯片和微控制器：AD9833芯片需要与微控制器进行通信，可以使用SPI接口进行通信。
连接AD9833与微控制器需要接线连接的方式，可以使用杜邦线或焊接硬件。
3.编程控制AD9833芯片：在设计信号发生器时，需要编程控制AD9833芯片的频率和相位。
可以使用微控制器的程序，通过SPI接口向AD9833芯片发送相关命令和数据。
4.设计输出电路：AD9833芯片的输出电流较小，一般在5mA以内。
因此，在输出电路中需要添加一个输出放大器，将AD9833的输出信号放大。
根据需要，可以使用运放或放大器来实现放大功能。
5.添加用户界面：为了方便用户使用，信号发生器需要添加一个用户界面，可以使用LCD屏幕和按键等设备，用于显示和控制信号发生器的参数和状态。
6.调试和测试：完成上述步骤后，需要对信号发生器进行调试和测试。
可以通过改变输出信号的频率和相位，并使用示波器等测试设备来验证信号发生器的功能和性能。
在设计和实现过程中1.芯片选型：AD9833是一款常用的DDS芯片，但也可以选择其他型号的DDS芯片，根据实际需求和预算来选择。
2.电源和地线：保证电源和地线的稳定和可靠，避免电源噪声对输出信号的影响。
基于AD9850构成的DDS正弦波信号发生器设计与实现
低 、频率 稳 定度 高等 优 点 。本 论文 设计 的 是 以直 接 频 率合 成 （ Ｄ Ｄ Ｓ ）器 件 Ａ Ｄ ９ ８ ５ ０ 和Ｍ Ｃ Ｓ － ５ １ 单 片机 为核 心 ，配 合 必要 的 外 围接 口器 件 ，在单 片 机软 件控 制下 ，能够产 生 给定 频 率和 起始 相 位的 附加 调制 信 息的正 弦波 信 号
发生 器 。 ２ ． Ａ Ｄ ９ ８ ５ ０ 的 基本 工作 原理 ２ ． １ Ａ Ｄ ９ ８ ５ ０ 的主 要性 能指 标
其 中 ：ｆ ：输 出信 号频 率 ；△ ｌ ｌ ， ：３ ２ Ｌ Ｋ Ｔ Ｎ ：输入 的参 考时 结 构允 许 产生 频率 值是 参 考时 钟 的一半 的输 位 频 率控 制 字数 值 ；Ｃ 出 ，并 且输 出的频 率能 用数 控方 式 以每秒 产 钟频 率 。 生２ ３ ０ ０ ０ ０ ０ ０ 个新 频率 的速度 变化 。＾ Ｊ ） ９ ８ ５ ０ 芯 片 ３ ． 系 统硬 件设 计 内 的比较 器构 成能 接 收经 外部 低通 滤波 后 的 ３ ． １系 统总 体设 计 系 统 以单 片机 ８ ０ ５ ｌ 为控 制 核 心 ，通 过 Ｄ Ａ Ｃ 转 换输 出 ，可 以产生 一个低 抖动 的方波输 出的装 置 ， 因此Ａ Ｄ ９ ８ ５ ０ 用 作时 钟发 生器 十分 对Ａ Ｄ ９ ８ ０ ５ 内部 的频率控 制 字和相 位 控制 字进
１ ． 引 言
电子 通讯 、航 空航 天 、 自动控 制等 领域 中是 等 ，在 １ ２ ５ Ｍ Ｈ ｚ 参 考 时钟 下 ，Ａ Ｄ ９ ８ ５ ０ 经 过 高速 必不 可 少 的 ， 因此 Ｄ Ｄ Ｓ 信 号 源 在 上述 领 域 获 的Ｄ Ｄ Ｓ 核心 芯片能 产生一 个３ ２ 位 频率调整 控制 得广 泛 的应 用 。 字 可使 Ａ Ｄ ９ ８ ５ ０ 的输 出频 率达 ０ ． ０ ２ ９ １ Ｈ ｚ ；并 能 Ａ Ｄ ９ ８ ５ ０ 是Ａ Ｄ Ｉ 公司 生产 的低 功耗 直 接数 提 供 了５ ｂ ｉ ｔ ｓ 的相位 控制位 ，它 能使输 出相位 字频 率合 成 技术 典型 产 品之一 ，Ａ Ｄ ９ ８ ５ ０ 具有 以１ ８ ０ 。 、９ ０ 。、４ ５ 。、２ ２ ． ５ 。、 １ １ ． ２ ５ 。或 频率 转换 速 度快 、频 率分 辨率 高 、相位 噪 声 是 它们 任 意组 合 的增量 改变 。Ａ Ｄ ９ ８ ５ ０ 的 电路
正弦波信号发生器设计(课设)
课程设计I(论文)说明书(正弦波信号发生器设计)2010年1月19日摘要正弦波是通过信号发生器，产生正弦信号得到的波形，方波是通过对原信号进行整形得到的波形。
本文主要介绍了基于op07和555芯片的正弦波-方波函数发生器。
以op07和555定时器构成正弦波和方波的发生系统。
Op07放大器可以用于设计正弦信号，而正弦波可以通过555定时器构成的斯密特触发器整形后产生方波信号。
正弦波方波可以通过示波器检验所产生的信号。
测量其波形的幅度和频率观察是否达到要求，观察波形是否失真。
关键词：正弦波方波 op07 555定时器目录引言 (2)1 发生器系统设计 (2)1.1系统设计目标 (2)1.2 总体设计 (2)1.3具体参数设计 (4)2 发生器系统的仿真论证 (4)3 系统硬件的制作 (4)4 系统调试 (5)5 结论 (5)参考文献 (6)附录 (7)1引言正弦波和方波是在教学中经常遇到的两种波形。
本文简单介绍正弦波和方波产生的一种方式。
在这种方式中具体包含信号发生器的设计、系统的论证、硬件的制作，发生器系统的调制。
1、发生器系统的设计1.1发生器系统的设计目标设计正弦波和方波发生器，性能指标要求如下：1）频率范围100Hz-1KHz ；2）输出电压p p V ->1V ；3）波形特性：非线性失真~γ<5%。
1.2总体设计（1）正弦波设计：正弦波振荡电路由基本放大电路、反馈网络、选频网络组成。
2图1.1正弦波振荡电路产生的条件是要满足振幅平衡和相位平衡，即AF=1；φa+φb=±2nπ；A=X。
/Xid; F=Xf/X。
；正弦波振荡电路必须有基本放大电路，本设计以op07芯片作为其基本放大电路。
基本放大电路的输出和基本放大电路的负极连接电阻作为反馈网络。
反馈网络中两个反向二极管起到稳压的作用。
振荡电路的振荡频率f0是由相位平衡条件决定的。
一个振荡电路只在一个频率下满足相位平衡条件，这要求AF环路中包含一个具有选频特性的选频网络。
2kHz正弦信号发生器
2kHz 正弦信号发生器设计一、设计目的1、了解数字波形产生的原理2、学习用DSP 产生各种波形的基本方法和步骤，提高用C 语言进行DSP 编程的能力。
3、掌握DSP 与D/A 转换器接口的使用。
二、设计设备计算机、DSP 硬件仿真机、ZYE1801B 实验箱，60M 示波器，连接线若干。
三、设计原理数字波形信号发生器是利用DSP 芯片，通过软件编程和D/A 转换来产生所需要的信号波形的一种方法。
在通信、仪器和控制等领域的信号处理系统中，经常会用到各种数字波形发生器。
譬如，一般产生正弦波的方法有两种：1、查表法：此种方法用于对精度要求不是很高的场合。
如果要求精度高，所需要的表格就很大，相应的存储器容量也要很大。
2、泰勒级数展开法：这是一种更为有效的方法。
与查表法相比，需要的存储单元很少，而且精度比较高。
一个角度为θ的正弦函数和余弦函数，都可以展开成泰勒级数，取其前5项进行近似得：35792222sin (1(1(1(1))))3!5!7!9!2*34*56*78*9x x x x x x x x x x θ=-+-+=----24682222cos 11(1(1(1)))2!4!6!8!23*45*67*8x x x x x x x x θ=-+-+=---- 其中：x 为θ的弧度值。
也可以用递推公式求正弦和余弦值：θθθθ)2sin()1sin(cos 2sin ---∙=n n n θθθθ)2cos()1cos(cos 2cos ---∙=n n n利用递推公式计算正弦和余弦值需已知COS θ和正、余弦的前两个值。
用这种方法，求少数点可以，如产生连续正弦、余弦波，则累积误差太大，不可取。
通过3个拨码开关对DSP 进行输入，输入的0-7对应8种不同的波形，DSP 根据输入的数据进行不同的波形处理，把处理后的数字数据发送到D/A 转换器，经D/A 转换器转换后输出模拟量，用示波器进行测量，观察。
基于DDS的正弦波信号发生器的设计
ｍｅ ｏ ． ｈ ｓ ｍ ｆ ｒ ｉ ａｙｗａ ｅ ｒ ｅ ｅａ ｒａ ｄ ｉ ｆ ｒ ｅｉ ａ ｄ ｏ ｉ ｃ ｄｇ ａ ｓｎｈ ｓ ｅ（ ｔ ｄ Ｔ ｅｓ ｔ ｏ ｂｔ ｒ ｖ ｆ ｒ ｇ ｎ ｒｔ ｎ ｓ ｏｔ ｅｄ ｓ ｎ ｂ ｓ ｎｄｒ ｔ ｉｉ ｌ ｙ ｔｅｉ ｒ ＤＤＳ ｈ ｙｅ ａ ｒ ｏｎ ｏ ｔ ｓ ｗａ ｇ ｅ ｅ ｔ ｚ ）
ｔｃ ｅ ｈｎｏ ｌ ｙ ｖｅ ｂｅ ｎ ｓ ｕｓｅ ｎ ｄｅ ｔ ｉ１Ａ ｈｅ ｅ ｉ ａ ｎａ ｌ ｉ ｆ ｔ ｙｓｅ ｒｏ ｒ ａ ｅ ｉ ｌｏ ｇ ｖ ｎ．Ｔｈｅ ｏｇ ｈａ ｅ ｄ ｉｃ ｓ ｄ ｉ ａ ． ｔ ｏｒ ｔｃ ｌａ ｙｓｓ ｈｅ ｓ ｔ ｍ ｐｅ ｆ ｍ ｎｃ ｓ ａｓ ｉ ｅ ｏ
２ １ 年 ８月 ｏ１ 繁 ８期
电 子
测
试
Ｅ ＥＣＴ Ｌ ＲＯＮＩ Ｅ Ｃ Ｔ ＳＴ
Ａｕｇ． ２０１ １ Ｎｏ． ８
基于ＤＤＳ 的正 弦波信 号发 生器 的设 计★
崔唯佳 ，高磊 ，陈晓军
（ 中北大学 信息探测与处理技术 研究所 ，山西 太原 ０ ０ ５ ） ３０１
摘 要 ：在频率合成领域 中， 直接数 字合成（ ＤＳ是近年来 新的技术 ，它是从相位概 念出发直接合成所 需波形的 Ｄ ）
中图 分 类 号 ： ＴＮ９ ５ ９ ２ ＋． 文献标识 码： Ａ
Ｄ ｅ ｉ ｎ ｇｉａ ｒ ｎｓ ｉｔ ｒ ｂａ ｅ ｏｎ ＦＰＧＡ ｓｇ ｏｆ ｄｉ ｔ ｌｔ ａ ｍ ｔ ｅ ｓ ｄ
项目七 正弦波信号发生器的设计
–Uo(sat)
正弦波信号发生器的设计
3. 理想运放工作在线性区的两条分析依据 i–
u– u+
∞ – + i+ +
uo = Auo(u+– u– )
uo
1)由于Auo→∞，而输出电压uo 是一个有限的数值
uo u u 0 Auo
u u
称为“虚短”。
2) rid→∞，且u+－u-≈0 输入电流约等于 0， 即 i+= i– 0 ，称“虚断” Auo越大，运放的线性范围越小，必须加负反馈才 能使其工作于线性区。
正弦波信号发生器的设计
注意：为什么只对直接耦合多级放大电路 提出这一问题呢？原来温度的变化和零点 漂移都是随时间缓慢变化的，如果放大电 路各级之间采用阻容耦合，这种缓慢变化 的信号不会逐级传递和放大，问题不会很 严重。但是，对直接耦合多级放大电路来 说，输入级的零点漂移会逐级放大，在输 出端造成严重的影响。特别时当温度变化 较大，放大电路级数多时，造成的影响尤 为严重。
正弦波信号发生器的设计
运 算 放 大 器 外 形 图
正弦波信号发生器的设计
7.2、差分式放大电路
7.2.1. 基本差分式放大电路
集成运算放大器实质上就是一个高放大倍数的多级直接耦合放 大电路。直接耦合放大电路的主要缺点是存在零点漂移问题。 所谓零点漂移，指的是当无信号输入时，由于工作点不稳定被逐 级放大，在输出端出现静态电位缓慢不规则地变化的现象。 产生零点漂移的原因:如电源电压的波动、元件参数随温度的变 化、元器件的老化等。在多级放大电路中，第一级的漂移影响尤 为重要，必须采取措施有效地抑制零点漂移。为此，集成运放的 输入级常采用差分放大电路来有效地抑制零点漂移。 差分放大电路又称差动放大电路，是放大两个输入信号之差。由 于它在电路和性能方面有很多优点，因而成为集成运放的主要组 成单元。
EDA课程报告-正弦波信号发生器的设计
《EDA》课程设计报告——正弦波信号发生器的设计一、设计目的：进一步熟悉QuartusII及其LPM_ROM与FPGA 硬件资源的使用方法。
培养动手能力以及合作能力。
二、设计要求：1、clk为12MHz。
2、通过DAC0832输出正弦波电压信号，电压范围0～-5V。
3、通过示波器观察波形。
三、设计内容：在QUARTUSII上完成正弦波信号发生器的设计，包括仿真和资源利用情况了解（假设利用Cyclone器件）。
最后在实验系统上实测，包括FPGA中ROM的在系统数据读写测试和利用示波器测试。
信号输出的D/A使用实验系统上的ADC0832。
四、设计原理：图1所示的正弦波信号发生器的结构由四部分组成：1、计数器或地址发生器（这里选择10位）。
2、正弦信号数据ROM（10位地址线，8位数据线），含有1024个8位数据（一个周期）。
3、VHDL顶层设计。
4、8位D/A（实验中可用ADC0832代替）。
图1所示的信号发生器结构图中，顶层文件singt.vhd在FPGA中实现，包含两个部分：ROM的地址信号发生器，由10位计数器担任；一个正弦数据ROM，由LPM_ROM模块构成。
LPM_ROM底层是FPGA 中的EAB、ESB或M4K等模块。
地址发生器的时钟clk的输入频率fo与每周期的波形数据点数（在此选择1024点），以及D/A输出的频率f的关系是：f=fo/1024图1 正弦信号发生器结构框图图2 正弦波信号发生器的设计图五、设计步骤：1、建立.mif格式文件首先，mif文件可用C语言程序生成，产生正弦波数值的C程序如下：#include<stdio.h>#include<math.h>main(){int i;float s;for(i=0;i<1024;i++){s=sin(atan(1)*8*i/256);printf("%d :%d;\n",i,(int)((s+1)*255/2)) }}其次，把上述程序编译后，在DOS命令行下执行命令：romgen > sdata.mif;将生成的sdata.mif 文件，再加上.mif文件的头部说明即可。
正弦波信号发生器的设计及电路图
正弦波信号发生器的设计及电路图正弦波信号发生器的设计结构上看，正弦波振荡电路就是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大电路。
分析RC串并联选频网络的特性，根据正弦波振荡电路的两个条件，即振幅平衡与相位平衡，来选择合适的放大电路指标，来构成一个完整的振荡电路。
很多应用中都要用到范围可调的LC振荡器，它能够在电路输出负载变化时提供近似恒定的频率、几乎无谐波的输出。
电路必须提供足够的增益才能使低阻抗的LC电路起振，并调整振荡的幅度，以提高频率稳定性，减小THD（总谐波失真）。
1引言在实践中，广泛采用各种类型的信号产生电路，就其波形来说，可能是正弦波或非正弦波。
在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，这就需要能产生高频信号的振荡器。
在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火，超声波焊接，超声诊断，核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。
可见，正弦波振荡电路在各个科学技术部门的应用是十分广泛的。
2正弦波振荡电路的振荡条件从结构上来看，正弦波振荡电路就是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大电路。
图1表示接成正反馈时，放大电路在输入信号某i=0时的方框图，改画一下，便得图2。
由图可知，如在放大电路的输入端（1端）外接一定频率、一定幅度的正弦波信号某a，经过基本放大电路和反馈网络所构成的环路传输后，在反馈网络的输出端（2端），得到反馈信号某f，如果某f与某a在大小和相位上一致，那么，就可以除去外接信号某a，而将1、2两端连接在一起（如图中的虚线所示）而形成闭环系统，其输出端可能继续维持与开环时一样的输出信号。
毕业设计--基于AT89S51单片机的数字信号发生器
基于AT89S51单片机的数字信号发生器【摘要】智能仪器的出现，极大地扩充了传统仪器的应用范围。
智能仪器凭借其体积小、功能强、功耗低等优势，迅速地在家用电器、科研单位和工业企业中得到了广泛的应用。
本系统是基于AT89S51单片机设计的数字式波形发生器。
采用AT89S51作为系统的控制核心，外围电路采用数字/模拟转换电路（DAC0832），运放电路（MC1458），按键，ISP接口等。
通过按键控制切换产生正弦波，锯齿波，三角波，方波，各类型信号的频率统一为100HZ，而幅值在-5V~+5V范围内可调。
本设计电路原理简单，性能较好，具有一定的实用性和参考价值。
【关键词】单片机 ,波形发生器，D/A电路DIGITAL SIGNAL GENERATOR DESIGN BASED ON AT89S51【ABSTRACT】The emergence of intelligent machines, which greatly expanded the scope of application of traditional instruments. Intelligent instrument, with its small size, powerful, low-power advantages of home appliances quickly, research institutes and industrial enterprises has been widely used.The system is a digital waveform generator based on single chip computer. AT89S51 is used as a control core. The system is composed by digital/analog conversion (DAC0832),imply circuit (MC1458),button ISP inferface and LED lights. It can generate square triangle and sine wave,with LED display .The frequency of various types of signal unity of 100HZ, but the amplitude in the-5V ~ +5 V range adjustable. The circuit design is simple, better performance, has some practical and reference value.【KEY WORDS】the single chip computer , the signal generator , D/A conversion目录绪论 (9)1. 波形发生器现状 (9)2. 单片机在波形发生器中的运用 (9)第一章系统设计 (10)1. 系统要求 (11)2. 系统方案选择与论证 (11)3. 系统设计原理与思路 (11)第二章硬件电路的设计 (12)1. AT89S51的介绍 (12)2. 资源分配 (15)3. 最小单片机系统的设计 (15)4. 各模块电路的设计 (17)5. ISP接口 (23)第三章软件设计 (24)1. 主程序的设计 (25)2. 锯齿波程序的设计 (25)3. 三角波程序的设计 (26)4. 正弦波程序的设计 (27)5. 方波程序的设计 (28)第四章测试仿真 (29)1. 软件仿真 (29)2. 仿真结论分析 (30)3. 硬件测试结论分析 (31)绪论1.波形发生器现状波形发生器作为一种常用的应用电子仪器设备，传统的波形发生器可以完全用硬件电路搭建，如应用555振荡电路可以产生正弦波，三角波，方波等波形，传统的波形发生器多采用这种方式设计，这种方式不应用单片机，但是这种方式存在波形质量差，控制难，可调范围小，电路复杂和体积大等缺点，在科学研究和生产实践中，如工业过程控制，生物医学，地震模拟震动等领域往往需要低频信号源，而由硬件搭建的波形发生器效果往往达不到好的效果，而且低频信号源所需要的RC很大，大电阻，大电容在制作上有困难，参数的精度也难以保证，而且体积大，漏电，体积大是该类波形发生器的显著缺点。
制作一个正弦信号发生器的设计
★项目2：数字信号源
项目简述：设计制作一个正弦信号发生器。
（1）正弦波输出频率范围：1kHz～10MHz；
（2）具有频率设置功能，频率步进：100Hz；
（3）输出信号频率稳定度：优于10-2；
（4）输出电压幅度：1V到5V这间；
（5）失真度：用示波器观察时无明显失真。
（6）输出电压幅度：在频率范围内
50负载电阻上正弦信号输出电压的峰-峰值V opp=6V±1V；
（7）产生模拟幅度调制(AM)信号：在1MHz~10MHz范围内调制度m a可在30%～100%之间程控调节，步进量50%，正弦调制信号频率为1kHz，调制信号自行产生；
（8）产生模拟频率调制(FM)信号：在100kHz~10MHz频率范围内产生20kHz最大频偏，正弦调制信号频率为1kHz，调制信号自行产生；
（9）产生二进制PSK、ASK信号：在100kHz固定频率载波进行二进制键控，二进制基带序列码速率固定为10kbps，二进制基带序列信号自行产生；
开发时间：2007 开发人数：1
运行环境：windows xp、Quartus II
相关内容：（还未整体综合）
下面是调幅原理图：
下面是调频原理图：
下面是正弦信号发生器设计原理图：
下面是PSK设计原理图：。
基于DDS的正弦波信号发生器的设计
基于DDS的正弦波信号发生器的设计DDS（Direct Digital Synthesis，直接数字合成）技术是一种通过数字计算得到各种波形信号的合成技术。
正弦波信号发生器是一种用于产生正弦波信号的电子设备，通常用于各种测量、实验和测试中。
本文将介绍基于DDS的正弦波信号发生器的设计。
1.设计目标我们的设计目标是开发一个基于DDS的正弦波信号发生器，具有以下特点：-可以生成多种频率的正弦波信号；-可以通过数字控制方式调整频率；-可以输出稳定的、低失真的正弦波信号。
2.设计思路-选择一个固定的时钟频率作为DDS系统的时钟频率；-使用一个相位累加器来产生一个递增的相位值，该相位值与输出的正弦波信号频率相关；-使用一个查表ROM存储正弦波的采样值，根据相位值从查表ROM中读取相应的采样值；-使用一个数字到模拟转换器（DAC）将采样值转换成模拟信号输出。
3.系统设计基于上述思路，我们可以设计一个基于DDS的正弦波信号发生器，具体步骤如下：-设计一个用于控制频率的数字控制模块。
该模块可以接收一个控制信号，根据控制信号计算应当输出的频率，并将频率值传递给相位累加器。
-设计一个相位累加器模块。
该模块可以接收一个时钟信号和一个频率值，并根据时钟信号和频率值递增相位值，并将相位值传递给查表ROM模块。
-设计一个查表ROM模块。
该模块可以接收一个相位值，并根据相位值从查表ROM中读取相应的采样值。
-设计一个数字到模拟转换器（DAC）模块。
该模块可以接收一个采样值，并将采样值转换成模拟信号输出。
4.系统性能考虑在设计基于DDS的正弦波信号发生器时，需要考虑一些性能指标以确保输出的信号质量，如下所示：-频率范围：选择合适的时钟频率和相位累加器实现合理的频率范围。
-分辨率：根据需要的输出信号精度选择合适的查表ROM大小和DAC分辨率。
-失真度：选择合适的查表ROM分辨率和DAC精度，以及合适的滤波器设计，以保证输出信号的低失真度。
实验十-正弦信号发生器实验
实验10正弦信号发生器实验
1、实验目的：
1）学习分频器，计数器和LPM_ROM的使用方法
2）学习DDS的基本原理。
2、实验原理：
图1 正弦信号发生器的原理图
图2 DDS信号源的原理图
3、实验内容
选择模式NO.5,打开试验箱左上侧的+/-12V开关（D/A输出需要），将示波器探头接于主系统左下角的两个挂钩处，最右侧的时钟选择，用短路帽接插clock0为65536Hz 或750KHz处，这时可以从示波器上看到波形输出
1)用VHDL语言描述一个16进制计数器，然后再描述一个正弦表译码器，使用
元件例化语句描述图1所示原理图(FPGA内部)，在QuartusⅡ上进行编译、综
合、适配。
引脚锁定以及硬件下载测试。
时钟输入锁clcok0(750KHZ)，正弦
表输出锁DAC0832输入，复位和时钟使能锁按键，进行编译、下载和硬件测
试。
2)用VHDL语言描述一个1024进制计数器，然后使用lpm_ROM再描述一个10
位地址的正弦表译码器，使用元件例化语句描述图1所示原理图(FPGA内部)，
在QuartusⅡ上进行编译、综合、适配。
引脚锁定以及硬件下载测试。
3)如图2所示，把上述计数器改为+M计数器，M为3位，采用按键输入。
记录
4、思考
怎样提高输出频率的范围
参考程序见文件。
信号发生器的实现方法
பைடு நூலகம்
信号发生器的实现方法
信号发生器是一种用于产生各种类型信号的电子设备，常用于测试、测量和调试电子设备 和电路。以下是几种常见的信号发生器实现方法：
1. 函数发生器：函数发生器通过数学函数生成各种波形信号，如正弦波、方波、三角波等 。函数发生器通常由数字信号处理器（DSP）或程序控制的波形发生器实现。
2. 直接数字合成器（DDS）：DDS是一种数字信号处理技术，通过数字计算和相位累加 器产生高质量的连续波形信号。DDS使用数字控制的振荡器和数字-模拟转换器（DAC）来 实现信号的生成。
信号发生器的实现方法
3. 频率合成器：频率合成器通过将基准信号与特定倍频或分频的电路相结合，生成所需的 频率信号。频率合成器通常使用锁相环（PLL）或倍频器电路来实现。
4. 脉冲发生器：脉冲发生器用于生成短脉冲信号，可用于测试和测量脉冲响应、脉冲宽度 调制等。脉冲发生器可以通过计时电路、脉冲调制器和放大器等组件实现。
5. 随机信号发生器：随机信号发生器用于产生具有随机性质的信号，如噪声信号。随机信 号发生器可以使用随机数发生器和滤波器等组件实现。
信号发生器的实现方法
这些信号发生器实现方法可以单独使用，也可以结合在一起以实现更复杂的信号发生器功 能。实际的信号发生器设计和实现可能会涉及到模拟电路、数字信号处理、时钟控制和滤波 等方面的知识和技术。根据具体的应用需求和性能要求，选择合适的信号发生器实现方法是 很重要的。
设计并实现频率可控的正弦波信号发生器-单片机课设
1Proteus软件简介Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。
它运行于Windows 操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：①实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。
具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。
②支持主流单片机系统的仿真。
目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、A VR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。
③提供软件调试功能。
在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。
④具有强大的原理图绘制功能。
总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。
特点：支持ARM7，PIC ，A VR，HC11以及8051系列的微处理器CPU模型，更多模型正在开发中；交互外设模型有LCD显示、RS232终端、通用键盘、开关、按钮、LED等；强大的调试功能，如访问寄存器与内存，设置断点和单步运行模式；支持如IAR、Keil和Hitech等开发工具的源码C和汇编的调试；一键“make”特性：一个键完成编译与仿真操作；内置超过6000标准SPICE模型，完全兼容制造商提供的SPICE模型；DLL界面为应用提供特定的模式；14种虚拟仪器：示波器、逻辑分析仪、信号发生器、规程分析仪等；高级仿真包含强大的基于图形的分析功能：模拟、数字和混合瞬时图形；频率；转换；噪声；失真；付立叶；交流、直流和音频曲线；模拟信号发生器包括直流、正旋、脉冲、分段线性、音频、指数、单频FM；数字信号发生器包括尖脉冲、脉冲、时钟和码流；集成PROTEUS PCB设计形成完整的电子设计系统。
正弦波信号发生器的设计与实现
在此设计中的基于DDS技术的信号发生器，是通过用单片机编程将控制字并行送入DDS芯片AD9850，然后由AD9850产生波形输出，即采用基于相位累加器的数字频率合成法，利用直接数字合成芯片AD9850产生波形。
在上世纪70年代，随着微处理器的出现，可以使生更复杂的波形。这一时期比基于软件的波形发生器，在本质上，该DAC采用一个微处理器的程序控制，就可以得到各种简单的波形。
二十一世纪，随着集成电路技术的飞速发展，已经有工作频率超过千兆赫的DDS芯片，而且还促进的函数波形发生器的发展，2003年，安捷伦33220A能够产生17种波形的产品，最高频率可达20M，2005年的产品N6030A能够产生了500MHz的频率，采样频率为1.25GHz。
直接数字频率合成器DDS组件后，DDS组件限制速度和数字噪声引起的这两个主要的缺点阻碍了DDS技术的发展与应用。近年来，超高速数字电路的发展以及对DDS的深入研究，DDS的最大工作频率和噪声性能接近的锁相环率合成器，并达到了相当的水平。随着微电子技术的迅速发展，直接数字频率合成技术得到了迅速的发展，它不同于人其他现代频率合成技术的频率合成，具有优越的性能和特点。反映在较宽的带宽，频率转换时间短，频率分辨率高，输出相位连续，可生产各种其他宽带正交信号和调制信号，可编程数字，控制灵活，具有很高的价格。现在广泛的应用在通信，导航，遥测，雷达，电子战和现代仪器仪表行业等领域[1]。
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泰 山 学 院毕 业 设 计设计题目：数字式正弦波信号发生器的设计与实现系 别：_________________________班 级：_________________________姓 名：_________________________指 导 教 师：_________________________2009年6月1日董贵妃 肖扬 06计算机通信1班 信息工程系数字式正弦波信号发生器的设计与实现摘要正弦交流信号是一种应用极为广泛的信号。
在许多测试仪中需要用标准的正弦信号检测一些物理量。
正弦信号用作标准信号时，要求正弦信号必须有较高的精度、稳定度及较低的失真率。
传统的正弦信号发生器的频率变动由机械驱动可变元件完成，当这种信号发生器用于低频信号输出往往需要的RC值很大，这样不但参数准确度难以保证，而且体积和功耗都很大。
而基于单片机技术和D/A转换电路构成的正弦信号发生器就可以解决这些问题。
本文主要介绍了数字式正弦信号发生器的波形产生原理和单片机控制原理。
本次设计以单片机技术为基础，通过AT89C51芯片在一定时间内输出一系列的离散数字样点信号，然后通过D/A转换器转换成平滑的正弦波信号，最后通过运算放大器输出。
本次设计采用模块化设计的方法，软硬件相结合，硬件设计包括：数码管频率和振幅显示电路、D/A转换正弦信号输出电路、时钟复位电路、键盘频率和振幅输入电路；软件设计包括：显示子程序、D/A转换子程序以及数据计算处理子程序、键盘频率输入子程序。
通过软、硬件的结合，既可以实现波形参数的独立连续变化，又具有良好的人机对话界面，原理简单，使用方便。
软硬件设计完成后利用KeilμVision2集成开发环境编译该最小系统的程序，利用Proteus仿真软件设计该系统的电路原理图，最后通过两个工具的完美结合对该课题进行系统的软件模拟仿真，结果满足设计要求。
本次设计的数字式正弦信号发生器的参数可调，输出波形平滑规则、频率稳定、有较强的实用性。
关键词：单片机正弦波信号发生器Design and Realization of Digital Sinusoidal Signal GeneratorAbstractThe sine signal is a very extensive application of the signal. the standard sinusoidal signal also beneeded in many tester to detect some physical quantities.Sinusoidal signal as a standard signal, demanded that sinusoidal signal must have a high accuracy, stability and low distortion rate .The traditional sine signal generator of variable frequency is drived by mechanical components, when this signal generator used for low frequency signal output often need RC value greatly, It is hard to ensure accuracy parameters,the volume and power consumption.But based on the single chip microcomputer and D/A transformation of sine signal generator circuit can solve these problems.This paper mainly introduces the sinusoidal signal generator of digital waveform principle and single-chip microcomputer control principle. Design with micro-controller technology as the foundation, by AT89C51 chip in A certain period of D/A number of discrete output series of converter, then wording point signal converting smooth sine signals, through the operational amplifier output. This design USES modular design method, combining software with hardware design, including: digital tube amplitude and frequency display circuit, D/A transformation sinusoidal output circuit, clocking circuit and reset circuit keyboard input frequency and amplitude, Software design includes: display subroutines, D/A transformation and the data processing procedure, keyboard input frequency subroutine subroutine. Through the combination of hardware and software, can achieve continuous variation of parameters, and is independent of good human-machine conversation interface, the principle of simple and easy to use. After the completion of the hardware and software design using Keil muon Vision2 integrated environmental compile the program using the minimum system, Proteus simulation software design of the system through the circuit principle diagram, theperfect combination of two tools on the system software simulation, the results can satisfy the design requirements. The design of digital sine signal generator parameters is adjustable and the output waveform is smooth, stable, and practical.Key words：Micro Controller Unit Sine wave Signal generator目录1 引言 (1)2 总体结构设计 (2)2.1 单片机概述 (2)2.1.1 单片机的发展 (2)2.1.2 单片机的用途 (3)2.2 系统设计的功能 (3)2.3 波形发生和输出频率的方法 (4)2.3.1 波形发生的方法 (4)2.3.2 输出频率的方法 (4)3 系统硬件设计 (5)3.1 硬件电路芯片的选择 (5)3.1.1 CPU芯片AT89C51 (5)3.1.2 D/A转换器芯片DAC0832 (8)3.1.3 显示器的选择 (9)3.1.4 运算放大器HA17741 (10)3.2 电路接口的设计 (11)3.2.1 LED数码管显示电路 (11)3.2.2 D/A转换正弦信号输出电路 (12)3.2.3 时钟电路及复位电路 (13)3.2.4 键盘频率和振幅输入电路 (15)3.2.5 电源电路的设计 (15)4 系统软件程序的设计 (17)4.1 主程序功能模块 (17)4.2 显示子程序模块 (17)4.3 D/A转换子程序模块 (18)4.4 键盘控制频率输入子程序模块 (19)4.5 数据计算处理子程序模块 (20)5 系统调试 (22)5.1 PROTEUS与KEIL uVision2介绍 (22)5.2 软硬件的调试 (23)5.2.1 软件调试 (23)5.2.2 硬件调试 (23)6 结论 (25)6.1 实验结果 (25)6.2 讨论分析 (25)谢辞 (27)参考文献 (28)附录 (29)电路图 (29)源程序 (30)外文资料翻译 (41)1 引言信号发生器又称波形发生器，是一种常用的信号源，被广泛地应用于无线电通信、自动测量和自动控制等系统中。
传统的信号发生器绝大部分是由模拟电路构成，借助电阻电容，电感电容、谐振腔、同轴线作为振荡回路产生正弦或其它函数波形。
频率的变动由机械驱动可变元件完成，当这种模拟信号发生器用于低频信号输出往往需要的RC值很大，这样不但参数准确度难以保证，而且体积和功耗都很大，而由数字电路构成的低频信号发生器，虽然其低频性能好但体积较大，价格较贵。
在今天，随着大规模集成电路和单片机技术的发展，许多新型信号发生器应运而生。
用单片机并配置适当接口芯片产生程控正弦信号，则可替代传统的正弦信号发生器，从而有利于测试系统的集成化、程控化和智能仪表的多功能化。
而单片机的最大特点是面向控制，由于它集成度高、运算速度快、体积小、运行可靠、价格低，因此在数据采集、智能化仪器等技术中得到广泛的应用，从而使得单片机的应用成为工程技术多学科知识汇集的一个专门研究领域，其应用产生了极高的经济效益和社会效益。
本文中的数字式正弦信号发生器就是利用单片机技术研制出来的。
通过软硬件结合，不但简化了硬件设备，而且还实现了波形参数的连续变化。
它的硬件由单片机以及外围的键盘、显示器、D/A转换等电路组成，软件则是用MCS-51系列单片机汇编语言对输入、显示、转换等模块进行编程。
不但具有良好的人机界面，操作十分方便，而且整个系统操作方便直观。