函数信号发生器的毕业设计解读
函数信号发生器的设计毕业设计
本科毕业设计说明书实用信号发生器的设计THE DESIGN OF PRACTICAL SIGNAL GENERATOR 学院（部）：电气和信息工程学院专业班级：电子信息工程学生姓名：指导教师：2011 年06 月02 日实用信号发生器的设计摘要信号发生器是一种常用的信号源，广泛地使用于电子电路、自动控制系统和教学实验。
常用的波形发生器多数采用分立元件组成，不但电路复杂、价格昂贵，而且仅能产生几种常用的信号波形，还很难精确调节各类参数，不能满足实际需要。
因此，本课题利用了AT89S52单片机、DAC0832等元件，通过软、硬结合的方式来实现和开发基于单片机的信号发生器系统。
该信号发生器能方便地产生所需信号波形，其频率、波形不但可调，也能满足精度要求。
该信号发生器系统是通过一块AT89S52单片机控制两片DAC0832芯片，其中一片是产生波形，另一片是调节波形幅度。
这种双通道工作方式，可以让波形和幅度的控制有各自对应的芯片，让其工作起来更加精确。
本系统可以产生不同频率、不同幅值的正弦波、方波和三角波，各种波形在频率要求的范围内基本可以保持很好的形状不失真，通过键盘可选择各种波形以及调节各波形的频率和幅度，最后通过液晶显示器把各个波形以及各种参数显示出来。
本系统操作起来相当简便，成本也比较低廉。
通过实验测试，系统性能优良，参数精确，不失真，波形的幅度范围0V到+5V，频率范围1HZ到1kHZ，能满足低频测试基本需要。
关键词：AT89S52单片机，DAC0832，液晶显示器THE DESIGN OF PRACTICAL SIGNAL GENERATORABSTRACTSignal generator is a common source of the signal, widely used in electronic circuits, automatic control system and the teaching experiment. The most commonly used by waveform generator composed of discrete components, circuit not only complex, expensive and can only have several common signal waveform, also difficult to adjust various parameters, we can not To meet actual needs. Therefore, the issue of the AT89S52 SCM, DAC0832, and other components, through software and hardware combination of development and to achieve the signal generator based on the SCM system. The signal generator can easily produce the required signal waveform, its frequency, not only adjustable waveform, but also to meet the requirements of precision.The signal generator system is controlled by a microcontroller AT89S52 two DAC0832 chip, which is generated a wave, another film to regulate the rate waveform. This dual-channel methods of work, allows waveform and the magnitude of the control of all of the corresponding chip, so work together more precise. This system can produce different frequencies, different amplitude of the sine wave, square wave and triangle wave, the wave of various frequencies within the scope of the basic requirements can not maintain a good shape distortion, through various optional keyboard and adjust the waveform The frequency and magnitude waveform, the final adoption of LCD as well as various parameters of various waveform displayed. The system operated with a simple and relatively low cost. Through the experimental test, excellent performance, precise parameters, no distortion, the wave range 0 V to +5 V, the frequency range 1HZ to 1kHZ, can meet the basic requirements of low frequency tests.KEY WORDS: AT89S52 SCM, DAC0832, LCD目录摘要(中文) (I)摘要(外文) ........................................................ I I 1 绪论 . (1)1.1信号发生器综述 (1)1.1.1信号发生器简介 (1)1.1.2信号发生器实现方式 (1)1.1.3信号发生器的分类 (1)1.2 研究信号发生器的目的及意义 (2)1.3本课题的研究现状 (3)1.4主要研究内容 (4)2 信号发生器系统设计 (5)2.1系统方案的比较 (5)2.2系统模块方案选择 (6)2.2.1控制模块方案选择 (6)2.2.2显示方案选择 (6)2.2.3键盘方案选择 (7)2.2.4 D/A转换方案选择 (7)2.3 系统总体方案设计 (7)2.4理论分析 (8)2.4.1电路的理论计算 (8)2.4.2波形产生相关理论 (11)3 系统硬件设计 (13)3.1单片机最小系统 (13)3.1.1单片机的介绍及资源分配 (13)3.1.2单片机最小系统及各部分介绍 (17)3.2波形产生模块设计 (20)3.2.1单片机和DAC0832的接口 (20)3.2.2幅度控制部分 (25)3.2.3 DAC0832和运放的连接 (26)3.3 键盘显示模块设计 (27)3.3.1 键盘电路原理 (27)3.3.2 键盘接口设计 (29)3.3.3 液晶显示电路 (31)4 系统软件设计 .................................... 错误！未定义书签。
函数信号发生器的设计说明
函数信号发生器的设计说明设计说明：函数信号发生器一、引言二、设计目标1.实现多种基础波形的产生，包括正弦波、方波、三角波、锯齿波等。
2.实现复杂信号的产生，如脉冲信号、调频信号、调幅信号等。
3.提供可调节的信号频率、幅度、相位等参数。
4.具备高稳定性和低失真度的特点。
三、系统架构系统主要由以下模块组成：1.控制模块：负责接收输入的指令、参数，并对其他模块进行控制。
2.信号生成模块：负责产生各种类型的基础波形信号和复杂信号。
3.波形控制模块：负责对生成的信号进行频率、幅度、相位等参数的调节和控制。
4.输出模块：负责将生成的信号输出到外部设备。
四、关键技术1.时钟模块：使用高精度稳定的时钟源来提供基准时钟信号，用于信号的定时和同步。
2.数字信号处理芯片：通过运算、变换等算法实现各种基础波形信号的产生，可以实时调节频率、幅度等参数。
3.数字模拟转换模块：将数字信号转换为模拟信号，并输出到外部设备。
4.软件算法：基于不同的波形类型，设计相应的算法来生成信号，并实现参数的实时调节。
五、设计流程1.确定系统的整体架构和功能模块划分。
2.根据每个模块的功能需求和接口特点，选择合适的硬件和软件实现方案。
3.实现控制模块，包括指令的解析、参数的读取和传递等。
4.实现信号生成模块，根据不同的波形类型和参数要求，设计相应的算法实现信号的产生。
5.实现波形控制模块，设计参数的调整和控制界面，并与信号生成模块进行交互。
6.实现输出模块，将产生的信号转换为模拟信号，并输出到外部设备。
7.进行系统整体调试和测试，确保各个功能模块正常工作。
8.优化系统性能和稳定性，提高波形的准确度和控制精度。
六、预期效果本设计实现的函数信号发生器具备以下优势：1.具备多种基础波形和复杂信号的产生功能，可满足不同场合的需求。
2.通过软件算法，实现参数的实时调节和控制，提供灵活的操作界面。
3.采用高精度时钟源和数字信号处理芯片，保证信号的稳定性和精确度。
基于FPGA的函数信号发生器设计毕业设计(论文) 精品
基于FPGA的函数信号发生器设计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。
随着我国经济和科技的发展，对相应的测试仪器和测试手段也提出了更高的要求，信号发生器己成为测试仪器中至关重要的一类。
本文在探讨函数信号发生器几种实现方式的基础上，采用直接数字频率合成（DDS）技术实现函数信号发生器。
在对直接数字频率合成（DDS）技术充分了解后，本文选择以Altera公司生产的FPGA芯片为核心，以硬件描述语言Verilog HDL为开发语言，设计实现了可以产生任意波形（以正弦波为例）和固定波形的（以方波和锯齿波为例）的函数信号发生器。
文中详细阐述了直接数字频率合成（DDS）、波形产生以及调幅模块的设计，并给出了相应的仿真结果。
本文最后给出了整个系统的仿真结果，即正弦波、方波、锯齿波的波形输出。
实验表明，用现场可编程门阵列（FPGA）设计实现的采用直接数字频率合成（DDS）技术的函数信号发生器，克服了传统方法的局限，实现了信号发生器多波形输出以及方便调频、调幅的功能。
关键词函数信号发生器；直接数字频率合成；现场可编程门阵列；Verilog HDLAbstractFunction Generator is an indispensable tool in a process of various tests and experiments. It is widely used in communication, measurement, radar, control, teaching and other fields. With the development of China's economic and technological, the corresponding test equipment and test methods are also put forward higher requirements, and the signal generator has become a vital test instrument.The article examines the several implementations of the function generator. And it has achieved the function generator which is completed by direct digital frequency synthesis (DDS) technology . Through understanding the direct digital frequency synthesis (DDS) technology, this paper chose to the Altera Corporations’ FPGA chips as the core of design. The function generator which can produce sine, square wave, sawtooth wave was designed. It also used hardware description language Verilog HDL as development language. The paper described the design of the main module, such as direct digital synthesizer (DDS), waveform generation and modulation module. And the corresponding simulation results were also presented.At last, the simulation results of the whole system were presented, that is, sine, square, sawtooth waveform has been carried out. Experiments show that the function generator based on FPGA and direct digital frequency synthesis (DDS)technology has overcame the limitations of traditional methods and achieved a signal generator which can generate multiple waveforms and has facilitate FM, AM function.Keywords Function Genenrator Direct Digital Freguency Synthesizer FPGA Verilog HDL目录1绪论 (1)1.1背景及意义 (1)1.2波形发生器研究现状 (1)1.2.1波形发生器的发展状况 (1)1.2.2国外波形发生器产品介绍 (2)1.3本设计的主要工作 (2)2系统基本原理 (4)2.1函数信号发生器的几种实现方式 (4)2.1.1程序控制输出方式 (4)2.1.2 DMA输出方式 (4)2.1.3可变时钟计数器寻址方式 (4)2.1.4直接数字频率合成方式 (4)2.2频率合成器简介 (5)2.2.1频率合成技术概述 (5)2.2.2频率合成器主要指标 (6)2.3 DDS原理 (6)2.3.1相位累加器 (7)2.3.2波形ROM (8)2.3.3 DDS频率合成器优缺点 (8)2.4现场可编程门阵列(FPGA) (9)2.4.1 FPGA简介 (9)2.4.2 FPGA特点 (9)2.4.3 FPGA工作状态 (10)2.4.4 FPGA的编程技术 (10)2.4.5 FPGA器件配置方式 (10)2.4.6使用FPGA器件进行开发的优点 (11)2.5 Verilog HDL语言简介 (11)3系统软件设计 (13)3.1编程软件的介绍 (13)3.1.1 Quartus II简介 (13)3.1.2 Quartus II设计流程 (13)3.2 Quartus II系统工程设计 (14)3.2.1创建工程 (14)3.2.2新建Verilog源文件 (15)3.2.3工程编译 (15)3.2.4生成模块电路 (15)3.2.5新建Block Diagram/Schematic File并添加模块电路 (16)3.2.6设计Vector Waveform File (16)3.3函数信号发生器的系统设计 (17)3.3.1系统总体设计 (18)3.3.2 FPGA系统设计流程 (18)3.3.3 FPGA系统模块设计 (19)4系统模块设计及仿真 (21)4.1频率寄存器模块设计 (21)4.2 DDS模块设计 (22)4.2.1 32位加法器 (22)4.2.2相位寄存器 (23)4.3波形产生模块设计 (24)4.3.1正弦波形ROM (24)4.3.2方波模块 (26)4.3.3锯齿波模块 (27)4.4调幅模块设计 (28)5系统调试 (30)5.1调试 (30)5.2仿真结果 (30)结论 (32)致谢 (33)参考文献 (34)附录 (35)附录1系统整体设计图 (35)附录2各模块源程序 (35)1绪论1.1背景及意义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。
智能函数信号发生器的设计与实现 毕业论文答辩 ppt课件
争辩人： 专业：电子信息科学与技术 指点教师：
一 智能函数信号发生器设计的背景和意义
函数信号发生器是一种常用的信号源，它 提供符合一定电技术要求的电信号，并提供知 波形、知频率、知幅度大小的输出信号。信号 发生器是最根本、运用最广泛的电子丈量仪器 之一。它作为一种通用的电子仪器，在消费、 科研、测控、通讯等领域都得到了广泛的运用。
3.D/A转换电路
D/ A 转换电路主要由D/ A 转换芯片DAC0832 和两 个运算放大器LM324 组成。DAC0832 有三种联接方式. 一种是两级缓冲器型，即输入数据经两级缓冲后，送 D/ A 转换电路。 第二种是单级缓冲器型，输入数据经 输入存放器直接送入DAC存放器，然后送D/ A转换电 路。第三种是两级缓冲器直通，输入数据直接送D/ A 转换电路进展转换。电路中采用直通联接方式，即/ WR1 、/ WR2 、/ CS 和/ XFER 全部接地、ILE和Vcc 接+ 5V 电源，使DAC0832 处于直通形状。此时，单 片机的数据输出线直接与DAC0832 的数据输入线相连。 D/ A 转换电路可采用单极性输出，也可采用双极性输 出。此电路采用双极性输出，即经两个运算放大器 LM324 后输出电压Aour。
三 软件设计
主要是波形数据的存储、波形数据的选择、 波形频率大小的调整, 经过程序得到各种波形。 波形参数存入正弦波、三角波和方波三个数组 中, 波形的选择经过独立按键, 一个按键切换三 种波形, 频率的改动采用调整定时计数初值来 实现, 由独立按键来调整频率。波形的产生, 利 用计数溢出产生中断, 单片机顺序读取存储在 各波形数组中的波形数据, 将波形数据经P0口 送到数模转换芯片得到模拟信号。
Hale Waihona Puke 1.产生波形子程序为了实现三种波形的输出，我们需求建立 方波数据表、三角波数据表、正弦波数据表。 同时，波形的产生, 要利用计数溢出产生中断, 再由单片机顺序读取存储在各波形数组中的波 形数据,因此要建立中断函数。而要实现利用数 码管显示波形频率，那么要建立数码管显示函 数。经过键扫描子函数我们可以实现波形频率 的添加、减少和波形切换。
最新毕业设计(论文)-函数信号发生器设计
题目：函数信号发生器设计（2）系（部）：信息科学与技术系专业班：通信工程0302班姓名：学号：20031181064指导教师：2007 年5 月25 日毕业设计（论文）开题报告函数信号发生器设计（2）The Design of Function Signal Generating Device (2)摘要函数信号发生器是指能自动产生方波、正弦波、三角波等电压波形的仪器, 它在实验及科学研究中得到了广泛应用。
本课题的任务是设计一个函数信号发生器，使其能自动产生方波、三角波以及正弦波。
本论文主要针对函数信号发生器进行论述，它基本可分为四部分，第一部分主要是对设计中应用到的一些模电数电方面的知识如电压比较器，积分器，差分放大器等进行简单介绍；第二部分的主要内容是提出了以下两种设计方案：第一种方案是基于单片集成芯片MAX038函数信号发生器的设计，第二种方案是基于晶体管、运放IC等函数信号发生器的设计，并且对这两种方案的优点和缺点进行分析比较，最后确定采用第二种方案来完成函数信号发生器的设计。
第三部分就具体介绍了我的设计方案—基于晶体管、运放IC等函数信号发生器的设计，它是本文的核心，该部分讲述了性能指标、原理框图、以及如何通过参数计算来确定设计电路等几个方面的内容；文章第四部分就主要介绍了调试安装的方法，并对设计中出现的故障进行了简要分析。
关键字：函数信号发生器; 差分放大器; 积分器AbstractThe function signal generating device is refers can automatically have voltage waveform the and so on the square-wave, sine wave, triangle wave instrument, it obtained the widespread application in the experiment and the scientific research. This topic duty designs a function signal generating device, enables its automatically to have the square-wave, the triangle wave as well as the sine wave. The present paper mainly aims at the function signal generating device to carry on the elaboration, it is basic may divide into four parts, the first part mainly is to some mold electricity number electricity aspects knowledge like voltage comparators which designs applies, the integrator, the differential amplifier and so on carries on the simple introduction; The second part of main content was proposed following two kind of design proposal: The first kind of plan is based on the monolithic integrated chip MAX038 function signal generating device design, the second kind of plan is based on the transistor, transports puts function signal generating device the and so on the IC design, and carries on the analysis comparison to these two kind of plans merit and the shortcoming, finally determined uses the second kind of plan to complete the function signal generating device the design. The third part specifically introduced my design proposal - based on the transistor, transports puts function signal generating device the and so on the IC design, it is this article core, did this part narrate the performance index, the functional block diagram, how as well as calculates through the parameter determines the design electric circuit and so on several aspects the content; The article fourth part mainly introduced the debugging installment method, and to designed the breakdown which appeared to carry on the brief analysis.Key words: Function signal generating device Differential amplifier Integrator目录摘要 (I)Abstract (II)绪论 (1)1 函数信号发生器相关知识与基本原理 (2)1.1 电压比较器 (2)1.1.1 简单电压比较器 (2)1.1.2 滞回比较器 (3)1.1.3 窗口比较器 (3)1.2 方波发生器 (4)1.3 积分器 (5)1.4 差分放大器 (6)1.4.1 传输特性 (6)1.4.2 共模特性 (7)2 函数发生器设计方案 (9)2.1 基于单片集成芯片MAX038函数信号发生器的设计 (9)2.2 基于晶体管、运放IC等函数信号发生器的设计 (10)2.2.1 方波→三角波产生电路 (10)2.2.2 三角波→正弦波变换电路 (11)3 基于晶体管与运放IC函数信号发生器设计 (14)3.1 性能指标 (14)3.2 参数计算 (14)3.3 原理框图 (15)3.4 设计电路与工作原理 (15)3.4.1 设计所用元器件 (15)3.4.2 电路及工作原理 (16)3.5 相关芯片介绍 (17)3.5.1 uA747双电源通用型双运放 (17)3.5.2 LM78XX与LM79XX (18)4 安装与调试 (20)4.1 设计与调试中使用的主要仪器和设备 (20)4.2 设计的装调 (20)4.2.1 方波→三角波发生器的装调 (20)4.2.2 三角波→正弦波变换电路的装调 (20)4.2.3 自制电源的装调 (21)4.3 故障分析 (22)4.3.1 方波—三角波发生器故障 (22)4.3.2 三角波—正弦波发生器故障 (22)4.3.3 电源部分故障 (22)结论 (23)致谢 (25)参考文献 (26)绪论信号发生器又称信号源或振荡器，各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。
函数信号发生器的毕业设计解读
函数信号发生器的毕业设计解读函数信号发生器是一种用于产生连续波形或脉冲波形的电子仪器，并且能够控制波形的频率、幅度和相位等参数。
在电子领域中，函数信号发生器是一种基本的实验工具，被广泛应用于电路设计、通信系统、嵌入式系统等领域。
函数信号发生器的毕业设计主要包含该仪器的设计原理和实现、功能要求、性能评价以及相关应用等内容。
1.模拟信号产生：函数信号发生器通常需要产生各种波形，如正弦波、方波、锯齿波等。
设计者需要选择合适的电路来实现这些波形的产生，例如使用反馈电路或者集成电路来生成正弦波。
此外，还需要考虑波形的频率范围、幅度和相位等参数的控制。
2.数字信号产生：现代的函数信号发生器通常还具备产生数字信号的能力，例如产生各种脉冲波形或者数字信号序列。
这通常需要通过数字信号处理器（DSP）或者可编程逻辑器件（FPGA）来实现，设计者需要了解数字信号处理的原理和技术。
3.参数调节和控制：函数信号发生器通常需要支持频率、幅度和相位的参数调节和控制。
这需要设计合适的控制电路，包括模拟电路和数字电路。
为了方便用户操作，还需要设计人机界面，通常使用触摸屏或者旋钮等输入设备。
此外，函数信号发生器的毕业设计还需要考虑以下几个方面的内容：1.功能要求：函数信号发生器可以根据应用需求增加多种功能，如频率测量、信号调制、多通道输出等。
设计者需要根据实际需求确定所要实现的功能。
2.性能评价：函数信号发生器的性能评价通常包括波形的稳定性、频率精度、幅度稳定度、信噪比等方面。
设计者需要设计相应的测试电路和测试方法，对函数信号发生器的性能进行评估。
3.相关应用：函数信号发生器可以用于电路分析、通信系统测试、仪器校准等多个领域。
设计者可以选择其中一个或者多个应用场景，进行实际的应用测试和评估。
最后，函数信号发生器的毕业设计需要进行完整的电路设计、软件编程和性能测试，设计者需要具备相关的电子技术和编程技能。
同时，为了使毕业设计具备一定的实用性，设计者还需要了解相关的领域知识，比如电路设计原理、数字信号处理、通信系统等。
简易函数信号发生器的设计报告
简易函数信号发生器的设计报告设计报告：简易函数信号发生器一、引言函数信号发生器是一种可以产生各种类型函数信号的设备。
在实际的电子实验中，函数信号发生器广泛应用于工程实践和科研领域，可以用于信号测试、测量、调试以及模拟等方面。
本文将着重介绍一种设计简易函数信号发生器的原理和方法。
二、设计目标本设计的目标是实现一个简易的函数信号发生器，能够产生包括正弦波、方波和三角波在内的基本函数信号，并能够调节频率和幅度。
同时，为了提高使用方便性，我们还计划增加一个显示屏，实时显示当前产生的信号波形。
三、设计原理1.信号源函数信号发生器的核心是信号发生电路，由振荡器和输出放大器组成。
振荡器产生所需的函数信号波形，输出放大器负责放大振荡器产生的信号。
2.振荡器为了实现多种函数波形的产生，可以采用集成电路作为振荡器。
例如，使用集成运算放大器构成的和差振荡器可以产生正弦波，使用施密特触发器可以产生方波，使用三角波发生器可以产生三角波。
根据实际需要，设计采用一种或多种振荡器来实现不同类型的函数信号。
3.输出放大器输出放大器负责将振荡器产生的信号放大到适当的电平以输出。
放大器的设计需要考虑到信号的频率范围和幅度调节的灵活性。
4.频率控制为了能够调节信号的频率，可以采用可变电容二极管或可变电阻等元件来实现。
通过调节这些元件的参数，可以改变振荡器中的RC时间常数或LC谐振电路的频率，从而实现频率的调节。
5.幅度控制为了能够调节信号的幅度，可以采用可变电阻作为放大电路的输入阻抗，通过调节电阻阻值来改变信号的幅度。
同时，也可以通过增加放大倍数或使用可变增益放大器来实现幅度的控制。
四、设计步骤1.确定电路结构和信号发生器的类型。
根据功能和性能需求，选择合适的振荡器和放大器电路，并将其组合在一起。
2.根据所选振荡器电路进行参数计算和元件的选择。
例如，根据需要的频率范围选择适合的振荡器电路和元件，并计算所需元件的数值。
3.设计输出放大器电路。
毕业设计93多功能函数发生器
毕业设计93多功能函数发生器1.引言函数发生器是一种常见的电子设备，它可以产生多种信号波形，被广泛用于电子实验、电路测试和通信领域等。
本毕业设计的目标是设计一个具有多功能的函数发生器，能够产生不同类型的波形，并具备频率调节、幅度调节和相位调节等功能。
本文将介绍设计的思路、方法和实现过程。
2.设计思路本设计基于数字信号处理技术，采用FPGA（现场可编程逻辑门阵列）作为核心芯片。
通过控制FPGA内部的信号处理模块，实现多种波形的生成。
同时，通过外部的按钮和旋钮，实现频率、幅度和相位的调节。
具体的设计思路如下：2.1信号发生器模块信号发生器模块使用FPGA内部的数字信号处理单元来产生不同类型的波形，如正弦波、方波、三角波等。
通过设置模块内的参数，可以控制波形的频率、幅度和相位。
2.2调节模块为了方便用户进行频率、幅度和相位的调节，本设计采用了按钮和旋钮。
通过按钮可以选择要调节的参数，而旋钮可以实现精确的参数调节。
通过FPGA的GPIO（通用输入输出）接口，将按钮和旋钮与FPGA相连接，实现参数控制。
2.3显示模块为了方便用户查看当前参数的数值，本设计还包括了一个显示模块。
通过FPGA的数码管驱动电路，将当前参数的数值显示在数码管上。
3.设计方法在设计过程中，先进行电路原理图的设计，确定信号发生器模块、调节模块和显示模块的连接方式和控制逻辑。
然后进行FPGA的硬件编程，编写信号发生器和控制模块的代码。
最后进行整体系统的测试，确保各个模块正常工作。
4.实现过程4.1电路设计根据设计思路，绘制信号发生器模块、调节模块和显示模块的连接方式，并设计相应的控制逻辑电路。
使用Proteus等仿真软件进行电路验证。
4.2硬件编程根据电路设计的结果，进行FPGA的硬件编程。
使用Verilog HDL进行模块的编写，包括信号发生器模块、调节模块和显示模块。
将各个模块进行逻辑连接，生成.bit文件。
4.3系统测试5.结论通过本毕业设计，成功设计了一个具有多功能的函数发生器。
毕业设计(论文)-基于fpga的函数信号发生器的设计与实现[管理资料]
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基于FPGA的函数信号发生器的设计与实现摘要波形发生器己成为现代测试领域应用最为广泛的通用仪器之一，代表了信号源的发展方向。
直接数字频率合成(DDS)是二十世纪七十年代初提出的一种全数字的频率合成技术，其查表合成波形的方法可以满足产生任意波形的要求。
由于现场可编程门阵列(FPGA)具有高集成度、高速度、可实现大容量存储器功能的特性，能有效地实现DDS技术，极大的提高函数发生器的性能，降低生产成本。
本文首先介绍了函数波形发生器的研究背景和DDS的理论。
然后详尽地叙述了用FPGA完成DDS模块的设计过程，接着分析了整个设计中应处理的问题，根据设计原理就功能上进行了划分，将整个仪器功能划分为控制模块、外围硬件、FPGA器件三个部分来实现。
最后就这三个部分分别详细地进行了阐述。
本文利用Altera的设计工具QuartuSH并结合VeI’i1og一HDL语言，采用硬件编程的方法很好地解决了这一问题。
论文最后给出了系统的测量结果，并对误差进行了一定分析，结果表明，，、三角波、锯齿波、方波，通过实验结果表明，本设计达到了预定的要求，并证明了采用软硬件结合，利用FPGA技术实现波形发生器的方法是可行的。
关键词:函数发生器，直接数字频率合成，现场可编程门阵列The Design and Realize of DDS Based on FPGAAbstractArbitrary Waveform Generator(AWG) is one of the most popular instruments in modern testing domains，Which represents the developing direction of signal sources· Direct Digital frequency Synthesis(DDS) advance dearly in full digital technology for frequency synthesis，its LUT method for synthes waveform .Adapts togenerate arbitrary Waveform· Field programable GateArray(FPGA)has the feature sof Iargeseale integration,high working frequency and ean realize lal’ge Memory,50FPGAeaneffeetivelyrealizeDDS.The of Corporation Altera ehosen to do the main digitalProcessing work，which based on its large sale and highs Peed. The 53C2440MCU ehosenasa control ehip· Inthisdesign,how to design the fpga chip and theInter faee between the FPGA and the control ehiP the the method ofSoftware and hardware Programming,the design used the software Quartus11 and languageverilog一HDL solves ，the PrineiPle of DDS and Basis of EDA technology introdueed Problem is the design are analyzed and the whole fun into three Parts:masterehiP，FPGA deviee and PeriPheral three Parts are described indetail disadvantage and thing sneed toadv anceareal Of the dissertation,or asquare wave with in the frequency rangeto20MHz .Planed and the way to use software and hardware Programming method and DDS Technology to realize Functional Waveform Generatoravailable.Keywords:DDS;FPGA;Functional Waveform Generator目录第一章绪论 ................................................ IV ............................................................................................................... IV ................................................................................................................. V ......................................................................................................... V....................................................................................................... VI .............................................................................................................. VII ...................................................................................................... VIIDMA输出方式.......................................................................... VII...................................................................................................... VII..................................................................................................... V III 第二章直接数字频率合成器的原理及性能 ................................................ I .................................................................................................................. I .......................................................................................................... I......................................................................................................... I I DDS原理 ............................................................................................. I II 第三章基于FPGA的DDS模块的实现 .......................................................... I (FPGA)简介 ............................................................................................. I II软件并建立工程 ....................................................................... I I新建Block Diagram/Schematic File并添加模块电路。
基于单片机的函数信号发生器课程设计(毕业设计)完整版.
综合实验课程报告课题名称基于单片机的函数信号发生器摘要本文介绍一种用AT89C51单片机构成的波形发生器，可产生方波、三角波、正弦波、锯齿波等多种波形，波形的周期可用程序改变，并可根据需要选择单极性输出或双极性输出，具有线路简单、结构紧凑、性能优越等特点。
文章给出了源代码，通过仿真测试，其性能指标达到了设计要求。
关键词：单片机；DAC ；信号发生器目录摘要 ............................................................... 目录 ...............................................................第一章绪论 ..........................................................1.1单片机概述 ......................................................1.2信号发生器的分类 ................................................1.3研究内容 ........................................................第二章方案的设计与选择 ..............................................2.1方案的比较 ......................................................2.2设计原理 ........................................................2.3设计思想 ........................................................2.4设计功能 ........................................................第三章硬件设计 ......................................................3.1硬件原理框图 ....................................................3.2主控电路 ........................................................3.3数、模转换电路 ..................................................3.4按键接口电路 ....................................................3.5时钟电路 ........................................................3.6显示电路 ........................................................第四章软件设计 ......................................................4.1程序流程图 ......................................................第五章总结与展望 .................................................... 致谢 ............................................................... 参考文献 ............................................................. 附录1电路原理图 ..................................................... 附录2 源程序 . ........................................................ 附录 3 器件清单......................................................第一章绪论1.1单片机概述随着大规模集成电路技术的发展，中央处理器(CPU、随机存取存储器(RAM、只读存储器(ROM、(I/O接口、定时器/计数器和串行通信接口，以及其他一些计算机外围电路等均可集成在一块芯片上构成单片微型计算机，简称为单片机。
函数信号发生器课程设计报告大学论文
《模拟电子技术》课程设计函数信号发生器姓名：学号：系别：专业：年级：指导教师：年月日函数信号发生器摘要利用集成电路LM324设计并实现所需技术参数的各种波形发生电路。
根据电压比较器可以产生方波，方波再继续经过基本积分电路可产生三角波，三角波经过低通滤波可以产生正弦波。
经测试，所设计波形发生电路产生的波形与要求大致相符。
关键词：波形发生器；集成运放；RC充放电回路；滞回比较器；积分电路目录中文摘要 .......................................................... 错误！未定义书签。
1.系统设计 (4)1.1设计指标 (4)1.2方案论证与比较 (4)2.单元电路设计 (5)2.1方波的设计 (5)2.2三角波的设计 (8)2.3正弦波的设计 (7)3．参数选择 (11)3.1方波电路的元件参数选择 (11)4．结果分析 (11)5．工作总结 (12)6．附录 (12)1.系统设计1.1设计指标1.1.1 电源特性参数①输入：双电源 12V②输出：正弦波pp V >1V ，方波pp V ≈12 V ，三角波pp V ≈5V ，幅度连续可调，线性失真小。
1.1.2工作频率工作频率范围：10 HZ ～100HZ ,100 HZ ～1000HZ1.2方案论证与比较1.2.1 方案1：采用集成运放电路设计方案产生要求的波形主要是应用集成运放LM324，其芯片的内部结构是由4个集成运放所组成的,通过RC 文氏电桥可产生正弦波，通过滞回比较器能调出方波,并再次通过积分电路就可以调试出三角波，此电路方案能实现基本要求和扩展总分的功能，电路较简单，调试方便，是一个优秀的可实现的方案。
1.2.2 方案2：采用集成运放电路设计方案产生要求的波形主要是应用集成运放LM324,其芯片的内部结构是由4个集成运放所组成的, 通过电压比较器可以形成方波,方波经过积分之后可以形成三角波,三角波再经过低通滤波可以形成正弦波,此电路方案能实现基本要求和扩展总分的功能,电路较简单,调试方便,相比第一方案,其操作成功率较低.2.单元电路设计2.1方波的设计2.1.1原理图2.1.2工作原理矩形波发生电压只有两种状态,不是高电平,就是低电平,所以电压比较器是它的重要成分;因为产生振荡,就是要求输出的两种状态自动地相互转换,所以电路中必须引入反馈,因为输出状态应按一定时间间隔交替变化,即产生周期性变化,所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间.图所示的矩形波放生电路,它由反相输入的滞回比较器和RC电路组成.RC回路既作为延迟环节,又作为反馈网络,通过RC充放电实现输出状态的自动转换.设某一时刻输出电压Uo=+Uz,则同相输入端电位Up=+Ut。
基于单片机的函数信号发生器毕业设计完整版
基于单片机的函数信号发生器毕业设计完整版本毕业设计旨在设计一个基于单片机的函数信号发生器，以满足工程实践需求。
设计的信号发生器将具有以下特点：能够输出多种波形、具备可调频率和幅度的功能、具备稳定性和高精度等。
首先，信号发生器的硬件设计包括信号源、滤波电路、放大电路和输出电路。
信号源负责产生基本的信号波形，可以通过设置单片机的IO口电平高低来控制信号的波形。
滤波电路和放大电路主要负责对信号进行滤波和放大处理，以确保输出的波形质量和幅度稳定性。
输出电路则是将放大后的信号输出到外部设备上。
其次，信号发生器的软件设计主要是通过编程控制单片机的IO口来实现波形的生成和调节。
编程方面，可以使用C语言或者汇编语言来编写程序，实现波形的输出、频率和幅度的调节等功能。
在程序的运行过程中，需要通过控制IO口电平的高低来控制信号的形状。
同时，可以使用按键或旋钮等外部输入设备来实现对频率和幅度的调节，以满足用户的实际需求。
最后，在设计的过程中需要注意信号发生器的稳定性和精度。
稳定性主要包括信号的频率稳定性和幅度稳定性。
频率稳定性可以通过使用高精度的时钟源和精确的频率分频电路来实现。
幅度稳定性可以通过使用高精度的放大电路和自动增益控制电路来实现。
精度方面，则可以通过使用高精度的模拟数字转换芯片和时钟源来实现。
总的来说，基于单片机的函数信号发生器在工程实践中具有重要意义。
本设计旨在结合硬件和软件技术，实现一个功能完善、稳定性好、精度高的信号发生器。
通过合理的设计和优化，该信号发生器能够满足工程实践的需求，为相关领域的研究提供信号源支持。
基于单片机的函数信号发生器—毕业设计
基于单片机的函数信号发生器—毕业设计本科毕业设计题目基于单片机的函数信号发生器学院工学院专业农业电气化及自动化毕业届别二〇一一届姓名指导老师杨职称讲师北京农业大学教务处制基于单片机的函数信号发生器二〇一一年六月目录第一章绪论 (4)1.1设计背景及意义 ........................................................4 第二章整体设计 (6)2．1设计思路 .............................................................6 2．2系统硬件设计 .........................................................7 第三章单片机AT89S51介绍 (8)3.1 单片机的选择 ........................................................8 3.2AT89S51主要性能 .....................................................8 3.3AT89S51主要特点 ....................................................9 第四章硬件设计 (10)4.1信号发生部分 .........................................................10 4.2频率计数器部分 (12)4.2.1利用AT89S51计数 ...............................................12 4．3放大电路 ............................................................13 4.4 LED显示器 (14)4.4.1 数码管的选择 ..................................................14 4.4.2数码管段驱动芯片74LS573 .......................................14 4.4.3 键盘电路设计 (15)第五章程序设计 (17)5.1信号频率数据采集程序 (17)5.1.1程序设计的语言 .................................................17 5.2 程序设计 ......................................................18 5.3 正弦波的产生 (18)5.4 方波的产生 (19)5.4.1 方波流程图 ....................................................19 5.4.2 程序设计 .....................................................19 5.5 锯齿波的产生 .. (20)5.5.1 锯齿波产生的流程图 ...........................................21 5.5.2 锯齿波程序设计 ...............................................21 5.6 键盘程序设计 .. (22)5.6.1 键盘扫描程序 .................................................22 5.6.2 键盘处理程序设计 .............................................23 5.7 数码管程序设计 ......................................................25 设计总结 .................................................................. ..25 参考文献 .................................................................. ..26 致谢 ........................................................ 错误！未定义书签。
函数信号发生器(毕业设计)
陕西国防学院电子工程系毕业论文摘要本系统以ICL8038集成块为核心器件，制作一种函数信号发生器，制作成本较低。
适合学生学习电子技术测量使用。
ICL8038是一种具有多种波形输出的精密振荡集成电路，只需要个别的外部元件就能产生从0.001Hz～30KHz的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。
输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。
另外由于该芯片具有调制信号输入端，所以可以用来对低频信号进行频率调制。
函数信号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，其电路中使用的器件可以是分离器件，也可以是集成器件，产生方波、正弦波、三角波的方案有多种，如先产生正弦波，根据周期性的非正弦波与正弦波所呈的某种确定的函数关系，再通过整形电路将正弦波转化为方波，经过积分电路后将其变为三角波。
也可以先产生三角波-方波，再将三角波或方波转化为正弦波。
随着电子技术的快速发展，新材料新器件层出不穷，开发新款式函数信号发生器，器件的可选择性大幅增加，例如ICL8038就是一种技术上很成熟的可以产生正弦波、方波、三角波的主芯片。
所以，可选择的方案多种多样，技术上是可行的。
关键词： ICL8038，波形，原理图，常用接法1陕西国防学院电子工程系毕业论文目录摘要 (1)目录 (2)第一章项目任务 (3)1.1 项目建 (3)1.2 项目可行性研究 (3)第二章方案选择 (4)2.1 [方案一] (4)2.2 [方案二] (4)第三章基本原理 (5)3.1函数发生器的组成 (6)3.2 方波发生器 (6)3.3 三角波发生器 (7)3.4 正弦波发生器 (9)第四章稳压电源 (10)4.1 直流稳压电源设计思路 (10)4.2 直流稳压电源原理 (11)4.3设计方法简介 (12)第五章振荡电路 (15)5.1 RC振荡器的设计 (15)第六章功率放大器 (17)6.1 OTL 功率放大器 (17)第七章系统工作原理与分析 (19)7.1 ICL8038芯片简介 (19)7.2 ICL8038的应用 (19)7.3 ICL8038原理简介 (19)7.4 电路分析 (20)7.5工作原理 (20)7.6 正弦函数信号的失真度调节 (23)7.7 ICL8038的典型应用 (24)致谢 (25)心得体会 (26)参考文献 (27)附录1 (28)附录2 (29)附录3 (30)2陕西国防学院电子工程系毕业论文第一章项目任务1.1 项目建议函数信号发生器是工业生产、产品开发、科学研究等领域必备的工具，它产生的锯齿波和正弦波、矩形波、三角波是常用的基本测试信号。
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。
函数信号发生器
函数信号发生器毕业设计题目：函数信号发生器摘要：本毕业设计旨在设计和实现一种函数信号发生器，用于生成各种类型的函数信号，如正弦波、方波、三角波等，并能够对这些信号进行调频、调幅、调相等操作。
通过该信号发生器，可以方便地进行函数信号的实验和研究。
关键词：函数信号发生器；正弦波；方波；三角波；调频；调幅；调相一、引言函数信号是电子技术中常用的一种信号，它可以用于各种实验和研究中。
函数信号发生器是一种可以产生各种类型函数信号的仪器，由于其使用方便、功能全面，因此被广泛应用于实验室和工业中。
二、设计思路本设计采用数字信号处理技术，使用FPGA作为信号处理核心，通过FPGA内部的运算和控制单元，实现函数信号的生成和操作。
设计的主要功能包括：1.正弦波生成：利用FPGA内部的正弦函数算法，生成不同频率和幅度的正弦波信号。
2.方波生成：利用FPGA内部的脉冲计数器和硬件逻辑电路，生成不同频率和占空比的方波信号。
3.三角波生成：利用FPGA内部的数值计算单元，生成不同频率和幅度的三角波信号。
4.调频、调幅、调相：通过FPGA内部的数值计算和控制单元，实现对生成的信号进行调频、调幅、调相等操作。
三、系统设计1.控制单元：负责对信号发生器的各项功能进行控制和操作，包括选择信号类型、设置信号频率和幅度等。
2.信号生成模块：根据控制单元的指令，生成指定类型的函数信号，如正弦波、方波、三角波。
3.信号处理模块：对生成的信号进行调频、调幅、调相等处理，通过数值计算和控制单元的操作实现。
4.输出模块：将处理后的信号输出到外部接口，如示波器、音频放大器等，以便进行观测和分析。
四、实验验证为了验证函数信号发生器的功能和性能，可以进行以下实验：1.正弦波的频率和幅度调节：通过改变控制单元的设置，观察输出正弦波的频率和幅度的变化。
2.方波的频率和占空比调节：通过改变控制单元的设置，观察输出方波的频率和占空比的变化。
3.三角波的频率和幅度调节：通过改变控制单元的设置，观察输出三角波的频率和幅度的变化。
函数信号发生器设计报告
函数信号发生器设计报告设计报告：函数信号发生器1.引言函数信号发生器是一种可变频率、可变幅度的仪器，用于产生不同形式的信号，如正弦波、方波、三角波等。
在电子设备测试和实验中，函数信号发生器被广泛应用于信号调制、滤波、频谱分析等领域。
本设计报告将介绍一个基于数字信号处理技术的函数信号发生器的设计原理、硬件设计和软件实现。
2.设计原理函数信号发生器的核心原理是利用数字信号处理技术产生不同形式的信号。
首先，通过一个高精度的时钟源产生一个固定频率的时钟信号。
然后，根据用户的设置或选择，通过计算得到一个相应频率的正弦波、方波或三角波等信号。
最后，通过一个数模转换器将数字信号转换为模拟信号输出。
3.硬件设计3.1时钟源为了保证信号的稳定性和精确性，我们采用了一个高精度的晶振作为时钟源，并通过锁相环电路将其锁定在所需的频率上。
3.2数字信号处理器为了实现信号的生成和调节，我们选用了一款性能强大的数字信号处理器（DSP）。
该DSP具有高速运算能力和丰富的算法库，可以实现信号的运算和变换。
3.3数模转换器为了将数字信号转换为模拟信号输出，我们选择了一款高性能的数模转换器。
该数模转换器可以将数字信号转换为模拟信号，并具有较高的分辨率和抗干扰能力。
4.软件实现4.1界面设计4.2程序算法程序算法是实现信号生成和调节的核心部分。
通过对用户设置的信号频率和参数进行处理，根据相应的算法生成相应的信号波形，并通过数模转换器输出。
5.性能评估为了实现高性能的信号生成，我们需要进行性能评估。
通过测试不同频率下信号的稳定性、失真度和抗干扰能力等指标，评估函数信号发生器的性能，并进行相应调整和改进。
6.结论通过基于数字信号处理技术的函数信号发生器的设计和实现，我们可以实现高性能、高精度的信号生成和调节。
这对于电子设备测试和实验具有重要意义，并在实际应用中具有广阔的前景。
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保密类别编号毕业论文函数信号发生器的设计系别电子信息科学系专业电子信息工程年级姓名指导教师武汉大学珞珈学院2012年5月5日摘要函数信号发生器是教学、科研中应用最广泛的仪器之一。
如果能用相对简单的实现方式和较低的成本产生具有高稳定度和精确度的常用波形,无疑将在这些领域中得到更加广泛的应用。
本设计在介绍马克西姆公司MAX038芯片基本特性的基础上,论述了采用MAX038芯片来设计多波形函数信号发生器的原理以及整体的设计,并辅以控制软件和有关的外围电路,实现了一个低成本、多功能、高精度、输出频率连续可调的频率合成式波形发生器,可输出三角波、方波、正弦波三种波形,阐述了其振荡频率控制、信号输出幅度控制、频率和幅度的控制的设计。
关键词: MAX038 函数信号发生器单片机The design of the Function signal generatorrABSTRACTFunction signal generator is one of the most widely used instruments in teaching, scientific research. Use of relatively simple implementation and lower cost to produce a common waveform with high stability and accuracy, and there is no doubt it will undoubtedly be more widely applied in these areas.The design is base on the introduction of the basic properties of the MaximMAX038 chip, discusses the principle and the whole design of using the MAX038 chipto design multi-waveform function signal generator, and with the relevant control software and the periphery of the circuit, achieve a low cost, multi-function, high precision, output frequency adjustable frequency synthesis type waveform generator, can output the triangle wave, square wave, sine wave three waveform, expounds the design of the oscillation frequency control, signal output amplitude, frequency and amplitude control.Key words: MAX038 Function Signal Single-chip microprocessor目录摘要.................................................... I ABSTRACT ................................................... II 第1章绪论. (11.1 课题研究的背景和意义 (11.2 设计任务和要求 (2第二章方案的总体设计 (32.1 方案论证与比较 (32.2 函数信号发生器的总体方案 (3第三章系统的硬件设计 (53.1 信号产生部分的设计 (53.1.1 MAX038芯片介绍 (53.1.2 波形选择、占空比、频率调节 (7 3.2 输出信号的放大处理 (103.3 信号的控制部分设计 (103.3.1 AT89C52单片机介绍 (113.2.2 单片机外围电路 (123.4 电源电路部分 (13第四章系统软件设计 (154.1 主程序流程 (15总结 (16致谢 (17参考文献 (18武汉大学珞珈学院本科毕业论文第1章绪论在现代社会中,自动化技术早已渗透到社会生产的各个领域中。
高精度、宽频率、高稳定性的信号发生器对于所属整体系统性能的改善和提高起着至关重要的作用。
传统的函数信号波形发生器如8098等等,通常由晶体管、运放IC等分立元件制成。
其发出的信号的稳定性,信号的失真度,频率的范围大小,都不是很理想。
于此相比,基于MAX038的多波形函数信号发生器具有信号输出频率高、波形稳定、失真小、可控性强等特点。
利用信号进行仪器的控制已是自动控制理论中的一个重要的手段。
那么,一个幅度、频率、稳定性、占空比以及波形可调的信号发生器的设计和完成更具有实际价值。
只要将这个函数信号发生器设的设计思路掌握好,不但可以融会贯通所学的专业知识,还可以在今后的工作中作为参考,用来控制其他设备。
多波形函数信号发生器是电子实验室的基础设备之一,目前各类学校广泛使用的是标准产品,虽然功能齐全、性能指标高,但价格较贵。
本文介绍一种由马克西姆公司MAX038设计的简易信号发生器,该器件结构简单,虽然性能指标赶不上标准信号发生器,但能满足一般的实验要求。
其成本低、体积小、便于携带等特点,亦可作为电子产品维修人员的随身设备之一[1]。
基于MAX038的多波形函数信号发生器设计,本课题的设计目的是充分运用大学期间所学的专业知识,结合现在正在使用的信号发生器的基本功能,完成一个基本系统的设计全过程。
通过MAX038来产生一系列有规律的幅度和频率可调的方波、三角波和正弦波,这样的一个多波形函数信号发生器在控制领域有着相当广泛的应用范围[2]。
1.1 课题研究的背景和意义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,因而具备了自校、自检、自动故障诊断和自动波形形成和修正等功能,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[2]。
在科学研究、工程教育及生产实践中,如工业过程控制、教学实验、机械振动试验、动态分析、材料试验、生物医学等领域,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。
信号发生器作为一种通用的电子仪器,在生产、科研、测控、通讯等领域都得到了广泛的应用。
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。
加之各类功能的半导体集成芯片的快速生产,都使我们研制一种低功耗、宽频带,能产生多种波形并具有程控等低频的信号发生器成为可能。
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,集成化也就明显得尤为重要。
平时常用信号源产生正弦波,方波,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,这是传统的模拟信号发生器和数字信号发生器很难胜任的。
利用单片机的强大功能,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[3]。
1.2 设计任务和要求认真学习和研究各类函数信号发生器的原理;广泛阅读有关文献和资料;设计并制作一台函数信号发生器,基本要求如下:(1能产生正弦波、方波和三角波三种周期性波形;(2输出信号频率在100Hz~1MHz范围内可调,输出信号频率稳定度优于10-3;(3在1kΩ负载条件下,输出正弦波的电压峰-峰值在0~5V范围内可调;(4输出信号波形无明显失真;(5输出信号频率值可通过键盘进行设置,可实时显示输出信号的类型、幅度、频率和频率步进值;(选作部分第二章方案的总体设计2.1 方案论证与比较函数信号发生器的实现方法通常有以下几种:方案一:用分立元件组成的函数发生器:通常是单函数发生器且频率不高,其工作不很稳定,不易调试。
方案二:利用单片集成芯片的函数发生器:能产生多种波形,达到较高的频率,且易于调试。
鉴于此,美国马克西姆公司开发了新一代函数信号发生器ICMAX038,它克服了方案二中芯片的缺点,可以达到更高的技术指标,是上述芯片望尘莫及的。
MAX038频率高、精度好,因此它被称为高频精密函数信号发生器IC。
在锁相环、压控振荡器、频率合成器、脉宽调制器等电路的设计上,MAX038都是优选的器件。
方案三: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。
通过对以上三种方案的比较,我们可以看出几种方案的优缺点:方案一:结构很简单,制作容易,但是输出信号有频率线性度差、频率稳定度低、频率分辨率低、频率变换时间比较长,相位噪声大以及人机界面不友好等缺点。
方案二:结构相对复杂,但具有输出频率稳定性高,频率输出线形度好、频率分辨度高、波形正确,频率变换时间小,相位噪声小、人机界面好、易于控制等优点、性能优良。
方案三:能产生任意波形且达到很高的频率,但是成本较高。
基于我们的选择标准——在满足工作要求的前提下,性价比高的发生器是我们的首选。
从上面的比较可以看出,方案一有较大的缺点,难以达到理想的设计要求。
而方案三虽然能达到很好的要求,但是从性价比方面考虑我们还是选择方案二较好。
2.2 函数信号发生器的总体方案函数信号发生器主要采用单片机AT89C52对主信号发生芯片进行智能控制,对MAX038产生的波形信号进行频率高低,占空比大小,幅度范围的控制,以及产生波形的选择控制。
总体方案原理框图如图2.1所示。
图2.1 函数信号发生器设计的总体方案原理框图函数信号发生器主要分为四部分:信号的产生部分(主要是围绕MAX038芯片介绍的波形选择,占空比调节,频率调节,放大电路,信号的控制部分,电源部分。
第三章系统的硬件设计3.1 信号产生部分的设计本设计是基于MAX038 的函数信号发生器,其中,信号产生部分的核心是MAX038。
3.1.1 MAX038芯片介绍MAX038是美国MAXIM (马克希姆公司应市场的需求而研制的单片集成高频精密函数发生器,具有较高的频率特性、频率范围很宽、功能较全、单片集成化、外围电路简单、使用方便灵活等特点。