控制单元办公自动化设备金融电子系统个人信息终端及通信产品中。单片机作为最典型的嵌入式系统，其成功的应用推动了嵌入式系统的发展，成为现代电子系统中重要的智能化器件。因此，单片机技术开发和应用水平已逐步成为个国家工业发展水平的标志之。中国电子测量仪器，随着世界高科技发展的潮流，走进了高科发展的道路，为我国国民经济科学教育特别是国防军事的发展做出了巨大贡献。我国电子测量仪器在若干重大的领域中取得了突破性进展，为我国电子测量仪器走向世界水平奠定了良好的基础。波形发生器亦称函数发生器，作为信号源的发生装置，它是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之。目前，市场上常见的波形发生器多为纯硬件的搭接而成，且波形种类有限，多为锯齿正弦方波三角等波形。传统设计常采用振荡电路产生正弦波三角波和方波的电路便是可取的路径之，不用依靠单片机。但是这种电路存在控制难，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黄河科技学院毕业设计说明书第页践中，如工业过程控制，生物医学，地震模拟机械振动等领域常常要用到低频信号源。但由硬件电路构成的低频信号其性能难以令人满意，而且由于低频信号源所需的要很大。大电阻，大电容在制作上有困难，参数的精度亦难以保证。体积大，漏电，损耗显著更是其致命的弱点。旦工作需求功能有增加，则电路复杂程度会大大增加。因此，设计出款小巧灵活，便于控制实现，且成本低廉的多函数信号发生装置成为当今社会发展的必需。方案选择多函数波形发生器的设计既可以通过传统数字电路和模拟电路知识来完成，也可以运用语言来描述硬件，最终给出仿真结果来实现。本次设计基于生产的单片机来控制实现各种波形，可产生正弦波，方波，锯齿波及三角波等低频信号，也可实现各种信号的频率变化。硬件采用单片机和数模转换器构成，电路简单，结构紧凑，硬件成本较低。波形及其参数可由软件设定，单片机主程序包括初始化和键入值的判定，其他都是软件子程序，例如转换多波形的产生函数及输出函数。程序采用语言编写，使编译比较简单。本次设计以单片机为核心，配以定的外围电路和软件，实现多波形的产生和输出，从总体上来看设计任务可以分为硬件设计和软件设计，这两者互相结合，不可分离。从时间上来看，硬件设计的绝大部分工作量在最初阶段，到后期往往还要作些修改。软件设计任务贯穿始终，到中后期基本上都是软件设计任务。黄河科技学院毕业设计说明书第页系统主要硬件设计硬件系统框图该系统采用单片机作为数据处理及控制核心，由单片机完机界面系统控制信号的采集分析及信号的处理和变换，采用按键输入，利用数码管动态显示电路输出波形频率值等。系统的总体框图如图所示。图系统总体框图硬件电路原理图设计信号发生器的硬件结构主要由复位电路时钟电路按键电路转换电路及运算放大器六部分构成。电路原理图如图所示。其中单片机的程序存储器存放软件程序，包括正弦波三角波方波锯齿波的产生及对波形的频率调整程序等，还有对键盘和的控制程序。打开信号发生器后，单片机程序请求用户从键盘上输入波形所对应的按键值及波形所对应的频率值。例如按下波形键对应正弦波输出，按两次对应三角波输出，按三次对应方波输出，按四次对应锯齿波输出。若想得到的正弦波，则需按次波形键，等待程序要求输入正弦波的频率，再按下五位频率控制键来调整波形频率。这些波形参数通过键盘由单片机的口进入，被存放在的数据存储器内，单片机调用波形程序后，由口输出波形进入数模转换器的口，数模转换器将信号波由数字形式转换为模拟的形式，由于数模转换器输出的波是电流型的，而用来显示波形的示波器是电压型的仪器，所以在数模转换器按键电路时钟电路复位电路单片机八位数码显示数模转换电路波形输出运算放大电路黄河科技学院毕业设计说明书第页以后需要添加运算放大器将电流型的信号转换成电压型的信号，同时放大信号，以便于在示波器中观察。图波形发生器的电路图电源设计稳压电源是单片机控制系统的重要组成部分，它不仅为测控系统提供多路电源电压，还直接影响到系统的技术指标和抗干扰性能。近年来，传统的线性稳压电源正逐步被高效率的开关电源所取代，特别是单片开关电源的迅速推广应用，为设计新型高效节能电源创造了良好的条件。本机使用两种共地电源硬件设计中采用自带电源方式。因为本机有单片机，还有许多逻辑芯片，这些芯片的工作电源电压为，所以电源中必须有电源。另外由于转换器件端需接电压，也需要提供电源，所以需要设计个能产生的电源。测等简称电路设计第二步，在平台上进行单片机系统源程序设计编辑汇编编译调试，最后生成目标代码文件简称软件设计第三步，在平台上将目标代码文件加载到单片机系统中，并实现单片机系统的实时交互协同仿真简称仿真第四步，仿真正确后，安装实际单片机系统电路，并将目标代码文件下载到实际单片机中运行调试。若出现问题，可与设计与仿真相互配合调试，直至运行成功简称实际产品安装运行与调试。初始界面显示。以下为四种波形的仿真结果示例。正弦波仿真频率。仿真结果如图所示。黄河科技学院毕业设计说明书第页图正弦波仿真输出三角波仿真频率。结果如图所示。图三角波仿真输出方波仿真占空比，频率。仿真结果如图所示。黄河科技学院毕业设计说明书第页图方波仿真输出锯齿波仿真频率。仿真结果如图所示。图锯齿波仿真输出黄河科技学院毕业设计说明书第页结论信号发生器是种能产生标准信号的电子仪器，是工业生产和电工电子实验中经常使用的电子仪器之。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，以及各种频率的正弦波方波三角波锯齿波等。本文在单片机的基础上，通过对时钟电路，复位电路，转换电路的设计实现了正弦波方波三角波锯齿波的输出。采用进行单片机仿真，它不仅仿真了单片机的工作情况，也仿真了单片机的外围电路和多种波形的输出。综上所述，本系统仿真结果，满足设计需求。黄河科技学院毕业设计说明书第页致谢开始的时候不知如何下手，就去图书馆找了相关资料来看，尽管有许多的设计方案，可是总感觉自己还是有许多东西弄不太清楚，于是就请教同学。他常做些设计，有点经验。经过他的解释分析各方案之后，我决定用单片机的方法来做。这样可以降低些硬件设计的难度，初次设计应切合自己的水平。我以为构思有了，接下来的工作应该是相对容易的。可谁曾想到，从系统框图设计到仿真图的实现处处碰壁，都是经历多次老师讲解后修改完善才能达到预期效果。我这才感觉毕业设计非常难做。经过段时间的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及同学们的支持，想要完成这个设计是不太可能的。在这里首先要感谢我的导师王二萍。她平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从查阅资料，到设计草案的确定和修改，中期检查，后期调试实现仿真等整个过程中都给予了我悉心的指导。除了王老师的专业水平外，她的严格要求和认真工作的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和生活。黄河科技学院毕业设计说明书第页参考文献胡汉才单片机原理与接口技术北京清华大学出版社，杨素行等模拟电子技术基础简明教程北京高等教育出版社，赵晓安单片机原理及应用天津天津大学出版社，于凤明单片机原理及接口技术北京中国轻工业出版社，夏继强单片机实验与实践教程北京北京航空航天大学出版社，闫石数字电子技术基础北京高等教育出版社，楼然苗等系列单片机设计实例北京北京航空航天出版社，何立民单片机高级教程北京北京航空航天大学出版社，谭浩强等语言设计教程北京高等教育出版社，王东锋等单片机语言应用例北京电子工业出版社，黄河科技学院毕业设计说明书第页附录波形发生器的完整电路图黄河科技学院毕业设计说明书第页多函数波形发生器的设计摘要各种各样的信号是通信领域的重要组成部分，其中正弦波三角波和方波等是较为常见的信号。在科学研究及教学实验中常常需要这几种信号的发生装置。为了实验研究方便，研制种使用方便的信号源是十分必要的。本设计介绍了多函数波形发生器的系统设计和工作原理。硬件部分主要由单片机数模转换器放大器和其他辅助电路组成。系统的原理是单片机通过程序读取数据调出所产生的波形代码，经过数模转换器将单片机输出的数字信号转换成为模拟信号后，再由放大器将信号放大输出在示波器上显示。波形及其参数可由软件设定，程序采用语言编译，使编译比较简单。系统用比较简单的硬件实现了多函数信号的选择输出和显示功能。具有显示波形清晰，稳定，可靠性高，原理简单，实用性强等优点。所以该设计能广泛用于电子电路自动控制系统和教学实验等领域。关键词函数发生器，单片机，黄河科技学院毕业设计说明书第页,黄河科技学院毕业设计说明书第页目录绪论课题背景及目的方案选择系统主要硬件设计硬件系统框图硬件电路原理图设计电源设计单片机功能特性简介时钟电路的设计复位电路的设计键盘接口设计转换电路设计显示器接口设计显示器的结构与原理数码管译码及显示方式简介系统软件设计总体软件构成软件功能设计初始化程序键盘扫描及处理程序中断服务程序设计正弦波程序设计三角波发生程序设计方波发生程序设计锯齿波发生程序设计黄河科技学院毕业设计说明书第页系统仿真软件介绍软件仿真过程结论致谢参考文献附录黄河科技学院毕业设计说明书第页绪论信号发生器是类非常重要的电子仪器，在做实验进行产品研制和调试以及系统测试中都是必不可少的，而般的信号发生器是由纯硬件组成的，它的输出频率范围宽，各项指标高，性能优良，因而在对输出波形要求较高的地方被广泛采用。这种仪器的缺点是电路复杂，成本高，输出波形种类不多，不够灵活。在对波形指标要求不高频率要求较低的场合，可以用单片机构成种波形发生器，这样的函数发生器靠软件产生各种波形，小巧灵活，便于修改，且成本低廉，容易实现。