及要求设计的基本要求本文结构安排函数发生器系统设计设计方案的比较系统模块设计控制模块按键及其显示模块波形产生模块转换系统总体框图理论分析电路的理论计算波形产生相关理论单片机软件开发系统系统硬件电路的设计单片机最小系统单片机的接口电路幅度控制模块单片机与的接口与运放的连接系统软件设计系统软件设计方案系统软件流程图信号产生程序正弦波产生三角波产生黄冈职业技术学院论文方波产生锯齿波的产生系统调试与测试调试测试结论与展望结论展望致谢参考文献附录附录系统软件部分源程序附录二系统原理图附录三系统图黄冈职业技术学院论文基于单片机的波形发生器的设计学生李利刚指导老师李敏黄冈职业技术学院摘要函数发生器是种用于产生标准信号的电子仪器，它广泛用于工业生产科研和国防等各个领域中，所以论文选题具有定的实用意义。本文介在绍了函数发生器的基本概念及原理的基础上，采用单片机为核心，完成了简易的函数发生器的硬件设计和软件编程，并通过调试实现了其功能和主要技术指标。在系统的硬件部分，设计了由单片机最小系统为核心通过接口设计，扩展了转换模块按键和显示模块。其中，采用两片实现了全数字化的频率合成器简称。系统的软件设计是在的集成开发环境下，采用语言完成了应用系统软件编程，包括主程序产生四种常用信号的程序按键功能和显示子程序等电脑模块模块化的编程使得程序具有可读性和易于维护的特点。关键词信号发生器单片机黄冈职业技术学院论文黄冈职业技术学院论文绪论选题背景及意义函数发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。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。在通信广播电视系统，在工业农业生物医学等领域内，函数信号发生器在实验和设备检测中具有十分广泛的用途。本课题的研究现状函数发生器既可以构成的信号源，也可以是高性能网络分析仪频谱仪及其它自动测试设备的组成部分。函数发生器的关键技术是多种高性能仪器的支撑技术，因为它能够提供高质量的精密信号源及扫频源，可使相应系统的检测过程大大简化，降低检测费用并极大地提高检测精度。美国安捷伦生产的型函数任意波形发生器可以产生稳定精确和低失真的任意波形，其输出频率范围为，而输出幅度为该公司生产的射频信号发生器的频率覆盖范围更可高达。国产数字合成信号发生器能双通道同时输出高分辨率高精度高可靠性的各种波形，频率覆盖范围为国产型数字合成扫频信号发生器通过采用新技术新器件实现高精度宽频带的扫频源，同时应用和锁相技术，使频率范围从能精确地分辨到，它既是台高精度的扫频源，同时也是台高精度的标准信号发生器。还有很多其它类型的信号发生器，他们各有各的优点，但是函数发生器总的趋势将向着宽频率覆盖高频率精度多功能多用途自动化和智能化方向发展。目前，市场上的信号发生器多种多样，般按频带分为以下几种超高频频率范围以上，可达几十兆赫兹。高频几百到几。低频频率范围为几十到几百。超低频频率范围为零点几赫兹到几百赫兹。超高频信号发生器，产生波形般用振荡电路。高频低频和超低频信号发生器，大多使用文氏桥振荡电路，即振荡电路，通过改变电容和电阻值，改变频率。用以上原理设计的信号发生器，其输出波形般只有两种，即正弦波和脉冲波，其零点不可调，而且价格也比较贵，般在几百元左右。在实际应用中，超低频波和高频波般是不用的，般用中高频，即几十到几。用单片机黄冈职业技术学院论文，加上片，就可以做成个简单的信号发生器，其频率受单片机运行的程序的控制。我们可以把产生各种波形的程序，写在中，装入本机，按用户的选择，运行不同的程序，产生不同的波形。再在输出端加上些电压变换电路，就完成了个频率幅值零点均可调的多功能信号发生器的设计。这样的机器体积小，价格便宜，耗电少，频率适中。选题目的及意义函数发生器是种经常使用的设备，由纯粹物理器件构成的传统的设计方法存在许多弊端，如体积较大重量较沉移动不够方便信号失真较大波形种类过于单波形形状调节过于死板，无法满足用户对精度便携性稳定性等的要求，研究设计出种具有频率稳定准确波形质量好输出频率范围宽便携性好等特点的波形发生器具有较好的市场前景，以满足军事和民用领域对信号源的要求。本次设计的主要目标是学习和运用单片机的语言和汇编语言，利用单片机和位转换芯片共同实现正弦波，方波，三角波，锯齿波这四种常见波形的发生，并且可以接收外接键盘输入而在定范围内改变频率。在无标准函数发生仪器时，本设计可以作为简单的函数发生器使用。本次设计准备在成本较低廉的前提下完成，主要是用单片机性能指数都不是很高，所以对此信号源的基本要求是能发生几种常见的波形，正弦波，方波，三角波，锯齿波，并且能够在定的范围内改变频率。通过该课题的设计掌握以为核心的单片机系统的软硬件开发过程和基本信号的产生原理测量及误差分析方法，同时掌握函数发生器系统的设计流程培养我们综合运用所学的基本知识基本理论和基本技能的能力，学习解决般工程技术和有关专业问题的能力，学习工程设计和科学研究的基本方法，完成对所学知识的综合训练。设计任务及要求本设计采用及其外围扩展系统，软件方面主要是应用语言设计程序。系统以单片机为核心，配置相应的外设及接口电路，用语言开发，组成个多功能信号发生系统。该系统的软件可运行于环境下，硬件电路设计具有典型性。同时，本系统中任何部分电路模块均可移植于实用开发系统的设计中，电路设计具有实用性。黄冈职业技术学院论文设计的基本要求功能要求能产生正弦波方波三角波锯齿波等种周期性波形，并且可通调节变形成其它相关波形。用键盘输入可生成正弦波的基波及各次谐波单独的波形，也可生成基波和各次谐波线形组合的波形。输出波形的频率范围为可以通过键盘输入粗调频率。输出波形幅度范围为峰峰值，可调整。具有显示输出波形类型及其粗调频率和幅度的功能。本文结构安排全文共分为章，第章绪论介绍设计的研究现状选题意义及设计的任务与要求第章系统总体的设计原理第章系统的硬件设计第章系统的软件设计第章系统的调试与测试第章总结与展望黄冈职业技术学院论文函数发生器系统设计设计方案的比较函数发生器的设计方案可用多种方案来完成。在设计前对各种方案进行了比较方案用差分放大电路实现三角波到正弦波以及集成运放组成的电路实现函数发生器。波形变换的原理是利用差分放大器的传输特性曲线的非线性，传输特性曲线越对称，线性区域越窄越好三角波的幅度应正好使晶体接近饱和区域或者截至区域。方案二用二极管折线近似电路以及集成运放组成的电路实现函数发生器。根据二极管折线近似电路实现三角波正弦波的变换频率调节部分设计时，可先按三个频率段给定三个电容值然后再计算的大小。手控与压控部分线路要求更换方便。为满足对方波前后沿时间的要求，以及正弦波最高工作频率的要求，在积分器比较器正弦波转换器和输出级中应选用值较大的运放如。为保证正弦波有较小的失真度，应正确计算二极管网络的电阻参数，并注意调节输出三角波的幅度和对称度。输入波形中不能含有直流成分。方案三利用单片机和位转换芯片共同实现正弦波，方波，三角波，锯齿波这四种常见波形的发生，并且可以接收外接键盘输入而在定范围内改变频率。可行性分析上面三种方案中，方案与方案二中三角波正弦波部分原理虽然不样，但是他们有共通的地方就是都要认为地搭建波形变换的电路图。而方案三利用单片机构成的应用系统有较大的可靠性。系统扩展系统配置灵活。容易构成各种规模的应用系统，且应用系统有较高的软硬件利用系数。单片机具有可编程性，硬件的功能描述可完全在软件上实现，而且设计时间短，成本低，可靠性高。综上所述我们选择了第三种设计方案系统模块设计该函数发生器有以下几部分组成控制模块按键及其显示模块转换模块。控制模块方案用单片作为系统的主控核心。具有体积小，使用灵活的，黄冈职业技术学院论文易于人机对话和良好的数据处理，单指令周期和高速运算功能等优点。且单片机功耗低，价格低廉的优点。方案二用单片作为系统的主控核心。具有价格低廉的优点，但处理速度较慢，是它的倍。方案三用等可编程器件作为控制模块。可以实现各种复杂的逻辑功能，密度高，速度快，稳定性好等许多有点。在掉电后会丢失数据上电后须进行次配置，因此在应用中需要配置电路和定的程序。并且作为数字逻辑器件，竞争冒险是数字逻辑器件较为突出的问题，因此在使用时必须注意毛刺的产生消除及抗干扰性。在次系统中，采用单片机作为控制比采用实现更简便。基于综合性价比，确定选择方案按键及其显示模块方案采用传统的式按键用传统的段选位选的方式进行波形的切换及显示。这种方式占用系统资源较多，并且效率低，程系编写大量而复杂。方案二为了提高单片机的资源利用率和运行的效率，按键显示部分我们直接使用扩展键盘，键盘与单片机连接。芯片与单片机之间通信方便，而且由对键盘进行自动扫描，可以去抖动，充分的提高了单片机的工作效率。在次系统中，我们直接采用扩展键盘实现更简便，确定选择方案二。波形产生模块方案使用锁相环通过分频运算实现频率的步进，这种方案频率稳定度高，但程控比较困难，而且步进范围过大，鉴于锁相环技术比较复杂，没有采用这种方案。方案二使用专用函数发生电路，如或，通过转换调整函数发生器控制电压实现频率的控制，这种方案可以使频率连续可调，省却了波形转换电路，但控制电压与频率的变化不是严格的线性关系，如果不加频率负反馈则频率无法稳定准确，加上频率负反馈将使电路大大复杂，稳定度也会下降，而且如果要实现比较大的带宽，就需要不断更换振荡电容，电路复杂程度进步增加。为避免调试困难，没有采用这种方案。方案三使用单片机的定时器设置定时时间，每半个周期对口取反次，从而实现频率输出。这种方案虽然在高频频段误差