目录
1 绪论 1
1.1 研究的目的及其意义 1
1.2 国内外研究现状 2
2 信号发生器设计方案 3
2.1 设计方案的选择 3
2.2 控制芯片的选择 3
3 系统硬件电路的设计 3
3.1 系统总框图 4
3.2 单片机最小系统 4
3.2.1 单片机类型 4
3.2.2 晶振电路工作原理 6
3.2.3 复位电路工作原理 6
3.3 D/A转换模块电路设计 6
3.3.1 D/A芯片的选择 6
3.3.2 D/A芯片管脚图 7
3.3.3 D/A芯片原理图 8
3.3.4 D/A芯片连接图 9
3.4 运放模块电路设计 9
3.5 LCD电路设计 11
3.6 键盘电路设计 13
3.7 系统硬件总体设计 15
3.7.1 系统硬件电路构成 15
4 软件设计 16
4.1 主程序流程设计 16
4.2 子程序流程图 17
5 信号发生器的仿真 22
5.1 仿真软件的介绍 23
5.2 调试 23
5.3 仿真结果与分析 23
5.4 实物硬件的制作 25
结论 27
致谢 28
参 考 文 献 29
附录A 信号发生器原理图 31
1 绪论
1.1 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: *351916072* 
研究的目的及其意义
信号发生器也叫作函数发生器，经常应用于实验教学与科学研究，在当今的电子电路研究与应用中不可缺少。在现代生活的各个领域，信号发生器都得到了广泛的使用，可以说它和科学的发展息息相关，在生物界、化学界、物理界都能见到它的踪影。在这其中，最常使用的基本测试信号就是正弦波、方波、锯齿波和三角波。
信号发生器是一种历史悠久、高频率使用的电子仪器。到现在为止，人们使用的信号发生器大多还是由纯硬件组成的，基本的波形还是正弦波、方波、锯齿波和三角原始的信号发生器可以全部使用硬件电路组合起来，不一定需要使用单片集成芯片，比如使用555振荡电路来产生正弦波、方波和三角波也是一种很好的选择。然而用各个元器件构成的这种信号发生器，缺点很多比如只能发出单一函数、信号不稳定、调试困难。并且随着电子科学的发展，在频率、相位以及波形种类和程控等各个方面已经跟不上需求，体积不够小巧、功率大、漏电也是很严重的问题。为了解决这个问题，大家在电路中将运用效率很高的单片集成芯片来成为信号发生器的核心，几乎克服了原有信号发生器的缺点，使得波形种类增加，频率可控，并且很方便修改和调试。还有另一种方法应运而生，直接使用专用的数字合成DDS芯片设计的信号发生器，效果很好，各种波形、频率随意切换，可是价格昂贵。
随着电子科学的不断发展，仪器设备也正在走向更高端更加智能化，这一发展，改变了人们的生活方式和思想。在电子的发展进程中，自然少不了单片机，它正在迅速地占领一席之地，甚至成为主导。它的出现与广泛运用必将是电子产业的一个飞跃，而传统的技术和设备则意味着被淘汰。单片机之所以被赏识是因为它的诸多优点譬如性价比高、性能稳定、调试方便、用途广泛、升级简单。在很多领域都有它的身影尤其是智能仪表和自动化办公方面，渗透到我们日常生活中，电饭煲、洗衣机到微波炉，处处可见其应用。因此，单片机技术开发和应用水平已逐步成为一个国家工业发展水平的标志之一。而且各大公司都在加紧单片机的研发与生产，使其功能不断完善，这为我们研究一种损耗低、频带宽，并且生成波形种类多且可程控的低频信号发生器打下基础。
在本次设计中，经过对比选择，我决定采用AT89C51作为控制核心，再用最常见的元器件搭建，目的是生成精准的正弦波、方波、三角波、锯齿波。有四个按键，第一个可实现四种波形的随意切换，第二和三分别是频率加和频率减，第四个是设置步进值。现在市面上的信号发生器功能全、价格高，高校一般只需要用到低频信号发生器，如果能够在高校实验领域应用本文设计的仪器取代它们，将具有重要的实际意义。
1.2 国内外研究现状
信号发生器具有悠久的历史，和电子设备一起产生于20年代。40年代标准信号发生器被开发出来用于很多接收机的验证，这将它从定性分析变成了定量分析。与之一同出现的脉冲信号发生器还可用于脉冲电路的测试和脉冲调制器。刚开始出来的信号发生器电路很简单，但是结构复杂，且损耗巨大，所以更新换代非常缓慢。第一台全晶体管的信号发生器在1964年诞生打开了新世界的大门。从那以后信号发生器不断地创新，后来函数发生器出现了，那个时代的信号发生器是以模拟电子技术为基础，由元器件和模拟集成电路搭建而成，不仅结构十分复杂，而且产生的波形单一，只能生成正弦波、方波、三角波、锯齿波这类最简单的波形。以模拟电路为基础的信号发生器呈现出很多的弊端，漂移较大，波形不稳定，并且体积大、价格昂贵、难以产生复杂的波形等等。
在 70 年代后，微处理器的出现，可以利用微处理器、模数转换器和数模转换器。软硬件的结合让信号发生器的功能进一步增强，可以得到比原来复杂的信号。那个阶段主要是依靠软件，得到很多简单的波形本质上是运用微处理器控制DAC。90年代末，才正式上市了几款高性价比的信号发生器、HP 公司开发了一个信号模拟装置系统 HP770S，任意波形数字化HP8770A和波形发生软件HP1776A两部分构成。但是HP8770A 定价很高，并且也只有8种波形。
进入21世纪以后，集成电路正在飞快地进步，有很多种DDS芯片发行了，其频率可达到GHz，信号发生器也在跟着不停地发展。2003年，Agilent推出了一款33220A最多有17种波形可供选择，刷新了历史新高度。
电子技术的大力发展，数字信号慢慢地取代了之前的模拟信号，使得仪器设备逐渐走向数字化。数字信号发生器解决了许多模拟电路遗留的历史问题，使得电路简单、效率变快、图像精确。虽然目前中国低频信号发生器虽然也有了很大的进展，但是和国外相比仍有很大的差距。中国制造业缺乏核心技术，很多高端产品表面上中国生产，其实核心技术都来自于国外。
2 信号发生器设计方案
2.1 设计方案的选择
方案一：运用单片函数发生器（如8038），8038能够生成多种简单的波形，方法容易，通过D/A转换器的输出显示来控制电压，同时能够控制频率，但此方法的缺点就是频率不够稳定。
3.2 单片机最小系统
线性误差：0.2%FSR,即满量程的0.2%；
工作电压：单一（+5V～+15V）；
功耗：仅需要200mW。
其原理框图如图3-6所示：
DAC0832在转换的时候分别有两种方法来锁存数据。
第一种方法是使输入寄存器工作在锁存状态，而DAC寄存器工作在直通状态。具体地说，就是使 和 都为低电平，DAC寄存器的锁存选通端得不到有效电平而直通；此外，使输入寄存器的控制信号ILE处于高电平、 处于低电平，这样，当 端来一个负脉冲时，就可以完成1次转换。

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