多功能信号发生器
摘要
信号发生器是一种可以用于产生信号波形，所产生的波形能校验电子电路的设计。信号发生器一种常用的信号源被广泛的运用在很多一系列的电子测量，工程设计等其它相关的设计当中。
论文首先给出了所用元器件直接数字频率合成（DDS）的概要，紧接着给出了总体的设计方案，并以此方案为背景，就系统中的波形选择、频率调节、步进调节、A/D转换，单片机的性能、LCD显示进行了详细的介绍。然后单片机与AD9850相结合，构成完整的信号发生器系统。最后给出了系统的程序流程。本设计电路设计简单，能产生正弦波和方波。单片机作为主要控制，通过键盘操作可选择输出波形和调节频率、步进。
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关键字:信号发生器AD9850A/D转换LCD
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2论文主要内容 2
第二章 总体设计方案 3
2.1方案选择 3
2.2系统设计原理 3
2.3总体设计框图 4
第三章 系统硬件模块的组成与调试 5
3.1单片机控制模块 5
3.1.1 AT89C52功能特性描述 5
3.1.2 复位电路 5
3.2 键盘模块 6
3.3 LCD显示模块概述 7
3.3.1 LCD1602的主要技术参数和显示特性 7
3.3.2 LCD1602与单片机的连接 8
3.4 DDS的特性和与AD9850之间的联系 9
3.4.1 DDS简介和原理图 9
3.4.2 DDS与AD9850之间的联系 9
3.5 AD9850与单片机连接模块 10
3.5.1 AD9850主要特点 10
3.5.2 AD9850的控制字与控制时序 12
3.5.3单片机与AD9850的引脚连接 13
3.6 滤波电路设计 14
3.7 硬件调试 15
3.8 本章小结 15
第四章 软件设计与调试 16
4.1 程序流程图 16
4.2软件调试 17
4.3 本章小结 21
第五章 系统分析与总结 22
5.1 遇到的问题与解决方法 22
5.2 数据分析 22
5.3 操作指南 23
5.4 系统调试成果 24
5.5 本章小结 25
结语 26
参考文献 27
致谢语 28
附件一 29
附件二 31
第一章 绪论
1.1 课题背景
随着信息技术的飞速发展，当今社会通过计算机写入单片机的程序手段越来越多，单片机的应用也随之越来越广泛，不管是在日常生活还是学校的教育中都得到了比较广泛地运用，单片机不单可以实现所需的实物，还可以在一些方面进行一些调试与研究，所以当代社会中，单片机的运用必不可少。伴随着单片机的应用，相应的出现了很多利用单片机为控制的系统设计，直接数字频率合成（DDS）就是运用了单片机为控制的一种，在日常生活中使用越来越普遍。有DDS的出现，相应的出现了信号发生器，为了更好的显示出幅度、频率与波形的相关研究，它被广泛地运用在很多场所。
多功能信号发生器研究的主要目的是充分的发挥大学所学的专业知识，了解信号发生器的基本功能和实现方法，实际操作过程中这种系统是在硬件和软件中完成的。本次设计中的硬件模块和软件模块的操作过程中充分利用了我在大学四年所学专业电子类的相关知识，特别是本次研究的多功能信号发生器所涉及的一种典型的控制方法：通过程序写入单片机，再利用单片机控制一个AD9850芯片，可以产生几种有规则性且较稳定的的波形，波形的频率、步进和幅度都可调的。在控制领域中这种信号发生器被广泛地应用，通过这种信号发生器所产生的波形不但可以用作实验室的实验课题还可以作为一些企业测试数据的标准，该信号发生器在工业，农业工具，广泛应用于生物医学领域。信号的频率稳定度高，也可应用于无线电波的频率调制和解调。上述这些应用都被广泛地应用在现实生活当中。通过本次研究的课题，不但可以使我对这四年所学的专业知识做一个总结，并将这种应用充分发挥到实际的系统设计中，这样的关于专业方面的应用知识对将来的工作也是一个重要的帮助。
信号发生器一种常用的信号源被广泛的运用在了现实生活中，应用的领域主要是在很多一系列的电子测量，工程设计等其它相关的设计当中。随着电子科技的迅速发展，大家对信号发生器所产生得频率稳定度和生成波形的稳定度的要求越来越高，而且对所产生的频谱纯度的要求也越来越高。此时的直接数字合成DDS技术出现了。DDS技术就是从相位理念出发直接合成所需波形的一种频率合成技术，与传统的合成技术相比，它具有很多方面的优点，如下：变频调速，相位的连续性，稳定性和精度较高的分辨率，噪声低，易于集成和调整，可以很好的控制。基于DDS的信号发生器在众多的电子领域中已经达到了必不可少的地步。本设计的多功能信号发生器来控制DDS芯片AD9850芯片微控制器为核心的使用。
1.2论文主要内容
本次的毕业论文设计主要讲述了软硬件相结合的系统设计，讲述的内容如下：
第一章、第二章分析论文所要表达的意思和框图，主要讲述了课题背景和相应的总体设计方案。分析本次设计的可行性和本文大致的研究框架，具体到每个模块在整个设计中的运行状态，最终实现的模块组合在一起形成块效应，然后分析程序和各模块的工作原理，最终达到预期的效果。
第三章、第四章是硬件和软件的设计。当中主要是对相关硬件模块的介绍和对硬件的调试过程，相应的描述了软件的调试和所涉及的相关原理图，我们可以一目了然的了解到本课题的设计理念和方法，以便我们更好的分析和理解设计的构思。
第五章是对系统的分析与总结。当中主要讲述了在设计过程所遇到的问题和操作的指南，以及所得出的系统调试结果，最后对实验数据进行分析。
第二章 总体设计方案
2.1方案选择
方案一：利用单片集成芯片MAX038实现函数信号发生器功能。这种信号发生器能产生多种波形信号。辅以控制软件和特别的外围电路设计，就能实现一个低成本、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。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。
方案二：用单片机控制AD9850模块输出高频波形，通过按键改变步进和波形的频率。
两种方案对比：方案一元器件的成本比较低，采用了软硬件相结合，当中软件的操作起点低，软件的操作过程容易实现，但是生成的波形频率较低，且与理论值有交大的差异，对频率不能进行精确地调控。通过改变步进可以产生高达10MHz频率的正弦波和方波两种方案，并可精确到10Hz，可以准确地控制频率，本次我选的是方案二。
2.2系统设计原理
本文采用的是以AD9850为核心的多功能信号发生器， 设计时根据可设置波形、可调节频率、可改变步进值、可调节幅度等特点，选用了高频输出的AD9850 芯片。在操作过程中是通过程序写入单片机，利用单片机的控制，很好的控制AD9850芯片的32位频率控制字，再通过放大电路放大以后，通过数字衰减网络， 实现了信号的振幅、频率、一步一步、波型，从而输出数据。
本系统主要由硬件模块和软件模块组成，硬件模块这里主要对单片机模块、LCD显示模块、AD9850模块、以及一些电路的设计做了一些介绍。以单片机AT89C52为主控制模块的系统是整个系统核心部分。通过按键对单片机进行控制，再通过按键转换后输送到芯片AD9850，从而实现输出波形。按键输入的数字信息通过单片机和AD9850 芯片的输出，最后在LCD1602显示出来。
下面几章内容主要讲述了系统的硬件模块的组成和对模块做出的一些描述和介绍，同时讲述了软件的设计与调试，最后就设计的系统做出分析和总结，总结一些在设计存在的问题和对应的解决方法，完成了设计所要进行相应的数据分析，最后写出总结。
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