基于单片机信号发生器设计
目 录
1 引言 1
2 系统设计方案 3
2.1 设计任务 3
2.2 设计方案 3
3 系统硬件设计 4
3．1 基本原理 4
3．2 AT89C52单片机系统功能介绍 4
3．3 数码管和LED指示灯显示电路 7
3．4 信号发生器模块 9
3．5 数模转换和波形输出模块 10
3．6 按键模块 11
4 系统软件设计 12
4．1 软件介绍和语言选择 12
4．2 程序设计 13
5 软硬件联调 17
5.1 软件调试 17
5.2 硬件调试 19
附录A 硬件原理图 26
附录B 实物图 26
附录C 软件程序 27
1 引言
近年来，大规模集成电路技术迅速发展，中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行通讯接口等[1]， 以及其他一些计算机外围电路等集成在一块芯片上构成的单片机得到长足发展，并且随着时间推移，单片机的集成度越来越高，模块划分也相应的更明确，系统结构也变得愈加简单，并且使用起来更方便。单片机现下最明显的优势就是可以简单的嵌入到各种仪器仪表、家用电器、医用设备、仪器设备中。从单片机出现开始，它便一直快速发展，而且应用范围也在不断地扩 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: &351916072&
大。
由单片机构成的仪器均很可靠，而且在性价比方面也更合理。这些仪器在各个智能系统、自动化以及家用电器等诸多领域均有广泛应用，可以说是几乎处处可见其应用。单片机尽可能地把应用所需的存储器，各种功能的I/O接口集成在一块芯片内，因而其性能很高，而价格却相对较低廉，即性能价格价比高[2]。就单片机本身来说，它的体积很小，占用的面积也很小，但是它的功能很齐全，这样的单片机很适合专门的控制用途。一块单片机芯片虽然体积不大，但功能都十分齐全，这样的芯片基本上均为大规模或者超大规模的集成电路。由此可以看出单片机的集成度很高。单片机的内部采用了总线结构，在上述的连线方式下，在单片机内部，芯片与芯片之间的连线大幅度减少，所以一定程度地提高了单片机自身的精准度。另外，单片机的体积小，在一些相对不好的环境，由于其容易采取屏蔽措施，仍能够正常工作，体现了单片机的高抗干扰性。
信号发生器又被称为信号源或振荡器，是一种很常用的信号源，它不仅在日常实践活动中有着很广泛应用，而且在科学研究、生产实践和教学实验等各个领域中均很实用。另外，信号发生器也是现下许多电子电气类实验室主要使用的信号源。同时，它们还普遍用于我们的各种实验中，我们在大学所学习的模电数电课程开设的实验中，有一些实验用到了信号发生器，所以可见其普遍性。目前，绝大多数正在被使用的波形信号发生器都是由硬件搭建而成，可以产生频率不同的各式波形。虽然这样的波形信号发生器比较便捷，也比较方便观察，但是它也相应的有一些缺点，比如调试比较麻烦，电路也相对复杂，价格偏高，体积也较大。利用单片机为主要模块，并且辅之以对应的程序就可以产生符合要求的信号，并且连接线路相对简单，价格比高。若是这样的方式产生的波形还是存在一些问题的，那么就可以结合要求对已经产生的波形进行调整，从而使其最终满足要求。
随着电子技术的高速发展，科学技术对于各种仪器设备准确度和精度的要求也越来越高。在计算机控制技术、电子技术飞速发展的今天，信号发生器的应用越来越广，对信号发生器的频率稳定度，频谱纯度，频率范围和输出信号的频率微调分辨率提出越来越高的要求[3]。于是，国内外的许多的专家学者便开始着手于设计制造出更高标准的信号发生器。单从未来价值方面看，如果能够设计出成本低廉但是精度和准确度都相对较高的信号发生器，并且能够推向市场，得到全世界实验和科学研究的大范围使用，这一举动是具有跨时代的意义的。
我国单片机的发展历史最早可以追溯到上世纪的80年代，虽然我国单片机的萌芽较晚，但由于人口众多，交流广泛，萌芽后的一段时间内迅速发展。但是虽然短期内取得很大的发展，但是由于基础不足，而且国外单片机的竞争激烈，长期发展后劲不足。拒不完全统计，我国的单片机年需求量已达13亿片，且每年增速15%以上，但相对于世界市场的占有率还比较低[4]。而且就目前看来，到2017年，我国仍然在大量使用国外的单片机，并没有自己独立设计生产出单片机，所以我国在电子技术和制造工艺这些方面都还是比较落后的。相比于国外比较高端精细的单片机，国内的单片机还是更注重于低中档的应用。就现在国内的单片机发展形势来说，大部分的还是采用8位或16位的单片机，对于宏单片机和一些高精度高准确度的单片机，国内的研究还停留在初始阶段。
信号发生器的发展和单片机的发展历程基本是吻合的，在1980年以前，信号发生器全部属于模拟方式，通过一系列的硬件电路设计从而产生一系列的函数波形。而这种模拟方式下，频率变动很大，频率的调节范围也受到很多限制。1980年以后，信号发生器发生大的变革，从以前的机械驱动转变为数字电路，数字电路构成的信号发生器更为准确，而且这种信号发生器的技术更是日益成熟了，也为各种实验研究提供了帮助。另外，后来随着数字合成技术的进一步发展，信号发生器的外形变得更为小巧，体积变得更为轻薄，并且频率的输出范围更广，尤以动态输出范围更甚，相比于80年代之前，先进的信号发生器则更容易进行编程、各方面适用性也很强，使用起来也很方便。
后来经过一段时间的时间开发后，集成电路技术在现代电子技术中突出发展，出现了各种系列的多频率芯片，适应多种工作状态和不同的工作环境，同时也推动了函数信号发生器的长远发展。不如21世纪以来，信号发生器能够产生超过10种的函数信号，最高频率可达到500MHz频率信号。
就信号发生器自身来说，与其他的一些实验研究的仪器与相比还是有优势的，比如说：其相较于分立元件信号发生器，信号发生器的频率高，工作状态稳定，容易调试；相较于专用DDS芯片的信号发生器，其结构简单，成本较低。
现代社会是科学技术和计算机技术高速发展的信息社会，并且仪器设备也趋向于高度智能化。单片机构成的仪器具有很多的优点，比如高可靠性、高性能和性价比高等。由于单片机的以上诸多优点，它也被广泛的运用到了我们学习和生活的各个方面，比如智能仪表系统、办公自动化和智能医疗等领域，它开始从宏观的大领域走入一个个小家庭，而在家庭生活中也有很广泛的应用。
原文链接：http://www.jxszl.com/dzxx/dzkxyjs/59677.html
