摘 要

函数信号发生器信号源广泛应用于电子，自动控制系统和科技等领域。如今现在市面上使用的大都是函数信号发生器。因此本次毕业设计使用的是以52单片机为中心构成的发生器，该种信号发生器能够产生正弦波、三角波、方波等多种简单波形，可以通过程序控制来改变波形。可以通过在单片机加上键盘电路，控制键盘的切换来控制信号波形频率的增减和波形类别的选择，进而用液晶显示屏显示频率大小和类别。连接单片机的输出端口与DAC0832数模转换模块的对应端口进行数模信号的转换，经过运算放大器对输出信号放大调整，然后再用模拟示波器对信号输出显示。此次的毕业设计整体结构比较紧凑，性能优越。

在介绍DAC0832数模转换芯片特征的基础上,叙述了运用DAC0832模块设计信号发生器的工作原理。对该种信号发生器振荡周期控制、输出信号幅值的控制作了比较仔细的论述，对其频率和幅度显示的方法作了较完整的论述。该种信号发生器能过产生三角波、正弦波、方波、锯齿波。

关键词：函数信号发生器 单片机 DAC0832 波形调整 LCD

Design and Implementation of Microcontroller-based Signal Generator

Abstract

Signal-generator  is a kind of signal source in common use,broadly applied at the electronics electric  circui t,  auto  control  system and teaching experiment etc. Currently used mostly 

function signal generator signal generator,waveform generator and a special price of expensive . 

So  the  dissertation is usage of the AT89s51 sigle-chip microcomputer constitute of Waveform

 generator, which can  generate triangle wave, square wave, sine wave etc variety wave-form, 

the  period of  wave can be controlled by procedure, at outer circle spare part of the machine, 

plusindependence type keyboard , which can  control wave  increase  or  decrease  of  form frequency and the choiceof waveform, at the same time LED display frequency size. The output

 of the machine connect DAC0832 to carry on a DA conversion again pass operation  amplifier 

to put an end exportation wave-form. This design has advantage of simple circuit, tightly packed stru-cture, cheap price, superior function etc.

Based on the introduction of MAX038 , we discussed the principle and the whole frame of the  digital  function  signal  generator.  We  described the control of the oscillatory frequent , 

amplitude and the digital display in detail. Thegenerator can output three kinds of  waves : sine 

wave , square wave , triangle wave.

Keywords：signal generator ;  MCU ; DAC0832 ; wave-form adjustment ; LCD

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题简介 1

1.2 研究现状 1

1.3 研究内容及意义 2

第二章 系统总体设计 3

2.1 信号发生器的工作原理 3

2.2 信号发生器的总体设计方案 3

第三章 系统的硬件设计 4

3.1 STC89C52 芯片简介 4

3.2 DAC0832 芯片介绍及电路设计 7

3.3 LM324 芯片介绍及运放电路设计 9

3.4 12864液晶显示电路设计 9

3.4.1 LCD12864简介 10

3.4.2指令描述 10

3.5 复位电路的设计 13

3.6 晶振电路的设计 13

第四章 软件设计 15

4.1 程序设计总体方案 15

4.2 程序逻辑流程图 15

4.2.1 主程序 15

4.2.2 液晶显示程序 17

4.2.3 波形程序 19

第五章 软硬件调试与仿真 22

5.1 软件调试 22

5.2 设计结果说明 23

第六章 结束语 24

参考文献 25

致谢 26

附录 27

第一章 绪论

1.1 课题简介

信号发生器作为一种专业测量仪器，它产生于20世纪20年代，并且伴随电子技术的迅猛发展，因而出现了功能更加丰富强大的函数信号发生器。此后出现的信号发生器则更多的是结合并运用了模拟电子技术、数字电子技术以及集成电路，使其构成了较为复杂的电路，可以产生多种常见的波形。自微型处理器诞生以来，并且随着单片机技术的逐渐成熟，广泛的应用，通过单片机、数模转换器等其他硬件电路以及软件编程能够产生比较复杂的信号波形，因此信号发生器的功能得到了很大的扩展。事实上，现在的信号发生器大都是通过软件编程控制的，通过编写我们所需要数字模拟程序，就能得到我们在实验中需要的波形信号。

信号发生器在电子行业中占有十分重要的作用，在生产实践、科研领域有着广泛的应用。它能够产生各种不同类型的信号波形，比如有正弦波、方波等波形，因为这些波形信号都可以用函数来表示，因此也叫函数信号发生器。现在在大学教学实验室广泛应用此种信号发生器，仿真实验用信号发生器来提供信号波形是十分方便的。还有，现在的信号用在很多领域，尤其是在无线技术领域，如今的无线技术发展非常快速，在通信和测量都应用到。可见，信号发生器的重要性多强。随着科技的快速发展，对设计技术以及精度的要求就越来越高，现在也出现了多种信号发生器的设计方案，信号发生器在测量仪器方面也是占有十分重要地位，因此设计价格低廉、性能优良的信号发生器是非常有必要的。在以后的市场也是非常有潜力的。

1.2 研究现状

随着社会的发展，特别是在电子技术领域，信号发生器在电子领域处于重要的地位，因此它也发生了巨大的变化，在频率的上下限，振幅的宽度，控制精度以及稳定性上都有了非常大的提高。如今的函数信号发生器类型也有着翻天覆地的变化，功能特性方面也变得越来越强大，能过非常简单的模拟各种信号的生成，而且该种信号发生器很大程度上提高了波形的任意化。在20世纪初，波形发生器主要保持两种类型的正弦波和脉冲波，但现在信号发生器能提供各种不同的波形信号，如果要它发出函数信号时，就需要采用复杂的电子电路。在这期间函数信号发生器大都是采用模拟电子元件，由于在模拟电路发展的初期，大部分元器件的体积还是很大的，当然精度也不是很理想。如果想要产生比较复杂的函数信号，那么就需要比较复杂的电路设计，有着成本高、精度低、功耗大等缺点。该种信号发生器的问题主要体现在两个方面，其中一个是通过电阻器调节来实现，因此把频率调到某一特定值是很困难的；另一种是波形的占空比不能过调节。在80 代初期，随着超大规模电路的发展，D/A、A/D的出现，再通过一些必要外围电路设计与程序的结合，可以产生更加复杂精确的信号，使发生器的性能得到大大的提高，在通信、仪器检测领域广泛的应用。此时的函数信号发生器大都是以软件编程为主，也就是运用单片机对模数转换芯片进行程序控制，就能够得到多种常见的波形信号。到了90代后期，市场就有了高性能、高价格的信号发生器，比如惠普公司就研发出了一款产品，这款产品在当时非常先进，即使如此，也只可以生产8种不同的波形信号，当然了售价也很高。进入21 世纪后，伴随着集成电路技术的快速发展，研发出了多种工作频率超过0.8GHz 的Ddi 芯片，电子技术的发展直接推动了信号发生器的高速发展，在21世纪初，安捷伦公司研发出了一款可以产生15种信号的产品，产生信号的频率最高可以达到20M赫兹，几年后该公司又研发出可以达到500M赫兹的产品 。 通过单片机进行简单的编程，再结合一些外围电路的设计，就能得到比较精确的波形信号，随着产品的广泛应用，产品的批量生产使其价格较为低廉，再加上可调性较强， 广受广大电子爱好者的欢迎。

1.3 研究内容及意义

本次毕业设计是设计一个以单片机为核心的信号发生器，产生的信号具有简单、调节方便，适用特性。52单片机作为主要控制芯片，可以发出各种不同的波形信号，如方波、正弦波等波形，而且信号波形的频率、幅值都是可以调节的，单片机通过编程产生数字信号，通过指定的端口与DAC0832数模转换模块相连接，把信号的数字信号转换成模拟信号，再连接两级运放电路，这样运放电路输出的就是放大的波形信号，为了直观，可以把第一级和第二级运放电路的输出端直接连接示波器进行波形显示，可以显示当前输出的波形幅值和频率。通过对此次课题的设计，让我对单片机的工作原理更加熟悉，掌握系统开发所需具备的专业素质以及开发过程，掌握基本波形信号的产生原理、测量及误差分析方法。与此同时，可以使我们熟悉并掌握函数发生器系统的设计步骤，可以提高我们综合利用专业知识，理论知识以及分析问题解决问题的能力，在实践中解决工程技术面对的困难，以此提高对专业知识的认知和掌握，学习工程设计基本流程步骤和科学技术研究的基本方法，完成对所学知识的综合训练。

第二章 系统总体设计

2.1 信号发生器的工作原理

我们通过编写好的主程序下载到52 单片机芯片中，单片机特定的输出引脚就可以输出函数信号的数字量，用DAC0832 模数转换模块把这些数字量转为相应的模拟量输出，因为DAC0832 输出的是电流，所以可以通过LM324 运放和相应的硬件电路进行放大转换为电压信号输出，电压的幅值可通过硬件电阻调节，也就是通过电阻值之比来改变放大倍数。可以根据我们所需要的函数信号编写出各相应的数字量代码，而波形的周期及频率，可以通过编写延时函数改变延时的大小，使周期转换的快慢来实现。波形输出的类型和频率的大小可以通过外围的键盘电路来控制。输出的波形可以通过示波器进行波形采集显示，我们可以通过外围LCD显示电路来显示当前的信号波形的种类和频率的大小。

2.2 信号发生器的总体设计方案

根据研究的内容和时钟电路组成，基于单片机的函数信号发生器可由单片机控制器、D/A模数转换电路、LM324 运算放大电路、供电电源、LCD显示电路、按键电路、复位电路组成，系统框图如2-1 所示。系统整个电路的供电由电源供给，单片机作为主要控制作用，D/A数模转换电路把单片机输出的数字信号转换为模拟得电流的信号，LM324 把则模拟信号转化为电压信号，输出相应的波形，12864 液晶显示电路用来显示当前的输出波形和频率，按键电路用来控制输出波形的种类和频率的大小，时钟电路为单片机提供时钟频率。

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