摘 要

本文对几种类型的信号发生器的原理进行比较，包括锁相环频率合成器、直接频率合成器等。本文主要研究了利用AT89S51制作简易函数发生器，产生方波、三角波、正弦波三种波形并且达到频率、振幅可控的方法。通过DAC0832将单片机输出的波形数字采样值转换成模拟信号，外围接键盘电路进行波形切换和频率、振幅的调节，最后经过放大电路输出波形。

研究结果表明：通过单片机及数模转换电路以及外接控制电路可以实现波形的产生并且控制波形的相关参数。

本文的特色：对制作信号发生器的方法进行了比较，运用Proteus进行软件仿真进行理论值的计算分析，再与实际所得进行比较验证准确性、可行性。

关键词：AT89S51；DAC0832；信号发生器；Proteus

Abstract

This paper compares the production methods of signal generators, including phase-locked loop frequency synthesizer and single-chip microcomputer to generate waveform methods. This paper mainly studies the method of using AT89S51 to generate three frequency and amplitude controllable waveforms of sine wave, square wave and triangle wave. The digital signal generated by the single-chip microcomputer is converted into a digital signal by the DAC0832, and the peripheral keyboard circuit is used for waveform switching, frequency and amplitude adjustment, and finally the waveform is output to the oscilloscope through the two-stage operational amplifier. This paper also compares the production methods of signal generators, including phase-locked loop frequency synthesizer and single-chip microcomputer to generate waveform methods.

The research results show that the waveform can be generated by external circuits such as single-chip microcomputer and digital-to-analog conversion module, and the peripheral keyboard can control the relevant parameters of the waveform.

The characteristics of this paper: the method of making signal generator is compared, and the software simulation is carried out by proteus to calculate and analyze the theoretical value..

Key Words：AT89S51；DAC0832；Signal generator；Proteus

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 发展历程 2

第2章 系统设计 4

2.1 课题系统要求 4

2.2 AT89S51单片机简介 4

2.3 DAC0832介绍 5

2.4 设计方案 6

2.5 整体架构 6

2.6 电路组成 7

2.6.1 晶振电路 7

2.6.2 复位电路 7

2.6.3 按键控制电路 8

2.6.4 显示电路 8

2.6.5 数模转换电路 10

2.6.6 放大电路 10

第3章 软件调试 11

3.1 代码编写 11

3.1.1 波形ROM表 11

3.1.2 LCD1602的初始化 12

3.1.3 中断函数 14

3.2 仿真调试 15

3.2.1 方波仿真结果 16

3.2.2 三角波仿真结果 18

3.2.3 正弦波仿真结果 19

第4章 硬件调试 21

4.1 实物展示 22

4.2 调试心得 26

第5章 结论 27

参考文献 28

致 谢 29

第1章 绪论

AT89S51是一个功耗相对较低、性能相对较高的8位CMOS单片机。它与MCS-51的指令系统是兼容的，它也兼容80C51单片机的引脚结构，很多嵌入式控制应用系统中都运用到了AT89S51^[1]。信号发生器即信号源，可产生不同的波形，频率和振幅可根据实际需要进行控制。本次课题设计的信号发生器要求可以实现输出方波、三角波、正弦波并且输出的波形相关参数可以手动调节。

1.1 研究目的和意义

本论文研究利用单片机制作函数信号发生器，通过研究本课题可以进一步熟悉Proteus的使用方法并且可以更好的学习AT89S51单片机、DAC0832数模转换芯片、运放实际运用。通过本次课题的研究可以对于软硬件联合调试有更深的理解和更强的实践能力而且对于学习过的专业知识有了一个系统的复习巩固。现代社会是一个高度信息化的世界，电子设备的日益更新换代给我们的日常生活带来了极大的便利。在当代电子领域中，单片机应用的场景越来越多，单片机所能实现的功能也越来越丰富，单片机在我们的日常生活中所扮演的角色越来越重要。单片机作为主控芯片产出的电子设备稳定性、可靠性都比较高，同类设备里面性价比也比较高^[2]。基于这些优点，利用单片机作为主控芯片的信号源正在高速发展，产品的质量同时也在日益提升，这种信号发生器也普遍的得到了大幅应用。目前函数发生器有以下几种方法：（1）利用各种单独的电子器件组成一个信号源：这种方法制成的信号发生器工作不稳定，产生的波形频率有限，最终调试比较麻烦，实用性不高。（2）利用专用的函数信号发生器芯片产生信号，外围接上各种子电路如数模转换电路、放大电路等组成完成的信号发生器。这种方法就是早期信号源采用的方法。这种信号源比第一种稍好一些但是精度也不是很好，功能不是很多，产生的波形频率上限值在300KHz左右。电路调试起来也不是很简便并且这种方法无法同时调节频率和占空比，缺点比较明显。（3）采用单片芯片产生波形：这种方法产生的波形多样且控制调节比较方便。ICMAX038就是一个新型的函数信号发生器专用的集成芯片，相比较第二种方法各种缺点都有所改进，波形的各种指标都有提升，上述的方法都不能达到此芯片的能力。MAX038产生的信号稳定、精准度和频率都能达到不错的指标，因此它也被称为高频精密函数信号发生器芯片。（4）采用数字合成DDS芯片：能产生任意波形并达到很高的频率，但成本较高^[3]。

本次课设采用单片机作为主控芯片来制作简易信号发生器，下面介绍一下单片机和信号发生器的发展历程。