论文总字数：17870字

摘 要

本论文首先对信号发生系统的现状及发展前景进行了简单的介绍，重点介绍了基于单片机的信号发生系统的分类、构成以及应用领域，说明了其在科研、测试领域的实用价值。本系统采用Maxim公司出产MAX038作为系统的信号产生芯片，AD811宽带电流反馈型运算放大器进行信号放大，电源芯片LM7805和LM7905将输入电路调整到正负5v。可以输出多种标准波形，如方波、正弦波、三角波等，输出的波形的频率、幅度均可调。采用LCD1602进行系统信息的显示，直观明了。

关键词：信号发生器 单片机 运算放大器

The design of signal generator system based on SCM

ABSTRACT

In this paper ，the current situation and development prospects of signal generation system are simply introduced，and it focus on the introduction of the classification, composition and application areas. Shows its practical value in research, testing. The system uses a MAX038 chip as a signal generator,AD811 wideband current feedback operational amplifier for signal amplification, Power chip LM7805 and LM7905adjusted the input circuit 5v or -5V.It can output a variety of standard waveforms such as square wave, sine wave, triangle wave, etc., the frequency of the output waveform amplitude can be adjusted. System information is displayed by LCD1602, intuitive and clear.

Key Words: signal generator; microcontroller; Operational Amplifiers

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2本论文主要任务 2

1.3论文结构安排 2

第二章 基于单片机的信号发生系统简介 3

2.1信号发生系统简介 3

2.2 MAX038 芯片 3

第三章 基于单片机的信号发生系统设计 6

3.1 系统总体方案设计 6

3.2 系统器件的选择 7

第四章 信号发生系统的硬件实现 10

4.1 波形发生电路 10

4.1.1 波形、频段选择 12

4.1.2 频率和占空比调节 12

4.2 电源电路 14

4.3 信号放大电路 14

4.4 单片机电路设计 16

4.4.1 单片机最小系统 16

4.4.2 LCD显示电路 16

4.4.3 按键输入电路 17

4.5 D/A转换电路模块 18

第五章 软件设计 20

5.1 主程序设计 20

5.2 T0定时器中断服务程序设计 21

5.3 LCD1602显示程序设计 22

第六章 系统调试 23

6.1硬件调试 23

6.2软件调试 25

第七章 论文总结 26

7.1 论文小结 26

7.2 下一步工作安排 26

致谢 27

参考文献 28

附录A 系统硬件原理图 29

附录B 系统源程序 29

第一章 绪论

1.1引言

随着计算机科学以及电子科学技术的快速发展，信号发生器的应用领域也有着翻天覆地的变化和急速地扩张。因此人们对信号发生器所产生的信号频率的稳定性、范围、频谱纯度以及频率微调分辨率也提出了更加苛刻的要求。普通的信号源已然不能满足现代电子科学技术对各项指标的高标准要求。国内外各大厂商也都设计并且制作出了更为复杂的信号发生器。从实际使用情况来看，信号发生器已成为各高校实验室必备的常规仪器，如果能够设计出高频率、价格低廉、简单易用的信号发生器，并且加以推广使用，将具有非常重要的意义。

基于单片机的信号发生系统具有价格低廉、结构简单、易于控制、体积小且可做成便携式仪器、方便使用等优点，非常具有实用价值。目前，不同的制造商生产的信号发生器规格不一，虽然功能强大，但也十分昂贵。而各高校实验课程中运用最广泛的是低频函数信号发生器。本文设计的仪器可以产生较为广泛的频率范围，如果能够用本文设计的仪器取代昂贵的实验设备，将产生客观的经济效果。

以高频精密函数信号发生器MAX038芯片为核心，附加一些简单易得、成本低廉的元器件便能构筑出一个可以产生多种高精度、高纯度波形的信号源。同时也可以实现波形自由切换，频率和幅度实时调整，因此该信号发生器的应用前景十分广阔。它可以为某些被测电路提供所需的带有特定参数的测试信号，也可以给电子元器件提供时钟信号，在校准电子电压表时，它还可以提供交流信号电压。该信号发生器产生的信号不仅有电压输出，有些还可以提供功率输出，所以用途十分广泛。

本次设计是关于以单片机为基础,实现信号发生系统的设计,通过研究,需要对单片机原理有一个较为全面的认识,也需要全面了解系统的运作原理、设计过程、硬件构成、性能参数等各个方面。该信号发生应具有如下功能：可以人为的控制、选择输出的波形，如正弦波等常见波形；也可以人工设置和修改输出波形的极性、周期和占空比等参数。基于单片机的信号发生器，由于其原理简单易懂，体量小，价格低廉，抗干扰能力强，频率稳定性好，用途广泛，所以在科学研究领域、实验研究中具有实际意义。

1.2本论文主要任务

本论文所要完成的课题是基于单片机的信号发生系统。采用马克西姆公司生产的MAX038芯片作为主振芯片，设计一个信号发生系统，能够输出正弦波，矩形波，三角波。要求系统能够输入信号频率，选择输出波形和调整信号输出幅度。本系统的流程概要是：通过MAX038芯片产生标准波形，再经过相关的数据处理取得想要的波形和频率，由LCD显示模块展示。

文章按照课题需要和系统功能需求，在简单低频单片机信号发生器的基础上，实现了高频信号的产生、放大、采样、转换等工作。

1.3论文结构安排

本文共由七个章节组成，第二章为基础理论部分，介绍信号发生系统的基础知识、原理和特征；第三章为系统的设计部分，从结构上分析信号发生器；第四、第五章为系统实现部分，从软、硬件两个方面介绍了系统的详细设计过程；第六章为系统的调试环节，分为硬件和软件调试；第七章为论文总结部分，对本次毕业设计做了相关小结并提出了接下来的工作安排。

第二章 基于单片机的信号发生系统简介

2.1信号发生系统简介

信号发生器是指能够按照人的意愿在特定情况下产生特定参数的电测信号的一种信号源。人们根据信号波形类型的不同将其分为四个大类，即：正弦、函数、脉冲和随机信号发生器。函数信号发生器又被称为波形发生器，是指能够产生周期性时间函数波形（数学表达式）的电路，又被称为信号源或振荡器，其所产生的信号波形均可以用数学表达式来表示，被广泛应用在工业生产和科研等领域。

工作流程：首先，系统主振芯片产生固定频率的正弦信号，由于信号比较微弱，故需要电压放大器进行放大处理，在放大时，需要注意的是：放大的倍数与输出电压的幅度有关。信号器输出的实际电压可以通过衰减器来输出，并且可以用主振荡器来调节其值的大小。

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