论文总字数：20739字

摘 要

信号发生器是一种用来测量和显示信号波形频率及大小的电子仪器。基于单片机的信号发生系统首先对单片机进行函数编译、定时中断等输出离散的数字信号，然后将数字信号发送到8位数模转换器中，数字信号就会转化连续的模拟信号，随后通过滤波放大电路输出理想的结果，最后由示波器显示出相应的波形。本设计可以产生正弦波，梯形波，锯齿波等共五种函数波形，并且可以通过键盘来控制这五种波形的类型的选择和频率的加减，而且各自波形的类型及它们频率的数值也可以显示在液晶1602上。系统一共包括三部分，分别是信号发生部分，数模转换部分还有液晶屏显示部分。

关键词：单片机 数模转化器　液晶1602

Signal generator based on single chip microcomputer

Abstract

　　Signal generator is a kind of equipment and it refers to produce the required parameters of electric testing. This system uses the Single chip microcomputer AT89S52 to design program，and it can generate the sawtooth wave, sine wave, rectangle wave , trapezoidal wave，triangle wave. Through the D/A converter DAC0832 ，it converts digital signals into analog signals. After then, by filter and amplification, the waveforms are finally shown in an oscilloscope. By controlling the keyboard, the system can change the type of waveform, and frequency variation of waveform.LCD 1602 can also show its type and numerical value. System totally has three main parts, including signal generation, digital-to-analogue conversion and LCD display.

Keywords：Single chip microcomputer；Digital to analog converter； 　LCD1602

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 2

1.1 引言 2

1.2 课题背景和研究意义 2

1.3本论文主要任务 3

1.4论文结构安排 3

第二章 设计方案 4

2.1总体方案设计 4

2.2 DA转换部分设计 4

2.3改变幅度方案 5

第三章 硬件电路设计 6

3.1设计思路 6

3.2 单片机最小系统设计 8

3.2.1 处理器的选择 8

3.2.2 复位电路 9

3.2.3 晶振电路 10

3.2.4 数模转换电路 11

3.2.5 运算放大电路和低通滤波电路 12

3.3按键电路设计 13

3.4显示电路 14

第四章 软件程序设计 16

4.1 设计思路分析 16

4.2程序分析 17

4.2.1初始化 17

4.2.2独立键盘检测 17

4.2.3 LCD显示程序 19

4.2.4频率控制程序 20

第五章 系统调试 22

5.1 系统仿真 22

5.1.1 硬件调试环境 22

5.1.2软件调试环境 22

5.2 Keil与Proteus结合调试 23

5.3 实物调试 24

第六章 论文总结 27

参考文献 28

附录 29

感谢 40

第一章 绪论

1.1 引言

　　信号是一种反映消息的物理量，例如天气温度或者来自街道的噪音。本设计主要研究的是电信号，而电信号可以分为函数，脉冲和随机波形信号，它是通过非电的物理量通过某种方式转化得来的。信号发生器就是完成这种转化并且显示信号源的电子设备，它在电子电路实验中有广泛的应用，尤其是在生产实践和科技领域中。它可以产生任意的函数波形并显示在示波器上。

　　在日常的实验或者设备检测中所使用的信号发生器一般都是低频信号发生器，它的频率低于200KHZ，它可以产生精度很高而且误差不大的电压。这种信号发生器结果准确而且操作调试起来简洁方便，在实验和设备测试中得到了广泛的应用。

信号发生器可以按照输出波形的类别来分类，可以分为正弦信号发生器、脉冲信号发生器、函数信号发生器(产生常用的数学函数波形)、噪声信号发生器（杂乱无章的信号）。也可以按照频率的大小来划分，例如低频信号发生器（20HZ200KHZ）和高频信号发生器（200MHZ以下）。按照性能来划分的话可以分为普通信号发生器和一般信号发生器，普通的一般用来测量大功率设备，而一般的是用来测量一些精度要求更高的设备。如果按用途来分，电视或网络信号发生器和一些测试仪的专用器。在航空航天、电子、电力，计算机等技术领域中，基本上都有信号发生器的出现。正弦信号是波形为正弦波的信号，正弦信号发生器原理就是通过电容和电感并联产生闭合电路。方波则可以通过滞回比较器即史密斯触发器和电容电感定时器来产生。而三角波则可以对方波通过傅里叶变化，即让输出的方波通过一个积分电路从而输出三角波。脉冲信号发生器可以分为主要输出模拟波形的混合信号和输出数字波形的逻辑信号，它的特点是可以调节脉冲的上升沿和下降沿，而且它可以产生周期、振幅，频率可以调节的函数脉冲。

1.2 课题背景和研究意义

　　在电子领域中，信号源是产生测试信号的仪器，也被成为信号发生器。在实验室中，它主要有三大用途：一是通过添加带通滤波器来测量放大器噪声系数或放大倍数。二是与失真仪搭配使用，来测量放大器的互调失真和非线性失真。三是利用正弦仪和电压表，示波器搭配，来测量放大器放大系数，幅频特性，相频特性，输出功率等特性。

如果按频段来分，可以分为如下四种，低频信号发生器的频率范围：10HZ~1MHZ，RC振荡器：5HZ~110KHZ；高频信号发生器：100KHZ~140MHZ，超高频信号发生器：300MHZ以上。按调制方式分：可分为调幅（ASK），调相位（PSK），调频（FSK）。

函数信号发生器是用途最为广泛的，它被经常应用于电路数学，电子器件的样品实验和批量生产的质量检测中，还广泛应用于其他非电测量领域。本次设计就是做的函数信号发生器。它可以产生数学，电子学科中所需要的函数波形，让课程或者实验更加直观具体。例如它可以产生正弦波，并且改变它的频率改变波形的周期，通过改变幅度改变输出波形电压的大小。

1.3本论文主要任务

　　通过对单片机编程了解单片机定时中断，设置初值等功能。由于单片机可以发送连续输出的数字信号，通过数模转化器将连续的的数字信号转化为可以输出的模拟信号；产生频率可调的的正弦波，矩形波，三角波等；可以通过键盘控制波形的类型，频率大小；在液晶屏显示相应的变化。连接出相应的可以调试的实物，在实验室中演示。

1.4论文结构安排

　　本文共由六章组成。第二章为设计方案，从各个模块上分析信号发生系统，选取最优方案；第三，四章是系统的实现，分别从软硬件方面介绍了系统能够的详细设计过程；第五章为系统的调试，分别对系统的软硬件进行调试及仿真和对电路板进行检测；最后一章是论文总结，是本次设计的总结和改进及对信号发生器未来发展的展望。

第二章 设计方案

2.1总体方案设计

　　方案一：采用单片函数信号发生器（ICL 8038）可以产生本设计所要求的波形，而且只需要外接个别原件，电路简单。但是输出波形的频率不够稳定，这主要是因为温度变化会产生频率的漂移。

　 方案二：采用锁相式频率合成器，根据频率合成原理将高精度和高稳定度的振荡器进行合成。它可以进行频率的加减乘除运算。它的优点是频率稳定度高，但是缺点是电路复杂不易实现。

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