论文总字数：20352字

摘 要

信号发生器是人们工作学习中经常使用的,是信号产生的源头，在教学科研、学术研究等方面有着非常多的应用。平常使用的信号发生器不仅输出的波形种类比较少，价格昂贵，而且硬件很复杂，频率非常的低，只能在相对狭窄的范围内应用,不能满足使用者的实际需要。而信号发生器开发后，可以非常方便的、非常容易的输入波形。它是可以用一些数组值来将数据存储到里面，最终产生需要的波形。

本设计使用的主要器件为AT89C51，然后经过DAC0832将输出的数字信号转换成模拟信号,因为数模转换器是以电流形式输出的，所以还需要外接放大电路，将电流转化为电压的形式输出，最后通过LCD显示出对应的波形的名称和频率。通过程序的编写可仿真出锯齿波、方波、正弦波、三角波，并能通过按键的输入改变波的频率,，达到人机交互的目的。其设计性能稳定、价格低、具有很高的实用性。

关键词：单片机 D/A转换 信号发生器

Signal generator design based on single chip microcomputer

Abstract

Signal generator is frequently used in our work and study, what Is the signal source, It has a lot of applications in teaching and research, academic research, etc. Common use of signal generator output waveforms not only species is relatively small, expensive，and the hardware is very complex，frequency is very low, it can only be used within a relatively narrow range，so it can not meet our actual needs.The development of the signal generator, can be very convenient, very easy to input waveform. It is possible to use some array value to store data into it, and ultimately generate waveforms needed.

The main components of this design is AT89C51, then through the DAC0832 digital signal into an analog output,Because the DAC is a current output in the form of, so it needs an external amplifier circuit, the current into a voltage output form.In the end, display the corresponding name and frequency of the waveform through the LCD.It can simulation the sawtooth wave and square wave, sine wave, triangular wave through the writing of the program. And can be changed through the pressed key input wave frequency and shape, so it achieve the purpose of human-computer interaction. Its design is stable,with low price and with high availability.

Key Words: Single chip microcomputer; D/A conversion; Signal generator

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 信号发生器的发展现状 1

1.2研究信号发生器的背景及意义 1

1.3论文章节安排 2

第二章 系统设计 3

2.1 系统原理框图 3

2.2设计原理 3

2.3系统方案及模块选择 4

2.3.1系统方案的对比及选择 4

2.3.2系统主要模块的选择 5

2.4 本章小结 6

第三章 硬件电路的设计 7

3.1 单片机的介绍及应用 7

3.1.1 单片机的背景简介 7

3.1.2单片机系统 7

3.1.3单片机在信号发生器中的应用 9

3.2各部分电路设计 10

3.2.1数/模转换电路设计 10

3.2.2按键接口电路 12

3.2.3液晶显示电路设计 14

3.3 本章小结 15

第四章 软件设计 16

4.1系统软件设计 16

4.1.1 编程语言种类 16

4.1.2单片机软件开发系统 16

4.2软件流程图 17

4.2.1系统软件流程图 17

4.2.2按键输入的流程图 18

4.3 波形的产生 18

4.3.1正弦波的产生 18

4.3.2三角波的产生 19

4.3.3锯齿波的产生 20

4.3.4方波的产生 20

4.4 本章小结 21

第五章 实验结果与分析 22

5.1软件介绍与联调 22

5.2仿真结果及分析 22

5.3 本章小结 29

结 论 30

参考文献 31

致 谢 33

附录一：硬件电路原理图 34

附录二：主要程序 35

第一章 绪论

1.1 信号发生器的发展现状

由于以往的是低频，只能在相对狭窄的范围内应有，然而现在增加的输出波形的频率，使波形发生器能在更防范的区域得到应用。波形发生器开发后，可以非常方便的、非常容易的输入波形。它是可以用一些线和特定的函数值来将数据存储到里面的。也可以将写入方式改成数学公式，用一些相对容易懂的公式来产生那些特殊的波形。因此，它对发生器的进步作出了很大的贡献，对其他各种算法的迅速发展也起到了很大的作用^[1]。现在基本使用的Visual Basic等来编写系统的程序，这样就能够从硬件的入口输入任何不一样的波形，最终产生需要的波形。

函数发生器可以包括独立的来源，它也可以是一个高性能的网络分析仪的一部分、也可以是频谱分析仪等自动化测试一部分。它的关键技术是各种高性能仪器的支持技术，因为它可以提供高品质的精密信号源，可以更加方便的进行系统检测，降低测试的成本并且可以提高检测的精度^[2]。美国安捷伦公司生产33250A可以产生变形稳定、失真度低和结果精确的波形，它的频率的输出范围在1μHz～80MHz之间，幅度的输出范围在10mVpp～10Vpp；另外该公司研发的8648D信号发生器的频率输出范围更是可高达9kHz～4GHz。国产数字合成信号SG1060可以通过双通道同时输出精度高的、可靠性高的任何波形，它的频率输出范围是1μHz～60MHz；国产合成的S1000是通过的新的设备、新的专利，实现高准确度、宽频带的输入源，同时使用DDS技术和锁相技术，使得频率输出范围从1MHz～1024MHz能非常精确地区分到100Hz，它是一台准确度非常高的扫描源。生活中还有许多其它种类的信号发生器，他们每个都有自己的优缺点，但是信号发生器是向着宽覆盖频率宽、输出精度高、功能用途多等好的方向发展。

1.2研究信号发生器的背景及意义

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