论文总字数：18616字

摘 要

信号发生器是一种用来产生任意波形并且频率及幅度可以调节的电子仪器。本设计一共包括三模块，分别是信号发生模块，数模转换模块和液晶屏显示模块。基于51单片机的信号发生器首先对程序进行编译、定时中断等输出离散的数字信号，然后通过数模转换器将数字信号转化连续的模拟信号，随后通过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。本设计能够产生正弦波、矩形波、锯齿波和三角波四种函数波形，而且能够通过键盘来控制这五种波形的类型的选择和频率的加减及频率加减的步进值，而且与相应波形的种类及频率值也可以显示在液晶1602。

关键词：单片机 数模转化器　液晶1602

based on 51 single chip microcomputer

Abstract

　　Signal generator is a kind of equipment and it refers to produce the required parameters of electric testing. System totally has three main modules, including signal generation, digital-to-analogue conversion and LCD display. This system uses the Single chip microcomputer AT89S52 to design program，and it can generate the sawtooth wave, sine wave, rectangle wave , triangle wave. Through the D/A converter DAC0832 ，it converts digital signals into analog signals. After then, by 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.

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

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 课题背景和研究意义 1

1.3课题研究现状 2

1.4论文的结构 3

第二章 设计方案 4

2.1控制模块方案选择 4

2.2 数模转换部分设计 4

2.3改变幅度方案 5

2.4本章小结 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

3.3 数模转换电路 11

3.4 运算放大电路 13

3.5按键电路设计 14

3.6显示电路 15

3.7本章小结 16

第四章 软件程序设计 17

4.1 设计思路分析 17

4.2程序分析 18

4.2.1初始化 18

4.2.2独立键盘检测 18

4.2.3 LCD显示程序 20

4.2.4频率控制程序 21

4.3本章小结 21

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 23

5.4 本章小结 28

第六章 论文总结 29

参考文献 30

附录 31

感谢 40

第一章 绪论

1.1 引言

信号发生器在电子电路试验中有普遍的应用，它可以产生任意的函数波形并显示在示波器上。单片函数信号发生器（ICL 8038）和选择锁相式频率合成器等是目前运用较为广泛的发生器。但是由单片函数信号发生器（ICL 8038）输出的信号频率不够稳定，这主要因为温度变化会引起频率漂移。锁相式频率合成器的电路复杂不易完成且成本高。并且普通信号发生器产生波形的方式比较复杂，比如方波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；三角波则是方波通过傅里叶变化，即让产生的方波通过一个积分电路得到三角波。

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，对实验和设备测试有着重要的意义。

由于单片机技术的不断完善，我们能够利用单片机更好得完成这个课题。通过输出高精度的数字信号，产生下限频率很低的低频信号，而且可以通过对单片机编程达到波形频率类型切换的功能。单片机连线相对于简易，造价便宜，输出信号的频率稳定度高，防外界干扰能力强，为了其满足用户的需求，同时可以给波形加以微小的更改，改善波形。后期功能升级时，只须对电路和程序略加调整，即可实现。

1.2 课题背景和研究意义

信号发生器也叫函数发生器，当今各类信号和电路试验里不可或缺的仪器设备之一。当前，由纯硬件电路搭建的信号发生器能够产生的波形类型有限，且电路复杂，稳定性不高。

持续的相位变更和频率稳定性高是信号发生器应该具有的两个主要特点。并且信号发生器还要能够在发生各类复杂信号的基础上，对频率、幅值和波形进行实时的控制，同时还可以跟别的仪器完成连接，构成自动测试系统。

如今，是科学技术和仪器设备高度智能化的信息时代，而电子技术的发展，为人类的生活带来了深入的改变。在当代电子领域中，由于集成电路的不断进步，用集成电路可构成各种信号发生器，并且跟别的函数发生器相比，它产生的波形的质量及其他性能，都有了很大的提升，尤其单片机正在持续走向更深层次的发展，如此肯定会带来一场全面的、智能化的仪器设备革新。

1.3课题研究现状

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。

首先该课题可以选择采用基于FPGA的信号发生器。基于FPGA的信号发生器首先运用软件对电路进行参数设置，生成波形数据，并且使用USB将数据写入ROM表中，其次将相应的频率、相移值、调制方式、低通滤波器等命令写入FPGA中，最后由DDS部分，主要芯片是AD9852来合成信号。然而该方法受到FPGA和DAC的一些速率上的约束，不能产生质量较好的波形。

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