单片机的函数信号发生器设计(附件)
本课题设计了一款基于DAC0832芯片的函数信号发生器，它能完成的基本功能是可以产生不同频率的正弦波、三角波、方波和锯齿波，并通过1602液晶模块显示输出波形和输出频率。同时，1602液晶显示模块可以显示出所有要输出的参数。不同波形的切换可以通过改变频率或者改变频率变化的进步来实现，或者通过按键也可以切换不同的波形。该设计方案选用两个DAC0832芯片与51单片机相结合，具有精度高、体积小等优点。两个芯片，一个用于产生所需要的波形，另一个作为程控放大器用于改变幅度，其放大倍数通过DAC0832数字端口实现，根据波形所需设定的输出幅值，单片机只需要通过公式换算出给予的对应电平即可。关键词 单片机，函数信号发生器，DAC0832芯片， LCD1602液晶显示
目 录
1 引言 1
1.2 研究背景 1
1.3 目的和意义 1
1.4 研究现状 2
1.5 发展趋势 3
1.6 本系统主要功能 4
2 方案设计 4
2.1 主控模块 4
2.2 显示模块 4
2.3 信号产生模块 5
2.4 幅值调整的电路设计 6
2.5 负压产生模块 6
2.6 整体设计概述 6
3 硬件电路设计 7
3.1主控模块 7
3.2 LCD液晶显示器简介 10
3.3键盘模块设计 13
3.4信号产生模块设计 14
3.5幅值调整模块的设计 17
3.6 负压转换电路 18
4 系统软件设计 20
4.1 系统软件总体设计 20
4.2程序设计分析 22
4.3 三角波程序流程图 23
4.4 方波程序流程图 24
4.5 锯齿波程序流程图 25
4.6 正弦波程序流程图 26
5.系统调试 26
5.1各种波形电压输出范围及频率 26
5.2硬件调试 27
5.3软件调试 28
5.4 实验结果 30
结 论 33 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
致 谢 34
参 考 文 献 35
附录：系统源程序 36
1 引言
1.1 单片机简述
单片机在某些时候也会被人们称作为单片微控制器，将微处理器（具有数据处理的能力）、输入口还有输出口、存储器这些都集成在同一个芯片上，组成完备的计算机硬件体系，在单片机的程序控制下能高效准确的完成任务，具有集成度高、处理功能强、系统构造简单、可靠性好、价格低廉、易于使用等长处。单片机的最初出现时间是上个世纪七十年代，自它出现以后，作为微计算机的一个很主要的组成部分，它的利用范围越来越普遍，成长的十分迅速。
区分于平常的微处理器芯片，单片机可以做到其他微处理器做不到的一点那就是它可以自主完成对工业的智能化控制，这是单片机的最大最明显的特点。同时，区分于以前的单板机，在单片机的芯片没有被研发出来以前，它还仅仅只是一个集成电路，但是如果对它的芯片进行开发，它就会是一个微型计算机控制系统，与其他的类似产品有着根本性的区分。
1.2 研究背景
随着时代的进步和科技的发展，计算机的应用之广可以说是几乎涉及到每一个区域，而其中，单片机就跟随着计算机的脚步，逐渐渗透到生活的各个角落。随着计算机的发展和单片机的发展，传统的函数信号发生器也随之发生了巨大的改变。在20年代的时候，电子设备就开始出现了，而与此同时，传统的信号发生器也开始逐渐的产生了。到了四十年代，标准信号发生器开始产生，这种信号相比于之前来说有更新的一点就是它可以用来测试各种各样的接收机。不同于上一代定性分析的信号发生器，这一代的信号发生器主要是进行的定量分析。
随着技术的发展，函数发生器在60年代产生了。初期的函数发生器的功能是比较少的，只能产生几种较为简单一点的波形。在70年代以后，自从微处理器开始出现在公众的视野，在这个时候的信号发生器才有了很大的转变和提高。
1.3 目的和意义
函数信号发生器又可以被称为波形发生器，它是一种信号发生的装置。作为一种实验中经常用到信号源，它是很多实验设计中必不可缺的仪器之一。
现代社会是科学技术和设备仪器飞速发展的社会，发展趋向于越来越智能化，信号发生器也发生了根本性的改变。以前的信号发生器基本上是用硬件的电路来直接搭起来的，这种方式是不需要借助到单片机的。但是呢，这类单片机的缺点很明显，它产生的波形质量是比价差的，也比较的难控制，也不怎么好调。最重要的是它的体积是非常的大的，与此同时，它的电路也非常的复杂。在有些要求比较高的场合，它需要的技术含量要更高一点才能满足这些需求。比如像医学这种地方，它就需要特定的低频信号源，但是传统的信号发生器它技术水平跟不上，它没有办法去产生所需要的特定信号，所以它的性能就不会让人满意。传统的信号发生器，它的电容和电阻都比较大，实际的制作过程中会遇到很多的困难，这种制作过程中，参数也比价难以取精确的做好，没有稳定的保障。这种发生器安全问题也会存在，比如它会漏电。体积大，不易移动，消耗也很大。一旦事情的需求功效有所增添，电路的庞大水平就会随着大大的增添。因此需要设计出几款高性能低损耗的函数信号发生器。
信号发生器从它的出现到现在的较为成熟的技术发展，一直都是几家国外的公司掌握着它的发展走向。我国信号发生器在起步方面要比其它主流国家晚很多，伴随着我国科技发展水平的快速提升，我国的信号发生器技术已经能够慢慢的与国际接轨，但不容乐观的是我国的技术方面仍然不能够引领国际的技术潮流，国际上信号发生器技术的发展趋势方向仍然由它国家掌控着。
1.4 研究现状
波形发生器从简单意义上面分析来说，它就是一种能产生信号的设备，这种信号包括标准的信号还有自己事先定义出来的信号。即使是普通用途的波形发生器也要做到拥有较高的精确度、较好的稳定性、较强的可重复性等这些电子设备该有的特性。信号发生器具有相位持续变更、频率不变等长处。在上个世纪七十年代以前，信号发生器还只有两种主要的波形，即正弦和脉冲波。当必要发生别的波形时，还需要另外采取电路和电机相互连接的方法，而这个方法相对来说是非常的复杂的。这个时候的信号发生器大多数都是用的模拟电子技术。但是用这种技术是会存在很多问题的，比如尺寸是比较大的，相应的价格也是比较高的，功耗多等。当实际上用到复杂一点的电路的时候，电路结构会变得不是一般的复杂。与此同时，会凸显出来两个非常严重的问题，第一个问题就是频率的调节是根据电位器的调节来完成的，这样就很难去讲频率调整到一个想要的值上去，即使调的再细，这个值也很难去固定：另一个问题就是这个波形脉冲的占空比是不能够调节的。在七十年代以后，微处理器开始呈现出来，在这个时候，波形发生器的功效才有了明显的改变，在逐步显著得提升。这也就意味着波形发生器能够产生更加复杂的波形了。但事实严格意义上来说，这个年代的波形发生器大多数是以软件为主的，产生的波形相对还是简单化了。在九十年代的末期，世界上才真正意义上的出现了几种高性能的信号发生器，但是与此同时，它的价格也比较高。到了二十一世纪，DDS芯片开始出现，这种芯片的产生促进了波形发生器的发展，而且这种波形发生器的突出的地方在于它可以通过GHZ。到了2005年，N6030A出现了，它可以产生500MHZ的高频率，它的采样频率甚至可以达到1.25GHz之高。从上面的发展也能够看得出来，信号波形发生器成长得非常的快。
目 录
1 引言 1
1.2 研究背景 1
1.3 目的和意义 1
1.4 研究现状 2
1.5 发展趋势 3
1.6 本系统主要功能 4
2 方案设计 4
2.1 主控模块 4
2.2 显示模块 4
2.3 信号产生模块 5
2.4 幅值调整的电路设计 6
2.5 负压产生模块 6
2.6 整体设计概述 6
3 硬件电路设计 7
3.1主控模块 7
3.2 LCD液晶显示器简介 10
3.3键盘模块设计 13
3.4信号产生模块设计 14
3.5幅值调整模块的设计 17
3.6 负压转换电路 18
4 系统软件设计 20
4.1 系统软件总体设计 20
4.2程序设计分析 22
4.3 三角波程序流程图 23
4.4 方波程序流程图 24
4.5 锯齿波程序流程图 25
4.6 正弦波程序流程图 26
5.系统调试 26
5.1各种波形电压输出范围及频率 26
5.2硬件调试 27
5.3软件调试 28
5.4 实验结果 30
结 论 33 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
致 谢 34
参 考 文 献 35
附录：系统源程序 36
1 引言
1.1 单片机简述
单片机在某些时候也会被人们称作为单片微控制器，将微处理器（具有数据处理的能力）、输入口还有输出口、存储器这些都集成在同一个芯片上，组成完备的计算机硬件体系，在单片机的程序控制下能高效准确的完成任务，具有集成度高、处理功能强、系统构造简单、可靠性好、价格低廉、易于使用等长处。单片机的最初出现时间是上个世纪七十年代，自它出现以后，作为微计算机的一个很主要的组成部分，它的利用范围越来越普遍，成长的十分迅速。
区分于平常的微处理器芯片，单片机可以做到其他微处理器做不到的一点那就是它可以自主完成对工业的智能化控制，这是单片机的最大最明显的特点。同时，区分于以前的单板机，在单片机的芯片没有被研发出来以前，它还仅仅只是一个集成电路，但是如果对它的芯片进行开发，它就会是一个微型计算机控制系统，与其他的类似产品有着根本性的区分。
1.2 研究背景
随着时代的进步和科技的发展，计算机的应用之广可以说是几乎涉及到每一个区域，而其中，单片机就跟随着计算机的脚步，逐渐渗透到生活的各个角落。随着计算机的发展和单片机的发展，传统的函数信号发生器也随之发生了巨大的改变。在20年代的时候，电子设备就开始出现了，而与此同时，传统的信号发生器也开始逐渐的产生了。到了四十年代，标准信号发生器开始产生，这种信号相比于之前来说有更新的一点就是它可以用来测试各种各样的接收机。不同于上一代定性分析的信号发生器，这一代的信号发生器主要是进行的定量分析。
随着技术的发展，函数发生器在60年代产生了。初期的函数发生器的功能是比较少的，只能产生几种较为简单一点的波形。在70年代以后，自从微处理器开始出现在公众的视野，在这个时候的信号发生器才有了很大的转变和提高。
1.3 目的和意义
函数信号发生器又可以被称为波形发生器，它是一种信号发生的装置。作为一种实验中经常用到信号源，它是很多实验设计中必不可缺的仪器之一。
现代社会是科学技术和设备仪器飞速发展的社会，发展趋向于越来越智能化，信号发生器也发生了根本性的改变。以前的信号发生器基本上是用硬件的电路来直接搭起来的，这种方式是不需要借助到单片机的。但是呢，这类单片机的缺点很明显，它产生的波形质量是比价差的，也比较的难控制，也不怎么好调。最重要的是它的体积是非常的大的，与此同时，它的电路也非常的复杂。在有些要求比较高的场合，它需要的技术含量要更高一点才能满足这些需求。比如像医学这种地方，它就需要特定的低频信号源，但是传统的信号发生器它技术水平跟不上，它没有办法去产生所需要的特定信号，所以它的性能就不会让人满意。传统的信号发生器，它的电容和电阻都比较大，实际的制作过程中会遇到很多的困难，这种制作过程中，参数也比价难以取精确的做好，没有稳定的保障。这种发生器安全问题也会存在，比如它会漏电。体积大，不易移动，消耗也很大。一旦事情的需求功效有所增添，电路的庞大水平就会随着大大的增添。因此需要设计出几款高性能低损耗的函数信号发生器。
信号发生器从它的出现到现在的较为成熟的技术发展，一直都是几家国外的公司掌握着它的发展走向。我国信号发生器在起步方面要比其它主流国家晚很多，伴随着我国科技发展水平的快速提升，我国的信号发生器技术已经能够慢慢的与国际接轨，但不容乐观的是我国的技术方面仍然不能够引领国际的技术潮流，国际上信号发生器技术的发展趋势方向仍然由它国家掌控着。
1.4 研究现状
波形发生器从简单意义上面分析来说，它就是一种能产生信号的设备，这种信号包括标准的信号还有自己事先定义出来的信号。即使是普通用途的波形发生器也要做到拥有较高的精确度、较好的稳定性、较强的可重复性等这些电子设备该有的特性。信号发生器具有相位持续变更、频率不变等长处。在上个世纪七十年代以前，信号发生器还只有两种主要的波形，即正弦和脉冲波。当必要发生别的波形时，还需要另外采取电路和电机相互连接的方法，而这个方法相对来说是非常的复杂的。这个时候的信号发生器大多数都是用的模拟电子技术。但是用这种技术是会存在很多问题的，比如尺寸是比较大的，相应的价格也是比较高的，功耗多等。当实际上用到复杂一点的电路的时候，电路结构会变得不是一般的复杂。与此同时，会凸显出来两个非常严重的问题，第一个问题就是频率的调节是根据电位器的调节来完成的，这样就很难去讲频率调整到一个想要的值上去，即使调的再细，这个值也很难去固定：另一个问题就是这个波形脉冲的占空比是不能够调节的。在七十年代以后，微处理器开始呈现出来，在这个时候，波形发生器的功效才有了明显的改变，在逐步显著得提升。这也就意味着波形发生器能够产生更加复杂的波形了。但事实严格意义上来说，这个年代的波形发生器大多数是以软件为主的，产生的波形相对还是简单化了。在九十年代的末期，世界上才真正意义上的出现了几种高性能的信号发生器，但是与此同时，它的价格也比较高。到了二十一世纪，DDS芯片开始出现，这种芯片的产生促进了波形发生器的发展，而且这种波形发生器的突出的地方在于它可以通过GHZ。到了2005年，N6030A出现了，它可以产生500MHZ的高频率，它的采样频率甚至可以达到1.25GHz之高。从上面的发展也能够看得出来，信号波形发生器成长得非常的快。
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