单片机的信号发生器(附件)【字数：10962】
摘 要信号发生器在科学领域里称为信号源或振荡器。在各种电子产品的研发中，信号发生器是十分重要的仪器之一。通过信号发生器就可以向电路提供适合的触发信号，并且可以快速的调整输出信号的峰值电压，频率等参数。因此，信号发生器的使用在很大程度上能够加快我们对电路的调试，极大方便了开发。 本文通过设计一款简易的信号发生器来研究如何利用单片机来实现信号输出。通过单片机配合外围电路实现信号的产生，控制，调整。外围器件主要有D/A转换器DAC0832，实现信号的产生，包括正弦波，方波和三角波。液晶显示器LCD1602，用于向用户显示当前产生的信号的信息，四个独立的按键用于用户调整输出信号，最后利用LM324实现对信号的放大处理。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景 1
1.2信号发生器的发展历史 1
第二章 方案设计 2
2.1设计方案选择 2
2.2显示器的选择 3
2.3单片机类型及型号的选择 4
2.4 系统框图 4
第三章 硬件电路设计 5
3.1 系统电源设计 5
3.2 控制器最小系统 6
3.3数模转换电路 7
3.4 放大电路的设计 10
3.5 显示电路 12
3.6按键输入设计 14
3.7整体电路设计 14
第四章 软件仿真及程序编写 15
4.1 仿真软件和编程软件的介绍 15
4.2软件设计流程 16
4.3 仿真结果观察 17
第五章 硬件调试 21
5.1 硬件电路焊接 21
5.2 硬件测试 22
第六章 误差分析 27
6.1 记录误差 27
6.2误差分析 28
6.3误差避免 28
结束语 28
致谢 30
参考文献 31
附录 32
第一章 绪论
1.1课题研究的背景
随着科学技术的发展，以计算机为代表的技术在我们的日常生活中随处可见 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
，单片机作为计算机最小的，最简单的处理器，被广泛的应用于生产生活中。在21世纪的今天单片机技术正在悄然改变着人们的生活，推动着社会的智能化发展。在科学技术领域，越来越多的设备加入了单片机技术。用单片机做的产品可以很好的实现人机交互，有很好的显示效果，并且最为重要的一点是，采用单片机的产品可以做到很好的控制。在电路的设计中，像示波器，频率计，函数发生器等设备是必不可少的工具，有了这些工具能大大的提高我们的设计效率，使我们的产品能快速的市场化。
函数发生器作为电路设计里最重要的信号提供设备，它的地位是相当重要的，有了函数发生器我们就能为我们的电路提供基本的触发信号，并且这种信号还可以进行调节，因此，对函数发生器的研究有着十分重要的实际意义[1]。
在学校实验室中我们常用的函数信号发生器绝大多数是有纯硬件电路搭建而成的，例如在一般的情况下，实验室中的函数发生器会采用像555一些特殊的芯片来设计，通过这种电路就可以产生三角波、正弦波和方波[2]。但是像这些用特殊的芯片设计而成的纯硬件电路，由于它们不采用单片机技术，所产生出来的信号会有很多不足之处，例如可调范围较小。另外一个方面这种电路设计的比较复杂，成本也比较高，控制方式也不够灵活。最重要的是由于现在的制造工艺问题，由纯硬件制作的信号发生器所需的大电容大电阻也很难制造，同时这些器件的精度也很难得到保证。所以现在世界各地的技术研究人员开始加深了对函数信号发生器的研究[3]。
1.2信号发生器的发展历史
随着科学技术的快速发展，特别是在电子技术领域，发生了很大的改变，信号的频率提升，幅值的提高，精度还有稳定性的改善都得到了很大的提高。如今的函数信号发生器种类也越来越多，功能选项也越来越强多，可以很简单并快速的模拟出各种所需要信号，并且在波形的种类，频率，幅值上都有了很大程度的提高。
在七十年代初期，波形发生器的种类主要有两大类：一类是正弦波，另一种是脉冲波，但是函数信号发生器却不是仅仅是这样，它需要能够向使用者提供多种类型的波形，但是想要产生其它的函数信号，就必需使用更为复杂的电路设计。处于这个阶段的函数信号发生器普遍使用的是模拟电子原件，那个时期的模拟器件才慢慢的开始发展起来，有很大一部分元器件外形十分庞大，元器件的各项参数也不怎么可靠，如果需要输出较为复杂的波形，电路的结构设计会变得异常复杂，此外，一个方面，会使制造的成本大大加高，另一个方面，由于采用的元器件的性能不够好，会使设计出来的函数信号发生器的波形失真比较大等缺点。还存在的主要问题可能会有两个方面，一方面是通过电位器调节来实现输出波形的幅值变化，因此很难把幅值定位到某一固定的值；另一方面是输出波形的占空比不能随时进行调节。
在 70 年代的后期，可编程微控制器、AD转换器件和 DA转换器件的诞生，各种硬件器器件性能的提升和软件控制方式的使用使得函数信号发生器的功能提升了不少，大大增强了函数信号发生器的性能。因此才能产生更加复杂多样的信号。这时期的函数信号发生器多以软件控制为主，其实质上是利用可编程控制器对 DA转换器的控制，就可以输出各种我们需要的常见信号[4]。
到了90 年代末期，生产出现了真正意义上的高性能的函数信号发生器，例如美国惠普公司就推出了型号为HP8710S 的函数信号发生器，这实际上是有 HP8710A器件和 HP2776A 器件所组成的。但是HP8710A 实际上也最多产生 8 种类型的信号，而且价格还比较昂贵。
到了 21 世纪初期，由于大规模集成电路技术的快速发展，出现了些多工作频率可以超过 0.8GHz 的DDI 集成电路，促进了信号发生器的快速发展，2003年期间，安捷伦科技有限公司的33210系列产品能产生最多15 种不同种类的信号，它的最高输出频率可以达到20MHz。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景 1
1.2信号发生器的发展历史 1
第二章 方案设计 2
2.1设计方案选择 2
2.2显示器的选择 3
2.3单片机类型及型号的选择 4
2.4 系统框图 4
第三章 硬件电路设计 5
3.1 系统电源设计 5
3.2 控制器最小系统 6
3.3数模转换电路 7
3.4 放大电路的设计 10
3.5 显示电路 12
3.6按键输入设计 14
3.7整体电路设计 14
第四章 软件仿真及程序编写 15
4.1 仿真软件和编程软件的介绍 15
4.2软件设计流程 16
4.3 仿真结果观察 17
第五章 硬件调试 21
5.1 硬件电路焊接 21
5.2 硬件测试 22
第六章 误差分析 27
6.1 记录误差 27
6.2误差分析 28
6.3误差避免 28
结束语 28
致谢 30
参考文献 31
附录 32
第一章 绪论
1.1课题研究的背景
随着科学技术的发展，以计算机为代表的技术在我们的日常生活中随处可见 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
，单片机作为计算机最小的，最简单的处理器，被广泛的应用于生产生活中。在21世纪的今天单片机技术正在悄然改变着人们的生活，推动着社会的智能化发展。在科学技术领域，越来越多的设备加入了单片机技术。用单片机做的产品可以很好的实现人机交互，有很好的显示效果，并且最为重要的一点是，采用单片机的产品可以做到很好的控制。在电路的设计中，像示波器，频率计，函数发生器等设备是必不可少的工具，有了这些工具能大大的提高我们的设计效率，使我们的产品能快速的市场化。
函数发生器作为电路设计里最重要的信号提供设备，它的地位是相当重要的，有了函数发生器我们就能为我们的电路提供基本的触发信号，并且这种信号还可以进行调节，因此，对函数发生器的研究有着十分重要的实际意义[1]。
在学校实验室中我们常用的函数信号发生器绝大多数是有纯硬件电路搭建而成的，例如在一般的情况下，实验室中的函数发生器会采用像555一些特殊的芯片来设计，通过这种电路就可以产生三角波、正弦波和方波[2]。但是像这些用特殊的芯片设计而成的纯硬件电路，由于它们不采用单片机技术，所产生出来的信号会有很多不足之处，例如可调范围较小。另外一个方面这种电路设计的比较复杂，成本也比较高，控制方式也不够灵活。最重要的是由于现在的制造工艺问题，由纯硬件制作的信号发生器所需的大电容大电阻也很难制造，同时这些器件的精度也很难得到保证。所以现在世界各地的技术研究人员开始加深了对函数信号发生器的研究[3]。
1.2信号发生器的发展历史
随着科学技术的快速发展，特别是在电子技术领域，发生了很大的改变，信号的频率提升，幅值的提高，精度还有稳定性的改善都得到了很大的提高。如今的函数信号发生器种类也越来越多，功能选项也越来越强多，可以很简单并快速的模拟出各种所需要信号，并且在波形的种类，频率，幅值上都有了很大程度的提高。
在七十年代初期，波形发生器的种类主要有两大类：一类是正弦波，另一种是脉冲波，但是函数信号发生器却不是仅仅是这样，它需要能够向使用者提供多种类型的波形，但是想要产生其它的函数信号，就必需使用更为复杂的电路设计。处于这个阶段的函数信号发生器普遍使用的是模拟电子原件，那个时期的模拟器件才慢慢的开始发展起来，有很大一部分元器件外形十分庞大，元器件的各项参数也不怎么可靠，如果需要输出较为复杂的波形，电路的结构设计会变得异常复杂，此外，一个方面，会使制造的成本大大加高，另一个方面，由于采用的元器件的性能不够好，会使设计出来的函数信号发生器的波形失真比较大等缺点。还存在的主要问题可能会有两个方面，一方面是通过电位器调节来实现输出波形的幅值变化，因此很难把幅值定位到某一固定的值；另一方面是输出波形的占空比不能随时进行调节。
在 70 年代的后期，可编程微控制器、AD转换器件和 DA转换器件的诞生，各种硬件器器件性能的提升和软件控制方式的使用使得函数信号发生器的功能提升了不少，大大增强了函数信号发生器的性能。因此才能产生更加复杂多样的信号。这时期的函数信号发生器多以软件控制为主，其实质上是利用可编程控制器对 DA转换器的控制，就可以输出各种我们需要的常见信号[4]。
到了90 年代末期，生产出现了真正意义上的高性能的函数信号发生器，例如美国惠普公司就推出了型号为HP8710S 的函数信号发生器，这实际上是有 HP8710A器件和 HP2776A 器件所组成的。但是HP8710A 实际上也最多产生 8 种类型的信号，而且价格还比较昂贵。
到了 21 世纪初期，由于大规模集成电路技术的快速发展，出现了些多工作频率可以超过 0.8GHz 的DDI 集成电路，促进了信号发生器的快速发展，2003年期间，安捷伦科技有限公司的33210系列产品能产生最多15 种不同种类的信号，它的最高输出频率可以达到20MHz。
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