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西南交通大学本科毕业设计（论文）（基于单片机的多功能函数信号发生器设计）年级:2011学号:2011XXXX姓名:XXX专业:电子信息工程指导老师:XXX年月西南交通大学本科毕业设计(论文)第Ⅰ页院系专业年级姓名题目指导教师评语指导教师(签章)评阅人评语评阅人(签章)成绩答辩委员会主任(签章)年月日西南交通大学本科毕业设计(论文)第Ⅱ页毕业设计（论文）任务书班级电子信息工程2学生姓名XXX学号2011XXX发题日期：2015年3月9日完成日期：毕业当年的6月日题目基于单片机的多功能函数信号发生器设计1、本论文的目的、意义信号发生器无论在我们的教学实验中，还是在严谨的科学研究中，它都发挥着不可替代的作用。但是我们都知道，实验室中用到的经典函数信号发生器产生的信号不够稳定，频率和幅值容易发生抖动，因为它们使用纯硬件设计。并且它们往往价格还很昂贵。而使用单片机为主控的信号发生器有着设计方便、价格便宜，易于扩展等优点。所以本文就用单片机来设计多功能函数信号发生器，没有传统信号发生器的那些缺点。这不仅能提高个人的思维动手能力水平，还将会进一步扩大单片机的发展。2、学生应完成的任务研究的目的和意义：设计新型的函数信号发生器；系统设计：比较各个设计方案，选取一个比较合适的设计方案；硬件设计：包括使用Proteus软件搭建仿真模型和焊接信号发生器实物；软件设计：用Keil软件编写程序并能使仿真和实物能正常运行并产生波形；总体研究结论：总结设计函数信号发生器过程中遇到的问题和得到的收获。西南交通大学本科毕业设计(论文)第Ⅱ页3、论文各部分内容及时间分配：（共16周）第一部分资料收集、整理和方案提出(2周)第二部分总体设计方案和组成方案图(2周)第三部分实现过程(3周)第四部分仿真分析和硬件验证(5周)第五部分论文书写、整理和装订(3周)评阅及答辩(1周)备注指导教师：关海川2015年3月9日审批人：2015年月日西南交通大学本科毕业设计(论文)第Ⅳ页摘要信号发生器也叫振荡器或者信号源，在现如今的科学研究和生产实践中有着很重要的作用。但是现在的函数信号发生器在价格上不够经济实惠，有些甚至还很昂贵。而基于AT89C51单片机开发的函数信号发生器就可以在价格上做到经济实惠。根据傅里叶变换原理，各种波形都可以用三角函数的相关表达式表示出来。函数信号发生器可以产生多类波形，比如三角波、锯齿波、方波和正弦波。本文则通过51单片机加上一些外设，来完成波形的输出与控制。外围的键盘控制输出波形的种类和频率的大小，运放搭配可变电阻可以调节输出波形的幅值，LCD可以用来显示输出波形的相应信息。在输出端使用DAC0832芯片可以对单片机输出的数字信号进行D/A转换，再通过两级放大对波形进行调整，最终在示波器上显示出来。关键词：信号发生器单片机D/A转换波形调整频率调整西南交通大学本科毕业设计(论文)第V页AbstractSignalgeneratorisalsocalledsourceoroscillator.Itplaysanimportantroleinproductionpracticeandtheresearchofscienceandtechnology.Now,thepriceofthespecialwaveformgeneratorisnoteconomicandsomearequiteexpensive.WhilethefunctionsignalgeneratorbasedonAT89C51isquiteaffordable.Asweknow,itcanberepresentedwithtrigonometricfunctionequationforkindsofwaveformcurve.Theonecanproducevariouswaveform,suchastrianglewave,sawtoothwave,squarewaveandsinewaveisusuallycalledfunctionsignalgenerator.Functionsignalgeneratorisbroad-spectrumincircuitexperimentandtestequipment.Itcancontrolthetypeandtheoutputfrequencyofthewaveformwhenthesinglechipareequippedwiththekeyboard.Andtheoutputrangecanbechangedwhenwechangethesizeofvariableresistorwhichisapartofoperationalamplifier.AlsowhenitcoupledwiththeLCD,theinformationofoutputcanbedisplayed.Itcanbesurethatitisdigitalsignalthatcomefromthemicrocontroller.SowecanaddtheDAC0832ontheoutputsideforD/Aconversion.Withthetwolevelsofop-ampwecanadjustwaveform.Finallyitcanbedisplayedontheoscilloscope.keywords：signalgenerator，AT89C51，D/Aconversion，waveadjust，frequencyadjust西南交通大学本科毕业设计(论文)第VI页目录第1章绪论............................................................11.1课题研究背景...................................................11.2单片机的特点和在信号发生器中的应用.............................11.3波形介绍.......................................................3第2章系统设计........................................................52.1方案选择.......................................................52.2框图设计.......................................................52.3单片机模块.....................................................62.4按键控制及显示电路设计........................................102.5D/A转换电路...................................................112.5.1D/A转换的必要性.........................................112.5.2DAC0832的特性及应用.....................................122.6显示电路......................................................142.6.1两个显示电路.............................................142.6.2LCD1602工作原理.........................................162.7放大电路......................................................212.7.1放大电路设计.............................................212.7.2LM358及其应用...........................................22第3章软件仿真及程序编写.............................................243.1仿真软件和编程软件............................................243.2整体电路仿真原理图............................................263.3程序编写思路及编写结果........................................273.4仿真结果......................................................28第4章硬件调试.......................................................314.1硬件电路焊接..................................................314.2硬件调试及输出验证............................................32结论..................................................................33致谢..................................................................34参考文献..............................................................35附录1................................................................36附录2................................................................37西南交通大学本科毕业设计(论文)第1页第1章绪论1.1课题研究背景近年来，计算机的发展在我们生活中的各个领域都有的很大的进步，以单片机为核心的一些智能产品也越来越常见。信号发生器一直以来都是实验中的重要工具。在科技不断发展的同时，我们也有了很多新的测试仪器和测试手段。所以信号发生器也在测试仪器中扮演者很重要的角色，因此研究和设计信号发生器有着很重要的意义。而研究者也可以根据信号发生器产生的各种波形来完成各种实验和研究，比如说可以测定信号发生器产生信号的各种参数，也可以用产生的已知信号作为其他电路的激励源。实验室中常用的传统信号发生器大多为纯硬件电路搭建，比如一般情况下，实验室会采用555等一些特殊芯片来设计信号发生器，此电路可以产生正弦波、三角波和方波。像这种由特殊芯片设计的纯硬件电路，它们虽然不采用单片机，但是产生出来的波形有很多缺点，比如说可调范围小。同时这种电路设计复杂，成本高，控制也不够灵活精确。而且由于现在制造工艺的问题，纯硬件信号发生器所需要的大电容电阻也比较难制造，同时它们的精度也难以保证。所以现在各国对信号发生器的研究也加大了很多，我们也理应当对信号发生器做更深层次的研究和探索。本文则利用单片机控制的灵活性、外设处理能力较强等特点，实现幅度与频率可调的多种函数波形，这就克服了传统信号发生器的缺点，同时根据程序的易调节与易控制的特点，比较容易、方便实现调频功能，具有良好的实用性。1.2单片机的特点和在信号发生器中的应用当今社会是科学技术和设备仪器高度智能化飞速发展的信息化社会，电子科学技术也在发展和进步，这些技术的发展正在一点点的改变社会。单片机的应用在现代电子技术领域中在不断扩大，所以这也引起了传统控制和检测技术的改变。而单片机在智能设备仪器和智能家居中系统和智能办公系统等很多领域都得到了很广泛的应用，因