【正文】 目 錄1 緒 論 .....................................................1 課題背景 ..........................................................1 波形發(fā)生器的發(fā)展現(xiàn)狀 ..............................................1 波形發(fā)生器的發(fā)展趨勢 ..............................................2 本文研究的主要內(nèi)容 ................................................22 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 ...........................................3 概述 ..............................................................3 系統(tǒng)硬件設(shè)計方案 ..................................................4 系統(tǒng)軟件設(shè)計方案 ..................................................5 單片機的選擇 ......................................................63 功能模塊電路設(shè)計 ..........................................10 波形產(chǎn)生電路的設(shè)計 ...............................................10 鍵盤輸入電路設(shè)計 .................................................11 顯示電路的設(shè)計 ...................................................12 顯示驅(qū)動的設(shè)計 ...................................................13 運算放大器的設(shè)計 .................................................14 系統(tǒng)總原理 .......................................................154 程序設(shè)計 ..................................................16 基于單片機的波形發(fā)生器的程序設(shè)計 .................................165 系統(tǒng)仿真與驗證 ............................................20 系統(tǒng)仿真圖與波形圖 ...............................................20結(jié) 論 ......................................................22致 謝 ......................................................23參考文獻 ....................................................2411 緒 論 課 題 背 景波形發(fā)生器是一種廣泛應(yīng)用于電子電路、自動控制和科學(xué)試驗等領(lǐng)域的信號源。比如電參量的測量、雷達、通信、電子對抗與電子系統(tǒng)、宇航和遙控遙測技術(shù)等等，從某種意義上說高質(zhì)量信號源更是實現(xiàn)高性能指針的關(guān)鍵，很多現(xiàn)代電子設(shè)備和系統(tǒng)的功能都直接依賴于所用信號源的性能，因此高質(zhì)量信號源被人們喻為眾多電子系統(tǒng)的“心臟” 。隨著通信、雷達、的不斷發(fā)展，對信號源的頻率穩(wěn)定度、頻譜純度、頻率范圍和輸出頻率的個數(shù)以及信號波形的形狀提出越來越多的要求。為了提高信號源輸出頻率穩(wěn)定度，可以采用晶體振蕩器等方法來解決。為了滿足頻率個數(shù)多的要求，可以采用頻率合成技術(shù)，即通過對頻率進行加、減、乘、除的運算，可從一個高穩(wěn)定度和高準確度的標準頻率源，產(chǎn)生大量的具有同一穩(wěn)定度和準確度的不同頻率。傳統(tǒng)的波形發(fā)生器只能產(chǎn)生一些常規(guī)的信號如正弦波、方波、脈沖波、三角波等。隨著科學(xué)實驗研究的需求的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的波形發(fā)生器在一些特定的場合已經(jīng)不能滿足要求，因為在許多應(yīng)用研究領(lǐng)域中,不但需要一些規(guī)則的信號,而且還需要一些不規(guī)則的信號用于系統(tǒng)特性的研究。如電鍍電源對于鍍層影響、電子設(shè)備的性能指針測試、及對系統(tǒng)中各種瞬變波形和電子設(shè)備中出現(xiàn)的各種干擾的模擬等研究中，就需要能提供一些非常規(guī)的測試信號以至于任意波形信號的信號源，即能產(chǎn)生現(xiàn)場所需要波形的任意波形發(fā)生器(Arbitrarry WaveformGenerator,AWG)。對任意波形發(fā)生器的研制開發(fā)我國起步晚，技術(shù)大大落后于國外先進技術(shù)。因此，開發(fā)高性價比的任意波形發(fā)生器是迫在眉睫，對發(fā)展我國電子行業(yè)有著非常重大的意義，具有廣泛的應(yīng)用前景，與國外同類產(chǎn)品保持在性價比上的優(yōu)勢，可打破國外的技術(shù)壟斷和封鎖。 波 形 發(fā) 生 器 的 發(fā) 展 現(xiàn) 狀任意波形發(fā)生器是在 1975 年開發(fā)成功的，從此，信號發(fā)生器產(chǎn)品增加了一個新品種。在任意波形發(fā)生器作為測量用信號激勵源進入市場之前，為了產(chǎn)生非正弦波信號，已使用函數(shù)發(fā)生器提供三角波、斜波、方波等幾種特殊波形。聲音和振動分析需要復(fù)雜調(diào)制的信號源，以便仿真真實的信號，只有借助任意2波形發(fā)生器，例如醫(yī)療儀器測試往往需要心電波形，任意波形發(fā)生器很容易產(chǎn)生各種非標準的振動信號。 早期的任意波形發(fā)生器主要著重音頻頻段，現(xiàn)在的任意波形發(fā)生器已擴展到射頻頻段，它與數(shù)字示波器（DSO）密切配合，只要數(shù)字示波器捕獲的信號，任意波形發(fā)生器就能復(fù)制出同樣的波形。在電路構(gòu)成上，數(shù)字示波器是模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，任意波形發(fā)生器是數(shù)字/模擬的逆轉(zhuǎn)換，目前任意波形發(fā)生器的帶寬達到 2GHz，足夠仿真許多移動通信、衛(wèi)星電視的復(fù)雜信號。任意波形發(fā)生器在原理上可仿真任意波形，只要數(shù)字示波器或其它記錄儀捕捉到的波形，任意波形發(fā)生器都可復(fù)制出，特別有用的是仿真單次偶發(fā)的信號，例如地震波形、汽車碰撞波形等等。 波 形 發(fā) 生 器 的 發(fā) 展 趨 勢任意波形發(fā)生器的發(fā)展趨勢是更高取樣率，更高分辨率和更大存儲量，目前實時帶寬超過 1GHz 的產(chǎn)品比較少，而且分辨率只有 8 位，不能滿足快速發(fā)展的移動通信和高速網(wǎng)絡(luò)的測量要求。與數(shù)字存儲示波器相比，任意波形發(fā)生器的全面指標存在明顯差距，前者的取樣率達到 20GS/s 和帶寬 6GHz，后者的取樣率是 。任意波形發(fā)生器首先要趕上數(shù)字存儲示波器，然后再往前發(fā)展，因為在電路構(gòu)成方面，任意波形發(fā)生器的核心部件是高速數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，它的工藝潛力還很大，顯然缺少的是市場需求。 本 文 研 究 的 主 要 內(nèi) 容波形發(fā)生器采用單片機技術(shù)，通過軟件設(shè)計和硬件電路，產(chǎn)生數(shù)字式的正弦波、方波、三角波幅值可調(diào)的信號。信號頻率，可通過鍵盤輸入，并顯示。要求產(chǎn)生的數(shù)字信號干擾小，輸出穩(wěn)定，可靠性高，設(shè)計要求：（1）能產(chǎn)生正弦波、方波、三角波 3 種周期性波形。（2）用鍵盤輸入可生成正弦波的基波及各次諧波單獨的波形，也可生成基波和各次諧波線形組合的波形。（3）輸出波形的頻率可以通過鍵盤輸入進行粗調(diào)。（4）輸出波形幅度范圍可通過可變電阻任意調(diào)整。（5）具有顯示輸出波形類型、及其粗調(diào)頻率和幅度的功能。32 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 概 述波形發(fā)生器一般是指能自動產(chǎn)生正弦波、三角波、方波電壓波形的電路或儀器。根據(jù)用途不同，有產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器，使用的器件可以是分立器件(如低頻信號函數(shù)發(fā)生器 S101 全部采用晶體管 )，也可以