【正文】 存檔日期： 存檔編號： 徐 州 師 范 大 學 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 論 文 題 目： 多波形函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計 姓 名： 學 號： 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 年 級： 0 6 級 指 導 教 師： 科文學院 教務(wù) 部 印制 I 摘 要 波形發(fā)生器是電子設(shè)計以及教學、科研中應(yīng)用最廣泛的儀器之一。如果能用相對簡單的實現(xiàn)方式和較少的成本產(chǎn)生具有優(yōu)秀穩(wěn)定度和精確度的常用波形，無疑將在這些領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。 本文 在介紹 馬克西姆公司 MAX038芯片基本特性 的基礎(chǔ)上 ， 論述了采用 MAX038 芯片 來設(shè)計多波形函數(shù)信號發(fā)生器的原理以及整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 輔以控制軟件和特別的外圍電路設(shè)計，就能實現(xiàn)一個低成本、多功能、高精度、輸出頻率連續(xù) 可調(diào)的頻率合成式波形發(fā)生器。并 對其振蕩頻率控制、信號輸出幅度控制、 頻率和幅度的 控制 作了 比 較詳細的論述。 最后 根據(jù) MAX038的特點， 設(shè)計了控制程序和外圍電路。 該函數(shù)信號發(fā)生器可輸出三角波、方波、正弦波。 關(guān)鍵詞 ： MAX038 函數(shù)信號 單片機 II Abstract A waveform generator is one of the instruments most in use in electronic design, teaching and scientific research. If a low cost waveform generating circuit provides excellent stabilization and precision, it will be obviously wide used in the aspacts above. Based on the introduction of MAX038, I discussed the principle and the whole frame of the digital function signal generator and some particular hardware environment can produce a low cost , multifunction, precision frequency synthesized waveform generator which will provide a frequency output adjusted continuously. I described the control of the oscillatory frequent, amplitude and the digital display in detail. According to the functions and structure feat hers of MAX038 , additional control software , DAC circuit and digital auto frequency range switch circuit are designed to avoid trouble some manual switches and imprecise output frequency of most other generators. The generator can output three kinds of waves: sine wave, square wave, triangle wave. Key words: MAX038。 Function Signal。 Singlechip microprocessor III 目 錄 摘 要 ............................................ I Abstract ......................................... II 論 .......................................... 1 概述 ........................................................ 2 設(shè)計指標 .................................................... 2 方案論證與比較 .............................................. 2 MAX038 芯片介紹 .............................................. 3 芯片引腳 .................................................... 4 系統(tǒng)框圖及原理 .............................................. 6 頻段調(diào)節(jié)控制 ................................................ 7 頻率、幅值、占空比控制 ...................................... 8 輸出信號的放大處理 ......................................... 10 本章小結(jié) .................................................. 10 3．系統(tǒng)硬件的設(shè)計 ................................. 11 系統(tǒng)總體設(shè)計 ............................................... 11 單片機介紹及外圍電路 ....................................... 11 頻率、占空比調(diào)節(jié) ........................................... 14 輸出信號的放大處理 ......................................... 16 電源電路 ................................................... 17 鍵盤設(shè)計 ................................................... 18 本章小結(jié) ................................................... 18 4．系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖 .............................. 19 主程序流程圖 ............................................... 19 5. 系統(tǒng)分析總結(jié)與展望 .............................. 20 致謝 ............................................ 22 參考文獻 ......................................... 23 IV 附 錄 ........................................... 25 1 單片機程序 ................................................... 25 2 系統(tǒng)完整電路圖 ............................................... 28 徐州師范大學本科生畢業(yè)設(shè)計 多 波形函數(shù)信號發(fā)生器 的設(shè)計 1 論 在現(xiàn)代社會中 ， 自動化技術(shù)早已 滲透到 社會 生產(chǎn) 的各個領(lǐng)域中。高精度、寬頻率、 高穩(wěn)定性的信號發(fā)生器對于所屬整體系統(tǒng)性能的改善和提高起著至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)的 函數(shù)信號 波形發(fā)生器 如 8098 等等， 通常由晶體管、運放 IC 等分立元件制成。其發(fā)出 的信號的穩(wěn)定性 ， 信號的失真度 ， 頻率的范圍大小 ， 都不是很理想。于此相比 ， 基于 MAX038 的 多波形函數(shù)信號發(fā)生器具有 信號輸出 頻率高、波形穩(wěn)定、失真小、可控性強 等特點 。利用信號 進行儀器的 控制已 是自動控制 理論 中的一個重要的手段 。 那么 ， 一個幅度、頻 率、穩(wěn)定性、占空比以及波形可調(diào)的信號發(fā)生器的設(shè)計和完成更具有實際 價值。只要將這個 函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)的設(shè)計 思路掌握 好 ， 不但 可以融會貫通所學的專業(yè)知識 ， 還可以在今后 的工作中 作為參考 ， 用來控制其他設(shè)備。 多波形函數(shù) 信號發(fā)生器是電子實驗室的基礎(chǔ) 設(shè)備之一 ， 目前各類學校 廣泛使用的是標準產(chǎn)品 ， 雖然功能齊全、性能指標 高 ， 但 價格較貴 。本文介紹一種由 馬克西姆公司 MAX038 設(shè)計的簡易信號發(fā)生器 ， 該器件 結(jié)構(gòu)簡單 ， 雖然 性能指標趕不上標準信號發(fā)生器 ， 但 能 滿足一般的實驗要求。 其成本低、體積小、便于攜帶等特點 ， 亦可作為電子產(chǎn)品維修人員的 隨身設(shè)備之一。 基于 MAX038 的 多波形函數(shù) 信號發(fā)生器設(shè)計 ，本 課題的設(shè)計目的是充分運用大學期間所學的專業(yè)知識 ，結(jié)合 現(xiàn)在 正在使用的信號發(fā)生器的基本功能 ，完成一個基本 系統(tǒng)的設(shè)計全過程。通過 MAX038 來產(chǎn)生一系列有規(guī)律的幅度和頻率可調(diào)的 方波、三角波和正弦波， 這樣的一個 多波形函數(shù) 信號發(fā)生器在控制領(lǐng)域有 著 相當廣泛的應(yīng)用范圍。 本文主要分五大部分：緒論、系統(tǒng)概述和設(shè)計方案、硬件部分、軟件部分、總結(jié)。緒論 首先對課題背景和所涉及的技術(shù)領(lǐng)域進行 介紹；第一章對系統(tǒng)所要完成的功能 進行講解 ， 確定系統(tǒng)的主要參數(shù) ， 第二章對系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和各部分組成進行簡要的介紹；第三章 軟件部分 ， 這部分重點介紹了主程序的流程圖 及 驅(qū)動程序。最后對 全文 進行了總結(jié) 與展望 。徐州師范大學本科生畢業(yè)設(shè)計 多 波形函數(shù)信號發(fā)生器 的設(shè)計 2 2．系統(tǒng)概述和方案設(shè)計 概述 信號發(fā)生器又稱信號源或振蕩器 ， 在生產(chǎn)實踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的信號發(fā)生器又稱信號源或振蕩器 ， 在生產(chǎn)實踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來表示。能夠產(chǎn)生多種波形 ， 如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號發(fā)生器。函數(shù)信號發(fā)生器在電路實驗和設(shè)備檢測中具有十分廣泛的用途。例如在通信、廣播、電視系統(tǒng)中 ， 都需要射頻（高頻）發(fā)射 ， 這里的射頻波就是載波 ， 把音頻（低頻）、視頻信號或脈沖信號運載出去 ， 就需要能夠產(chǎn)生高頻的振蕩器。在工 業(yè)、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)學等領(lǐng)域內(nèi) ， 如高頻感應(yīng)加熱、熔煉、淬火、超聲診斷、核磁共振成像等 ， 都需要功率或大或小、頻率或高或低的振蕩器。 設(shè)計指標 信號發(fā)生器能產(chǎn)生正弦波、方波和三角波三種周期性波形 ， 輸出信號頻率在～ 20MHz 范圍內(nèi)可調(diào) ， 輸出信號頻率可分段調(diào)節(jié)：在 ～ 1Hz 范圍內(nèi)步步進間隔為 ， 在 1Hz～ 10Hz 范圍內(nèi)步進間隔為 1Hz， 在 10Hz～ 1KHz 范圍內(nèi)步進間隔為 10Hz；在 1KHz～ 20MHz 范圍內(nèi)步進間隔為 1KHz。輸出信號頻率值可通過鍵盤進行設(shè)置；在 1KW 負載條件下 ， 輸 出正弦波信號的電壓峰 峰值在 0～20V 范圍內(nèi)可調(diào)；輸出信號波形無明顯失真。 方案論證與比較 函數(shù)信號發(fā)生器的實現(xiàn)方法通常有以下幾種： 方案一：用分立元件組成的函數(shù)發(fā)生器：通常是單函數(shù)發(fā)生器且頻率