【正文】 常用的方法之一 。按照輸出波形分類可以分為：正弦信號(hào)發(fā)生器和非正弦信號(hào)發(fā)生器，非正弦信號(hào)發(fā)生器又包括：脈沖信號(hào)發(fā)生器，函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、掃頻信號(hào)發(fā)生器、數(shù)字序列波形發(fā)生器、圖形信號(hào)發(fā)常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 生器、噪聲信號(hào)發(fā)生器等。 盡管信號(hào)發(fā)生器已廣泛應(yīng)用到我們生活的方方面面，但是 市面上能看到的儀器 在頻率精度、帶寬、波形種類及程控方面都已不能滿足我們生活、實(shí)驗(yàn)和 工業(yè)生產(chǎn)等多方 面實(shí)際應(yīng)用的需求。 就 目前來說信號(hào)發(fā)生器的發(fā)展趨勢(shì)是向著低 功耗、寬頻率覆蓋、高頻率精度、自動(dòng)化、多功能和智能化的方向發(fā)展 。 第八章 參考文獻(xiàn) ................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 ................................. 9 AT89C51 簡(jiǎn)介 ....................................... 9 AT89C51 管腳說明 ................................... 9 AD9850 芯片簡(jiǎn)介 .................................. 12 系統(tǒng)硬件電路基本組成 .................................. 17 系統(tǒng)總體硬件框圖 ....................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。DAC0832 DAC square wave triangle wave and sine wave sawtooth wave. 常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 目 錄 摘 要 .......................................................... I Abstract....................................................... II 第一章 引言 .................................................... 1 ........................................... 1 ..................................... 2 ..................................... 3 生器中的應(yīng)用 ........................... 4 具有優(yōu)異的性能價(jià)格比 ............................... 4 控制功能強(qiáng) ......................................... 4 集成度高、體積小、可靠性高 ......................... 4 低電壓、低功耗 ..................................... 4 第二章 設(shè)計(jì)方案的確定 .......................................... 5 信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)要求 .................................... 5 設(shè)計(jì)方案的選擇 .......................................... 5 ........................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 所設(shè)計(jì)的 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器以單片機(jī) (AT89C51) 系統(tǒng) 為控制 中心 ，由晶體振蕩電路、地址產(chǎn)生電路 (直接數(shù)字頻率合成 DDS)、波形產(chǎn)生電路、控制電路及串行通訊電路組 成。常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 題目 ： 基于單片機(jī)的信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì) 二級(jí)學(xué)院： 專 業(yè)： 班級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 職稱： 評(píng)閱教師： 職稱： 2022 年 6 月 常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 I 摘 要 在 科學(xué)研究、工程教育及生產(chǎn)實(shí)踐中 ,我們經(jīng)常會(huì) 用到低頻信號(hào)發(fā)生器，而且，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，信號(hào)發(fā)生器也在不斷得進(jìn)步，現(xiàn)在的信號(hào)發(fā)生器體積越來越小、功能越來越強(qiáng)、功耗越來越低、體積越來越小，在我們生活中的各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用 。本文采用了直接數(shù)字頻率合成技術(shù)，較大幅度的提高了輸出波形的頻率， 可滿足輸出頻率 20Hz2MHz 的變化范圍； 采用串行通訊電路可以直接方便的通過上位機(jī)改變波形的頻率 ,確定輸出波形的類型。 DDS的原理 ............................................... 6 ..................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 鍵盤與顯示電路 ........................................ 18 矩陣鍵盤的設(shè)計(jì) ................................... 18 LCD顯示器的設(shè)計(jì) ................................. 19 幅度調(diào)節(jié) 的設(shè)計(jì) ........................................ 26 AD9850 外圍電路設(shè)計(jì) ..................................... 19 晶振的選擇 ........................................ 21 AD9850 與單片機(jī)接口電路 ........................... 22 濾波電路 .......................................... 22 輸出接口電路設(shè)計(jì) .................................. 24 第四章 軟件設(shè)計(jì) ............................................... 28 軟件總體流程 .......................................... 28 AD9850 控制字 ........................................... 31 系統(tǒng)初始化 ............................................. 29 鍵盤掃描及按鍵識(shí)別子程序 ............................... 33 ............................................ 34 常州工學(xué)院 電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第五章 總結(jié) .................................................. 35 第六章 測(cè)試結(jié)論 ................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 第九章 附錄 ................................................... 39 常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1 第一章 基于單片機(jī)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)概述 信號(hào)發(fā)生器現(xiàn)狀 隨著電子測(cè)量及電路實(shí)驗(yàn) ,儀器設(shè)備對(duì)信號(hào)發(fā)生器的廣泛需求 ,促使信號(hào)發(fā)生器發(fā)展迅速 ,種類增多而且性能 不斷 提高。 信號(hào)發(fā)生器作為一種常用的電子儀器，在生產(chǎn)、科研、測(cè)控、通訊等多個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。開發(fā)低功耗、寬頻帶，能產(chǎn)生多種波形并具 有程控等低頻的信號(hào)發(fā)生器就顯得更加重要和更具意義。按照信號(hào)發(fā)生器性能指標(biāo)可以分為一般信號(hào)發(fā)生 器和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器。不過這種電路 存在 一定 的缺點(diǎn)如：波形的質(zhì)量差、比較難控制、可以調(diào)節(jié)的范圍小、電路比較復(fù)雜和體積較大等。 70年代以前的波形發(fā)生器大都使用模擬電子技術(shù)，但是模擬器件組成的電路存在著一些缺點(diǎn)，比如說：尺寸大、價(jià)格貴、功耗大等，并且要產(chǎn)生相對(duì)來說比較復(fù)雜的信號(hào)波形，那么電路結(jié)構(gòu)就會(huì)非常復(fù)雜。 90年代末期，出現(xiàn)了一些真正的性能高、價(jià)格高的函數(shù)發(fā)生器、不過 HP公司生產(chǎn)了型號(hào)為 HP770S 的信號(hào)模擬裝置系統(tǒng)，它是由 HP8770A任意波形數(shù)字化和 HP1776A波形發(fā)生軟件組成的。 信號(hào)發(fā)生器技術(shù) 發(fā)展 方向 近些年來，函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下 幾個(gè)方面： （ 1）輸出波形頻率的不斷提高，讓信號(hào)發(fā)生器的應(yīng)用越來越廣泛。因此促進(jìn)了函數(shù)信號(hào)發(fā)生器向可以產(chǎn)生任意波形的方向發(fā)展，而且計(jì)算機(jī)語言的快速發(fā)展對(duì)信號(hào)發(fā)生器的軟件技術(shù)也起到了一定的促進(jìn)。因?yàn)?VXI總線的逐步成熟，而且對(duì)測(cè)量?jī)x器要求的增高，很多方面都使用 VXI系統(tǒng)來測(cè)量產(chǎn)生復(fù)雜的波形， VXI里面的系統(tǒng)資源辦證了它的優(yōu)勢(shì)，不過因?yàn)殚_發(fā) VXI模塊的周期較長(zhǎng)，還需要有 VXI機(jī)箱的配套，讓 VXI模塊局限于航空、軍事和國(guó)防等重大領(lǐng)域； 民用的方面， VXI 模塊還不如臺(tái)式的儀器方便。外形大小和價(jià)格 都要相對(duì)于過去類似的產(chǎn)品有很大的減少。 由于單片機(jī)的這種特殊的結(jié)構(gòu)形式， 在某些應(yīng)用領(lǐng)域中，它承擔(dān)了大中型計(jì)算機(jī)和通用微型計(jì)算機(jī) 所無法完成的一些工作；使其具有很多顯著的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)， 在各個(gè)領(lǐng)域中都得到了迅猛的發(fā)展。其邏 輯控制功能及運(yùn)行速度均高于同一檔次的微機(jī)。 4） 低電壓、低功耗 單片機(jī)大量用于攜帶式產(chǎn)品和家用消費(fèi)類產(chǎn)品，低電壓和低功耗尤為重要。只要對(duì)電路稍加修改，調(diào)整程序，即可完成功能升級(jí)。 方案二：采用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 ICL8038 集成的模擬芯片，它是可以同時(shí)產(chǎn)生方波、三角波、正弦波的專用集成電路。 方案四： 采用 AT89C51 和 專用直接數(shù)字合成ＤＤＳ芯片的函數(shù)發(fā)生器 ，能產(chǎn)生任意波形并達(dá)到很高的頻率，而且該方案電路較簡(jiǎn)單， 性價(jià)比高。各模塊的功能：波形產(chǎn)生由單片機(jī)控制模塊和數(shù)字合成模塊實(shí)現(xiàn)，濾波模塊及運(yùn)放模塊用來對(duì)波形進(jìn)行處理。 （ 3）數(shù)字合成和濾波模塊 DSS芯片 是本設(shè)計(jì)的核心 模塊 ， 主要 是 由相位累加器、正弦波形表、 D/A轉(zhuǎn)換器、低通濾波器組成 ，其基本組成 如圖 21。雖然的幅度增量是非線性的 ,但是它的相位增量卻是線性的 ,因此 DDS 利用相位增量 的線性變化，在時(shí)鐘脈沖 下，讓相位實(shí)現(xiàn)一個(gè)個(gè)步長(zhǎng)的增加，來決定輸出信號(hào)的頻率與精度。每 2N 是一個(gè)周期 ,周期過后寄存器中的數(shù)值歸零 ,如此循環(huán)、周 而復(fù)始的相加。 DAC 的分辨率會(huì)對(duì)輸出波形的精度產(chǎn)生較大影響 ； DAC 的分辨率越高 ,組成正弦波的階梯數(shù)就越多、越密集 ,形狀就越接近與正弦波形 ,輸出波形的精度也就越高。用戶通過鍵盤輸入的波形參數(shù)被 AT89S51接收，并經(jīng)其處理后將計(jì)算出的控制字傳送給 AD9850，由其輸出可控波形。由于將多功能 8位 CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 89C51 是一種高效微控制器。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的低八位。在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為低八位地址接收。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2口輸出地址的高八位。當(dāng) P3口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 ：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低八位字節(jié)。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 10./EA/VPP：當(dāng) /EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 ：來自反向振蕩器的輸出。 MCS51內(nèi)部都有一個(gè)反相放大器， XTAL XTAL2分別為反相放大器輸入和輸常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 12 出端，外接定時(shí)反饋元件以后就組成振蕩器，產(chǎn)生時(shí)鐘送至單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)部件。本設(shè)計(jì)選電容為 典型值 30pF，系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為 12MHz，晶振電路如圖 32所示。 其中單片機(jī)復(fù)位方式包括上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種，本設(shè)計(jì)中采用按鍵復(fù)位的方式來對(duì)AT89C51進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位電路如圖 32。 供電時(shí)僅為 155mW，擴(kuò)展工業(yè)級(jí)溫度范圍為 40～ 80℃ ，采用 28腳 SSOP表面封裝形式。此電阻設(shè)置了 DAC輸出電流的幅值，在 一般情況下 Iout=3mA。 AVDD：模擬電路電源。在此時(shí)鐘的上升沿， DDS將刷新已輸入到數(shù)據(jù)輸入寄存器中的頻率 (或相位 )字，使輸入數(shù)據(jù)寄存器歸零。這是整片的重新設(shè)置功能，即當(dāng)此腳置為高電平時(shí)，它清除 (除輸入寄存器 )所 有寄