【正文】 值和頻率。 單片機電源40腳是電源：AT89C52工作電源電壓為5（1+）V，且典型值為5V；在線路中，電源去藕是一個關鍵問題。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。 　　/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 　　口管腳 備選功能 　　 RXD（串行輸入口） 　　 TXD（串行輸出口） 　　 /INT0（外部中斷0） 　　 /INT1（外部中斷1） 　　 T0（記時器0外部輸入） 　　 T1（記時器1外部輸入） 　　 /WR（外部數據存儲器寫選通） 　　 /RD（外部數據存儲器讀選通） 　　P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 　　P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。 　　P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。可編程串行通道 　　1288位內部RAM 　　壽命：1000寫/擦循環(huán) 　　 AT89C52 DIP封裝芯片它有40個管腳，分成兩排，每一排各有20個腳，其中左下角標有箭頭的為第一腳，然后按逆時針方向依次為第2腳、第3腳……第40管腳。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。目前，在我國，單片機已經廣泛地應用于只能儀表、機電設備過程控制、自動檢測、家用電器和數據處理等各個方面。 ，波形的選擇是通過單刀三置開關SW1來實現的，頻率調節(jié)依靠可變電阻RV3和電容C1，幅值調節(jié)通過程控增益放大器AD603調節(jié)，為了使放大器不會干擾波形，在放大器前接入一個電壓跟隨器。 圖 ICL8038典型接法針對以上電路失真無法調節(jié)的缺點，我們改進方案，實現正弦波正負失真的可調。在實測中得到正弦信號的失真度可達0．5左右。　　正弦函數信號由三角波函數信號經過非線性變換而獲得。　　在以上基本電路中很容易獲得3種函數信號，假如電容器在充電過程和在放電過程的時間常數相等，而且在電容器充放電時，電容電壓就是三角波函數，三角波信號由此獲得。因此，ICL8038能輸出方波、三角波和正弦波等三種不同的波形其中，振蕩電容C由外部接入，它是由內部兩個恒流源來完成充電放電過程。三角波經正弦波變換器變成正弦波后由腳2輸出。由于I2I1，因此電容C放電，vc隨時間線性下降。在圖31中，ICL8038由恒流源II2，電壓比較器CC2和觸發(fā)器等組成。（5）外圍電路非常簡單，易于制作。（3）輸出波形的失真小。15V內選取。該芯片性能特點：具有在發(fā)生溫度變化時產生低的頻率漂移，最大不超過50ppm／℃；具有正弦波、三角波和方波等多種函數信號輸出；正弦波輸出具有低于1％的失真度；三角波輸出具有0．1％高線性度；工作變化周期寬，2％～98％之間任意可調；高的電平輸出范圍，從TTL電平至28V；易于使用，只需要很少的外部條件。該章的作用是為下文的具體介紹做了個鋪墊。（5）鍵盤子程序：通過掃描單片機I/O端口確定是否有鍵按下，并判斷按下的是何種功能的按鍵。其主要完成的設計有以下幾個部分： （1）主程序的設計：完成系統(tǒng)的初始化，各部分的配置以及在主循環(huán)中進行系統(tǒng)的工作狀態(tài)檢測。通過以上的介紹，該信號發(fā)生器具有以下幾個功能：（1）通過按鍵能輸出三角波、正弦波、方波等幾種常用的波形。模塊介紹：（1）4*4鍵盤模塊：實現波形的切換、幅值的控制和頻率的控制。它是本制作的核心，通過鍵盤輸入，單片機AT89C52可控制ICL8038的輸出波形類型的選擇，并可由鍵盤設定電壓值及頻率，再經由單片機程控輸出數字信號，經過D/A轉換器輸出對ICL8038的實現頻率和幅度的調控。ICL 8038 是一種具有多種波形輸出的精密振蕩集成電路, 只需調整個別的外部元件就能產生從 ～300kHz的低失真正弦波、三角波、矩形波等脈沖信號。根據以上比較，采用方案一。 信號幅值控制部分方案一：采用可編程放大器，電路簡單，對放大倍數以及信號輸出電壓有較高的要求，需要對輸出電壓進行預先處理。該方案實現簡單，電路簡單，可以參考。在設計的過程中，我們針對信號發(fā)生部分、信號幅值控制部分、信號幅值控制部分進行不同方案的比較。主要包括主程序的設計，幅值調節(jié)程序，幅值調節(jié)程序，波形選擇程序和鍵盤程序等設計。主要介紹了信號發(fā)生器的整體結構，信號發(fā)生器的主電路結構及工作方式，本文基于ICL8038的信號發(fā)生器的整體方案設計。本文主要安排五個章節(jié)介紹基于單片機的信號發(fā)生器。 （3）隨著信息技術蓬勃發(fā)展，臺式儀器在走了一段下坡路之后，又重新繁榮起來。 （2）與VXI資源結合。波形發(fā)生器通常允許用一系列的點、直線和固定的函數段把波形數據存入存儲器。不久以后，Analogic公司推出了型號為 Data2020的多波形合成器，Lecroy 公司生產的型號為9100 的任意波形發(fā)生器等。在 70 年代后，微處理器的出現，可以利用處理器、A/D/和 D/A，硬件和軟件使波形發(fā)生器的功能擴大，產生更加復雜的波形。函數波形發(fā)生器具有連續(xù)的相位變換、和頻率穩(wěn)定性等優(yōu)點，不僅可以模擬各種復雜信號，還可對頻率、幅值、相移、波形進行動態(tài)、及時的控制，并能夠與其它儀器進行通訊，組成自動測試系統(tǒng)，因此被廣泛用于自動控制系統(tǒng)、震動激勵、通訊和儀器儀表領域。在科學研究和生產實踐中，如工業(yè)過程控制，生物醫(yī)學，地震模擬機械振動等領域常常要用到低頻信號源。波形發(fā)生器也稱函數發(fā)生器，作為實驗信號源，是現今各種電子電路實驗設計應用中必不可少的儀器設備之一。低頻信號發(fā)生器設計低頻信號發(fā)生器設計畢業(yè)論文目錄摘要 IAbstract I1 緒論 1 1 1 3 2 信號發(fā)生器的總體方案設計 4 信號發(fā)生器的總體方案 4 信號發(fā)生部分 4 信號幅值控制部分 4 信號頻率控制部分 5 5 軟件總體方案 6 本章小結 7 3 信號發(fā)生器的硬件電路設計 8 8 ICL8038內部原理 9 電路分析 10 單片機最小系統(tǒng) 12 主要特性 13 管腳說明（） 14 單片機電源 17 頻率控制模塊 17 幅值控制模塊 18 幅值控制模塊的原理 18 AD603簡介 19 D/A轉換原理介紹 20 DAC0832引腳介紹 21 23 鍵盤控制模塊 25 本章小結 27 4 信號發(fā)生器的軟件設計 28 主程序流程圖 28 頻率調節(jié)子程序設計 29 幅值調節(jié)子程序設計 30 32 矩陣鍵盤子程序設計 33 仿真結果 35 仿真軟件protues簡介 35 方波、正弦波、三角波的產生 36 37 38 信號頻率的調節(jié) 39 本章小結 40 5 結論 41 謝辭 42 參考資料 43 附件1總電路圖 44 附錄2 外文資料翻譯 46 53 1 緒論在電子工程、通信工程、自動控制、遙測控制、測量儀器、儀表和計算機等技術領域，經常需要用到各種各樣的信號波形發(fā)生器。目前，市場上常見的波形發(fā)生器多為純硬件的搭接而成，且波形種類有限，多為鋸齒波，正弦波，方波，三角波等波形。而由硬件電路構成的低頻信號其性能難以令人滿意，而且由于低頻信號源所需的RC很大；大電阻，大電容在制作上有困難，參數的精度亦難以保證；體積大，漏電，損耗顯著更是致命的弱點。在 70 年代前，信號發(fā)生器主要有兩類：正弦波和脈沖波，而函數發(fā)生器介于兩類之間，能夠提供正弦波、余弦波、方波、三角波、上弦波等幾種常用標準波形，產生其它波形時，需要采用較復雜的電路和機電結合的方法。這時期的波形發(fā)生器多以軟件為主，實質是采用微處理器對 DAC的程序控制，就可以得到各種簡單的波形。 到了二十一世紀，隨著集成電路技術的高速發(fā)展，出現了多種工作頻率可過 GHz 的DDS 芯片，同時也推動了函數波形發(fā)生器的發(fā)展，2003 年，Agilent的產品 33220A能夠產生 17 種波形，最高頻率可達到 20M，2005 年的產品N6030A 能夠產生高達 500MHz 的頻率，采樣的頻率可達 。同時可以利用一種強有力的數學方程輸入方式，復雜的波形可以由幾個比較簡單的公式復合成 v=f (t)形式的波形方程的數學表達式產生。目前，波形發(fā)生器由獨立的臺式儀器和適用于個人計算機的插卡以及新近開發(fā)的VXI模塊。不過現在新的臺式儀器的形態(tài)，和幾年前的己有很大的不同。第一章為緒論部分。第三章為信號發(fā)生器的硬件設計。第五章為結論部分。 信號發(fā)生部分方案一：采用震蕩電路（如RC振蕩電路或555震蕩電路）實現頻率的連續(xù)調節(jié)，通過波形變換電路得到所需的波形。方案三：采用單片機、FPGA、DDS芯片等通過軟件編程生成波形數據，在經過D/A轉換電路實現模擬信號輸出。方案二：采用數字電位器，該方式能通過單片機控制，實現幅值的調節(jié)。 信號頻率控制部分方案一：采用純可變電阻調節(jié)，改變函數信號發(fā)生器芯片ICL8038輸出波形的頻率，該方法還得通過頻率計來得出頻率，實現太繁瑣。輸出波形的頻率和占空比還可以由電流或電阻控制。硬件總體方案如下圖所示。（2）幅值控制模塊：通過單片機控制程控增益放大器AD603，改變其反饋電阻的大小，實現幅值的變化。（2）通過按鍵能實現幅值的連續(xù)可調。（2）波形產生電路的編程：完成通過按鍵選擇波形類型的輸出。然后根據鍵值轉入相應的入口執(zhí)行相應的按鍵子程序 本章小結本章主要介紹了信號發(fā)生器設計的總體思路。3 信號發(fā)生器的硬件電路設計本章將介紹信號發(fā)生器的電路設計原理，對各個功能模塊分別進行討論，主要包括波形產生電路、單片機控制電路、頻率控制電路、幅值調節(jié)電路和鍵盤電路。ICL8038是精密波形產生與壓控振蕩器，其基本特性為：可同時產生和輸出正弦波、三角波、方波等波形。電源電流約15mA。正弦波失真度＜5%，經過仔細調整后，%。通過調節(jié)外部阻容元件值，即可改變振蕩頻率，產生高質量的中、低頻正弦波，矩形波（或方波，窄脈沖）,三角波（或鋸齒波）等函數波形，其應用領域比普通單一波形的信號發(fā)生器更為廣闊。電壓比較器CC2的門限電壓分別為2VR/3和VR/(VR=VCC+VEE)，電流源I1和I2的大小可通過外接電阻調節(jié)，且I2必須大于I1。當vc下降到vc≤VR/3時，比較器C2輸出發(fā)生跳變，使觸發(fā)器輸出端Q又由高電平變?yōu)榈碗娖?，I2再次斷開，I1再次向C充電，vc又隨時間線性上升。因此，ICL8038能輸出方波、三角波和正弦波等三種不同的波形與下降時間相等，就產生三角波輸出到腳3。恒流源2的工作狀態(tài)是由恒流源1對電容器C連續(xù)充電，增加電容電壓，從而改變比較器的輸入電平，比較器的狀態(tài)改變，帶動觸發(fā)器翻轉來連續(xù)控制的。由于觸發(fā)器的工作狀態(tài)變化時間也是由電容電壓的充放電過程決定的，所以，觸發(fā)器的狀態(tài)翻轉，就能產生方波函數信號，在芯片內部，這兩種函數信號經緩沖器功率放大，并從管腳3和管腳9輸出。利用二極管的非線性特性，可以將三角波信號的上升成下降斜率逐次逼近正弦波的斜率。其精度效果相當滿意。由于該芯片所產生的正弦波是由三角波經非線性網絡變換而獲得。這個電路已經可以產生方波、正弦波和三角波，下一步設計用單片機控制按鍵來選擇波形以及波形幅值和頻率的調節(jié)。本系統(tǒng)采用AT89C52單片機，該單片機AT89C52是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C52是一種高效微控制器，AT89C2052是它的一種精簡版本。AT89C52單片機的功能： 主要特性數據保留時間：10年 　　32可編程I/O線 　　低功耗的閑置和掉電模式 當P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。這是由于內部上拉的緣故。 　　P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。 　　RST：復位輸入。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。整個線路往往會由于電源引線而產生電路諧振，當有大的瞬時變化時，也會產生尖峰干擾信號。P0口接D/A轉換芯片，控制波形輸出的頻率。另外單片機EA/VP端接口接電源，為單片機提供電源。由單片機編碼計數器，由兩個按鍵調節(jié)電容容值的增減，從而控制輸出信號