【正文】 入存儲器。在 70 年代后，微處理器的出現(xiàn)，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(chǎn)生更加復雜的波形。在科學研究和生產(chǎn)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。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(jié) 7 3 信號發(fā)生器的硬件電路設計 8 8 ICL8038內(nèi)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(zhuǎn)換原理介紹 20 DAC0832引腳介紹 21 23 鍵盤控制模塊 25 本章小結(jié) 27 4 信號發(fā)生器的軟件設計 28 主程序流程圖 28 頻率調(diào)節(jié)子程序設計 29 幅值調(diào)節(jié)子程序設計 30 32 矩陣鍵盤子程序設計 33 仿真結(jié)果 35 仿真軟件protues簡介 35 方波、正弦波、三角波的產(chǎn)生 36 37 38 信號頻率的調(diào)節(jié) 39 本章小結(jié) 40 5 結(jié)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(jīng)常需要用到各種各樣的信號波形發(fā)生器。而由硬件電路構(gòu)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(shù)的精度亦難以保證；體積大，漏電，損耗顯著更是致命的弱點。這時期的波形發(fā)生器多以軟件為主，實質(zhì)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。同時可以利用一種強有力的數(shù)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(shù)學表達式產(chǎn)生。不過現(xiàn)在新的臺式儀器的形態(tài)，和幾年前的己有很大的不同。第三章為信號發(fā)生器的硬件設計。 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(xiàn)頻率的連續(xù)調(diào)節(jié)，通過波形變換電路得到所需的波形。方案二：采用數(shù)字電位器，該方式能通過單片機控制，實現(xiàn)幅值的調(diào)節(jié)。輸出波形的頻率和占空比還可以由電流或電阻控制。（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(xiàn)幅值的變化。（2）波形產(chǎn)生電路的編程：完成通過按鍵選擇波形類型的輸出。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(chǎn)生電路、單片機控制電路、頻率控制電路、幅值調(diào)節(jié)電路和鍵盤電路。電源電流約15mA。通過調(diào)節(jié)外部阻容元件值，即可改變振蕩頻率，產(chǎn)生高質(zhì)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(shù)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。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)榈碗娖剑琁2再次斷開，I1再次向C充電，vc又隨時間線性上升。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(zhuǎn)來連續(xù)控制的。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。由于該芯片所產(chǎn)生的正弦波是由三角波經(jīng)非線性網(wǎng)絡變換而獲得。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。AT89C52單片機的功能： 主要特性32可編程I/O線 　　當P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 　　RST：復位輸入。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。P0口接D/A轉(zhuǎn)換芯片，控制波形輸出的頻率。由單片機編碼計數(shù)器，由兩個按鍵調(diào)節(jié)電容容值的增減，從而控制輸出信號的頻率。AD603還要求信號輸入端VINP的幅值在2V之內(nèi)，因此有需要一系列的放大縮小處理，使3個信號輸出端的幅值都達到要求，為了避免干擾，還加上了電壓跟隨器作隔離處理， 信號幅值預處理此模塊采用DAC0832和AD603進行輸出控制。在自動化程度要求較高的系統(tǒng)中，希望能夠在程序中用軟件控制放大器的增益，或者放大器本身能自動將增益調(diào)整到適當?shù)姆秶Ａ鬟^各開關支路（從右到左）的電流分別為I/I/I/I/16。 XFER ：數(shù)據(jù)傳送控制信號輸入線，低電平有效。(+5v~+15v) Vref : 基準電壓輸入線當INH輸入端=“1”時，所有的通道截止。 鍵盤電路鍵盤操作和對應的輸出如下：● 輸入按鍵P（第1行第1列），頻率微調(diào)減；● 輸入按鍵P+（第1行第2列），頻率微調(diào)加；● 輸入按鍵P（第1行第3列），頻率粗調(diào)減；● 輸入按鍵P++（第1行第4列），頻率粗調(diào)加；● 輸入按鍵F+（第2行第1列），幅值微調(diào)加；● 輸入按鍵F（第2行第2列），頻率微調(diào)減；● 輸入按鍵F++（第2行第3列），頻率粗調(diào)加；● 輸入按鍵F（第2行第4列），頻率粗調(diào)減；● 輸入按鍵SQ（第1行第1列），得到矩形波；● 輸入按鍵SI（第1行第2列），得到正弦波；● 輸入按鍵TR（第1行第3列），得到三角波；其中按鍵第三行第四列和第四行所有按鍵沒用到。此外，通過此次設計，讓我了解了更多的實用電路知識，也進一步充實了自己硬件方面的知識儲備。 if(t1==16) t1=0 , t2 = t2+1。 if(t2==16) t2=0 。：開始選擇幅值增加或者減小選擇幅值粗調(diào)或者微調(diào)返回 幅值調(diào)節(jié)流程圖幅值調(diào)節(jié)具體程序：if(KEY5 == 0) //幅值調(diào)節(jié) { while(P2==0xed) 。 } if(KEY7 == 0) { while(P2==0xbd) 。 } P0= t3 + t4*16。 } 矩陣鍵盤子程序設計這里矩陣鍵盤使用了行列掃描法，是一種最常用的按鍵識別方法，介紹過程如下：判斷鍵盤中有無鍵按下 將全部行線Y0Y3置低電平，然后檢測列線的狀態(tài)。main (){ int t1=0,t2=4,t3=0,t4=10。 if(t!=0xf0) { t=P2。 case 0xbe:KEY3=0。 case 0xbd:KEY7=0。 case 0xbb:P3=0x04。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺，其處理器模型支持805PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。理論上同一種儀器可以在一個電路中隨意的調(diào)用。上面用了單片機編碼計數(shù)器的方式可以控制接入的電容?？傊撔盘柊l(fā)生器實現(xiàn)了低失真的波形輸出，幅值和頻率都可以調(diào)節(jié)。這中間，我遇到了許多困難，在老師的幫助下，一個個也都戰(zhàn)勝了。在這段過程中我下載了許多有關文獻同時也到圖書館翻閱了許多相關資料，對于設計進度也是先安排學習后進行設計的，當然在設計過程中也是不斷學習的，這些所學到的知識是很珍貴的。在無線電技術發(fā)展的初期，它就在發(fā)射機中用來產(chǎn)生高頻載波電壓，在超外差接收機中用作本機振蕩器，成為發(fā)射和接收設備的基本部件。上世紀中葉，晶體管問世并很快取代電子管成為振蕩電路的有源器件。到了1980年，情況發(fā)生了變化，混合集成的VCO組件和單片集成的VCO IC出現(xiàn)了。 變?nèi)荻O管、電容器、電感器等元器件的小型化為制造VCO組件創(chuàng)造了條件。由于表面安裝元件的不斷小型化(1206，0805，0603，0402和0201)，新開發(fā)的VCO組件的尺寸也越來越小，成本也越來越低。其工作頻率高達數(shù)GHz，但成本高昂。無線移動通信系統(tǒng)的發(fā)展，要求大批量提供成本低、體積小、工作在800～2500MHz頻段的VCO。正是由于VCO IC具備這些潛在的優(yōu)勢，盡管早期產(chǎn)品性能欠佳，但人們對它的研究工作一直沒有停頓。 VCO技術的發(fā)展趨勢今后，VCO技術的研究與開發(fā)工作將繼續(xù)圍繞VCO組件和單片集成VCO展開。現(xiàn)在，即使用Si工藝技術，也可制得 超過50GHZ的晶體管和高Q值，大電容變比，低串聯(lián)電阻的優(yōu)質(zhì)便容二極管。 WLAN系統(tǒng)（ ）要求VCO具有很低的相位噪聲。VCO組件和單片集成VCO是微波VCO的主要結(jié)構(gòu)形式，是目前無線系統(tǒng)采用的主流產(chǎn)品。在RF IC工藝技術中，SiGe BiCMOS技術是單片集成VCO最有前途的制造技術。顯然，在大規(guī)模商業(yè)應用領域中，單片集成VCO占有的市場份額將不斷增大，而分立元件VCO和VCO組件占有市場將逐步減小?，F(xiàn)代無線系統(tǒng)，尤其是現(xiàn)代無線移動通信系統(tǒng)，不僅要求VCO自身小型化和低成本化，而且希望VCO能同頻率合成器與收發(fā)機的其他單元電路進行單片集成，以達到減少整機體積和成本的目的。將采用新的超小型元件和更先進的薄膜技術與表面安裝技術，繼續(xù)推進VCO組件封裝的微型化和表面安裝化。表1列出了一些單片集成VCO的應用實例。1992年，美國California大學首先報道了硅單片VCO IC的研究成果。在20世紀80年代，SiIC技術還是一種低頻技術，不能為單片集成VCO提供上千兆赫茲的工作頻率和所需的帶寬。目前，VCO組件達到了新的水平，其體積已減小到4 mm5mm2mm，大批量供貨VCO的銷售單價已降至1美元左右。雖然分立元件的晶體管VCO具有按用戶要求設計工作頻率和調(diào)諧范圍的靈活性，但一般在生產(chǎn)中都需要耗費大量的人工對確定頻率的元件進行調(diào)試，以消除元件誤差對頻率的影響。VCO從此就開始步入現(xiàn)代VCO技術的發(fā)展時期。變?nèi)荻O管的電容隨外加電壓的改變而變化，用變?nèi)荻O管作壓控器件，改變其控制電壓就可實現(xiàn)VCO振蕩頻率的調(diào)節(jié)。某些電氣設備用振蕩器做成的無觸點開關進行控制。今后我會更加努力的學習，完成更多更先進的設計。這項設計簡單，實用，想比其他低頻信號發(fā)生器穩(wěn)定而且價格低廉。通過該設計鍛煉了我理論實踐創(chuàng)新能力，也為我未來成為一名工程師打下了堅實的基礎。最后介紹仿真所使用的軟件以及仿真結(jié)果。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。該軟件具有很多優(yōu)點：（1）豐富的器件庫：超過27000種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件；智能的器件搜索：通過模糊搜索可以快速定位所需要的器件；智能化的連線功能：自動連線功能使連接導線簡單快捷，大大縮短繪圖時間；支持總線結(jié)構(gòu)：使用總線器件和總線布線使電路設計簡明清晰；可輸出高質(zhì)量圖紙：通過個性化設置，可以生成印刷質(zhì)量的BMP圖紙，可以方便地供WORD、POWERPOINT等多種文檔使用。 } }else KEY1=1,KEY2=1,KEY3=1,KEY4=1,KEY5=1,KEY6=1,KEY7=1,KEY8=1。 case 0x7d:KEY8=0。 case 0x7e:KEY4=0。 P2=t。 P0=t3 + t4*16。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。開始選擇初始波形波形切換返回 波形選擇流程圖波形選擇具體程序段：switch(k) {case 0xeb:P3=0x01。 P0=t3 + t4*16。 P0=t3 + t4*16。 t2=t21。 t1=t11。以下是本設計總的信號流程圖，主要是實現(xiàn)信號波形選擇、信號幅值調(diào)節(jié)和信號頻率調(diào)節(jié)等功能。讀入P2口的狀態(tài)來判別。其中VEE可以接負電壓，也可以接地。(10v~+10v) AGND : 模擬地,摸擬信號和基準電源的參考地. DGND : 數(shù)字地,兩種地線在基準電源處共地比較好. DAC0832的工作方式：根據(jù)對DAC0832的數(shù)據(jù)鎖存器和DAC寄存器的不同的控制方式，DAC0832有三種工作方式：直通方式、單緩沖方式和雙緩沖方式。 Iout1 :電流輸出線。 DAC0832引腳圖D/A轉(zhuǎn)換器由8位輸入鎖存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。它是美國ADI公司的專利產(chǎn)品，是一個低噪、90MHz帶寬增益可調(diào)的集成運放，如增益用分貝表示，則增益與控制電壓