【正文】 盤模塊，且可以實 現(xiàn)頻率和幅值的連續(xù)可調(diào)，具有良好的人機交互性，因此在低頻需求的教學(xué)實驗領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。 經(jīng)濟分析報告 .........................................................................61 結(jié) 論 ..................................................................................................62 參考文獻 ..............................................................................................63 致 謝 ..................................................................................................65 附 錄 A .............................................................................................66 附 錄 B .............................................................................................67 附 錄 C .............................................................................................68 附 錄 D .............................................................................................85 附 錄 E .............................................................................................95 附 錄 E .............................................................................................95 附 錄 E .............................................................................................97 附 錄 F..............................................................................................98 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） VII 符號說明 Hz 赫茲，頻率單位 KHz 千赫， 1 千赫 (KHz)= 1103 赫茲 (Hz) MHz 兆赫， 1 兆赫 (MHz)= 1103 千赫 (KHz) GHz 吉赫， 1 吉赫 (GHz)= 1103 兆赫 (MHz) V 伏特，電壓單位 ? 歐姆，電阻單位 K? 千歐， 1 千歐 (K? )= 1103 歐姆 (? ) F 法拉，電容單位 ? F 微法， 1 法拉 (F)= 1106 微法 (? F) pF 皮法， 1 微法 (? F)= 1106 皮法 (pF) s 秒，時間單位 ms 毫秒， 1 秒 (s)= 1103 毫秒 (ms) ? s 微秒， 1 毫秒 (ms)= 1103 毫秒 (? s) R/RES Resistance，電阻 C/CAP Capacitance，電容 SW 撥碼開關(guān) RV 滑動變阻器 Crystal 石英晶振 ROM Read only memory，只讀存儲器 RAM Random access memory，隨機存儲器 SRAM Static RAM，靜態(tài)隨機存儲器 CPU Central Processing Unit，中央處理器 D/A Digital/Analog，數(shù) /模轉(zhuǎn)換 DAC Digital/Analog Converter，數(shù)模轉(zhuǎn)換器 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 前 言 波形發(fā)生器作為信號源廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)、自動控制和科學(xué)試驗等領(lǐng)域。 波形子程序 ..................................................................... 46 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） VI 167。 程控波形發(fā)生器軟件設(shè)計 .................................................... 40 167。 硬件波形發(fā)生器設(shè)計 ............................................................ 33 167。 仿真軟件 Proteus ............................................................ 27 167。 系統(tǒng)可行性分析 .....................................................................14 第 3 章 主要芯片及設(shè)計軟件介紹 ....................................................15 167。 調(diào)幅方案設(shè)計 .................................................................10 167。 波形發(fā)生器的發(fā)展?fàn)顩r .......................................................... 2 167。其中，程控波形發(fā)生器設(shè)計方案運用單片機執(zhí)行程序產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)，再由單片機通過定時器定時控制將波形數(shù)據(jù)送給 DAC 轉(zhuǎn)換輸 出波形，本方案擴展有 LED 顯示模塊和鍵盤模塊，具有良好的人機交互性。 本文介紹了兩種基于 89C51 單片機和數(shù)模轉(zhuǎn)換器 DAC0832 產(chǎn)生所需波形的波形發(fā)生器設(shè)計方案，兩種方案各有特色，可以滿足不同領(lǐng)域?qū)Σㄐ伟l(fā)生器的需求。 選題背景 .................................................................................. 2 167。 調(diào)頻方案設(shè)計 .................................................................. 7 167。 硬件波形發(fā)生器設(shè)計框圖 .............................................13 167。 設(shè)計軟件介紹 ........................................................................ 27 167。 按鍵模塊 ......................................................................... 32 167。5 .1 系統(tǒng)軟件編程語言方案設(shè)計 ................................................ 39 167。 主程序 ............................................................................. 45 167。 系統(tǒng)功能實現(xiàn)情況 .................................................................59 167。其中，程控波形發(fā)生器設(shè)計方案運用單片機執(zhí)行程序產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)，再由單片機通過定時器定時控制將波形數(shù)據(jù)送給 DAC 轉(zhuǎn)換輸出波形，由于軟件的限制產(chǎn)生波形的上限頻率受到限制無法在本方案內(nèi)尋求突破方法。 選題背景 波形發(fā)生器又名信號源，廣泛應(yīng)用于電子電路、自動控制和科學(xué)試驗等領(lǐng)域。伴隨著晶體管的問世所帶來的電子領(lǐng)域的巨大變革，于 1964 年研制出了第一臺全晶體管的波形發(fā)生器。所以實際上能夠產(chǎn)生波形的有效頻寬不會超過 1MHz，再去考慮波形的平滑度和失真度，重復(fù)頻寬不會超過河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 10KHz。 現(xiàn)今市場上技術(shù)比較成熟的波形發(fā)生器產(chǎn)品有：安捷倫公司生產(chǎn)的33250A 函數(shù)任意波形發(fā)生器，其輸出頻率寬度范圍為 1μHz80MHz，可應(yīng)用于各供不同頻段的設(shè)計。并且我國現(xiàn)今的任意波形發(fā)生器的種類和性能與國外相比仍有很大差距，因此對此內(nèi)產(chǎn)品的研究設(shè)計仍具有重要意義。另外，本文還 分散的 對本次設(shè)計所采用的兩種設(shè)計方案（ 程控波形發(fā)生器設(shè)計 和基于硬件的波形發(fā)生器設(shè)計）的特點進行比較說明，并對兩種設(shè)計的應(yīng)用前景進行闡述。第六章主要分為 4 個部分，首先對 PCB 設(shè)計進行了簡要說明，然后對系統(tǒng)仿真結(jié)果及誤差進行分析，接著對系統(tǒng)實現(xiàn)的功能及不足進行綜合說明，組后對系統(tǒng)的可行性進行分析說明。 方案三：利用專用直接數(shù)字合成 DDS 芯片去實現(xiàn)波形發(fā)生器的設(shè)計。方案三雖然集成度高，生成的波形質(zhì)量高，但是硬件成本較高。因此只要外部時鐘源允許就可以生成任意頻率的波形。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 167。但是 FPGA 在掉電后會丟失當(dāng)前數(shù)據(jù)，需要增加額外的程序開銷。將外部時鐘信號經(jīng)過不同的分頻作為儲存離散波形數(shù)據(jù)的 SRAM 的輸出譯碼地址，使 SRAM 按照一定的時間間隔輸出波形數(shù)據(jù)給 DAC 進行轉(zhuǎn)換。對于三角波本次設(shè)計是將一個周期的波形離散成 512 個波形數(shù)據(jù)，所以能得到的波形的上限頻率 fMAX 為： 1 1953512M A Xf H zTm e c??? (27) 下限頻率 fMIN 為： 1 0 . 0 36 5 5 3 6 5 1 2M I Nf H zT m e c???? (28) 對于方波本次設(shè)計是將一個周期的波形離散成 2 個波形數(shù)據(jù)（ 0 和 255），所以能得到的波形的上限頻率 fMAX 為： 1 5002M A Xf KH zTm e c??? (29) 下限頻率 fMIN 為： 1 7 . 6 36 5 5 3 6 2M I Nf H zTm e c???? (210) 可見方波輸出的下限頻率過高，所以進行方波的低頻輸出時需要進行特別的程序處理， 具體參見第五章 節(jié)方波子程序部分 。 方案二：為了將 DAC0832 輸出的電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，需要在 DAC的電流輸出接運放。 按鍵方案設(shè)計 方案一：采用獨立按鍵。 方案三：采用 LCD1286 液晶圖文顯示相關(guān)信息。 在本次設(shè)計中 DAC 的轉(zhuǎn)換時間直接影響到輸出波形的上限頻率。以下是對 SRAM 進行選擇的兩種方案： 方案一：采用普通的 6116 型號的 SRAM。 系統(tǒng)總體框圖 如前文所述，本次設(shè)計采用兩種設(shè)計方案以滿足兩種不同領(lǐng)域的波形發(fā)生器設(shè)計。隨后在系統(tǒng)運行初期 51 單片機將波形數(shù)據(jù)通過 8255A 寫入 SRAM 中，然后將外部時鐘經(jīng)設(shè)定的分頻電路的信號作為 SRAM 的地址信息從 SRAM 中讀取數(shù)據(jù)送入數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊生成波形。 89C51 單片機 STC89C51 是一種帶 4K 字 節(jié) 閃 爍 可 編 程 可 擦 除 只 讀 存 儲 器（ FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機。 XTAL2： 方向放大器的輸出，輸入到內(nèi)部時鐘發(fā)生器。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 在編程 /校驗期間，用作輸入低位字節(jié)地址。 P3 還提供了各種替代功能。 WR ，低電平有效，輸出，片外 數(shù)據(jù)存儲器寫選通 。 ALE 以 1/6 的振蕩頻率穩(wěn) 定速率輸出，可用作對外輸出的時鐘或用于定時。 3. 定時器 /計數(shù)器 系統(tǒng) 89C51 單片機包含有 2 個 16 位的定時器 /計數(shù)器： T0 和 T1。如 表 34 所示 。 TFx 也可由程序查詢和清 0。這個 DA 芯片以其價格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點，在單片機應(yīng)用河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。 （ 4） 分辨率為 8 位，滿刻度誤差 177。 WR2 ：為 DAC 寄存器寫選通輸入線。 本次設(shè)計只涉及到芯片的使用，至于 DAC0832 進行數(shù)模轉(zhuǎn)化的原理與計算這里不再贅述，相關(guān)內(nèi)容請讀者自行查閱 DAC0832 芯片手冊。 PA0~PA7： A 口數(shù)據(jù)線。 RESET：復(fù)位輸入信號，高電平有效。其成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài) 觸發(fā)器 及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。 THR：當(dāng)此引腳電壓升至 2/3Vcc 時輸出端給出