【正文】 徐 州 師 范 大 學(xué) 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 論 文 題 目： 多波形函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì) 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 專(zhuān) 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 年 級(jí)： 0 6 級(jí) 指 導(dǎo) 教 師： 科文學(xué)院 教務(wù) 部 印制 I 摘 要 波形發(fā)生器是電子設(shè)計(jì)以及教學(xué)、科研中應(yīng)用最廣泛的儀器之一。 那么 ， 一個(gè)幅度、頻 率、穩(wěn)定性、占空比以及波形可調(diào)的信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)和完成更具有實(shí)際 價(jià)值。 設(shè)計(jì)指標(biāo) 信號(hào)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(hào)頻率在～ 20MHz 范圍內(nèi)可調(diào) ， 輸出信號(hào)頻率可分段調(diào)節(jié)：在 ～ 1Hz 范圍內(nèi)步步進(jìn)間隔為 ， 在 1Hz～ 10Hz 范圍內(nèi)步進(jìn)間隔為 1Hz， 在 10Hz～ 1KHz 范圍內(nèi)步進(jìn)間隔為 10Hz；在 1KHz～ 20MHz 范圍內(nèi)步進(jìn)間隔為 1KHz。從上面的比較可以看出 ， 方案一 和方案二都有各自較大的缺點(diǎn) ， 難以達(dá)到理想的設(shè)計(jì)要求。 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 多 波形函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 的設(shè)計(jì) 6 鑒相器是作為鎖相環(huán)的備用單元，為異或門(mén)電路結(jié)構(gòu)，輸入信號(hào)一路來(lái)自?xún)?nèi)部差動(dòng)矩形波 OSCA 和 OSCB，另外一路來(lái)自外部引腳 PDI。經(jīng)實(shí)驗(yàn)調(diào)整 ， 我們選擇了一系列的 CF 如表 所示 ， 并確定了各 CF所對(duì)應(yīng)的頻段和頻率范圍 12ff? 。電路的振蕩頻率為：0 ( 1 0 . 2 9 1 5 ) ( 1 0 . 2 9 1 5 ) /F A D J IN F A D J Ff f V I V C? ? ? ?波形的占空比為： DADJTV?? 。 輸出信號(hào)的放大處理 由于 MAX038 的輸出信號(hào)為恒定的 2V（ pp），且輸出電流不高，所以必須在輸出級(jí)至少有一級(jí)放大電路來(lái)提供足夠的輸出電壓和電流，以滿(mǎn)足一般使用要求。 AT89C52 有 PDIP、 PQFP/TQFP 及 PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。調(diào)節(jié)頻率調(diào)整電路的電位器，改變 MAX038 輸入端 IIN 的電流大小 ，從而改變頻率值；調(diào)節(jié)占空比調(diào)節(jié)電路中的電位器，改變 MAX038 輸入端 DADJ 的電壓大小，從而改變占空比。 在中間串入 7812和 7912，則可以為波形放大驅(qū)動(dòng)電路提供 12伏的工作電壓。 ④ 在高頻線路中，電源去耦是一個(gè)關(guān)鍵 問(wèn)題。i0。 // 無(wú)鍵按下，返回值為 0 } /* 主程序 */ 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 多 波形函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 的設(shè)計(jì) 27 void main() { uchar key。 default:break。0xf0)|0x0f。 // MAX038的波形選擇位 A1 void delay()。對(duì)于低成本的小型波形發(fā)生器 ， 這是 MAX038的一個(gè)理想的應(yīng)用方案。 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 多 波形函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 的設(shè)計(jì) 17 5 0 0 ΩI N P U T4 0 0 Ω ?? ??2 . 2 μ F2 . 2 μ F2 . 2 μ F2 . 2 μ F0 . 1 μ F0 . 1 μ F0 . 1 μ F0 . 1 μ F1 K Ω5 Ω負(fù)載+ 1 5 V+ 1 5 V 1 5 V 1 5 V 1 5 V?A D 8 1 1B U F6 3 4 P3 3 0 n F2 K Ω8 p F 圖 輸出信號(hào)的放大驅(qū)動(dòng)電路 電源電路 根據(jù)整機(jī)要求，電源電路應(yīng)為信號(hào)產(chǎn)生電路提供 5V電壓，其中 177。這樣可完成激勵(lì)信號(hào)的占空比設(shè)置。 2個(gè)讀寫(xiě)中斷口線 單片機(jī)介紹及外圍電路 AT89C52 是 51系列單片機(jī)的一個(gè)型號(hào)，它是 ATMEL 公司生產(chǎn)的?；鶞?zhǔn)電壓源由兩個(gè) LF353 及電阻電容組成，分別組成放大倍數(shù)為 ＋ 1和 － 1 的緩沖器，因而得到徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 多 波形函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 的設(shè)計(jì) 10 177。 MAX038的 10腳 IIN有 750A? 的電流輸入。所以 ， IIN 端的電流對(duì)輸出頻率實(shí)現(xiàn)粗調(diào)。如果不用相位檢波器則接地 13 PDI 相位檢波器基準(zhǔn)時(shí)鐘輸入端。 方案二：電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ， 但在頻率分辨率、頻率變換時(shí)間、相位噪聲等方面都不如方案三。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(chēng)為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。傳統(tǒng)的 函數(shù)信號(hào) 波形發(fā)生器 如 8098 等等， 通常由晶體管、運(yùn)放 IC 等分立元件制成。并 對(duì)其振蕩頻率控制、信號(hào)輸出幅度控制、 頻率和幅度的 控制 作了 比 較詳細(xì)的論述。 基于 MAX038 的 多波形函數(shù) 信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) ，本 課題的設(shè)計(jì)目的是充分運(yùn)用大學(xué)期間所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí) ，結(jié)合 現(xiàn)在 正在使用的信號(hào)發(fā)生器的基本功能 ，完成一個(gè)基本 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)全過(guò)程。 方 案三：利用單片集成芯片的函數(shù)發(fā)生器：能產(chǎn)生多種波形 ， 達(dá)到較高的頻率 ，且易于調(diào)試。 2)頻率范圍從 ～ 20MHz， 最高可達(dá) 40MHz， 各種波形的輸出幅度均為 2V 3)占空比調(diào)節(jié)范圍寬 ， 占空比和頻率均可單獨(dú)調(diào)節(jié) ， 二者互不影響 ， 占空比最大調(diào)節(jié)范圍是 10％～ 90％。 系統(tǒng)框圖及原理 如圖 所示 ， 采 用單片機(jī) AT89C52 對(duì)主信號(hào)發(fā)生芯片進(jìn)行智能 控制 ， 對(duì)MAX038 產(chǎn)生的波形信號(hào)進(jìn)行頻率 高低 ， 占空比 大小 ， 幅度 范圍 的 控制 ， 以及產(chǎn)生波形的選擇控制。F 65Hz 60Hz 在 5 腳 COCS 和 6腳 GND 接上電容 FC 以后 ， 10 腳 IIN 是頻率控制的電流輸入端 ，利用恒定電流 INI 向電容 FC 充電和放電 ， 便可形成振蕩。 ，占空比為 10%～ 90%。 本章小結(jié) 本章主要講述了基于 MAX038 芯片的多波形函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)原理，該方案能產(chǎn)生正弦波、三角波和方波。 256x8bit 內(nèi)部 RAM 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 多 波形函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 的設(shè)計(jì) 13 1234567891 01 11 21 31 41 51 61 71 81 92 02 12 22 32 42 52 62 72 82 93 03 13 23 33 43 53 63 73 83 94 0T 2 / P 1 . 0T 2 E X / P 1 . 1P 1 . 3P 1 . 2R x D / P 3 . 0T x D / P 3 . 1I N T 0 / P 3 . 2I N T 1 / P 3 . 3T 0 / P 3 . 4T 1 / P 3 . 5W R / P 3 . 6R D / P 3 . 7X T A L 2X T A L 1G N DR S TP 1 . 7P 1 . 6P 1 . 5P 1 . 4P 2 . 2 / A 1 0P 0 . 0 / A D 0P 0 . 1 / A D 1P 0 . 2 / A D 2E A / V P PA L E / P R O GP S E NP 2 . 0 / A 8P 2 . 1 / A 9P 2 . 3 / A 1 1P 2 . 4 / A 1 2P 2 . 5 / A 1 3P 2 . 6 / A 1 4P 2 . 7 / A 1 5P 0 . 7 / A D 7P 0 . 6 / A D 6P 0 . 5 / A D 5P 0 . 4 / A D 4P 0 . 3 / A D 3V C CA T 8 9 C 5 2 圖 AT89C52芯片外觀及引腳 圖 中的芯片 是 Atmel公司的單片機(jī)芯片 AT89C52，工作在 ，其 MAX038的 A0和 A1相連，用于選擇輸出波形； KEY為單片機(jī)的外圍 4 4鍵盤(pán)接口，它和單片機(jī)的 ～ ， ～ 1～ 4，～ 1～ 4?？芍苯域?qū)動(dòng) 100Ω 的負(fù)載。涉及的主要器件有 MAX03單片機(jī) 89C5 放大器 AD81八一片選CD4051和緩沖器 BUF634P。 徐州師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 多 波形函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 的設(shè)計(jì) 22 致謝 本文從選題到完成的整個(gè)過(guò)程， 得到指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)。0xf0)!=0xf0) // 若有鍵按下 { delay()。 break。 A1 = 0。0xf0)!=0xf0) // 延時(shí)后再判斷一次，去除抖動(dòng)影響 { scancode = 0xfe。在此，本人由衷的表示的感謝！ 感謝徐州師范大學(xué)電氣工程及自動(dòng)化學(xué)院的老師們?cè)谶@四年里不僅在專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí)上給予我的幫助，更感謝他們?cè)谖业臑槿颂幨律辖o予的教誨。 設(shè)計(jì)出的信號(hào)發(fā)生器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需調(diào)整，具有很高的性?xún)r(jià)比，體積也很小。波形信號(hào)從 MAX038的 OUT端輸出后，可使其通過(guò)一個(gè) AD811進(jìn)行電壓放大。 在 MAX038 的 DADJ端應(yīng)用一個(gè) － ～ ＋ 的電壓控制信號(hào) ， MAX038 的DADJ引腳上的電壓可控制波形的占空比 CD (定義為輸出波形為正時(shí)所占時(shí)間的百分?jǐn)?shù)），并且能夠改善正弦波的波形，可進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制和產(chǎn)生鋸齒波。 時(shí)鐘頻率 024MHz 隨后介紹了由 MAX038構(gòu)成的 10Hz～ 100KHz 多功能 信號(hào)源的設(shè)計(jì)過(guò)程。 IIN引腳由內(nèi)部的運(yùn)放強(qiáng)制為虛地，故僅用電阻 INR 就能調(diào)整輸入電流 INI ，實(shí)現(xiàn)中心頻率的調(diào)節(jié)。 0 2 .5IN REFF IN F IN FI VF C R C R C? ? ? () 因?yàn)槲覀円蟮念l率范圍在 ～ 10MHz， 分四個(gè)頻段來(lái)滿(mǎn)足要求 ， 在每個(gè)頻段上連續(xù)可調(diào) ， 由芯片內(nèi)部參數(shù)可知道 ， 當(dāng) 2 ~ 750INI A A??? 時(shí) ， FC 的容量范圍可以在 10 ~10pF F? 時(shí) ， 芯片有較好的性能。選擇一個(gè) CF 值 ， 對(duì)應(yīng) IIN 端電流的變化 ， 將產(chǎn)生一定范圍的輸出頻率。 5）采用 177。 MAX038 頻率高、精度好 ， 因此它被稱(chēng)為高頻精密函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 IC。 本文主要分五大部分：緒論、系統(tǒng)概述和設(shè)計(jì)方案、硬件部分、軟件部分、總結(jié)。 該函數(shù)信號(hào)發(fā)生器可輸出三角波、方波、正弦波。 Singlechip microprocessor III 目 錄 摘 要 ............................................ I Abstract ......................................... II 論 .......................................... 1 概述 .......