【正文】 的波形信號。 CD4051引腳圖 CD4051引腳說明CD4051引腳功能說明　　引腳號符號功能1 2 4 5 12 13 14 15IN/OUT輸入/輸出端9 10 11A B C地址端3OUT/IN公共輸出/輸入端6INH禁止端7VEE負(fù)電壓端8Vss數(shù)字信號接地端16VDD電源+ CD4051真值表INHCBA輸出0000“0”0001“1”0010“2”0011“3”0100“4”0101“5”0110“6”0111“7”1xxx均不接通本系統(tǒng)只產(chǎn)生三種波形，而CD4051是八選一的模擬開關(guān)，故只需選擇其中三路，由于控制端A、B、C正好對應(yīng)于XX2和X3，故取XX2和X3作為CD4051的輸入端，輸出端直接連接后面的電壓跟隨器和反向放大器。其中VEE可以接負(fù)電壓，也可以接地。當(dāng)INH輸入端=“1”時(shí)，所有的通道截止。例如，若VDD=+5V，VSS=0，VEE=，則0～～。CD4051/CC4051是單8通道數(shù)字控制模擬電子開關(guān)，有A、B和C三個(gè)二進(jìn)制控制輸入端以及INH共4個(gè)輸入，具有低導(dǎo)通阻抗和很低的截止漏電流。(10v~+10v) AGND : 模擬地,摸擬信號和基準(zhǔn)電源的參考地. DGND : 數(shù)字地,兩種地線在基準(zhǔn)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。(+5v~+15v) Vref : 基準(zhǔn)電壓輸入線 Rfb : 反饋信號輸入線,芯片內(nèi)部有反饋電阻. Vcc : 電源輸入線 Iout2 :電流輸出線。 Iout1 :電流輸出線。 XFER ：數(shù)據(jù)傳送控制信號輸入線，低電平有效。 CS ：片選信號輸入線，低電平有效。DAC0832結(jié)構(gòu)：DI0DI7：數(shù)據(jù)輸入線，TLL電平。 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。流過各開關(guān)支路（從右到左）的電流分別為I/I/I/I/16。倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)D/： 倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器圖中S0S3為模擬開關(guān)，由輸入數(shù)碼Di控制，當(dāng)Di=1時(shí)，Si接運(yùn)算放大器反相輸入端（虛地），電流Ii流入求和電路；當(dāng)Di=0時(shí)，Si將電阻2R接地。該集成電路可應(yīng)用于射頻自動增益放大器、視頻增益控制、A/D轉(zhuǎn)換量程擴(kuò)展和信號測量系統(tǒng)。它是美國ADI公司的專利產(chǎn)品，是一個(gè)低噪、90MHz帶寬增益可調(diào)的集成運(yùn)放，如增益用分貝表示，則增益與控制電壓成線性關(guān)系，壓擺率為275V/μs。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(dāng)?shù)姆秶? V電源時(shí)功耗為125mW。用一個(gè)外部電阻便可獲得任何中間增益范圍。 AD603簡介AD603是一款低噪聲、電壓控制型放大器，用于射頻(RF)和中頻(IF)自動增益控制(AGC)系統(tǒng)。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(gè)信號輸出端的幅值都達(dá)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(yù)處理此模塊采用DAC0832和AD603進(jìn)行輸出控制。而AD603的輸出電壓最大值為5V ，最小值為0V。如上圖所示，該原理圖為幅值控制模塊，通過單片機(jī)控制DAC0832的輸出電壓，再將 DAC0832的輸出電壓作為AD603的電壓控制端，AD603的控制端為差分電壓，~ ，,只需將GPOS的電壓控制在0~1V的變化范圍內(nèi)即可。 幅值控制模塊的原理。由單片機(jī)編碼計(jì)數(shù)器，由兩個(gè)按鍵調(diào)節(jié)電容容值的增減，從而控制輸出信號的頻率。 單片機(jī)控制系統(tǒng)原理圖 頻率控制模塊 頻率與接入ICL8038的電容有關(guān)，電容越大頻率越小，再此利用單片機(jī)控制接入電容的大小來調(diào)節(jié)信號輸出的頻率。另外單片機(jī)EA/VP端接口接電源，為單片機(jī)提供電源。RXD端和TXD端接A0和A1，控制波形的類型。P0口接D/A轉(zhuǎn)換芯片，控制波形輸出的頻率。以上是單片機(jī)AT89C52的基本資料，接下去介紹本次設(shè)計(jì)中單片機(jī)控制電路，：如圖所示，單片機(jī)下邊的一個(gè)是晶振電路，另外一個(gè)是復(fù)位電路，它是單片機(jī)正常工作的必要電路。整個(gè)線路往往會由于電源引線而產(chǎn)生電路諧振，當(dāng)有大的瞬時(shí)變化時(shí)，也會產(chǎn)生尖峰干擾信號。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 　　/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在由外部程序存儲器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。在平時(shí)，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。 　　ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 　　RST：復(fù)位輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 　　P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 　　P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。當(dāng)P0口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。 　　GND：接地。低功耗的閑置和掉電模式 5個(gè)中斷源 　　32可編程I/O線 　　三級程序存儲器鎖定 　　數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年 　　4K字節(jié)可編程FLASH存儲器 　　AT89C52單片機(jī)的功能： 主要特性，它將計(jì)算機(jī)的功能都集成到這個(gè)芯片內(nèi)部去了，就這么一個(gè)小小的芯片就能構(gòu)成一臺小型的電腦，因此叫做單片機(jī)。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個(gè)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。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。本系統(tǒng)采用AT89C52單片機(jī)，該單片機(jī)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(jī)。相對而言，單片機(jī)體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)、對環(huán)境要求不高，且價(jià)格相對低廉、可靠性高、靈活性好、開發(fā)較為容易。這個(gè)電路已經(jīng)可以產(chǎn)生方波、正弦波和三角波，下一步設(shè)計(jì)用單片機(jī)控制按鍵來選擇波形以及波形幅值和頻率的調(diào)節(jié)。下圖為一個(gè)調(diào)節(jié)輸出正弦波失真度的典型應(yīng)用，其中第1腳調(diào)節(jié)振蕩電容充電時(shí)間過程中的非線性逼近點(diǎn)，第12腳調(diào)節(jié)振蕩電容在放電時(shí)間過程中的非線性逼近點(diǎn)，在安裝調(diào)試中，我們選用兩只100K的多圈精密電位器，反復(fù)調(diào)節(jié)，達(dá)到了很好效果的方波占空比調(diào)節(jié)、正弦波和三角波的對稱調(diào)節(jié)。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(luò)變換而獲得。在初始階段我們用以下幾種由內(nèi)部供給偏置電壓調(diào)節(jié)的接線圖對芯片進(jìn)行測試，觀察其特性。其精度效果相當(dāng)滿意。一般說來，逼近點(diǎn)越多得到的正弦波效果越好，失真度也越小，在本芯片中N＝4，失真度可以小于1。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。因此，對兩個(gè)恒流源在I和2I電流不對稱的情況下，可以循環(huán)調(diào)節(jié)，從最小到最大，任意選擇調(diào)整，所以，只要調(diào)節(jié)電容器充放電時(shí)間不相等，就可獲得鋸齒波等函數(shù)信號。由于觸發(fā)器的工作狀態(tài)變化時(shí)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(zhuǎn)，就能產(chǎn)生方波函數(shù)信號，在芯片內(nèi)部，這兩種函數(shù)信號經(jīng)緩沖器功率放大，并從管腳3和管腳9輸出。由于恒流源2的工作電流值為2I，是恒流源1的2倍，電容器處于放電狀態(tài)，在單位時(shí)間內(nèi)電容器端電壓將線性下降，當(dāng)電容電壓下降到比較器2的輸入電壓規(guī)定值的1／3倍時(shí)，比較器2狀態(tài)改變，使觸發(fā)器又翻轉(zhuǎn)回到原來的狀態(tài)，這樣周期性的循環(huán)，完成振蕩過程。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。三角波經(jīng)正弦波變換器變成正弦波后由腳2輸出。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(shí)間相等，就產(chǎn)生三角波輸出到腳3。而觸發(fā)器輸出的方波經(jīng)緩沖器輸出到腳9。當(dāng)vc下降到vc≤VR/3時(shí)，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(shí)間線性上升。而電流源I1則向外接電容C充電，使電容兩端電壓VC隨時(shí)間線性上升，當(dāng)VC上升到VC=2VR/3時(shí)，比較器C1輸出發(fā)生跳變，使觸發(fā)器輸出端Q由低電平變?yōu)楦唠娖?，控制開關(guān)S使電流源I2接通。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(diào)節(jié)，且I2必須大于I1。 ICL8038內(nèi)部原理圖 ICL8038內(nèi)部原理電路圖ICL8038是單片集成函數(shù)發(fā)生器，其內(nèi)部原理電路框圖如圖31。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(yīng)用領(lǐng)域比普通單一波形的信號發(fā)生器更為廣闊。（4）矩形波占空比的調(diào)節(jié)范圍很寬，D=1%99%，由此可獲得窄脈沖、寬脈沖或方波。正弦波失真度＜5%，經(jīng)過仔細(xì)調(diào)整后，%。頻率溫漂僅50ppm/℃(1ppm=106)。電源電流約15mA。5177。ICL8038是精密波形產(chǎn)生與壓控振蕩器，其基本特性為：可同時(shí)產(chǎn)生和輸出正弦波、三角波、方波等波形。輸出波形的頻率和占空比還可以由電流或電阻控制。3 信號發(fā)生器的硬件電路設(shè)計(jì)本章將介紹信號發(fā)生器的電路設(shè)計(jì)原理，對各個(gè)功能模塊分別進(jìn)行討論，主要包括波形產(chǎn)生電路、單片機(jī)控制電路、頻率控制電路、幅值調(diào)節(jié)電路和鍵盤電路。之后是各個(gè)模塊的簡介，簡單介紹各個(gè)模塊的功能，最后是軟件編程。然后根據(jù)鍵值轉(zhuǎn)入相應(yīng)的入口執(zhí)行相應(yīng)的按鍵子程序 本章小結(jié)本章主要介紹了信號發(fā)生器設(shè)計(jì)的總體思路。（4）頻率控制電路：通過按鍵實(shí)現(xiàn)接入ICL8038的電容的選擇，從而實(shí)現(xiàn)頻率的改變。（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。然后檢測鍵盤的按鍵：如果是波形類型變換的按鍵按下，則轉(zhuǎn)換波形種類；如果是頻率改變的按鍵按下，改變輸出頻率；如果是幅值變換的按鍵按下，則改變放大器的反饋電阻，實(shí)現(xiàn)幅值的變化。（2）通過按鍵能實(shí)現(xiàn)幅值的連續(xù)可調(diào)。（4）波形選擇模塊：通過控制輸出口，實(shí)現(xiàn)正弦波、三角波、方波的輸出 。（2）幅值控制模塊：通過單片機(jī)控制程控增益放大器AD603，改變其反饋電阻的大小，實(shí)現(xiàn)幅值的變化。在設(shè)計(jì)時(shí)分塊來做，按照波形選擇模塊、頻率控制模塊、幅值控制模塊、鍵盤控制模塊四個(gè)電路模塊設(shè)計(jì)。硬件總體方案如下圖所示。我們設(shè)計(jì)能輸出正弦波、方波、三角波。輸出波形的頻率和占空比還可以由電流或電阻控制。根據(jù)以上比較，采用方案二。 信號頻率控制部分方案一：采用純可變電阻調(diào)節(jié)，改變函數(shù)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(jì)來得出頻率，實(shí)現(xiàn)太繁瑣。方案三：采用單一放大電路，該方式能得到可調(diào)連續(xù)的幅值變化，但還得需要進(jìn)行峰值檢測，反饋給單片機(jī)輸出幅值信號，方法比較繁瑣。方案二：采用數(shù)字電位器，該方式能通過單片機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)幅值的調(diào)節(jié)。根據(jù)以上比較采用方案二。方案三：采用單片機(jī)、FPGA、DDS芯片等通過軟件編程生成波形數(shù)據(jù)，在經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)模擬信號輸出。方案二：采用專用波形IC芯片（如MAX038或ICL8038）實(shí)現(xiàn)，通過改變外圍電路參數(shù)設(shè)置輸出信號的頻率。 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(shí)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。2 信號發(fā)生器的總體方案設(shè)計(jì) 信號發(fā)生器的方案選擇本設(shè)計(jì)的核心問題是信號的控制問題，其中包括信號選擇、信號頻率控制以及信號幅值的控制。第五章為結(jié)論部分。第四章為信號發(fā)生器的軟件設(shè)計(jì)。第三章為信號發(fā)生器的硬件設(shè)計(jì)。第二章為信號發(fā)生器總體方案設(shè)計(jì)。第一章為緒論部分。而且外形尺寸與價(jià)格，都比過去的類似產(chǎn)品減少了一半。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。在民用方面，VXI模塊遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如臺式儀器更為方便。目前，波形發(fā)生器由獨(dú)立的臺式儀器和適用于個(gè)人計(jì)算機(jī)的插卡以及新近開發(fā)的VXI模塊。目前可以利用可視化編程語言(如Visual Basic ,Visual C 等等)編寫任意波形發(fā)生器的軟面板，這樣允許從計(jì)算機(jī)顯示屏上輸入任意波形，來實(shí)現(xiàn)波形