【正文】 提供一個(gè)穩(wěn)定的電源。[6]電源供給模塊：對(duì)于任何一個(gè)電子設(shè)備來講，電源是整個(gè)設(shè)備正常運(yùn)行的根本，所以供電系統(tǒng)是單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的前提，所以單片機(jī)系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行的前提就是有一個(gè)穩(wěn)定的電源系統(tǒng)。（3）片內(nèi)有4KB的程序存儲(chǔ)器，地址為0000H—0FFFH，沒有偏外存儲(chǔ)器，.應(yīng)接高電平。.圖23 單片機(jī)最小系統(tǒng).該最小系統(tǒng)的特點(diǎn)如下：（1） 由于沒有擴(kuò)展存儲(chǔ)器和外設(shè)，P0、PPP3都可以作為用戶I/O接口使用。圖22為此次設(shè)計(jì)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的原理圖：[6]輸出波形.濾波放大.D/A轉(zhuǎn)換.接口電路.89C51單片機(jī).圖22 信號(hào)發(fā)生器原理框圖 單片機(jī)模塊 AT89C51單片機(jī)片內(nèi)有一個(gè)4KB的ROM/EPROM，因此只需要在外部接入晶振電路和復(fù)位電路就可以構(gòu)成單片機(jī)最小系統(tǒng)了，所以單片機(jī)最小系統(tǒng)主要由電源、復(fù)位電路、振蕩電路以及擴(kuò)展部分組成[1]。而輸出波形的幅度則可以通過兩級(jí)放大進(jìn)行調(diào)節(jié)。 框圖設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器有以下幾部分組成；AT89C51主控電路，外接按鍵電路，復(fù)位電路，電源電路和信號(hào)輸出電路，框圖如下圖21所示：復(fù)位電路.按鍵電路.AT89C51主控電路.輸出電路.電源電路.圖21 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)構(gòu)成圖函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的主控部分就是AT89C51單片機(jī)，通過編程軟件對(duì)程序進(jìn)行編寫，燒錄到AT89C51里面后就可以產(chǎn)生不同數(shù)字波形信號(hào)，也可以通過單片機(jī)外接按鍵對(duì)輸出波形的頻率和幅度進(jìn)行調(diào)節(jié)和改變。所以在進(jìn)行比較之后，我決定采用第三種方案的思路。輸出波形的種類的切換則可以用I/O口外接按鍵來實(shí)現(xiàn)[3]。比如我們可以拿AT89C51作為信號(hào)發(fā)生器的主控芯片，對(duì)單片機(jī)編程使其輸出各種波形的數(shù)字量，然后再用D/A轉(zhuǎn)換模塊把輸出的數(shù)字波形信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬波形信號(hào)。最重要的一個(gè)缺點(diǎn)是，用這種方法構(gòu)造的電路比較復(fù)雜。我我們可以用鎖相環(huán)式的頻率合成器對(duì)所選擇的波形頻率用壓控振蕩器（VCO）進(jìn)行選定。然后用數(shù)/模轉(zhuǎn)換元件對(duì)輸出的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，也可以用數(shù)字調(diào)控對(duì)輸出頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，但用這種方法產(chǎn)生的頻率不穩(wěn)定。它的表示形式如下： （2）而矩形波則是方波的下半周期的幅值為0時(shí)的一種波形，是方波的一種特殊形式，不再進(jìn)行詳細(xì)描述。 波形介紹正弦波正弦波可以說是我們最熟悉的一種波形，不僅在數(shù)學(xué)中能學(xué)到，而且在實(shí)際中也經(jīng)常用到，比如說我們家用的220V交流電就是正弦波交流電，正弦波在我們的實(shí)驗(yàn)中也經(jīng)常用到，正弦信號(hào)可用下式表示：f (t)=Asin(ωt+θ ) （1）其中，A 為振幅，θ 為初相位，ω 是角頻率。（3） 集成度高、體積小、可靠性高單片機(jī)芯片的集成度很高，跟其他芯片相比，單片機(jī)內(nèi)部集成了很多功能部件；而內(nèi)部各部件之間又采用總線結(jié)構(gòu)，所以就減少了部件之間的接線，這大大見笑了單片機(jī)的體積，并且提高了單片機(jī)的運(yùn)行能力；單片機(jī)體積小，所以可以嵌入到各種儀器中去，單片機(jī)成本低，也會(huì)致使以單片機(jī)為主控的設(shè)備價(jià)格便宜，單片機(jī)性能穩(wěn)定且壽命長(zhǎng)，所以能保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，免于頻繁的維護(hù)維修。所以它能有很多專門的用途，比如說專門的控制。相對(duì)于性能優(yōu)異，單片機(jī)的價(jià)格卻比較低廉，所以說單片機(jī)具有很高的性價(jià)比。所以相比較龐大的專用計(jì)算機(jī)來講，小巧的單片機(jī)不僅攜帶方便、價(jià)格便宜，同樣也能完成這些專業(yè)工作，所以單片機(jī)得到了空前的發(fā)展。就因?yàn)閱纹瑱C(jī)具有很多優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用也越來越廣泛，所以單片機(jī)的發(fā)展水平也逐漸成為了一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的象征。單片機(jī)的應(yīng)用在現(xiàn)代電子技術(shù)領(lǐng)域中在不斷擴(kuò)大，所以這也引起了傳統(tǒng)控制和檢測(cè)技術(shù)的改變。本文則利用單片機(jī)控制的靈活性、外設(shè)處理能力較強(qiáng)等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)幅度與頻率可調(diào)的多種函數(shù)波形，這就克服了傳統(tǒng)信號(hào)發(fā)生器的缺點(diǎn)，同時(shí)根據(jù)程序的易調(diào)節(jié)與易控制的特點(diǎn)，比較容易、方便實(shí)現(xiàn)調(diào)頻功能，具有良好的實(shí)用性。而且由于現(xiàn)在制造工藝的問題，純硬件信號(hào)發(fā)生器所需要的大電容電阻也比較難制造，同時(shí)它們的精度也難以保證。像這種由特殊芯片設(shè)計(jì)的純硬件電路，它們雖然不采用單片機(jī)，但是產(chǎn)生出來的波形有很多缺點(diǎn)，比如說可調(diào)范圍小。而研究者也可以根據(jù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的各種波形來完成各種實(shí)驗(yàn)和研究，比如說可以測(cè)定信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生信號(hào)的各種參數(shù)，也可以用產(chǎn)生的已知信號(hào)作為其他電路的激勵(lì)源。在科技不斷發(fā)展的同時(shí)，我們也有了很多新的測(cè)試儀器和測(cè)試手段。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第VI頁(yè)基于單片機(jī)的多功能函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄第1章 緒論 1 課題研究背景 1 單片機(jī)的特點(diǎn)和在信號(hào)發(fā)生器中的應(yīng)用 1 波形介紹 3 單片機(jī)模塊 6 按鍵控制及顯示電路設(shè)計(jì) 10 D/A轉(zhuǎn)換電路 11 D/A轉(zhuǎn)換的必要性 11 DAC0832的特性及應(yīng)用 12 顯示電路 14 兩個(gè)顯示電路 14 LCD1602工作原理 16 放大電路 21 放大電路設(shè)計(jì) 21 LM358及其應(yīng)用 22第3章 軟件仿真及程序編寫 24 仿真軟件和編程軟件 24 整體電路仿真原理圖 26 程序編寫思路及編寫結(jié)果 27 仿真結(jié)果 28第4章 硬件調(diào)試 31 硬件電路焊接 31 硬件調(diào)試及輸出驗(yàn)證 32結(jié)論 33致謝 34參考文獻(xiàn) 35附錄1 36附錄2 37 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 44 頁(yè) 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第1章 緒論 課題研究背景近年來，計(jì)算機(jī)的發(fā)展在我們生活中的各個(gè)領(lǐng)域都有的很大的進(jìn)步，以單片機(jī)為核心的一些智能產(chǎn)品也越來越常見。信號(hào)發(fā)生器一直以來都是實(shí)驗(yàn)中的重要工具。所以信號(hào)發(fā)生器也在測(cè)試儀器中扮演者很重要的角色，因此研究和設(shè)計(jì)信號(hào)發(fā)生器有著很重要的意義。實(shí)驗(yàn)室中常用的傳統(tǒng)信號(hào)發(fā)生器大多為純硬件電路搭建，比如一般情況下，實(shí)驗(yàn)室會(huì)采用555等一些特殊芯片來設(shè)計(jì)信號(hào)發(fā)生器，此電路可以產(chǎn)生正弦波、三角波和方波。同時(shí)這種電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，成本高，控制也不夠靈活精確。所以現(xiàn)在各國(guó)對(duì)信號(hào)發(fā)生器的研究也加大了很多，我們也理應(yīng)當(dāng)對(duì)信號(hào)發(fā)生器做更深層次的研究和探索。 單片機(jī)的特點(diǎn)和在信號(hào)發(fā)生器中的應(yīng)用當(dāng)今社會(huì)是科學(xué)技術(shù)和設(shè)備儀器高度智能化飛速發(fā)展的信息化社會(huì)，電子科學(xué)技術(shù)也在發(fā)展和進(jìn)步，這些技術(shù)的發(fā)展正在一點(diǎn)點(diǎn)的改變社會(huì)。而單片機(jī)在智能設(shè)備儀器和智能家居中系統(tǒng)和智能辦公系統(tǒng)等很多領(lǐng)域都得到了很廣泛的應(yīng)用，因?yàn)橛脝纹瑱C(jī)構(gòu)成的儀器有很高的可靠性和性價(jià)比。由于單片機(jī)的內(nèi)部集成了指令系統(tǒng)，并且由于它的特殊結(jié)構(gòu)，所以在一定程度上，一塊單片機(jī)就可以當(dāng)做一臺(tái)簡(jiǎn)易的電腦，而一般計(jì)算的作用是在某些特定領(lǐng)域完成一些專業(yè)任務(wù)，但是一般情況下，配備了一些外設(shè)的一塊單片機(jī)系統(tǒng)則可以做到。以下總結(jié)單片機(jī)的一些特點(diǎn)：（1）性能優(yōu)異，性價(jià)比高單片機(jī)的性能很高，因?yàn)橐恍┏Ｓ玫拇鎯?chǔ)器和能實(shí)現(xiàn)各種功能的I/O口都會(huì)被集成到單片機(jī)芯片內(nèi)，單片機(jī)隨時(shí)都可以很方便地進(jìn)行調(diào)用，而不再用對(duì)接口進(jìn)行擴(kuò)展。（2）控制能力強(qiáng)單片機(jī)的體積雖然比較小，但卻它卻有各種功能部件。在同一個(gè)領(lǐng)域中，單片機(jī)控制能力和運(yùn)行速度一般要比專用微型計(jì)算機(jī)更高，因?yàn)閱纹瑱C(jī)內(nèi)部一般都設(shè)有各種轉(zhuǎn)移指令和其他的各種豐富的指令系統(tǒng)，讓它能在各個(gè)領(lǐng)域完成一些較為困難的任務(wù)。（4） 低電壓、低功耗普通單片機(jī)的工作電壓為5V，相比于其他家用設(shè)備，單片機(jī)功耗更低，所以由單片機(jī)控制的許多家用設(shè)備就更省電，并且現(xiàn)在許多單片機(jī)的工作電壓應(yīng)經(jīng)降低到2V了，功耗自然也就降低了很多，所以能保證設(shè)備的長(zhǎng)期運(yùn)行而又不用擔(dān)心耗電問題。正弦函數(shù)一周期信號(hào)如圖11所示：圖11 正弦波方波方波函數(shù)是我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中經(jīng)常用到的一種波形，比如我們常把頻率較大的方波作為脈沖使用，當(dāng)方波的低電平為0時(shí)，高電平就是一個(gè)脈沖。方波波形如下圖12：圖12 圖形鋸齒波鋸齒波如圖13所示：圖13 鋸齒波圖形三角波三角波波形如圖14所示：圖14 三角波圖.第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 方案選擇方案一：利用8038等一些單片機(jī)的函數(shù)發(fā)生器的傳統(tǒng)方式就可以比較容易地產(chǎn)生出我們常用的正弦波和方波波形等。方案二：采用頻率合成器。相比于第一種方法，這種方法產(chǎn)生出來的波形具有良好的性能，但是輸出波形的頻率難以突破某個(gè)范圍的限制。方案三：可以利用對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程的方法來實(shí)現(xiàn)波形的產(chǎn)生。這個(gè)D/A轉(zhuǎn)換模塊我們可以選擇DAC0832來完成，轉(zhuǎn)換后的模擬信號(hào)再經(jīng)過運(yùn)放進(jìn)行兩級(jí)放大后輸出，最終可以在示波器上顯示輸出波形。綜合以上各種方案我們可以比較出，方案一利用傳統(tǒng)方法輸出的函數(shù)信號(hào)頻率不穩(wěn)定，而方案二使用鎖相環(huán)式的頻率合成器的電路構(gòu)造又比較復(fù)雜，頻率的范圍也難以有所突破。第三種方案，用編程的方法可以很方便地通過調(diào)節(jié)硬件從而調(diào)節(jié)輸出波形的參數(shù)，并且方案三中所用到的一些元件的價(jià)格相對(duì)都比較低，所以比較適合用來完成畢業(yè)設(shè)