函数发生器硬件电路设计毕业论文.doc

毕 业 论 文 目 录 1 引言 1 2 总体方案设计 2 2.1 三种基本方案及思路 2 2.2 各方案优缺点以及最终方案选定 2 2.3 本次设计要求 4 3 系统框图及总体原理概述 4 4 各部分模块电路设计 5 4.1 硬件单元模块设计 5 4.1.1 键盘电路 5 4.1.2 晶振电路 5 4.1.3 单片机电路 5 4.1.4 电源电路 6 4.1.5 数模转换电路 6 4.1.6 滤波放大电路 7 4.2 软件设计 7 4.2.1 软件简介 7 4.2.1.1 Proteus 软件简介 7 4.2.1.2 Keil uVision3 软件简介 8 4.2.2 软件设计流程图 8 5 系统调试 9 6 仿真实现过程 9 6.1系统仿真图 9 6.2 正弦波输出 10 6.3 方波输出 10 6.4 锯齿波输出 10 6.5 三角波输出 11 6.6 方波占空比增减输出对比图 11 6.7 以正弦波为例的频率增减输出对比图 11 7 结果分析 12 7.1 结论概述 12 7.2 设计创新亮点 12 7.3 设计中的不足和完善想法 12 8 心得体会 12 参考文献 14 全文共 17 页 6379 字 函数波形发生器硬件电路设计 计算机与信息工程学院 2009级通信班 田小东 20091105773 指导教师 张鹏举 讲师 摘要 此文从硬件角度介绍了一种应用AT89C51单片机设计的一台函数波形发生器，它包括：键盘电路，晶振电路，数模转换电路，滤波放大电路等硬件模块。能在示波器上输出方波、矩形波、三角波和正弦波并可以调节频率以及方波输出占空比的大小。其输出结果表明了此设计具有实用性强， 电路操作简单，智能性好的特点。 关键词 单片机；正弦波；智能性 1 引言 函数波形发生器，可以产生某些特定的周期性时间函数波形(正弦波、方波、三角波、锯齿波等)信号，频率范围从几微赫到几十兆赫。它在国内外电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频发射。除供通信、仪表和自动控制系统测试用外，还广泛用于其他非电子测量领域。函数发生器在测量中作为信号源的应用也是非常广泛的[1]。 国际上波形发生器技术发展主要体现在以下两个方:（1）过去由于频率很低应用的范比较狭小，输出波形频率的提高，使得波形发生器能应用于越来越广的领域。波形发生器软件的开发正使波形数据的输入变得更加方便和容易。波形发生器通常允许用一系列的点、直线和固定的函数段把波形数据存入存储器。同时可以利用一种强有力的数学方程输入方式，复杂的波形可以由几个比较简单的公式复合成v=f(t)形式的波形方程的数学表达式产生。从而促进了函数波形发生器向任意波形发生器的发展，各种计算机语言的飞速发展对任意波形发生器件技术起到了推动作用。目前可以利用可视化编程语言(如 Visual Basic ,Visual C 等等)编写任意波形发生器的软面板，样允许从计算机显示屏上输入任意波形，来实波形的输入。ICL8038芯片和外接少量的元器件，制成能够产生正弦波、矩形波和三角波信号，幅度及频率范围可调整技术指标先进、用途广泛的多功能函数波形发生器。 方案二: 应用AT89C51单片机配合键盘电路，数模转换电路，数码管等在示波器上实现方波、矩形波、三角波和正弦波的输出，并通过按键电路能实现频率增减以及方波占空比的增减。能达到实用性强，智能性好的特点。 方案三: 采用EDA技术，利用VHDL编程语言和综合设计能力设计出能输出矩形波、方波、三角波和正弦波以及测量范围为1hz——100khz，其幅度为100mV——5V的函数波形发生器。 2.2 各方案优缺点以及最终方案选定 方案一优点: ICL8038是一种具有多种波形输出的精密振荡集成芯片，只需要个别的外部元件就能产生从0.001Hz～30KHz的正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号，输出波形的失真小，正弦波失真度还可降低到0.5%。三角波的线性度高达0.1%。由于该芯片具有调制信号输入端，所以可以用来对低频信号进行频率调制。利用ICL8038芯片进行设计，其总体电路组建比较简单，很大程度上减轻了设计难度，节约了制作的成本。 方案一缺点: 此方案采用纯硬件制作，无需软件设计，无法达到硬软件相结合，使设计比较单调，不加入软件设计也无法实现方波的占空比调整等。设计过于死板，达不到灵活设计的要求。 方案二优点: AT89C51单片机是一种低电压，高性能的CMOS 8位单片机，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元