基于AVR单片机的信号发生器设计 毕业论文.doc

基于AVR单片机的信号发生器设计 The design of signal generator based on AVR SCM 中文摘要 信号发生器在科技领域和生产实践中有着广泛的应用。直接数字频率合成(DDS)技术设计的信号发生器具有控制灵活、频率分辨率高、相位连续、切换速度快、输出相位噪声低和可以产生任意波形等优点。对信号发生器的硬件设计和软件实现做了详细的分析,完成了软硬件的设计和调试 1 绪 论 1.1 课题研究的背景及意义 信号发生器又称信号源或振荡器，在科技领域和生产实践中有着广泛的应用如熔炼、高频感应加热、超声诊断、淬火、等，都需要频率高低、功率大小的振荡器[1]。在电子测量实验课程建设中，为了让初学者更好的深入了解它的原理，以及工作流程，使初学者能够参与到开发信号发生器的工程当中，开发一套简易的，实用的，容易上手的信号发生器是非常有必要的。 本课题就是在上述背景下，基于AVR单片机进行信号发生器的设计，开发出适合实验教学用的信号发生器设备，辅以键盘控制以及LED 显示，实现方波、正弦波、三角波和扫频波的输出，且输出幅度、频率在一定范围内可调。 1.2 国内外研究现状及发展趋势 1.2.1 信号发生器的分类 (1)按照频率的范围分类 信号发生器按照测量得频率范围可分为微波信号发生器、低频信号发生器和高频信号发生器。 低频信号发生器：包括视频 （1Hz～10MHz）和音频（200Hz～20000Hz）范围的正弦波信号发生器。主振级一般采用RC式振荡器，或者用差频振荡器[2]。 　　高频信号发生器：频率为 100KHz～30MHz的高频、30MHz～300MHz的甚高频信号发生器。一般为 LC调谐式振荡器[3]。 (2)按照频率改变的方式分类 信号发生器按照频率改变的方式可分为调扫频式信号发生器、频率合成式和程控式信号发生器信号发生器。 　　扫频、程控信号发生器：扫频信号发生器能产生幅度恒定、频率在限定的范围内作线性变化的信号发生器。扫频信号发生器分为手控、自动扫频、远控和程控等工作方式[4]。 频率合成式：频率合成式发生器的信号不是直接由振荡器产生的，而是用高稳定度的石英振荡器来作为标准的频率源，利用频率合成的技术形成所需的任意频率的信号，这个信号拥有与标准的频率源相同的频率稳定度和准确度[5]。 (3)按照输出信号的波形分类 信号发生器按照输出信号的波形分类可以分为函数信号、随机信号和脉冲信号发生器等。 函数信号发生器：又称为波形信号发生器。它能够产生特定的函数波形（主要是三角波、正弦波、方波、脉冲波和锯齿波等）信号。频率范围可从几uHz的超低频直到几十MHz[6]。 脉冲信号发生器：能够产生幅度、频率和宽度可调的矩形波脉冲的信号发生器[7]。 1.2.2 国内外研究现状及发展趋势 国内外对于信号发生器的研究主要经历了如下几个阶段： 1． 2． 3． 4． 。。。。。 国内，某某或者哪个单位****基于什么方法研究了什么信号发生器器，国外，哪个国家研究了什么信号发生器，。。。。。。 综述国内外研究现状，可以看出信号发生器向着。。。。。趋势发展。 1.3本文主要研究的内容及指标要求　 《电子测量原理》实验平台的开发，是实现和完成电子测量课程的最行之有效的手段和工具。本课题主要对信号发生器的原理进行学习，并开发一套用于教学的仪器设备。这套仪器主要采用AVR单片机、DDS模块、LED、键盘产生方波、正弦波、三角波和扫频波及实现输出幅度、频率在一定范围内可调及显示。主要研究内容包括如下几个方面： (1)第一章的内容概述。 (2) 第二章的内容概述。 (3) 第三章的内容概述。 (4) 第四章的内容概述。 (5) (6)进行全文总结，并给出下一步研究建议。 具体指标要求： (1)双通道同时输出波形，且互不影响； (2)输出波形为正弦波，三角波，方波； (3)输出波形振幅是500mV~3V，步进500mV。误差为±10% ； (4)输出波形频率是500Hz~3000Hz，步进100Hz，误差为±5% ； (5)方波占空比可调； (6)输出扫频波，扫频范围500Hz~10kHz； (7)李沙育图形的观测； 2 系统方案设计与选择 2.1 几种常用的系统设计方案 2.1.1 基于函数波形发生器的设计方案 利用专用的函数波形发生器芯片来产生所需要的波形。这样产生的波形相对来说比较稳定，质量比较高，使系统得稳定度会有所提升。 图2-1 ICL8038内部结构图 ICL8038的内部结构图如图2-1。它的频率范围较宽、频率稳定度很高、外围电路比较简单。芯片工作时能输出0.001Hz～300KHz的正弦波、三角波、矩形波等函数波形。 假如A、B的恒流值分别是、。并令=2I=2。在触发器置零的时候，模拟开