精华内容
下载资源
问答
  • 多功能函数信号发生器.doc》由会员分享,可免费在线阅读全文,更多与《多功能函数信号发生器》相关文档资源请在帮帮文库(www.woc88.com)数亿文档库存里搜索。1、期为ms时间档为ms幅值档为V图(e)三角波仿真图如图(a...

    《多功能函数信号发生器.doc》由会员分享,可免费在线阅读全文,更多与《多功能函数信号发生器》相关文档资源请在帮帮文库(www.woc88.com)数亿文档库存里搜索。

    1、期为ms时间档为ms幅值档为V图(e)三角波仿真图如图(a)所示如图(b)所示输出幅值为V输出幅值为V周期为ms周期为ms时间档为ms时间档为ms幅值档为V幅值档为V图(a)图(b)如图(c)所示如图(d)所示输出幅值为V输出幅值为V周期为ms周期为ms时间档为ms时间档为ms幅值档为V格幅值档为V图(c)图(d)如图(e)所示输出幅值为V周期为ms时间档为ms幅值档为V图(e)正弦波仿真图如图(a)所示如图(b)所示输出幅值为V输出幅值为V周期为ms周期为ms时间档为ms时间档为ms幅值档为V幅值档为V图(a)图(b)如图(c)所示如图(d)所示输出幅值为V输出幅值为V周期为ms周期为ms时间档为ms时间档为ms幅值档为V幅值档为V图(c)图(d)如图(e)所示输出幅值为V,周期为ms,时间档为ms幅值档为V图(e)硬件电路测试实验方波如图(a)所示实验三角波如图(b)所示图(a)图(b)幅值V周期ms幅值V周期ms实验正弦波如图(c)所示图(c)幅值V周期ms结果分析从实验结果分析,有一些干扰,因此波形存在一定的失真,这主要跟程序的设计有关,没有做到那么精确,再者,仿真软件本身也会给测试结果一定的误差。在进行试验过程中,只用一个DA转换器时,图形只有一点点失真。这说明也和增加了DA转换器有关的。结论制作函数信号发生器随设计思想不同,具有多种方法,本文只是一种可能实现的方法。此法的频率控制和幅度控制分辨率高,且硬件集成度。

    2、淑彦基于单片机的智能数据采集系统[J],价值工程,[]李凯基于单片机的机械控制系统的步进电机的设计[J],黑龙江科技信息,[]任志刚等多功能信号发生器的设计与制作[J],西安航空技术高等专科学校报,[]AtmelCorbitMicrocontrollerwithKBytesInSystemProgrammableFlashATC,[]DACDataSheet[PDF]MicrochiTechnologyIncororatedPrintedintheUSA致谢本课题在选题及研究过程是在胡凤忠老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。老师们多次询问研究进程,并为我指点迷津,帮助我开拓研究思路,精心点拨、热忱鼓励。老师他们严谨细致、一丝不苟的工作作风,严谨求实的态度,踏踏实实的精神,不仅授我以文,而且教我做人,虽历时四载,却给以终生受益无穷之道。对老师的感激之情是无法用言语表达的。感谢带过我的老师对我的教育培养。他们细心指导我的学习与研究,从课题的选择到项目的最终完成,老师们都始终给予我细心的指导和不懈的支持。在此,我要向诸位老师深深地鞠上一躬并致以诚挚的谢意和崇高的敬意。在此,我还要感谢在一起愉快的度过四年生活的各位同学,正是由于你们的帮助和支持,我才能克服一个一个的困难和疑惑,直至本文的顺利完成。在论文即将完成之际,我的心情无法平静,从开始进入课题到论文的顺利完成,有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助,在这里请接受我诚挚的谢。

    3、,x,x,x,x,x,xe,xd,xb,xa,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,x,xa,xb,xd,xe,x,x,x,x,x,x,xa,xc,xe,x,x,x,x,x,xb,xe,x,x,x,x,xa,xd,x,x,x,x,xc,xe,x,x,x,xa,xd,x,x,x,x,xc,xf,x,x,x,xc,x};*正弦波码*voiddelay(uintz)延时子程序{uchari,j;for(i=z;igt;i)for(j=;jgt;j);}voiddelay(uinty){uinti;for(i=y;igt;i);}voidwrite_com(ucharcom)写指令{lcdrs=;P=com;delay();lcde=;delay();lcde=;}voidwrite_data(uchardate)数据{lcdrs=;P=date;delay();lcde=;delay();lcde=;}voidinit()初始化{lcdrw=;lcde=;wr=;cs=;write_com(x);write_com(xc);write_com(x);write_com(x);write_com(x+x);write_data(x);写wave:write_data(x);write_data(x);write_data(x);write_dat。

    4、;delay(ys);}if(snum==)三角波{if(alt){P=a;delay(ys);}else{P=a;delay(ys);}a++;}if(!(samsams)){xsf();}}}附件B主要元器件清单名称型号封装形式数量运算放大器OPDIP个数模转换器DACDIP个单片机CDIP个电位器KSIP个复位开关个晶振MHZ个电阻AXIAL个KAXIAL个KAXIAL个电解电容uFRB个瓷片电容RAD个杜邦线若干底座脚个脚个脚个插针若干附件C系统电路图ea,xec,xee,xef,xf,xf,xf,xf,xf,xf,xf,xf,xfa,xfb,xfc,xfd,xfd,xfe,xff,xff,xff,xff,xff,xff,xff,xff,xff,xff,xff,xff,xfe,xfd,xfd,xfc,xfb,xfa,xf,xf,xf,xf,xf,xf,xf,xf,xef,xee,xec,xea,xe,xe,xe,xe,xe,xde,xdd,xda,xd,xd,xd,xd,xcf,xcc,xca,xc,xc,xc,xbf,xbc,xba,xb,xb,xb,xae,xab,xa,xa,xa,xf,xc,x,x,x,x,xd,x,x,x,x,x,xc,x,x,x,xf,xc,x,x,x,x,xd,xa,x,x,x,xe,xc,x,x,x,x,xd,xa,x,x,x,x,xe,xb,x,x,x,x,x,xe,xc,xa,x。

    5、高,整机自动化程度高,性能优良,具有很高的实用价值。本系统以单片机为核心,通过键盘输入选择信号类型和信号频率,采用DA转换芯片输出相应的波形,同时以LCD显示器实时显示信号相关信息。再通过C语言进行编程,最终实现方波,三角波和正弦波三种波形的产生,实验结果通过示波器进行仿真,同时波形的频率可调。该信号发生器在调试时,出现了一些问题,之后自查,同时向老师、同学请教得以解决。经测试该设计方案线路优化,结构紧凑,性能优越,满足设计要求。参考文献[]吴岩单片机在电子技术中的应用和开发技术研究[J],黑龙江科技信息,[]李富林浅谈单片机的应用领域[J]网络财富,[]李琳单片高频函数发生器MAX及其应用[J]现代电子技术,[]荣雪琴密封容器的气密检测系统的研究与设计[D]苏州大学,[]胡清外同步触发,多通道,单周期函数发生器设计河南科技大学,[]李博基于单片机控制的高精度电荷校准仪的设计[D],中北大学,[]薄晓基于单片机ATC的ADDDS信息源设计与实现[J],环球市场信息导报,[]李大东等时钟控制信号源的设计[J],东南传媒,[]席春梅新型键盘电子乐器的研究与设计实现[D],青海师范大学,[]熊超美步进电机的单片机控制硬件系统设计[J],湖南有色金属,[]李志杰多功能报警系统的研究与设计[D],华南理工大学,[]李强单片机定时,计数器编程技术(上)[J],电子世界,[]柳华基于霍尔元件的智能化电度表的设计[D],华北电力大学,[]。

    6、意!最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母,谢谢你们!附录A源代码includedefineucharunsignedchardefineuintunsignedintsbitlcdrw=P^;sbitlcdrs=P^;sbitlcde=P^;sbitd=P^;sbits=P^;sbits=P^;sbits=P^;sbitcs=P^;sbitwr=P^;ucharsnum,a,ys,j;uintfre;ucharcodetosin[]={x,x,x,x,xd,x,x,x,x,xc,xf,xa,xa,xa,xab,xae,xb,xb,xb,xba,xbc,xbf,xc,xc,xc,xca,xcc,xcf,xd,xd,xd,xd,xda,xdd,xdf,xe,xe,xe,xe,xe,x);write_data(x);write_data(x);write_data(x);write_data(x);write_data(x);}}}if(s==){delay();if(s==){while(!s);ys++;}}if(s==){delay();if(s==){while(!s);ys;}}}voidmain(){init();while(){keyscanf();if(snum==)正弦波{for(j=;jlt;j++){P=tosin[j];delay(ys);}}if(snum==)方波{P=xff;delay(ys);P。

    展开全文
  • 简易多功能函数信号发生器 毕业设计论文定稿--118155152华北水利水电学院毕业设计PAGEPAGE 63分类号 编 号华北水利水电学院North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power毕 业 设 计题目 ...

    简易多功能函数信号发生器 毕业设计论文定稿--118155152

    华北水利水电学院毕业设计

    PAGE

    PAGE 63

    分类号 编 号

    华北水利水电学院

    North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power

    毕 业 设 计

    题目 简易多功能函数信号发生器

    院 、 系 信息工程系

    专 业 电子信息工程

    姓 名

    学 号

    指导教师

    2010年5月20日

    华北水利水电学院本科生毕业设计(论文)开题报告

    2010 年 月 日

    学生姓名

    占丹

    学号

    200814706

    专业

    电子信息工程

    题目名称

    简易多功能函数信号发生器

    课题来源

    导师提供

    背景

    函数信号发生器是一种能能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波(含方波)、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。现在我们通过对函数信号发生器的原理以及构成设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的简易发生器。我们通过对电路的分析,参数的确定选择出一种最适合本课题的方案。在达到课题要求的前提下保证最经济、最方便、最优化的设计策略。按照设计的方案选择具体的原件,焊接出具体的实物图,并在实验室对焊接好的实物图进行调试,观察效果并与课题要求的性能指标作对比。最后分析出现误差的原因以及影响因素。

    课题的目的和意义

    通过本次设计掌握产品设计的流程,能灵活的使用S52单片机,并根据设计要求选择合适的元器件,充分考虑了产品的成本,同时通过模块框图到电路图再到仿真,充分理解了相关软件,如proteus的使用,也对整个产品设计时的调试等必要的环节有了更深刻的体会。

    本次设计的意义在于通过选元件,连线焊接,调试检测等过程,锻炼自己的理论联系实际的能力和实际操作能力,从而综合性地巩固所学的知识。这次设计使我们学会综合的运用所学专业知识去分析、解决实际问题;较熟练地掌握了通过文献检索、资料查询从而获取新知识的方法;巩固了计算机软件、硬件或应用系统设计和开发的基本能力。

    系统的功能要求

    本次设计包含以下部分:LCD液晶显示,电源部分,按键控制模块,数模装换模块。同时在设计上采用智能化、人性化的思路,使该系统具有了良好的显示效果和简便的操作。

    设计思路如下:

    1.在编程语言的选择上,充分考虑了软件编程的灵活性。所以本设计采用C语言作为编程语言。

    2.在仿真工具的选择上,采用Proteus仿真软件。因为它实现了单片机仿真和分析电路仿真相结合,并支持主流单片机系统的仿真。

    本设计的总体目标是:

    在学习S52系列单片机的基础上,设计出的按键控制波形种类和频率的调节及相关功能部分的外围电路,从而实现设计产品的目标功能。其中主要的外围功能电路有:按键选择部分;LCD显示部分;数模转换部分;波形幅度调节部分;和信号放大部分;电源部分等。

    通过对以上各功能的设计,制作出的信号发生器应具有以下功能:

    1、基于S52系列单片机的硬件设计;

    2、实现S52系列单片机液晶显示的硬件设计;

    3、数模转换、放大电路的设计;

    4、在未启动时时,LCD不显示,在启动后,LCD显示波形种类和频率。

    5、最终达到以下功能

    输出电压 正弦波Upp≈5V 幅度连续可调;

    三角波Upp≈5 V 幅度连续可调;

    方波 Upp≈5 V 幅度连续可调

    本设计的主要设计思路如下:先要根据所要实现的目标和已有的的硬件条件完成理论论证,而后根据需要编写程序,最后设计出原理图和生成仿真图,并用万能板实现理论功能(焊接),再结合软件检测系统,并进行调节。

    总体设计软硬件结构图

    硬件原路图

    软件流程图

    程序总体流程图 键盘扫描流程图

    采取的主要技术路线或方法

    总体设计采用的方法:

    1.硬件设计

    (1)画硬件流程框图,显示各个小模块的功能

    (2)考虑各种因素选择元器件

    (3)画出硬件原理图

    2

    展开全文
  • 信号发生器是许多电子设备特别是测试设备必备的一部分,用以输入基准源信号给被测设备,通过接收被测设备返回的信息,分析研究被检测设备的情况。衡量或评定一个信号发生器的精度时,主要是对其中最基本和最重要的...

    信号发生器是许多电子设备特别是测试设备必备的一部分,用以输入基准源信号给被测设备,通过接收被测设备返回的信息,分析研究被检测设备的情况。衡量或评定一个信号发生器的精度时,主要是对其中最基本和最重要的部分即正弦信号进行检测。检测正弦信号性能的重要指标是频率准确度和频率稳定度、信噪比和谐波畸变。

    编程对工程技术人员来说比较麻烦,LabVIEW软件用图形编程语言,直观简单、易于操作。用户使用LabVIEW可以随意创建程序,并把它当作子程序调用,以创建更复杂的程序,且调用的层次没有限制LabVIEW这种创建和调用子程序的方法,使创建的程序结构模块化,更易于调试、理解和维护。同时,LabVIEW能够虚拟很多常规仪器,通过计算机仿真完成不同的功能,这样既可节省设备投人的开支,又提高了效率。因此,基于LabVIEW实现多功能信号发生器具有重大意义。

    1 信号发生器的软件设计思路

    设计一个虚拟信号发生器首先要进行前面板的设计,前面板的设计主要需要考虑到所设计的信号发生器实现什么功能,再根据这些功能,在控件选板中选择相应的控件,放在前面板相应的位置上,摆放也有一定的讲究,使前面板看起来比较协调。再者是后面板的设计。后面板的设计要用到函数模板,根据本程序需要实现的功能,在函数选板中选择相应的函数,由于程序不是只执行一次,所以要涉及到循环结构,本文的程序用到的循环结构有while循环结构、条件结构。程序调试成功后就产生一个虚拟信号发生器。

    2 信号发生器的前面板设计

    首先应该添加三个波形显示窗口,前面两个窗口用于显示两路基本信号的显示,并为前两个窗口分别配置两个旋钮,用于控制信号的幅值和频率,再分别为这两个窗口配置一个下拉菜单选择控件,用于选择信号的类型,可供选择的信号类型有正弦波、三角波、方波和锯齿波。第三个窗口用于显示信号的功率频谱,并且为第三个窗口添置两个下拉选择框,用于选择窗和滤波器,可以进行加窗和滤波。最后,为了可以方便观察信号,必须设置一个停止按钮,可以方便地控制和观察静态的信号波形。为了方便记录数据,可以在信号波形显示的上方添加一个空白的框,在框中记录实验的数据。信号发生器的前面板设计如图1所示。

    e8fb8bb5342d249b2f8c3327895cca99.png

    3 信号发生器的后面板设计

    由于本文设计的信号发生器可以显示信号的功率频谱,所以需在程序框图中添加一个快速傅里叶变换控件。由于需要加窗和滤波器,因此必须在程序框图中添加两个循环结构,这两个循环结构分别用于加窗的控制和滤波器的选择控制。由于有两路信号,所以在while循环中,添加两个窗和两个滤波器,可供选择的窗有uniform,Hanning窗,Hamming窗,Blackman-Harris,Exact-Blackman,Blackman,Flattop和4 Term Black-Harris。可供选择的滤波器有Butterworth和Chebyshev。两个循环结构的输出分别接至FFT功率谱模块,FFT功率谱模块的主要作用是计算时间信号的平均自功率谱。连接至时间信号输入端的数据类型决定使用哪个多态实例。FFT功率谱模块的输出,用数组模块连接至波形显示窗口中,这样,就可以在第三个窗口中显示信号的功率频谱。为了方便记录数据,可以在程序框中添加一个字符串函数,可以在前面板中,显示一个空白的框,用于记录实验时需要记录的数据。

    4 信号发生器的程序框图

    信号发生器的程序框图如图2所示。

    7c540649864a93fdc577cafd0c9f1c73.png

    5 结语

    设计的信号发生器可以实现在两个波形显示窗口中分别显示两路信号,信号的相位和幅值可调,在第三个波形显示窗口中显示信号的功率频谱。通过基于LabVIEW软件所设计的信号发生器证明了虚拟仪器具有强大的仪器设计功能。

    展开全文
  • 摘要本文以STC89C51单片机为核心设计了一个低频函数信号发生器。信号发生器采用数字波形合成技术,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出自定义波形,如正弦波、方波、三角波、三角波、梯形波及其他任意波形,波形的...

    摘要

    本文以STC89C51单片机为核心设计了一个低频函数信号发生器。信号发生器采用数字波形合成技术,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出自定义波形,如正弦波、方波、三角波、三角波、梯形波及其他任意波形,波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变。波形和频率的改变通过软件控制,幅度的改变通过硬件实现。介绍了波形的生成原理、硬件电路和软件部分的设计原理。本系统可以产生最高频率798.6HZ的波形。该信号发生器具有体积小、价格低、性能稳定、功能齐全的优点。

    1设计选题及任务

    设计题目:基于单片机的信号发生器的设计与实现

    任务与要求:

    设计一个由单片机控制的信号发生器。运用单片机系统控制产生多种波形,这些波形包括方波、三角波、锯齿波、正弦波等。信号发生器所产生的波形的频率、幅度均可调节。并可通过软件任意改变信号的波形。

    基本要求:

    1.              产生三种以上波形。如正弦波、三角波、矩形波等。

    2.最大频率不低于 500Hz。并且频率可按一定规律调节,如周期按1T,2T,3T,4T或1T,2T,4T,8T变化。

    3.幅度可调,峰峰值在0——5V之间变化。

    扩展要求:产生更多的频率和波形。

    2系统概述

    2.1方案论证和比较

    2.1.1总体方案:

    方案一:采用模拟电路搭建函数信号发生器,它可以同时产生方波、三角波、正弦波。但是这种模块产生的不能产生任意的波形(例如梯形波),并且频率调节很不方便。

    方案二:采用锁相式频率合成器,利用锁相环,将压控振荡器(VCO)的输出频率锁定在所需频率上,该方案性能良好,但难以达到输出频率覆盖系数的要求,且电路复杂。

    方案三:使用集成信号发生器发生芯片,例如AD9854,它可以生成最高几十MHZ的波形。但是该方案也不能产生任意波形(例如梯形波),并且价格昂贵。

    方案四:采用AT89C51单片机和DAC0832数模转换器生成波形,加上一个低通滤波器,生成的波形比较纯净。它的特点是可产生任意波形,频率容易调节,频率能达到设计的500HZ以上。性能高,在低频范围内稳定性好、操作方便、体积小、耗电少。

    经比较,方案四既可满足课程设计的基本要求又能充分发挥其优势,电路简单,易控制,性价比高,所以采用该方案.

    2.1.2改变幅度方案:

    方案一:可以将送给DA的数字量乘以一个系数,这样就可以改变DA输出电流的幅度,从而改变输出电压;但是这样做有很严重的问题,单片机在做乘法运算时需要很长的时间,这样的话输出波形的频率就会很低,达不到至少500HZ的要求;

    并且该方案的输出电压做不到连续可调,当DA的输入数字量比较小时,输出的波形失真就会比较严重。

    方案二:将输出电压通过一个运算放大器的放大。这样还有个优点是幅度连续可调。

    经比较,方案二既可满足课程设计的基本要求,并且电路也挺简单。

    2.2工作原理

    数字信号可以通过数/模转换器转换成模拟信号,因此可通过产生数字信号再转换成模拟信号的方法来获得所需要的波形。89C51单片机本身就是一个完整的微型计算机,具有组成微型计算机的各部分部件:中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行通讯接口等,只要将89C51再配置键盘及、数模转换及波形输出、放大电路等部分,即可构成所需的波形发生器,其信号发生器构成系统框图如下图所示。

    196f37d8a9d0ce8b3de14fdc7322debf.png

    系统框图

    89C51是整个波形发生器的核心部分,通过程序的编写和执行,产生各种各样的信号,并从键盘接收数据,进行各种功能的转换和信号幅度的调节。当数字信号电路到达转换电路,将其转换成模拟信号也就是所需要的输出波形。

    波形ROM表是将信号一个周期等间距地分离成64个点,储存在单片机得RON内。具体ROM表是通过MATLAB生成的,例如正弦表,MATLAB生成的程序如下:

    x=0:2*pi/64:2*pi; y=round(sin(x)*127)+128

    3单元电路设计与分析

    3.1.1主控电路

    设计中主要采用STC89C51型单片机,它具有如下优点:(1)拥有完善的外部扩展总线,通过这些总线可方便地扩展外围单元、外围接口等。(2)该单片机内部拥有4K字节的FLASH ROM程序存储器空间和256字节的RAM数据存储空间,完全可以满足程序的要求。由于该芯片可电擦写,故可重复使用。如果更改程序内容,可将芯片拿下重新烧写。(3)该单片机与工业标准的MCS-51型机的指令集和输出引脚兼容。

    中断系统是使处理器具有对外界异步事件的处理能力而设置的。当中央处理器CPU正在

    处理某件事的时候外界发生了紧急事件,要求CPU暂停当前的工作,转而去处理这个紧

    急事件。

    在波形发生器中,用两个开光直接与外部中断0和外部中断1的管脚相连,其中S1开光用来改变波形,S2开光用来改变频率。在程序主函数中,我们写了个死循环一直输出一个默认的波形,当S1或S2按下又抬起时,程序会暂时跳出死循环,进入中断处理程序,从而对波形和频率进行改变。

    时钟电路。由于频率较大时,三角波、正弦波、方波等波中每一点延时时间为几微秒,故延时时间还要加上指令时间即可得到指定频率的波形,该电路用11.0592MHz晶振。

    94d2874b752ac77015f4bc19b8993406.png

    主控电路图

    3.1.2 数/模转换电路

    由于单片机产生的是数字信号,要想得到所需要的波形,就要把数字信号转换成模拟信号,所以该文选用价格低廉、接口简单、转换控制容易并具有8位分辨率的数模转换器DAC0832。DAC0832主要由8位输入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换器以及输入控制电路四部分组成。但实际上,DAC0832输出的电量也不是真正能连续可调,而是以其绝对分辨率为单位增减,是准模拟量的输出。DAC0832是电流型输出,在应用时外接运放使之成为电压型输出。

    根据对DAC0832的数据锁存器和DAC寄存器的不同的控制方式,DAC0832有三种工作方式:直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式。本设计选用直通方式。

    DAC0832的数据口和单片机的P0口相连。

    CSDA:片选信号输入线(选通数据锁存器),低电平有效;

    WR:数据锁存器写选通输入线,负脉冲(脉宽应大于500ns)有效。由ILE、CS、WR1的逻辑组合产生LE1,当LE1为高电平时,数据锁存器状态随输入数据线变换,LE1的负跳变时将输入数据锁存;

    c496b27a9464ad50dce0b47aba763bd0.png

    数模转换电路

    3.1.3运算放大电路和低通滤波电路

    f44dce4952683f7db3f8a06a1199053f.png

    LM324的5管脚与DAC0832的(IOUT2)12管脚相连,LM324的6管脚与DAC0832的(IOUT1)11管脚相连,LM324的7管脚与DAC0832的REF(9)管脚相连.

    第一级运算放大器的作用是将DAC0832输出的电流信号转化为电压信号V1,第二级运算放大器的作用是将V1通过反向放大电路-(R2/R1)倍。

    题目要求输出的电压在0-5V可调,而V1的电压大约是5V,所以R1选择5K的电阻,R2选择10K的电位器,这样最大的输出电压为5*(10/2)=10,最小电压为0,可以实现题目要求的0-5V。

    在第二个运算放大器的输出端连了一个低通滤波器。如果不加低通滤波器,也能够生成波形,但是产生的信号中毛刺很多,加一个低通滤波器不仅起到的滤波的作用,还起到了平滑的作用。低通滤波器的截止频率F=1/(2*pi*R3*C6),这里我们选择R3 为100欧姆电阻,C6为104电容,截止频率F=16KHZ。实验表明,此时的输出波形效果不错。

    3.1.4串口通信电路

    通用异步收发器(UART)是一种串行接口,一般微处理器中都包含这种外设接口。异步串行接口提供了一种简单的途径,使两个器件无需共享同一个时钟信号就能进行通信。如果再加入一个合适的电平转换器MAX232,串口就能能用在RS232和RS485等网络中实现通信,或者与计算机的COM端口连接。串口只需两根信号线(RX和TX)即可实现,而且只要两端器件都采用同样的位格式和波特率,那么它们无需其它任何对方的信息就可以成功传输数据。

    baf3ba1336fb9c42320ab7698597f743.png

    串口通信电路图

    3.2系统软件设计

    软件设计上,根据功能分了几个模块编程。模块主要有:主程序模块、外部中断0模块,外部中断1模块。

    主程序:

    主程序先是进行一些初始化的工作,然后根据波形标志a,b,c,d,e的值进入相应的while 循环。这样写的好处是输出的波形频率可以790多HZ。在while循环中,单片机根据地址标志位不停低查表,然后把查得的值赋给DAC0832的数据口,然后地址标志位加一,并判断地址标志位是否等于64,如果是就置0再往下执行,如果不是直接往下执行。然后根据频率标志位进行相应的延时。

    c55854c3480c9dde540873c43d417505.png

    主程序流程图

    中断服务程序:

    本程序中两个外部中断分别起到了控制波形和频率的作用。在程序中还加入了消抖部分。

    ce6709241204a4ccacb6112710d9fce3.png

    4安装调试及测量数据分析

    4.1调试过程;

    1. 不通电,用万用表根据电路图仔细检查各线路连接是否正常。

    2. 首先是调试单片机部分,DA和运算放大器芯片不接。用STC_ISP_V483软件通过串口下程序。看是否可以正常下程序。

    3.当可以正常下程序时,给51单片机下一个让所有I/0口一会儿输入0,延时,再输出1,以此类推。用万用表测量各I/O口得电压是不是一会儿高,一会儿低。

    4.安上DA和运算放大器芯片,给单片机下一个输出正弦波的测试程序,通过示波器看输出是否正常。

    5. 给单片机下一个完整的程序,分别按下S1,看波形是否改变。按下S2,看频率是否改变。

    4.2频率的测量数据:

    单位:HZ周期T2T3T4T5T6T7T8T

    理论值798.6399.3266.2199.7159.7133.1114.199.8

    实际值798.6399.6266.5199.9159.9133.3114.299.9

    4.3出现的问题与解决的方法:

    1.

    调试单片机的串口时,发现不能正常的下程序。我想可能是单片机坏了借了一块学习板测试了一下单片机芯片,发现可以正常下载。这说明很可能是MAX232的电路出了问题。我仔细查看了电路图,又上网查了下其他的MAX232的电路图,发现我的电路图和别人的不一样。我是按照郭天翔的那本《新概念51单片机C语言教程 入门、提高、开发、拓展全》第130页的串口电路画的图,电路图中MAX232的TIOU1接串口的第3脚。而其他书上有些电路图却是MAX232的TIOU1接到了串口的第2脚。于是我将MAX232的TIOU1接串口的第2脚,再下程序,终于可以正常下载了。

    2.刚开始写的测试程序输出的波形失真很大。我想可能是波形的ROM表里的数据值过小,导致DA输出的误差很大。因而卧将波形的ROM表里的数据值调大,在测试时发现波形变得好多了。

    3.

    调试波形的时候我发现矩形波的失真比较大。我想到可能是低通滤波器的截止频率太低了,因而我将RC低通滤波器的电阻由1K换成了100欧姆,效果好了很多。

    4.4系统仿真波形:

    矩形波

    73ecd066715e0a8c71eb2a18049a5ffa.png

    锯齿波

    1452dbf48bc8523e8ab8eb458b0f8159.png

    正弦波

    4722f6daeb792b8af5ae693ed45bd4e6.png

    4.5效果分析:

    由4.2的频率理论值与实际值,可知频率在T,2T,3T,4T,5T,6T,7T,8T上频率误差很小。

    最终的波形输出效果也很不错。

    4.6测量仪器

    示波器

    直流稳压电源

    万用表

    5结束语

    基于单片机的信号发生器设计,这个信号发生器的设计中涉及到一个典型的控制过程。通过单片机控制一个模数转换器DAC0832产生所需要的电流,然后使用运算放大器LM324可以将其电流输出线性地转换成电压输出,再将电压经过运算放大器的放大,可以得到足够幅度的信号。通过程序的控制,可以产生一系列有规律的波形。这样一个信号发生装置在控制领域有相当广泛的应用范围。

    最终做出来的信号发生器满足了题目中的所有要求:

    1.产生五种波形。正弦波、三角波、矩形波、梯形波,锯齿波。

    2.最大频率为798.6HZ。并且频率可按按1T,2T,3T,4T,5T,6T,7T,8T变化。

    3.幅度可调,峰峰值在0——5V之间变化。

    当然还是存在不足的地方,比如不能实现频率的按一个小的步进调整。并且当频率太小时矩形波会有些失真。

    信号发生器可以生成更多的波形,只需要再加些波形表即可。

    在这里得感谢学校为我们提供个这样一个实践的机会,当然还得感谢实验室指导老师们的细心指导。

    参考文献:

    [1] 郭天翔.新概念51单片机C语言教程 入门、提高、开发、拓展全.北京.电子工业出版社 2009.1

    [2] 童诗白.模拟电路技术基础[M].北京:高等教育出版社,2000.171~202.

    附录

    1:总电路图

    展开全文
  • 摘要本文以STC89C51单片机为核心设计了一个低频函数信号发生器。信号发生器采用数字波形合成技术,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出自定义波形,如正弦波、方波、三角波、三角波、梯形波及其他任意波形,波形的...
  • 1. 前言 在人们认识自然、改造自然的过程中,经常需要对各种各样的电子信号进行测量,因而如何根据被测量电子信号的不同特征和测量要求,...函数信号发生器就是信号源的一种,能够给被测电路提供所需要的波形。传统的
  • 基于单片机的信号发生器设计

    千次阅读 2021-07-30 13:53:36
    基于单片机的信号发生器设计 摘 要 在电子产品调试和测量领域,常常需要有信号种类、精度高且频率、幅度等信号参数方便可调的信号源。尤其随着电子、通信、网络行业的发展,频段的分布日趋密集,更要求有高精度、...
  • 基于MATLAB 的信号发生器设计一、前言 目前, MATLAB 已经广泛地应用于工程设计的各个领域,如电子、通信等领域,它已成为国际上最流行的计算机仿真软件设计工具。 MATLAB 不再仅仅是一个矩阵实验室,而是一种功能...
  • 基于DDS正弦信号发生器设计引言信号发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。按信号波形可分为正弦信号、函数(波形)信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。信号发生器又称信号源或振荡器,各种波形曲线均可以...
  • 配以相应的外围器件实现的波形发生器具有设计简单、外围电路少、频率稳定性高、可靠性高、输出波形稳定、现场可编程等优点,因而在现代电子设计中,常常采用FPGA器件来实现多种波形信号发生器,利用FPGA实现多种波形...
  • 摘要:为了设计一款结构简单、性能优良的信号发生器。采用了AT89C51单片机为控制核心。在Proteus下仿真可以产生正弦波、方波、三角波、锯齿波,而且可以方便地设定输出信号的频率及幅度,得到的输出波形失真度低,...
  • 信号发生器一般区分为函数信号发生器及任意波形发生器,而函数波形发生器在设计上又区分出模拟及数字合成式。众所周知,数字合成式函数信号源无论就频率、幅度乃至信号的信噪比(S/N)均优于模拟,其锁相环(PLL)的设计...
  • 基于MATLAB的数字信号发生器设计报告摘要:数字信号发生器是基于软硬件实现的一种波形发生仪器。在工工程实践中需要检测和分析的各种复杂信号均可分解成各简单信号之和,而这些简单信号皆可由数字信号发生器模拟产生...
  • 介绍了MATLAB仿真技术的发展和信号发生器的现状,结合线性调制系统的应用背景设计了一种结构简便、性能优良的线性调制信号发生器,全面的实现信号发生器功能要求。本论文主要研究内容包括:1.研究了信号发生器的...
  • 基于 MATLAB 的信号发生器设计虚拟仪器能充分利用现有计算机资源,通过配以独特设计的软硬件,实现普通仪器的全部功能以及一些在普通仪器上无法实现的功能的软件或程序。本设计的主要内容就是基于 MATLAB 来实现一个...
  • EDA(Quartus II)——正弦信号发生器设计

    千次阅读 多人点赞 2021-02-15 09:25:52
    EDA是电子设计自动化,对象是数字电路设计,而正弦信号发生器设计却是一个模拟电路设计,因此需要用到D/A转换器。 根据正弦信号发生器的波形,得知该实验的输入为时间,而输出为振幅。如果将正弦波的振幅放在...
  • 信号发生器的作用:信号调制功能,被调制信号中,幅度、相位或频率变化把低频信息嵌入到高频的载波信号中,得到的信号可以传送从语音、到数据、到视频的任何信号。 信号调制可分为模拟调制和数字调制两种,其中模拟...
  • MATLAB信号发生器仿真

    2021-08-25 12:00:39
    介绍了MATLAB仿真技术的发展和信号发生器的现状,结合线性调制系统的应用背景设计了一种结构简便、性能优良的线性调制信号发生器,全面的实现信号发生器功能要求。本论文主要研究内容包括:1.研究了信号发生器的...
  • 简单介绍几种函数信号发生器的原理图及不同功能...目前,国内生产的多功能函数信号发生器大多是基于5G8038芯片的,其功能与国外的ICL8038芯片功能相同。它的各种信号频率可以通过调节外接电阻和电容的参数值进行调...
  • 信号发生器(74LS00和LM324)

    千次阅读 2021-07-31 01:51:39
    文章目录信号发生器(74LS00和LM324)一、需求分析:二、主要元器件:三、设计流程四、工作原理4.1完整原理图4.2仿真环境4.3方波发生器4.4正弦波发生器4.5余弦波发生器4.6窄脉冲发生器五、相关资源 一、需求
  • 传统的台式函数信号发生器具有体积庞大,接口不灵活,波形固定,价格昂贵等缺点,针对此现状,本次根据老师布置的作业完成一个简单的数字信号发生器,可以产生不同幅值,频率的白噪声、正弦波、锯齿波、方波。...
  • 1、虚拟函数信号发生器设计[J]仪器仪表用户,,():浙江工业大学之江学院毕业设计(论文)致谢致谢感谢田建创老师的悉心指导。田老师对我的设计给予了关心和指导,对于论文的形成自始自终都予以关注和督促,谢谢。...
  • 基于 FPGA 的便携式 DDS 信号发生器与示波器 项目来源:2019年第三届全国大学生FPGA创新设计竞赛 一.设计概述 1.1 设计目的 利用赛灵思公司 A7 系列板卡 EG01、AD9226 模块和 DAC904 模块,制作一个便携式、...
  • 声卡从话筒中获取声音模拟信号,通过模数转换(ADC),将声波振幅信号采样转换成一串数字信号,存储到计算机中。重放时,这些数字信号送到数模转换(DAC),以同样的采样速度还原为模拟波形,放大后送到扬声发声,...
  • 介绍了通过计算机的声卡来实现虚拟信号发生器的基本原理以及Matlab的数据采集工具箱中用于模拟信号输出的主要函数和命令,并以三角波信号发生器为例,详细介绍了该信号发生器的具体实现方法,这对获得难以用常规仪.....
  • 基于 MATLAB 的数字信号发生器摘 要:数字信号发生器是基于软硬件实现的一种波形发生仪器。在工工程实践中需要检测和分析的各种复杂信号均可分解成各简单信号之和,而这些简单信号皆可由数字信号发生器模拟产生,...
  • 信号发生器的MATLAB仿真目录摘要........................................................................1ABSTRACT................................................................. 2目录.....................
  • 基于51单片机的波形发生器设计

    千次阅读 2021-05-25 00:40:25
    1引言1.1题目要求及分析题目:基于51单片机的波形发生器设计,即由51单片机控制产生正弦波、方波、三角波等的多种波形。1.1.1示意图图1:系统流程示意图1.2设计要求(1) 系统具有产生正弦波、三角波、方波三种周期性...

空空如也

空空如也

1 2 3 4 5 ... 20
收藏数 85,632
精华内容 34,252
关键字:

多功能函数信号发生器设计