目录

1系统方案... 4

1.1系统方案论证与选择... 4

1.2方案描述... 4

2理论分析与计算... 5

3电路与程序设计... 6

3.1电路的设计... 6

3.1.1  ICL8038模块电路... 6

3.1.2  放大电路... 6

3.2程序的设计... 7

4测试方案与测试结果... 9

4.1测试仪器与结果... 9

4.2调试出现的问题及解决方案... 9

5 小结... 10

摘要

本系统设计的是信号发生器，是以 ICL8038和 STC89C51为核心设计的数控及扫频函数信号发生器。ICL8038作为函数信号源结合外围电路产生占空比和频率可调的正弦波、方波、三角波；该函数信号发生器的频率可调范围1~100kHz，波形稳定，无明显失真。单片机控制LCD12864液晶显示频率、频段和波形名称。

关键字：信号发生器ICL8038、 STC89C51、波形、LCD12864
信号发生器实验报告

1系统方案

1.1系统方案论证与选择

方案一：由单片机内部产生波形，经DAC0832输出，然后再经过uA741放大信号后，最后经过CD4046和CD4518组成的锁相环放大频率输出波形，可是输出的波形频率太低，达不到设计要求。

方案二：采用单片机对信号发生器MAX038芯片进行程序控制的函数发生器，该发生器有正弦波、三角波和方波信号三种波形，输出信号频率在0.1Hz~100MHz范围内。MAX038为核心构成硬件电路能自动地反馈控制输出频率，通过按键选择波形，调节频率，可是MAX038芯片价格太高，过于昂贵。

方案三：利用芯片ICL8038产生正弦波、方波和三角波三种波形，根据电阻和电容的不同可以调节波形的频率和占空比，产生的波形频率足够大，能达到设计要求，而且ICL8038价格比较便宜，设计起来成本较低。

综上所述，所以选择第三个方案来设计信号发生器。

1.2方案描述

本次设计方案是由ICL8038芯片和外围电路产生三种波形，由公式：，改变电阻和电容的大小可以改变波形的频率，有开关控制频段和波形并给单片机一个信号，由单片机识别并在LCD液晶屏上显示，电路的系统法案框图为下图1所示：

图1   总系统框图

2理论分析与计算

如图2，占空比和频率调节电路：

图2  占空比和频率调节电路

所有波形的对称性都可以通过调节外部定时电阻来调节。如图2所示，RA、RB是外部定时电阻。最好是保持RA和RB的独立性，然后用RA来控制三角波、正弦波的上升部分和方波的状态。

三角波的幅度设置在1/3V_SUPPLY,因此，三角波的上升部分是：

另一部分三角波、正弦波和方波的状态是：

则由此两部分可得到波形的频率为：

通过改变RA和RB的阻值即可以改变t1,t2的值，从而调节方波的占空比。

当RA=RB=R时,频率f为：

RA和RB的阻值为10k,由于ICL8038的频率范围是0.001Hz~300kHz之间，因此，当电容值选取C=100pF时，此时最大输出频率就可以达到300kHz的要求。

3电路与程序设计

3.1电路的设计

3.1.1  ICL8038模块电路

如图3，此电路主要由ICL8038产生三种波形，在此电路中可以调节波形的频段、频率和占空比，还可以调节正弦波的失真度。

图3  ICL8038模块电路

3.1.2  放大电路

如下图4放大电路所示，此电路主要是放大波形的幅度,在输出端加一个0.22uF电容起到滤波的作用。

图4  放大电路

3.2程序的设计

1.  总流程图如下图5所示：

2.显示程序流程图如下图6所示：

图6  显示程序

4测试方案与测试结果

4.1测试仪器与结果

测试仪器：稳压电源、示波器

测试结果：

表1   正弦波在不同电容下不失真频段

表2  各波形不失真最大频率

表3    输出信号波形及电压大小测量

4.2调试出现的问题及解决方案

1.  不能实现自动控制

刚开始时设计时，考虑用CD4066模拟开关来控制接入电容的大小来调节频段，当单片机给模拟开关一个高电平时，模拟开关闭合，可是当单片机给他一个低电平时，却不能完全关闭模拟开关，不能实现单片机的自动控制，所以我们就用机械开关控制接入的电容，并由此给单片机一个信号是单片机识别波形、频段，并能准确读出输出的频率。

2.  干扰大

刚开始做PCB板子的时候为了方便，把每个电路都画在了一个板子上，结果各电路之间影响特别大，输出的波形干扰也特别大，不能输出一个很干净的波形，左后解决办法是把每个电路模块化，分别做出来，这样每个电路也比较简单，不容易出错，这样也更清晰明确。

5 小结

经过几天多终于完成了我们的信号发生器的设计，虽然没有完全达到设计要求，但从心底里说，还是高兴的，毕竟这次设计把实物都做了出来。在本次设计的过程中，我发现很多的问题，虽然以前还做过这样的设计但这次设计真的让我长进了很多，单片机软件的算法，需要有很巧妙的程序算法，又认识到自己有很多不足。从这次的课程设计中，我真真正正的意识到，在以后的学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，这就是我在这次课程设计中的最大收获。

本次设计是三个人一组，让我们认识到团队合作是非常重要的。这次的设计更好的培养了我们的团队协作精神，便于我们走到工作岗位后能很快适应工作环境，是我们一生珍贵的财富

附录

 

第二篇：基于DDS的信号发生器的实验报告

基于DDS的信号发生器

吴小川  刘源源  孔梅梅

20##年8月

摘要：本系统基于DDS信号源的原理，以单片机89C51为控制核心，采用DDFS（直接频率数字频率合成）技术，利用FPGA芯片EP1C6Q240合成大部分的电路，通过LCD的显示来实现波形、频率、幅度的控制输入，利用双口RAM进行数据的存储，双D/A的方法来实现频率的稳幅输出， 再通过低通滤波器实现频率由1Hz~500KHz，幅度由0~5V的稳定输出的信号源。

关键字：DDS，单片机，FPGA，双口RAM，双D/A。

目录

总体框图

 

幅度控制、双D/A设计

双D/A转换是实现幅度可调和任意波形输出的关键，第一级D/A的输出作为第二级D/A转换的参考电压，以此来控制信号发生器的输出电压。D/A转换器的电流建立时间将直接影响到输出最高频率。本系统采用的是DAC800，电流建立时间为100ns，在最高频率点，一个周期输出32点，因此极限频率大概是