毕业设计（论文）任务书

I、毕业设计(论文)题目：函数信号发生器

II、毕 业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：

设计函数发生器，利用51单片机作为控制电路，使该函数发生器能产生正弦波、 三角波、方波、锯齿波和梯形波。使用同一按键选择五个波形，依次输出。要求幅度 范围控制在0~5V,正弦波的频率范围控制在10~50Hz，步进值为10Hz；三角波的频率 范围控制在50~250Hz，步进值为50Hz；方波的频率范围控制在200~1000Hz，步进值 为200Hz；锯齿波的频率范围控制在100~500Hz,步进值为100Hz；梯形波的频率范围 控制在50~250Hz,步进值为50Hz。

具体要求主要包括：

1、硬件电路的设计

2、软件设计（程序的编写）

3、硬件电路的调试

4、联机调试

5、中英文翻译

III、毕 业设计(论文)工作内容及完成时间：

1.完成外文资料翻译 第1周——第2周

2.上网查询相关资料，完成开题报告，确定设计方案 第3周——第4周

3.完成软硬件设计 第5周——第6周

4.进行软硬件调试 第7周——第9周

5.毕业设计论文初稿 第10周——第13周

6.修改和完善毕业论文 第14周——第15周

7.提交毕业论文准备论文答辩 第16周——第17周

Ⅳ 、主 要参考资料：

[1] 江志红. 51单片机技术与应用系统开发案例精选[M].北京:清华大学出版社.2008.12 .

[2] 臧春华,邵杰,魏小龙. 综合电子系统设计与实践[M] .北京:北京航空航天大学出版社 .2009.11.

[3] 王松武,于鑫,武思军. 电子创新设计与实践[M].北京:国防工业出版社.2005.1.

[4] 宁武,唐晓宇,闫晓金. 全国大学生电子设计竞赛基本技能指导[M]. 北京:电子工业出版社 .2009. 5.

[5] 马玉丽,康丽娟.函数信号发生器制作方法的比较与分析［J］.青岛远洋船员学院学报 .2007,28( 2) :34～37.

[6] 张少辉. 基于DDS技术构建信号发生器［J］.中国科技信息.2007,(1) :94～96.

[7] Qiu Hui taught you how to learn 51 SCM Beijing: Electronic Industry Press [M] .2009.1. [8] Zhaoquan Li, Xiao Xingda Principles and Applications Guide (second edition) [M] Beijing: Mechanical Industry Press .2010.1.

信息与电子 学部 电子信息工程 专业 1182051 班

学生（签名）：

填写日期: 年 月 日

指导教师（签名）：

助理指导教师(并指出所负责的部分)：

信息与电子 学部主任（签名）：

 

第二篇：基于80C52单片机的函数信号发生器毕业论文

单片机的函数信号发生器

摘 要

近年来随着计算机在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统函数信号发生器日新月益更新。单片机能产生高精度、快速变换频率、输出波形失真小的优先选用技术。函数信号发生器是各种测试和实验过程中不可缺少的工具，在通信、测量、雷达、控制、教学等领域应用十分广泛。不论是在生产、科研还是教学上，信号发生器都是电子工程师信号仿真实验的最佳工具，而且，信号发生器的设计方法多，设计技术也越来越先进。研究函数信号发生器的设计方法，克服传统方法的缺点，以更好的方法设计出比较复杂的调频、调幅功能的信号发生器。

本文介绍的是一种用AT89C52单片机构成的波形发生器，可产生方波、三角波、正弦波、锯齿波等多种波形，波形的周期可用程序改变，并可根据需要选择单极性输出或双极性输出，具有线路简单、结构紧凑、性能优越等特点。文章给出了源代码，通过仿真测试，其性能指标达到了设计要求。单片机小系统负责用户的交互和系统控制，键盘用于频率的输入与波形的选择。LCD显示当前所选信号的频率调整情况，具有界面提示功能，而末级放大电路则对生成的信号进行适当的放大，以提高信号的振幅和强度。

关键词

单片机，DAC，信号发生器 ,单片机,频率调节,界面提示.

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Abstract

In recent years, with the computer in the social sector penetration and MCU application is continuously, while driving to the deepening traditional function signal generator on new PE updates. SCM can produce high precision, fast transform the frequency, the output waveform distortion of preferred selection technology. Function signal generator is all sorts of test and experiment process the essential tool, in communication, measuring, radar, control, teaching fields used widely. Both in production and scientific research or teaching, signal generator are electronic engineer signal simulation experiment, and the best tool, signal generator design method, design technology is becoming more and more advanced. Research function signal generator design methods, overcome shortcomings of traditional methods, in order to better designed complex FM, attenuation function signal generator.

This thesis introduces a AT89C2 single-chip computers.the waveform generator, can produce square-wave, triangle wave, sine wave, sawtooth wave etc. Various waveform, waveform cycle available program change, and can choose according to need single polarity output or dual polarity output, has the line is simple, compact structure, superior performance characteristics. The article presented the source code, through the simulation test, the performance indexes meet the design requirements. : singlechip processor system is responsible for the user interaction and system control, the keyboard for frequency of input and waveform choice. LCD display the current selected the signal frequency adjustment. Has the interface hint function, and final amplifier circuit is generated signal proper amplifier, in order to improve the signal amplitude and strength.

Keywords

microcontroller, DAC, signal generator, microcontroller, frequency adjustment, interface hints.

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目 录

1 概述 ..................................................................................................................................... 1 1.1 单片机概述 ...................................................................................................................... 2 1.1.1 特殊功能寄存器 ...................................................................................................... 3 1.1.2 数据存储器 .............................................................................................................. 4 1.1.3 自动重装载方式 ...................................................................................................... 5 1.1.4 波特率发生器 .......................................................................................................... 6 1.1.5 可编程时钟输出 ...................................................................................................... 6 1.1.6 时钟振荡器 .............................................................................................................. 7 1.1.7 FLASH存储器的编程 ............................................................................................. 8 1.3 信号发生器的分类 .......................................................................................................... 9 1.3.1 正弦信号发生器 ........................................................................................................ 9 1.3.2 低频信号发生器 ...................................................................................................... 10 1.3.3 频率合成式信号发生器 .......................................................................................... 10 1.3.4 函数发生器 .............................................................................................................. 10 1.3.5 脉冲信号发生器 ...................................................................................................... 11 1.3.6 噪声信号发生器 ...................................................................................................... 11

1.4 信号发生器的应用 ........................................................................................................... 12

1.5 研究内容 ........................................................................................................................... 12 2 方案的设计与选择 .............................................................................................................. 13 2.1 方案的比较 .................................................................................................................... 13 2.2 设计原理 ........................................................................................................................ 13 2.3 设计思想 ........................................................................................................................ 14 2.4 设计功能 ........................................................................................................................ 14 3 硬件设计 .............................................................................................................................. 16 3.1 硬件原理框图 ................................................................................................................ 16 3.2 主控电路 ........................................................................................................................ 16 3.3 数/模转换电路 ............................................................................................................... 17 3.4 按键接口电路 ................................................................................................................ 18 3.5 时钟电路 ........................................................................................................................ 18 3.6 显示电路 ........................................................................................................................ 18 4 软件设计 .............................................................................................................................. 20 4.1 程序流程图 .................................................................................................................... 20 4.2 源程序的调试 ................................................................................................................ 21 4.3 波形产生与控制 ............................................................................................................ 24 5 总原理图及元器件清单 ...................................................................................................... 27 5.1 总电路图 ........................................................................................................................ 27 5.2 元器件清单 .................................................................................................................... 27 6 总结与展望 .......................................................................................................................... 28 致 谢 ...................................................................................................................................... 29

参考文献 ................................................................................................................................. 30

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1 概述

随着大规模集成电路技术的发展，中央处理器(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、(I/O)接口、定时器/计数器和串行通信接口，以及其他一些计算机外围电路等均可集成在一块芯片上构成单片微型计算机，简称为单片机。单片机具有体积小、成本低，性能稳定、使用寿命长等特点。其最明显的优势就是可以嵌入到各种仪器、设备中，这是其他计算机和网络都无法做到的。

1.1单片机概述

AT89C52是51系列单片机的一个型号，它是ATMEL公司生产的。AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），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位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。

AT89C52P为40 脚双列直插封装的8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0~P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0 端口（32~39 脚）被定义为N1 功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13 脚定义为IR输入端，10 脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12 脚、27 脚及28 脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU 的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。

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1.1.1特殊功能寄存器

在AT89C52 片内存储器中，80H-FFH 共128 个单元为特殊功能寄存器（SFE），SFR 的地址空间映象。并非所有的地址都被定义，从80H—FFH 共128 个字节只有一部分被定义，还有相当一部分没有定义。对没有定义的单元读写将是无效的，读出的数值将不确定，而写入的数据也将丢失。不应将数据“1”写入未定义的单元，由于这些单元在将来的产品中可能赋予新的功能，在这种情况下，复位后这些单元数值总是“0”。AT89C52除了与AT89C51所有的定时/计数器0 和定时/计数器1 外，还增加了一个定时/计数器2。定时/计数器2 的控制和状态位位于T2CON，寄存器对（RCAO2H、RCAP2L）是定时器2 在16位捕获方式或16 位自动重装载方式下的捕获/自动重装载寄存器。

1.1.2数据存储器

AT89C52 有256 个字节的内部RAM，80H-FFH 高128 个字节与特殊功能寄存器（SFR）地址是重叠的，也就是高128字节的RAM和特殊功能寄存器的地址是相同的，但物理上它们是分开的。当一条指令访问7FH以上的内部地址单元时，指令中使用的寻址方式是不同的，也即寻址方式决定是访问高128字节RAM还是访问特殊功能寄存器。如果指令是直接寻址方式则为访问特殊功能寄存器。

1.1.3自动重装载方式

当定时器2工作于16位自动重装载方式时，能对其编程为向上或向下计数方式，这个功能可通过特殊功能寄存器T2CON的DCEN 位（允许向下计数）来选择的。复位时，DCEN 位置“0”，定时器2 默认设置为向上计数。当DCEN置位时，定时器2 既可向上计数也可向下计数，这取决于T2EX 引脚的值，当DCEN=0 时，定时器2 自动设置为向上计数，在这种方式下，T2CON 中的EXEN2 控制位有两种选择，若EXEN2=0，定时器2 为向上计数至0FFFFH 溢出，置位TF2 激活中断，同时把16 位计数寄存器RCAP2H 和RCAP2L重装载，RCAP2H 和RCAP2L 的值可由软件预置。若EXEN2=1，定时器2 的16 位重装载由溢出或外部输入端T2EX 从1 至0 的下降沿触发。这个脉冲使EXF2 置位，如果中断允许，同样产生中断。定时器2 的中断入口地址是：002BH ——0032H 。当DCEN=1 时，允许定时器2 向上或向下计数。这种方式下，T2EX 引脚控制计数器方向。T2EX 引脚为逻辑“1”时，定时器向上计数，当计数0FFFFH 向上溢出时，置位TF2，同时把16 位计数寄存器RCAP2H 和RCAP2L 重装载到TH2 和TL2 中。 T2EX 引脚为逻辑“0”时，定时器2 向下计数，当TH2 和TL2 中的数值等于RCAP2H 和RCAP2L中的值时，计数溢出，置位TF2，同

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时将0FFFFH 数值重新装入定时寄存器中。当定时/计数器2向上溢出或向下溢出时，置位EXF2 位。

1.1.4波特率发生器

当T2CON中的TCLK 和RCLK 置位时，定时/计数器2 作为波特率发生器使用。如果定时/计数器2 作为发送器或接收器，其发送和接收的波特率可以是不同的，定时器1 用于其它功能，如图7 所示。若RCLK 和TCLK 置位，则定时器2工作于波特率发生器方式。波特率发生器的方式与自动重装载方式相仿，在此方式下，TH2 翻转使定时器2 的寄存器用RCAP2H 和RCAP2L 中的16位数值重新装载，该数值由软件设置。在方式1 和方式3 中，波特率由定时器2 的溢出速率根据下式确定：

方式1和3的波特率=定时器的溢出率/16定时器既能工作于定时方式也能工作于计数方式，在大多数的应用中，是工作在定时方式（C/T2=0）。定时器2 作为波特率发生器时，与作为定时器的操作是不同的，通常作为定时器时，在每个机器周期（1/12 振荡频率）寄存器的值加1，而作为波特率发生器使用时，在每个状态时间（1/2 振荡频率）寄存器的值加1。波特率的计算公式如下：

方式1和3的波特率=振荡频率/{32*[65536-(RCP2H,RCP2L)]}

式中（RCAP2H，RCAP2L）是RCAP2H 和RCAP2L中的16 位无符号数。

定时器2 作为波特率发生器使用的电路如图7 所示。T2CON 中的RCLK 或TCLK=1 时，波特率工作方式才有效。在波特率发生器工作方式中，TH2 翻转不能使TF2 置位，故而不产生中断。但若EXEN2 置位，且T2EX 端产生由1 至0 的负跳变，则会使EXF2 置位，此时并不能将（RCAP2H，RCAP2L）的内容重新装入TH2 和TL2 中。所以，当定时器2 作为波特率发生器使用时，T2EX 可作为附加的外部中断源来使用。需要注意的是，当定时器2 工作于波特率器时，作为定时器运行（TR2=1）时，并不能访问TH2 和TL2。因为此时每个状态时间定时器都会加1，对其读写将得到一个不确定的数值。然而，对RCAP2 则可读而不可写，因为写入操作将是重新装载，写入操作可能令写和/或重装载出错。在访问定时器2或RCAP2 寄存器之前，应将定时器关闭（清除TR2）。

1.1.5可编程时钟输出

定时器2 可通过编程从P1.0 输出一个占空比为50%的时钟信号。P1.0 引脚除了是一个标准的I/O 口外，还可以通过编程使其作为定时/计数器2 的外部时钟输入和输出占空比50%的时钟脉冲。当时钟振荡频率为16MHz 时，输出时钟频率范围为61Hz—4MHz。当设置定时/计数器2 为时钟发生器时，C/T2（T2CON .1）=0，T2OE （T2MOD.1） =1，

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必须由TR2（T2CON.2）启动或停止定时器。时钟输出频率取决于振荡频率和定时器2 捕获寄存器（RCAP2H，RCAP2L）的重新装载值，公式如下：输出时钟频率=振荡器频率/{4*

[65536-(RCP2H,RCP2L)]}

在时钟输出方式下，定时器2 的翻转不会产生中断，这个特性与作为波特率发生器使用时相仿。定时器2 作为波特率发生器使用时，还可作为时钟发生器使用，但需要注意的是波特率和时钟输出频率不能分开确定，这是因为它们同使用RCAP2L和RCAP2L。UART AT89C52的UART 工作方式与AT89C51 工作方式相同。

AT89C52 共有6 个中断向量：两个外中断（INT0 和INT1），3 个定时器中断（定时器0、1、2）和串行口中断。所有这些中断源如图9 所示。这些中断源可通过分别设置专用寄存器IE 的置位或清0 来控制每一个中断的允许或禁止。IE 也有一个总禁止位EA，它能控制所有中断的允许或禁止。注意表5 中的IE.6 为保留位，在AT89C51 中IE.5 也是保留位。程序员不应将“1”写入这些位，它们是将来AT89 系列产品作为扩展用的。定时器2 的中断是由T2CON 中的TF2 和EXF2 逻辑或产生的，当转向中断服务程序时，这些标志位不能被硬件清除，事实上，服务程序需确定是TF2 或EXF2 产生中断，而由软件清除中断标志位。定时器0 和定时器1 的标志位TF0 和TF1 在定时器溢出那个机器周期的S5P2 状态置位，而会在下一个机周期才查询到该中断标志。然而，定时器2 的标志位TF2 在定时器溢出的那个机器周期的S2P2 状态置位，并在同一个机器周期内查询到该标志。

1.1.6时钟振荡器

AT89C52 中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1 和XTAL2 分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器，振荡电路。外接石英晶体（或陶瓷谐振器）及电容C1、C2 接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容C1、C2 虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性，如果使用石英晶体，我们推荐电容使用30pF±10pF，而如使用陶瓷谐振器建议选择40pF±10F。用户也可以采用外部时钟。这种情况下，外部时钟脉冲接到XTAL1 端，即内部时钟发生器的输入端，XTAL2 则悬空。由于外部时钟信号是通过一个2 分频触发器后作为内部时钟信号的，所以对外部时钟信号的占空比没有特殊要求，但最小高电平持续时间和最大的低电平持续时间应符合产品技术条件的要求。

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在空闲工作模式状态， CPU 自身处于睡眠状态而所有片内的外设仍保持激活状态，这种方式由软件产生。此时，同时将片内RAM 和所有特殊功能寄存器的内容冻结。空闲模式可由任何允许的中断请求或硬件复位终止。由硬件复位终止空闲状态只需两个机器周期有效复位信号，在此状态下，片内硬件禁止访问内部RAM，但可以访问端口引脚，当用复位终止空闲方式时，为避免可能对端口产生意外写入，激活空闲模式的那条指令后一条指令不应是一条对端口或外部存储器的写入指令。

在掉电模式下，振荡器停止工作，进入掉电模式的指令是最后一条被执行的指令，片内RAM 和特殊功能寄存器的内容在终止掉电模式前被冻结。退出掉电模式的唯一方法是硬件复位，复位后将重新定义全部特殊功能寄存器，但不改变RAM中的内容，在Vcc恢复到正常工作电平前，复位应无效，且必须保持一定时间以使振荡器重启动并稳定工作。

1.1.7 Flash存储器的编程

AT89C52单片机内部有8k字节的Flash PEROM，这个Flash 存储阵列出厂时已处于擦除状态（即所有存储单元的内容均为FFH），用户随时可对其进行编程。编程接口可接收高电压（+12V）或低电压（Vcc）的允许编程信号。低电压编程模式适合于用户在线编程系统，而高电压编程模式可与通用EPROM 编程器兼容。

AT89C52 单片机中，有些属于低电压编程方式，而有些则是高电压编程方式，用户可从芯片上的型号和读取芯片内的签名字节获得该信息。

AT89C52 的程序存储器阵列是采用字节写入方式编程的，每次写入一个字节，要对整个芯片内的PEROM 程序存储器写入一个非空字节，必须使用片擦除的方式将整个存储器的内容清除。

AT89C52 编程方法如下：

1． 在地址线上加上要编程单元的地址信号。

2． 在数据线上加上要写入的数据字节。

3． 激活相应的控制信号。

4． 在高电压编程方式时，将EA/Vpp 端加上+12V 编程电压。

5． 每对Flash 存储阵列写入一个字节或每写入一个程序加密位，加上一个ALE/PROG 编程脉冲。每个字节写入周期是自身定时的，通常约为1.5ms。重复1—5 步骤，改变编程单元的地址和写入的数据，直到全部文件编程结束。

数据查询

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AT89C52 单片机用Data Palling 表示一个写周期结束为特征，在一个写周期中，如需读取最后写入的一个字节，则 出的数据的最高位（P0.7）是原来写入字节最高位的反码。写周期完成后，所输出的数据是有效的数据，即可进入下一个字节的写周期，写周期开始后，Data Palling 可能随时有效。Ready/Busy：字节编程的进度可通过“RDY/BSY 输出信号监测，编程期间，ALE 变为高电平“H”后，P3.4（RDY/BSY）端电平被拉低，表示正在编程状态（忙状态）。编程完成后，P3.4 变为高电平表示准备就绪状态。·程序校验：如果加密位LB1、LB2 没有进行编程，则代码数据可通过地址和数据线读回原编写的数据，加密位不可直接校验，加密位的校验可通过对存储器的校验和写入状态来验证。

1.2 信号发生器的工作原理

信号发生器用来产生频率为20Hz～200kHz的正弦信号（低频）。除具有电压输出外，有的还有功率输出。所以用途十分广泛，可用于测试或检修各种电子仪器设备中的低频放大器的频率特性、增益、通频带，也可用作高频信号发生器的外调制信号源。另外，在校准电子电压表时，它可提供交流信号电压。低频信号发生器的原理：系统包括主振级、主振输出调节电位器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器（输出变压器）和指示电压表。

主振级产生低频正弦振荡信号，经电压放大器放大，达到电压输出幅度的要求，经输出衰减器可直接输出电压，用主振输出调节电位器调节输出电压的大小。电源自适应的方波发生器是一种不用电源的方波发生器，可供电子爱好者和实验室作简易信号源用。电路是由六反相器CD4096组成的自适应方波发生器。当输入端输入小信号正弦波时，该信号分两路传输，其一路径C1、D1、D2、C2回路，完成整流倍压功能，给CD4096提供工作电源；另一路径电容C3耦合，进入CD4096的一个反相器的输入端，完成信号放大功能（反相器在小信号工作时，可作放大器用）。该放大信号经后级的门电路处理，变换成方波后经CD4096的12、8、10脚输出。输出端的R2为可调电阻，以保证输出端信号从0～1.25V可调。该方波发生器电路简单，制作容易，因此可利用该方波发生器电路，作市电供电的50Hz方波发生器。制作时，市电220V的正弦波，应经变压器隔离降压（1～0.75V）处理后，输入到电路的输入端，以保安全。

1.3信号发生器的分类

信号发生器主要包括低频信号发生器、高频信号发生器、微波扫频和程控信号发生器、频率合成式信号发生器、函数发生器、脉冲信号发生器、随机信号发生器、噪声信号发生

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器、伪随信号发生器，下面就部分信号发生器作简要介绍。

1.3.1正弦信号发生器

正弦信号发生器主要用于测量电路和系统的频率特性、非线性失真、增益及灵敏度等。按频率覆盖范围分为低频信号发生器、高频信号发生器和微波信号发生器；按输出电平可调节范围和稳定度分为简易信号发生器（即信号源）、标准信号发生器（输出功率能准确地衰减到-100分贝毫瓦以下）和功率信号发生器（输出功率达数十毫瓦以上）；按频率改变的方式分为调谐式信号发生器、扫频式信号发生器、程控式信号发生器和频率合成式信号发生器等。

1.3.2低频信号发生器

包括音频（200～20000赫）和视频 （1赫～10兆赫）范围的正弦波发生器。主振级一般用RC式振荡器，也可用差频振荡器。为便于测试系统的频率特性，要求输出幅频特性平和波形失真小。

1.3.3频率合成式信号发生器

这种发生器的信号不是由振荡器直接产生，而是以高稳定度石英振荡器作为标准频率源，利用频率合成技术形成所需之任意频率的信号，具有与标准频率源相同的频率准确度和稳定度。输出信号频率通常可按十进位数字选择，最高能达11位数字的极高分辨力。频率除用手动选择外还可程控和远控，也可进行步级式扫频，适用于自动测试系统。直接式频率合成器由晶体振荡、加法、乘法、滤波和放大等电路组成，变换频率迅速但电路复杂，最高输出频率只能达1000兆赫左右。用得较多的间接式频率合成器是利用标准频率源通过锁相环控制电调谐振荡器（在环路中同时能实现倍频、分频和混频），使之产生并输出各种所需频率的信号。这种合成器的最高频率可达26.5吉赫。高稳定度和高分辨力的频率合成器，配上多种调制功能（调幅、调频和调相），加上放大、稳幅和衰减等电路，

便构成一种新型的高性能、可程控的合成式信号发生器，还可作为锁相式扫频发生器。

1.3.4函数发生器

函数发生器又称波形发生器。它能产生某些特定的周期性时间函数波形（主要是正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波等）信号。频率范围可从几毫赫甚至几微赫的超低频直到几十兆赫。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测量领域。图2为产生上述波形的方法之一，将积分电路与某种带有回滞特性的阈值开关电路（如施米特触发器）相连成环路，积分器能将方波积分成三角波。施米特电路又能使三角波上

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升到某一阈值或下降到另一阈值时发生跃变而形成方波，频率除能随积分器中的RC值的变化而改变外，还能用外加电压控制两个阈值而改变。将三角波另行加到由很多不同偏置二极管组成的整形网络，形成许多不同斜度的折线段，便可形成正弦波。另一种构成方式是用频率合成器产生正弦波，再对它多次放大、削波而形成方波，再将方波积分成三角波和正、负斜率的锯齿波等。对这些函数发生器的频率都可电控、程控、锁定和扫频，仪器除工作于连续波状态外，还能按键控、门控或触发等方式工作。

1.3.5脉冲信号发生器

产生宽度、幅度和重复频率可调的矩形脉冲的发生器，可用以测试线性系统的瞬态响应，或用模拟信号来测试雷达、多路通信和其他脉冲数字系统的性能。脉冲发生器主要由主控振荡器、延时级、脉冲形成级、输出级和衰减器等组成。主控振荡器通常为多谐振荡器之类的电路，除能自激振荡外，主要按触发方式工作。通常在外加触发信号之后首先输出一个前置触发脉冲，以便提前触发示波器等观测仪器，然后再经过一段可调节的延迟时间才输出主信号脉冲，其宽度可以调节。有的能输出成对的主脉冲，有的能分两路分别输出不同延迟的主脉冲。

1.3.6 噪声信号发生器

完全随机性信号是在工作频带内具有均匀频谱的白噪声。常用的白噪声发生器主要有：工作于1000兆赫以下同轴线系统的饱和二极管式白噪声发生器；用于微波波导系统的气体放电管式白噪声发生器；利用晶体二极管反向电流中噪声的固态噪声源（可工作在18吉赫以下整个频段内）等。噪声发生器输出的强度必须已知，通常用其输出噪声功率超过电阻热噪声的分贝数（称为超噪比）或用其噪声温度来表示。噪声信号发生器主要用途是：①在待测系统中引入一个随机信号，以模拟实际工作条件中的噪声而测定系统的性能；②外加一个已知噪声信号与系统内部噪声相比较以测定噪声系数；③用随机信号代替正弦或脉冲信号，以测试系统的动态特性。例如，用白噪声作为输入信号而测出网络的输出信号与输入信号的互相关函数，便可得到这一网络的冲激响应函数。

伪随机信号发生器用白噪声信号进行相关函数测量时，若平均测量时间不够长，则会出现统计性误差，这可用伪随机信号来解决。当二进制编码信号的脉冲宽度墹T足够小，且一个码周期所含墹T数N很大时，则在低于fb=1/墹T的频带内信号频谱的幅度均匀，称为伪随机信号。只要所取的测量时间等于这种编码信号周期的整数倍，便不会引入统计性误差。二进码信号还能提供相关测量中所需的时间延迟。伪随机编码信号发生器由带有反馈环路的n级移位寄存器组成，所产生的码长为 N＝2-1。

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1.4 信号发生器的应用

信号发生器又称信号源或振荡器。是最重要的测量仪器之一，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。尤其是在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域，经常需要用到各种各样的信号波形发生器，而各种波形曲线均可以用j角函数方程式来表示．能够产生多种波形，如i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。它能满足测试系统的多种要求，成为了系统综合测试中不可缺少的组成部分。早期的函数信号发生器集成电路。如L8038，BA205，XR2207／2209，它们的功能少，精度不高，频率上限只有3000KHz，无法产生更高频率的信号，套接方式也不够灵活，频率和占空比不能独立调节，二者相互影响。而目前广泛使用的是一些标准产品，虽然功能齐全，性能制表较高，但是价格较贵，而且许多功能却用不上。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。例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。

1.5研究内容

本文是做基于单片机的信号发生器的设计，将采用编程的方法来实现三角波、锯齿波、矩形波、正弦波的发生。根据设计的要求，对各种波形的频率和幅度进行程序的编写，并将所写程序装入单片机的程序存储器中。在程序运行中，当接收到来自外界的命令，需要输出某种波形时再调用相应的中断服务子程序和波形发生程序，经电路的数/模转换器和运算放大器处理后，从信号发生器的输出端口输出。

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2 方案的设计与选择

2.1 方案的比较

方案一：采用单片函数发生器（如8038），8038可同时产生正弦波、方波等，而且方法简单易行，用D/A转换器的输出来改变调制电压，也可以实现数控调整频率，但产生信号的频率稳定度不高。

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：采用单片机编程的方法来实现。该方法可以通过编程的方法来控制信号波形的频率和幅度，而且在硬件电路不变的情况下，通过改变程序来实现频率的变换。此外，由于通过编程方法产生的是数字信号，所以信号的精度可以做的很高。

鉴于方案一的信号频率不够稳定和方案二的电路复杂，频率覆盖系数难以达标等缺点，所以决定采用方案三的设计方法。它不仅采用软硬件结合，软件控制硬件的方法来实现，使得信号频率的稳定性和精度的准确性得以保证，而且它使用的几种元器件都是常用的元器件，容易得到，且价格便宜，使得硬件的开销达到最省。

2.2 设计原理

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。89C52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89C52再配置键盘及其接口、显示器及其接口、数模转换及波形输出、指示灯及其接口等四部分，即可构成所需的波形发生器，其信号发生器构成原理框图如图2.1所示。

89C52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。当数字信号经过接口电路到

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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。

2.3 设计思想

（1）利用单片机产生方波、正弦波、三角波和锯齿波等信号波形，信号的频率和幅

度可变。

（2）将一个周期的信号分离成256个点（按X轴等分），每两点之间的时间间隔为?T，用单片机的定时器产生，其表示式为：?T=T/256。

如果单片机的晶振为12MHz，采用定时器方式0，则定时器的初值为：

X=213—?T/Tmec (2.1)

定时时间常数为：

TL =（8192—?T）/MOD256 (2.2)

TH=(8192?T)/256 (2.3)

MOD32表示除32取余数

（3）正弦波的模拟信号是D/A转换器的模拟量输出，其计算公式为：

Y=（A/2sin?t）+A/2 (其中A=VREF) (2.4)

?t=N?T (N=1~256) (2.5)

那么对应着存放在计算机里的这一点的数据为：

(sin?t?1)?255Di?(Y?255)/A?2 （2.6）

（4）一个周期被分离成256个点，对应的四种波形的256个数据存放在以TAB1--TAB4为起始地址的存储器中。

2.4 设计功能

（1）本方案利用8155扩展8个独立式按键，6个LED显示器。其中“S0”号键代表方波输出，“S1”号键代表正弦波输出，“S2”号键代表三角波输出，“S3” 号键代表锯齿波输出。

（2）“S4”号键为10Hz的频率信号，“S5”号键为100Hz的频率信号，“S6”号键为

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500Hz的频率信号，“S7”号键为1KHz的频率信号，6个LED显示器输出信号的频率值，选用共阳极LED。

（3）利用两片DAC0832实现幅度可调的信号源，（其中一片用来调节幅度，另外一片用来实现信号源的输出）。 （4）频率范围：10~1000Hz。 （5）输出波形幅度为0～5V。

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3 硬件设计

3.1 硬件原理框图

硬件原理方框图如图3.1所示。

3.2 主控电路

AT89C52单处机内部设置两个16位可编程的定时器/计数器T0和T1，它们具有计数器方式和定时器方式两种工作方式及4种工作模式。在波形发生器中，将其作定时器使用，用它来精确地确定波形的两个采样点输出之间的延迟时间。模式1采用的是16位计数器，当T0或T1被允许计数后，从初值开始加计数，最高位产生溢出时向CPU请求中断。

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，只用到片内定时器／计数器溢出时产生的中断请求，即是在AT89C52输出一个波形采样点信号后，接着启动定时器，在定时器未产生中断之前，AT89C51等待，直到定时器计时结束，产生中断请求，AT89C52响应中断，接着输出下一个采样点信号，如此循环产生所需要的信号波形[6]。

如图3.2所示，AT89C52从P0口接收来自键盘的信号，并通过P2口输出一些控制信号，将其输入到8155的信号控制端，用于控制其信号的输入、输出。如果有键按下，则在读控制端会产生一个读信号，使单片机读入信号。如果有信号输出，则在写控制端产生一个写信号，并将所要输出的信号通过8155的PB口输出，并在数码管上显示出来 。

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图3.2 主控电路图

3.3 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。

由图3.3可知，DAC0832的片选地址为7FFFH，当P25有效时，若P0口向其送的数据为00H， 则U1 的输出电压为0V;若P0口向其送的数据为0FFH时， 则U1的输出U1U2U3??

?0电压为-5V. 故当U1 输出电压为0V时，由公式Vout = - 5V.当R1R2R3 输出电压为- 5V时，可得：Vout = +5V，所以输出波形的电压变化范围为- 5V～+ 5V. 故可推得，当P0所送数据为80H时，Vout为0V[4]。

图3.3 数模转换电路

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3.4 按键接口电路

图3.4为键盘接口电路的原理图，图中键盘和8155的PA口相连，AT89C51的P0口和8155的D0口相连，AT89C51不断的扫描键盘，看是否有键按下，如有，则根据相应按键作出反应。其中“S0”号键代表方波输出，“S1”号键代表正弦波输出，“S2”号键代表三角波输出。 “S3”号键代表锯齿波输出，“S4”号键为10Hz的频率信号，“S5”号键为100Hz的频率信号，“S6”号键为500Hz的频率信号，“S7”号键为1KHz的频率信号[3]。

图3.4 按键接口

3.5 时钟电路

8052单片机有两个引脚（XTAL1，XTAL2）用于外接石英晶体和微调电容，从而构成时钟电路，其电路图如图3.5所示。

电容C1、C2对振荡频率有稳定作用，其容量的选择为30pf，振荡器选择频率为12MHz的石英晶体。由于频率较大时，三角波、正弦波、锯齿波中每一点的延时时间为几微秒，故延时时间还要加上指令时间才能获得较大的频率波形[9]。

图3.5 时钟电路

3.6 显示电路

显示电路是用来显示波形信号的频率，使得整个系统更加合理，从经济的角度出发，

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所以显示器件采用LED数码管显示器。而且LED数码管是采用共阳极接法，当主控端口输出一个低电平后，与其相对应的数码管即变亮，显示所需数据。其器件模型如图3.6所示。

图3.6 LED显示电路

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4 软件设计

4.1 程序流程图

本文中子程序的调用是通过按键的选择来实现，在取得按键相应的键值后，启动计时器和相应的中断服务程序，再直接查询程序中预先设置的数据值，通过转换输出相应的电压，从而形成所需的各种波形。主程序的流程图如图4.1所示

图4.1主程序的流程图

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在程序开始运行之后，首先是对8155进行初始化，之后判断信号频率值，如符合所需的频率，则重置时间常数，并通过显示器显示出来，不符则返回。在中断结束后，还要来判断波形是否符合，如符合，则显示其频率，不符则返回，重新判断。

图4.1.2为各波形子程序的流程图。如图所示，在中断服务子程序开始后，通过判断来确定各种波形的输出，当判断选择的不是方波后，则转向对正弦波的判断，如此反复。如果选择的是方波，则用查表的方法求出相应的数据，并通过D/A转换器将数据转换成模拟信号，形成所需波形信号。

图4.1.2 子

4.2源程序的调试

源程序：

ORG 0000H

AJM MAIN

ORG 000BH

LJMP TC0

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ORG 0030H

MAIN：MOV DPTR，#9FFFH 指向DAC0832（1） MOV A，70H

MOVX ＠DPTR，A DAC0832（1）输出 MOV DPTR，#7F00H 指向8155命令字端口地址

MOV A，#06H 设置A口为输入，B口、C口为输出 MOVX ＠DPTR，A MOV DPTR，#7F01H MOVX A，＠DPTR JNB ACC.4，K10H JNB ACC.5，K100H JNB ACC.6，K500H JNB ACC.7，K1K AJMP MAIN

LED1： MOV R3，#06H MOV R2，#01H MOV R1，#30H GN1：MOV DPTR，#7F03H MOV A，R2 MOVX ＠DPTR，A RL A MOV R2，A MOV A， ＠R1 MOV DPTR，#TAB MOVC A，＠A+DPTR MOV DPTR，#7F02H MOV ＠DPTR，A LCALL LOOP1 INC R1 DJNZ R3，GN1 送命令字 指向A口地址 读入A口的开关数据

判断是否“4”号键，若是则转输出10Hz信号 判断是否“5”号键，若是则转输出100Hz信号 判断是否“6”号键，若是则转输出500Hz信号 判断是否“7”号键，若是则转输出1KHz信号 设置6个LED显示 选通第一位LED数据 送显示缓冲区首址 指向C口地址 位选通数据送A 位选通数据送C口 选通下一位

位选通数据送R2中保存 取键值

送LED显示软件译码表首址 查表求出键值显示的段码 指向B口地址 段码送显示 调延时子程序

指向下一位显示缓冲区地址 循环显示6个LED

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RET

LOOP1：MOV R4，#08H 延时子程序 LOOP：MOV R5，#0A0H

DJNZ R5，$

DJNZ R4，LOOP

RET

K10H：MOV 30H，#00H

MOV 31H，#00H

MOV 32H，#00H

MOV 33H，#00H

MOV 34H，#01H

MOV 35H，#00H

LCALL LED1

MOV TMOD，#00H

MOV TL0，#15H

MOV TH0，#9EH

AJMP PD

K100H：MOV 30H，#00H

MOV 31H，#00H

MOV 32H，#00H

MOV 33H，#01H

MOV 34H，#00H

MOV 35H，#00H

LCALL LED1

MOV TMOD，#00H

MOV TL0，#08H

MOV TH0，#0F6H

AJMP PD

K500H：MOV 30H，#00H

MOV 31H，#00H 显示10Hz 调显示子程序 显示100Hz 调显示子程序 显示500Hz

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MOV 32H，#00H

MOV 33H，#05H

MOV 34H，#00H

MOV 35H，#00H

LCALL LED1 调显示子程序

MOV TMOD，#00H

MOV TL0，#01H

MOV TH0，#0FEH

AJMP PD

K1K：MOV 30H，#00H 显示1KHz

MOV 31H，#00H

MOV 32H，#01H

MOV 33H，#00H

MOV 34H，#00H

MOV 35H，#00H

LCALL LED1 调显示子程序

4.3波形产生与控制

在源程序调试的基础上再输入编辑好的代码即可对波形的产生进行控制，具体程序如下所示： MOV TMOD，#00H

MOV TL0，#01H

MOV TH0，#0FFH

PD：JNB ACC.0，KE0 判断是否“0”号键按下，若是则转方波输出

JNB ACC.1，KE1 判断是否“1”号键按下，若是则转正弦方波输出 JNB ACC.2，KE2 判断是否“2”号键按下，若是则转三角波输出 JNB ACC.3，KE3 判断是否“3”号键按下，若是则转锯齿波输出 LJMP PD

KE0：MOV R7，#00H

LCALL LED1 调显示子程序

MOV R6，#00H

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AJMP GN

KE1：MOV R7，#02H

LCALL LED1 调显示子程序 MOV R6，#00H

AJMP GN

KE2：MOV R7，#02H

LCALL LED1

MOV R6，#00H

AJMP GN

KE3：MOV R7，#02H

LCALL LED1

MOV R6，#00H

GN： SETB TR0

SETB ET0

SETB EA

LOP1：JNB ACC.4，K10H

JNB ACC.5，K100H

JNB ACC.6，K500H

JNB ACC.7，K1K

AJMP LOP1

TC0：CJNE R7，#00H，TC1

MOV DPTR，#TAB1

MOV A，R6

MOVC A，＠A+DPTR

MOV DPTR，#0AFFFH

MOVX ＠DPTR，A

MOV A，R6

INC A

MOV R6，A

CJNE A，#32，QL1 调显示子程序 调显示子程序 判断是否“4”号键，若是则转输出10Hz信号 判断是否“5”号键，若是则转输出100Hz信号判断是否“6”号键，若是则转输出500Hz信号判断是否“7”号键，若是则转输出1KHz信号 发送方波程序 送方波数据表首址 发送数据寄存器 指向DAC0832（2） DAC0832（2）输出

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MOV R6，#00H

AJMP QL1

TC1：CJNE R7，#01H，TC2 发送正弦波程序

MOV DPTR，#TAB2 送正弦波数据表首址 MOV A，R6

MOVC A， ＠A+DPTR

MOV DPTR，#0AFFFH

MOVX ＠DPTR，A

MOV A，R6

INC A

MOV R6，A

CJNE A，#32，QL1

MOV R6，#00H

AJMP QL1

TC2：CJNE R7，#02H，QL1

MOV DPTR，#TAB3

MOV A，R6

MOVC A，＠A+DPTR

MOV DPTR，#0AFFFH

MOVX ＠DPTR，A

MOV A，R6

INC A

MOV R6，A

CJNE A，#32，QL1

MOV R6，#00H

AJMP QL1

TC3：：CJNE R7，#03H，QL1

MOV DPTR，#TAB4 指向DAC0832（2） DAC0832（2）输出 发送三角波程序 送三角波数据表首址 指向DAC0832（2） DAC0832（2）输出 发送锯齿波程序 送锯齿波数据表首址

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5.总原理图及元器件清单

5.1总电路图

5.2元器件清单

1. 89C51芯片..................................................1个

2. 8155芯片....................................................1个

3. DAC0832芯片...........................................2个

4. 3PF电容....................................................10个

5. 12MHZ晶振.............................................1个

6. 8位拨码开关................................................1个

7. 万能版............................................................1个

8. 3位显示管....................................................2个

9. 运算放大器358...............................................2个

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6 总结与展望

课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域， 在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握单片机的开发技术是十分重要的。

回顾起此次单片机课程设计，我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在好几个星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，比如说不懂一些元器件的使用方法，对单片机汇编语言掌握得不好,通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多编程问题，最后在潘超老师的辛勤指导下，终于游逆而解。同时，在潘超老师那里我学得到很多实用的知识，在次我表示感谢！同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！

由于时间和条件的限制，本系统也存在一些不足之处，可在今后的工作中改进。

(1)本系统的核心控制芯片单片机，由于单片机本身的晶振频率为11.0592Hz，因此得频率的调节范围仅在1∽1000Hz，仅适用于低频信号源的电路当中，对于超过1000Hz就无法满足了。为了使频率范围能够扩大，在以后的设计当中，应该采用更高晶振频率的控制器件如DSP等。

(2)设想在波形的输出口增加A/D模块电路对输出信号进行反馈，单片机对反馈信号进行误差的校验，调整再输出，在没有达到所要求的精度的波形的输出时，再一次进行反馈，校验，调整直到符合所需要求的波形输出。或者我们可以利用更改精度的A/D，例如12位的A/D，来提高输出波形的质量。

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致 谢

本论文是在我尊敬的导师潘超教授的悉心指导下完成的，它凝聚着恩师的心血和辛勤劳动。潘老师不仅在学业上对我严格要求，悉心指导，在生活上也给了我无微不至的关心、支持和帮助。导师精深的学术造诣，博大的思想体系，宽广的胸襟气魄是我毕生学习的榜样和追求的目标。

在学习和科研工作中潘老师不仅对我严格要求、循循善诱、悉心帮助，还特别注重了基础理论和方法的指导。导师渊博的学识、严谨踏实的治学态度、实事求是勤奋刻苦的科研作风以及对问题的独到见解和洞察力给我留下了深刻的印象，我将受益终身！在此， 向潘老师表示深深的谢意，并致以崇高的敬礼！

感谢潘老师在带自己的学生上课已经很忙的情况下，依然抽出时间来关心我的学习和生活，指导我的科研。他们在学习和生活上都给予我很多关心和帮助 。

感谢所有在我求学过程中关心和帮助过我的人！

感谢百忙之中评阅论文和参加答辩的各位专家、 教授 ！

谢谢大家！

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参考文献

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[20]童诗白，华成英．模拟电子技术基础【M】．北京：高等教育出版社，第三 版，2001：350—35l

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毕业答辩记录：

问题1：文中选择用AT89C52单片机构成的波形发生器有什么优点？

答：选择用AT89C52单片机构成的波形发生器可产生方波、三角波、正弦波、锯齿波等多种波形，波形的周期可用程序改变，并可根据需要选择单极性输出或双极性输出，具有线路简单、结构紧凑、性能优越等特点。

问题2：与采用单片函数发生器和锁相式频率合成器相比，采用单片机编程的方法有哪些可取之处？

答：首先，采用单片函数发生器（如8038），8038可同时产生正弦波、方波等，而且方法简单易行，用D/A转换器的输出来改变调制电压，也可以实现数控调整频率，但产生信号的频率稳定度不高。其次，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。而采用单片机编程不仅可以通过编程的方法来控制信号波形的频率和幅度，而且在硬件电路不变的情况下，通过改变程序来实现频率的变换。此外，由于通过编程方法产生的是数字信号，所以信号的精度可以做的很高。

问题3：本文系统的核心控制芯片单片机有哪些不足之处，应如何改进？

答：由于单片机本身的晶振频率为11.0592Hz，因此得频率的调节范围仅在1∽1000Hz，仅适用于低频信号源的电路当中，对于超过1000Hz就无法满足了。为了使频率范围能够扩大，在以后的设计当中，应该采用更高晶振频率的控制器件如DSP等。

问题4：选择本课题研究的意义与作用？

答：近年来随着计算机在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统函数信号发生器日新月益更新。传统的函数信号发生器大多数采用了模拟锁相环、数字锁相环、小数分频锁相环技术，但是随着科技的进步，出现了直接数字合成的FS技术。单片机集成的DDS产品是一种可代替锁相环的快速频率合成器件。单片机能产生高精度、快速变换频率、输出波形失真小的优先选用技术。函数信号发生器是各种测试和实验过程中不可缺少的工具，在通信、测量、雷达、控

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制、教学等领域应用十分广泛。不论是在生产、科研还是教学上，信号发生器都是电子工程师信号仿真实验的最佳工具，而且，信号发生器的设计方法多，设计技术也越来越先进。随着我国经济和科技的发展，对相应的测试仪器和测试手段也提出了更高的要求，信号发生器己成为测试仪器中至关重要的一类，因此开发信号发生器具有重大意义。研究函数信号发生器的设计方法，克服传统方法的缺点，以更好的方法设计出比较复杂的调频、调幅功能的信号发生器。

问题5：设想在波形的输出端发生波形失真应该怎样处理？

答：只需在波形的输出端增加A/D模块电路对输出信号进行反馈，单片机对反馈信号进行误差的校验，调整再输出，在没有达到所要求的精度的波形的输出时，再一次进行反馈，校验，调整直到符合所需要求的波形输出。或者我们可以利用更改精度的A/D，例如12位的A/D，来提高输出波形的质量。

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