函數(shù)信號發(fā)生器設計方案函數(shù)信號發(fā)生器設計方案函數(shù)信號發(fā)生器設計報告1/9函數(shù)發(fā)生器設計報告摘要:AT89C52單片機構成的發(fā)生器，可產(chǎn)生三角波、方波、正弦波等多LCDTLC7528進展DA轉換，再通過運放進展波形調整，最終輸出波形接在示波器上顯示。本設計具有線路簡潔、構造緊湊、價格低廉、性能優(yōu)越等優(yōu)點。關鍵詞：信號發(fā)生器；單片機；波形調整FunctionGeneratorAbstract:Thedesigniscomposedofsingle-chipAT89C52generatorcanproducethetriangularwave,squarewave,sinewave,etc.,waveformcontrolcanbeusedtochangethefrequency.Increaseinsingle-chipperipheraldevicesonstand-alonekeyboard,thekeyboardcontrolthroughchangesinwavefrequencyandthechoiceofwaveform,andfrequencyofthesizeofLCDdisplay.OutputportsintheMCUaccesstoDAconverterTLC7528,andthenthroughtheoperationalamplifiertoadjustthewaveform,thenthefinaloutputwaveformintheoscilloscopedisplay.Thedesignofsimplelines,compactstructure,lowcost,theadvantagesofsuperiorperformance.Keywords:signalgenerator;singlechip;waveformadjustment設計任務特定外形波形。能夠產(chǎn)生正弦波、方波、三角波頻率范圍：100～1MHZ，頻率步進≤100Hz輸出電壓范圍：0～5V，電壓步進≤0.1V以上參數(shù)在負載為50Ω測量方波能夠調整占空比不得使用專用DDS芯片以及專用信號發(fā)生芯片能夠顯示頻率和電壓三、方案設計和論證：依據(jù)題目的要求，我們一共提出了三種設計方案，分別介紹如下：1ICL8038，產(chǎn)生頻率受控可變的正弦波，可實現(xiàn)數(shù)控頻率調整。通過D/A和5G353進展輸出信號幅度的把握。輸出信號的頻率、幅度參數(shù)由4x46位LED顯示，用戶設置信息的存儲由24C01完成。2由8M晶振產(chǎn)生的信號，經(jīng)8253分頻后，產(chǎn)生100Hz的方波信號由鎖相環(huán)CD4046和8253進行N分頻，輸出信號送入正弦波產(chǎn)生電路和三角波產(chǎn)生電路，其中正弦波承受查表方式產(chǎn)生。計數(shù)器的輸出作為地址信號，并將存儲器 2817的波形數(shù)據(jù)讀出，送DAC0832進展D/A轉換，輸出各種電壓波形，并經(jīng)過組合，可以得到各種波形。輸出信號的幅度由0852進行調整。系統(tǒng)顯示界面承受16字x1行液晶，信號參數(shù)由4x4位鍵盤輸入，用戶設置信息的存儲由24C01完成。3256個采樣點，通過2DA別為DAC0832,TLC7528。由DAC0832的輸出電壓作為TLC7528的參考電壓，這樣就可以8MF2735F283以及LS164組成的周密相位累加器，通過高速D/A變換器和RAM產(chǎn)生正弦波形，這個數(shù)字正弦波經(jīng)過一個模擬濾波器后，得到最終的模擬信號波形。通過高速D/A產(chǎn)生數(shù)字正弦數(shù)字波形和正弦波與一門限進展比較得到方波時鐘信號。通過相位累加器來實現(xiàn)多種波形的同相位輸出，并可以連續(xù)地轉變頻率。輸出信號幅度由DAC0832進展數(shù)字把握。用戶設置信息的存儲由SRAM6264完成。下面對三種方案的性能特點和實現(xiàn)的難易等作一些具體分析與比較。1、方案一構造比較簡潔，但由于ICL8038自身的限制，承受了RC振蕩器，故輸出頻率穩(wěn)10-3數(shù)量級。方案二承受石英晶體振蕩器和數(shù)字鎖相環(huán)技術，而一般石英晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定性優(yōu)于10-5，故輸出信號的頻率穩(wěn)定性指標得以保證。方案三同樣承受石英晶體振蕩器、周密的相位累加器，頻率穩(wěn)定性指標同樣優(yōu)于10-5。到達題目的要求。2、方案一由于壓控振蕩器F/V的線性范圍有限，頻率步進的步長把握比較困難，難以保證1000倍的頻率掩蓋系數(shù)。方案二承受集成鎖相環(huán)404682531000倍的DA1000倍的線性頻率掩蓋。3、方案一的把握顯示系統(tǒng)比較簡潔，六位LED的顯示系統(tǒng)制作比較簡潔，但難以顯示系統(tǒng)輸出信號的具體信息，使用時操作難度比較大，人機界面比較難懂。方案二和方案三承受16字符x1行的液晶，菜單式操作方法，要求有比較高的硬件制作水平和軟件編程技術，但可以具體的顯示波形，占空比，信號幅度等信息。人機界面友好，操作便利。而且通過軟件編程把握使系統(tǒng)輸出信號的頻率、波形預置變的格外簡潔。4、方案一的ICL8038可以產(chǎn)生比較準確的波形。方案二通過實時查詢輸出正弦波，雖然我100個點，但在要求較高的場合，可以通過對每個波形取更多個E2PROM中存儲了1024個波形點，可以供給格外準確的波形。在200KHz的時候，照舊能夠對每個波形供給8個點，通過濾波器后，同樣會具有良好的波形。5、方案一和方案二的頻率變換時間主要是它的反響環(huán)處理時間和壓控振蕩器的響應時間1ms。而方案三的頻率變換時間主要是數(shù)字處理延遲，通常為幾十個ns。出線性度好、頻率區(qū)分率高、波形準確、頻率變換時間小、相位噪聲小、人機界面友好，易于把握等優(yōu)點，性能優(yōu)良。是本次設計的抱負設計方案。6、方案三的具體電路實現(xiàn)：以8M有源晶振作為參考源，通過F273，F(xiàn)283以及LS164組成的周密相位累加器和數(shù)字信號處理，通過高速D/A變換器DAC08322817E2ROM產(chǎn)生正弦波形，三角波形和任意波形。正弦信號頻率計算：我們是通過采樣256個點來輸出正弦信號，面在低頻時要求DA到達256MHz，而DA的速度達不到，所以加上高頻，到高頻段，DA自動漏點使采樣點數(shù)為8個，這樣DA8MHz,DA速度是能到達的，只是輸出的波形有確定的失真，5個F28320F283就不行,由于8M216128Hz,100Hz,5F283，同時進展17們的累加使步長頻率為64Hz,這樣就能到達要求的步長頻率。相位累加器的輸出作為正弦查找表、三角波查找表和用戶自定義波形查找表〔均為E2PROM2817〕的查找地址。查找表中的每個地址代表一個周期的波形的一個相位點，每相位點對應一個量化振幅值。因信息，這個數(shù)字振幅值就作為D/A變換器的輸入。數(shù)字正弦波經(jīng)過一個模擬濾波器后，得到最終的模擬信號波形。通過高速DAC產(chǎn)生數(shù)字正弦數(shù)字波形和三角數(shù)字波形，數(shù)字正弦波通過帶通濾波器后得到一個對應的模擬正弦TLC7524數(shù)控衰減器完成，幅度數(shù)碼由單片機通過總線尋址方式輸微把握器系統(tǒng)由89C52最小系統(tǒng)，4x4位鍵盤輸入，字符型液晶顯示器以及相應的譯碼、驅動電路構成。液晶顯示承受菜單顯示方式，顯示直觀，操作便利，人機界面格外友好。五、電路設計與制作電路總圖如下：各模塊具體設計：1這一局部電路是整個波形發(fā)生系統(tǒng)的核心，包括ICF273F283+LS164。它由5個加法器F2838位相位存放器F273〔24位相位存放器〕和2個串行--并行地址轉換LS164增量存放器的相位增量MM為00...0100...00。這時在每個時鐘周期，相位累加器都要加上00...01n172^17個時鐘周期才能恢復初值。2、三種波形〔正弦波、三角波和用戶自定義波形〕發(fā)生相位累加器的輸出作為正弦查找表、三角波查找表和用戶自定義波形查找表〔均為E2PROM2817〕的查找地址。查找表中的每個地址代表一個周期的波形的一個相位點，每個相位點對應一個量化振幅值。因此，這個查找表相當于一個相位／振幅變換器，它將相位累加器的相位信息映射成數(shù)字振幅信息，這個數(shù)字振幅值就作為D/A變換器的輸入。設n=17,M=1,這個相應的輸出信號頻率等于時鐘頻率除以2^17M=2，輸出頻率就1倍。對于一個n-bit2n個可能的相位點，相位增量存放器中把握字M就是在每個時鐘周期被加到相位累加器上的值。假設時鐘頻率為fc，那么輸出信f0M*fc/2^n數(shù)字正弦波經(jīng)過一個模擬濾波器后，得到最終的模擬信號波形。通過高速DAC產(chǎn)生數(shù)字正弦數(shù)字波形和三角數(shù)字波形以及方波。六、軟件設計七、系統(tǒng)調試1、我們只做了產(chǎn)生正弦波的電路板，由于沒有做低通濾波器，所以是在示波器上進展濾波的。調試方法和過程：承受分別調試各個單元模塊,調通后再進展各單元電路聯(lián)機統(tǒng)調的方法,提高調試效率。軟件局部調試本機的軟件主要功能是完成人機接口，因此編程的時候把界面的友好性放在首位承受主從菜單式的操作方法。由于對51系列單片機編程比較生疏，在軟件的仿真調試過程中沒有遇到太大的問題。各軟件功能均正常實現(xiàn)。硬件局部調試來的是噪聲，輸出頻率到達了9MHz，所以認為是不正確的，于是用萬用表檢查電路，覺察本身164沒工作，于是寫一段程序進展測試，結果覺察該高電平輸出的引腳卻是低電平，心此推斷164