常用信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)答辯

1、題目：常用信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì),,河南科技學(xué)院,緒論,（1）隨著科技的發(fā)展，對(duì)相應(yīng)的測(cè)試儀器和測(cè)試手段也提出了更高的要求，信號(hào)發(fā)生器己成為測(cè)試儀器中至關(guān)重要的一類 。（2）傳統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生器采用專用芯片，成本高，控制方式不靈活。（3）本設(shè)計(jì)充分利用單片機(jī)靈活的控制、豐富的外設(shè)處理能力，采用DDS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)頻率、幅值可調(diào)的信號(hào)的輸出，同時(shí)可以根據(jù)需要方便地實(shí)現(xiàn)各種比較復(fù)雜的調(diào)頻、調(diào)相和調(diào)幅功能，具有良好的實(shí)用性。,一 設(shè)計(jì)方案,（1） 理論

2、基礎(chǔ)分析目前信號(hào)產(chǎn)生的主要實(shí)現(xiàn)方法由直接模擬法和直接數(shù)字法兩種。直接數(shù)字法是采用直接數(shù)字合成（Direct Digital Synthesis）的方法實(shí)現(xiàn)信號(hào)產(chǎn)生。該技術(shù)具有頻率轉(zhuǎn)換速度快、頻率分辨率高、易于控制的突出特點(diǎn)。由于直接數(shù)字法在設(shè)計(jì)上的的優(yōu)點(diǎn)，本課題設(shè)計(jì)采用的是基于地址計(jì)數(shù)器的直接數(shù)字合成法。,（2）信號(hào)發(fā)生器基本結(jié)構(gòu)框圖,該系統(tǒng)由單片機(jī)作為核心控制單元，通過(guò)可編程鍵盤(pán)顯示接口芯片連接鍵盤(pán)控制電路和LED數(shù)碼管顯示電路

3、，與單片機(jī)相連的還有D/A轉(zhuǎn)換電路、復(fù)位電路、電源電路、時(shí)鐘電路等。單片機(jī)向0832發(fā)送數(shù)字編碼，產(chǎn)生不同的輸出。先利用采樣定理對(duì)各波形進(jìn)行抽樣，然后把各采樣值進(jìn)行編碼，得到的數(shù)字量存入各個(gè)波形表，執(zhí)行程序時(shí)通過(guò)查表方法依次取出，經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換后輸出就可以得到波形。,二 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì),（1) 單片機(jī)選型根據(jù)系統(tǒng)對(duì)控制芯片的要求，單片機(jī)功能模塊選取AT89S51芯片。AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4

4、k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫(xiě)1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。,（2）鍵盤(pán)顯示模塊鍵盤(pán)顯示模塊采用Intel公司生產(chǎn)的通用可編程

5、鍵盤(pán)/顯示器接口芯片8297。8297可實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵盤(pán)/顯示器的自動(dòng)掃描，并識(shí)別鍵盤(pán)上閉合鍵的鍵號(hào)。它能自動(dòng)完成鍵盤(pán)輸入和顯示控制兩種功能。 由于本系統(tǒng)按鍵較多, 這里采用矩陣式排列鍵盤(pán) 。它可以合理應(yīng)用硬件資源,把16只按鍵排列成4*4矩陣形式,用8位I/O口控制。 顯示部分采用七段數(shù)碼管顯示。,（3）數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊 單片機(jī)P1口連接的D/A轉(zhuǎn)換電路將波形樣值的編碼轉(zhuǎn)換成模擬值，完成雙極性的波形輸出。D/A轉(zhuǎn)換電路是由一片DAC

6、0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器和一塊運(yùn)算放大器uA741組成。DAC0832是具有20條引線的雙列直插式CMOS器件，它內(nèi)部具有兩級(jí)數(shù)據(jù)寄存器，完成8位電流D/A轉(zhuǎn)換，故不需要外加電路。0832是電流輸出型，示波器上顯示波形，通常需要電壓信號(hào)，電流信號(hào)到電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換可以由運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)雙極性輸出。,單片機(jī)轉(zhuǎn)換的8位數(shù)字量由芯片的8位數(shù)據(jù)輸入線D0～D7輸入，經(jīng)DAC0832轉(zhuǎn)換后，通過(guò)2個(gè)電流輸出端IOUT1和IOUT2輸出，IOUT

7、1是邏輯電平為"1"的各位輸出電流之和，IOUT2是邏輯電平為"0"的各位輸出電流之和。8位D/A轉(zhuǎn)換器有8個(gè)輸入端（其中每個(gè)輸入端是8位二進(jìn)制數(shù)的一位），有一個(gè)模擬輸出端。輸入可有28-256個(gè)不同的二進(jìn)制組態(tài)，輸出為256個(gè)電壓之一，即輸出電壓不是整個(gè)電壓范圍內(nèi)任意值，而只能是256個(gè)可能值。,（4）電源電路 電源電路采用220V供電，220交流電經(jīng)過(guò)變壓器T1降壓、二極管D1～D4整流、

8、電容C5濾波后產(chǎn)生12V直流電，可以作為控制繼電器的驅(qū)動(dòng)電壓。12V電壓經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓器7805穩(wěn)壓后產(chǎn)生5V電壓，作為控制電路的主電源。,三 系統(tǒng)程序總體框圖,程序分為主程序和子程序兩部分.其中主程序的主要功能為,開(kāi)機(jī)后利用查表法,通過(guò)程序結(jié)合鍵盤(pán)控制,進(jìn)行鍵盤(pán)掃描和顯示工作,根據(jù)按下的按鈕轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序中去。子程序分為七部分程序,分別為: 幅值輸入處理程序、頻率輸入處理程序、正弦波輸出程序、鋸齒波輸出程序、方波輸出程序、三角波輸出程序

9、、顯示程序。整個(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)框圖如圖,采用外部中斷二來(lái)中斷所顯示波形,以便進(jìn)入下一波形的編輯和輸出,在波形輸出的同時(shí)利用外部中斷一來(lái)實(shí)現(xiàn)同步的頻率調(diào)節(jié)。,四 信號(hào)產(chǎn)生的原理,單片機(jī)向0832發(fā)送數(shù)字編碼，產(chǎn)生不同的輸出。先利用采樣定理對(duì)各波形進(jìn)行抽樣，然后把各采樣值進(jìn)行編碼，得到的數(shù)字量存入各個(gè)波形表，執(zhí)行程序時(shí)通過(guò)查表方法依次取出，經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換后輸出就可以得到波形。將波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中，而后用可程控的時(shí)鐘信號(hào)為存儲(chǔ)器提供