常用信號發(fā)生器的設(shè)計答辯

1、題目：常用信號發(fā)生器的設(shè)計,,河南科技學(xué)院,緒論,（1）隨著科技的發(fā)展，對相應(yīng)的測試儀器和測試手段也提出了更高的要求，信號發(fā)生器己成為測試儀器中至關(guān)重要的一類 。（2）傳統(tǒng)的信號發(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)，實現(xiàn)頻率、幅值可調(diào)的信號的輸出，同時可以根據(jù)需要方便地實現(xiàn)各種比較復(fù)雜的調(diào)頻、調(diào)相和調(diào)幅功能，具有良好的實用性。,一 設(shè)計方案,（1） 理論

2、基礎(chǔ)分析目前信號產(chǎn)生的主要實現(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）的方法實現(xiàn)信號產(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。由于直接數(shù)字法在設(shè)計上的的優(yōu)點，本課題設(shè)計采用的是基于地址計數(shù)器的直接數(shù)字合成法。,（2）信號發(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，通過可編程鍵盤顯示接口芯片連接鍵盤控制電路和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)字量存入各個波形表，執(zhí)行程序時通過查表方法依次取出，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換后輸出就可以得到波形。,二 硬件系統(tǒng)設(shè)計,（1) 單片機(jī)選型根據(jù)系統(tǒng)對控制芯片的要求，單片機(jī)功能模塊選取AT89S51芯片。AT89S51是一個低功耗，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1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(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存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。,（2）鍵盤顯示模塊鍵盤顯示模塊采用Intel公司生產(chǎn)的通用可編程

5、鍵盤/顯示器接口芯片8297。8297可實現(xiàn)對鍵盤/顯示器的自動掃描，并識別鍵盤上閉合鍵的鍵號。它能自動完成鍵盤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 。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，電流信號到電壓信號的轉(zhuǎn)換可以由運(yùn)算放大器實現(xiàn)，可以實現(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2個電流輸出端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個輸入端（其中每個輸入端是8位二進(jìn)制數(shù)的一位），有一個模擬輸出端。輸入可有28-256個不同的二進(jìn)制組態(tài)，輸出為256個電壓之一，即輸出電壓不是整個電壓范圍內(nèi)任意值，而只能是256個可能值。,（4）電源電路 電源電路采用220V供電，220交流電經(jīng)過變壓器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)動電壓。12V電壓經(jīng)過穩(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,開機(jī)后利用查表法,通過程序結(jié)合鍵盤控制,進(jìn)行鍵盤掃描和顯示工作,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。整個系統(tǒng)的軟件設(shè)計框圖如圖,采用外部中斷二來中斷所顯示波形,以便進(jìn)入下一波形的編輯和輸出,在波形輸出的同時利用外部中斷一來實現(xiàn)同步的頻率調(diào)節(jié)。,四 信號產(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)字量存入各個波形表，執(zhí)行程序時通過查表方法依次取出，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換后輸出就可以得到波形。將波形數(shù)據(jù)存儲于存儲器中，而后用可程控的時鐘信號為存儲器提供