摘 要

信号发生器是一种常用的信号源,广泛地用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。目前使用的信号发生器多数是函数信号发生器,且特殊波形发生器的价格昂贵。

本文所设计的系统是利用AT89C51单片机和数模转换器件DAC0832产生所要求的不同信号的低频信号源，即采用AT89C51 单片机作为控制核心，而在外围采用数字/模拟转换电路（DAC0832）、运放电路（LM358）、按键和LCD液晶显示电路等，通过按键可控制产生方波、锯齿波、三角波、正弦波，同时用LCD液晶显示对应波形的输出。文中简要介绍了DAC0832数模转换器的结构原理和使用方法，单片机AT89C51的基础理论，以及与电路设计有关的各种芯片，并着重介绍了利用单片机控制D/A转换器产生上述信号的硬件电路设计和软件编程。

本文所设计的系统电路简单、体积小、成本低、工作稳定和使用方便直观,可用于多种需要低频信号源的场所，具有一定的实用性和广泛的应用前景。

关键词：单片机； 信号发生器； D/A转换； 运算放大器

Design of intelligent signal generator based on single chip

ABSTRACT

Signal generator is a commonly used signal source, widely used in electronic circuits, automatic control systems, teaching experiments and other fields. Most of the signal generators currently used are function signal generators, because special waveform generators are expensive.

This system is designed by AT89C51 single-chip microcomputer and digital-to-analog converter DAC0832 to produce different signals of low-frequency signal source, that is, using AT89C51 microcontroller as the control core, and in the periphery using digital-to-analog conversion circuit (DAC0832), op amp circuit (LM358), buttons and LCD liquid crystal display circuit. The button can control the generation of square wave, sawtooth wave, triangular wave, sine wave, while LCD liquid crystal display corresponding to the output of the waveform. In this paper, the structure and application of DAC0832 digital-to-analog converter are briefly introduced. Also, the basic theory of AT89C51 and the various chips related to circuit are introduced.

The system circuit designed in this paper is simple, small in size, low in cost, stable in operation , and it can be used in a variety of places requiring low frequency signal source, which has certain practicability and wide application prospect.

Key words: The single chip computer ; The signal generator ; D/ A conversion ;

Operational amplifier

目 录

摘 要

ABSTRACT

1 绪 论 - 1 -

1.1 研究现状 - 1 -

1.2 介绍单片机 - 2 -

1.3 信号分类 - 2 -

1.4 研究的内容及意义 - 3 -

2 系统设计方案 - 4 -

2.1 设计思路 - 4 -

2.2 系统主要器件的选型 - 4 -

3 系统硬件设计 - 5 -

3.1 基本原理 - 5 -

3.2 主要芯片的介绍及电路原理 - 5 -

3.2.1 单片机的介绍 - 5 -

3.2.2 主要并行端口的分配 - 8 -

3.3 各部分电路原理 - 8 -

3.3.1 键盘电路原理 - 8 -

3.3.2 LCD显示电路原理 - 9 -

3.3.3 DAC0832芯片原理 - 12 -

3.3.4 放大器LM358工作原理 - 13 -

4 系统软件设计 - 15 -

4.1 主程序的设计 - 15 -

4.2 子程序流程图及部分程序 - 16 -

5 实现结果与调试 - 22 -

6 展望 - 24 -

6.1 改 进 - 24 -

6.2 展 望 - 25 -

结 论 - 26 -

致 谢 - 27 -

参考文献 - 28 -

1 绪 论

1.1 研究现状

信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科研创新等领域中有着广泛的应用。各种波形的曲线都可由三角函数方程式来表示。能产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路称为函数信号发生器。信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分重要的用途^[1]。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，都需要功率可大可小、频率可高可低的振荡器。

随着数字技术的飞速发展，尤其是集成电路集成度的迅速增大，使直接数字频率合成（DDS）技术的实现成为可能^[2]。直接数字频率合成技术是建立在采样理论上，将信号波形以相位极小的间隔进行采样，通过计算出信号波形对应的相位幅值，并将其存储于DDS器件的波形存储器（ROM）中。频率的合成过程是利用数字方式对相位进行累加，从而得到波形信号相应的相位值，按一定的幅度相位转换算法在波形存储器中查询相位-幅度表得到信号在该时刻的离散数字序列，最后将信号通过DAC和低通滤波器形成模拟波形输出的频率合成技术^[3]。由于DDS具有高分辨率、极快的频率切换速度、相位变化连续、相位噪声低、扩展功能容易和全数字化便于集成等优点，因此在近年来得到了快速发展和广泛应用^[4]。

现在是科学技术和高度智能化仪器设备飞速发展的信息社会，电子技术的进步给人们生活带来了决定性的转变，在现代电子技术领域中，单片机的使用正逐渐迈入深层次应用范围，这必将带来一场仪器设备高度智能化的革命^[5]。随着集成电路的快速发展，用集成电路设计各种波形信号发生器也越来越方便，且用该方法实现的波形信号发生器与其它波形信号发生器相比，波形质量、幅值变化和频率稳定性等性能指标都具有了极大的改善，尤其是单片机应用技术的不断成熟，促进了传统控制技术与仪器检测的快速更新^[6]。由单片机组成的仪器件在智能仪表系统和工作自动化等诸多领域中得到极为广泛的应用。