交流信号发生器设计

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1、学号：能力拓展训练题目交流信号发生器设计学院自动化学院专业自动化专业班级自动化1101班姓名韩旭指导教师孙晓明2014年6月24日武汉理工大学《能力拓展训练》课程设计说明书能力拓展训练任务书学生姓名：韩旭专业班级：自动化1101班指导教师：孙晓明工作单位：自动化学院题目:交流信号发生器设计初始条件：计算机、Max+plusⅡ、EDA实验箱。要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）控制产生1-99Hz（精度0.1Hz）的正弦交流信号，通过DAC0832转换后输出。通过按键操作，可对输出信号的峰值与频率进行控制。任务

2、安排：（1)设计任务及要求分析（2)方案比较及认证说明（3)系统原理阐述，写出设计方案结构图。（4)软件设计课题需要说明：软件思想，流程图，源程序及程序注释（5)调试记录及结果分析、（6)总结（7)参考资料5篇以上（8)附录：程序清单时间安排：D1：安排设计任务；收集资料；方案选择D2：程序设计D3：实验室内调试程序并演示D4：撰写报告D5：交能力拓展训练报告主要参考资料：[1]谭会生，张昌凡．EDA技术及应用．西安：西安电子科技大学出版社．2004[2]孙晓明．EDA实验指导书．武汉：武汉理工大学教材中心，2007．1指导教师签名：孙晓明2014年6

3、月24日系主任（或责任教师）签名：年月日武汉理工大学《能力拓展训练》课程设计说明书目录1.设计意义及要求11.1设计意义11.2设计要求12.方案的比较及选择23.设计原理33.1设计思想43.2原理说明及方框图43.3单片机AT89C5153.4A/D转换84.主程序及流程图104.1程序流程图104.2程序代码115.仿真结果146.小结与体会177.参考文献18本科生能力拓展训练成绩评定表19武汉理工大学《能力拓展训练》课程设计说明书1.设计意义及要求1.1设计意义在计算机控制技术、电子技术飞速发展的今天，信号发生器的应用越来越广，对信号发生器的

4、频率稳定度、频谱纯度、频率范围和输出信号的频率微调分辨率提出越来越高的要求，普通的频率源已经不能满足现代电子技术的高标准要求。国内外纷纷设计制作先进的信号发生器，从实用价值来看，各高校中信号发生器应用极为广泛，能够设计出低成本、高精度的信号发生器并推广使用具有非常重要的意义。而基于单片机的交流信号发生器的设计，以性价比相对较高的AT89C51单片机为核心，以简单、廉价的元器件构筑，能够产生高精度、高纯度的正弦波，同时可以实现波形频率和幅度在线调整。目前购买的信号发生器价格昂贵，功能强大，实际在高校开展实验过程中用到最多的是低频信号发生器。如果能够在高校

5、实验领域应用它们，将具有重要的实际意义。1.2设计要求在初始条件为计算机、Max+plusⅡ、EDA实验箱的情况下设计交流信号发生器。要求：控制产生1-99Hz（精度0.1Hz）的正弦交流信号，通过DAC0832转换后输出。通过按键操作，可对输出信号的峰值与频率进行控制。0武汉理工大学《能力拓展训练》课程设计说明书2.方案的比较及选择方案一：采用分立元件组成的函数发生器，通常是单片函数发生器（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，不容易调

6、试。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：采用晶体管、运放IC等通用器件制作，可产生正弦波，通过调整外部元件可改变输出频率，但它们的精度不高，调节方式也不够灵活。方案四：采用单片机编程的方法来实现。即采用AT89C51单片机和DAC0832芯片以一定的模拟数字电路，通过编程可以产生正弦交流信号。不但设计简单，而且可以很简便的通过编程的方法来控制信号波形的频率和幅度，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

7、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。调节幅度和频率，扩展性强。鉴于方案一的信号频率不够稳定和方案二、三的电路复杂、精度达不到要求等缺点，所以决定采用方案四的设计方法。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。0武汉理工大学《能力拓展训练》课程设计说明书3.设计原理图1电路原理图晶振采用单片机内部晶振频率内存分配：P3口的P3.1-P3.4分别和幅值、频率的高低变换可调相连接。P0口与DAC0832的

8、DI0-DI7数据输入端相连。P3.6口用来控制DAC0832的输入寄存器选择信号CS、输入寄