函数信号发生器设计方案

函数信号发生器设计方案函数信号发生器设计方案函数信号发生器设计报告1/9函数发生器设计报告摘要:AT89C52单片机构成的发生器，可产生三角波、方波、正弦波等多LCDTLC7528进展DA转换，再通过运放进展波形调整，最终输出波形接在示波器上显示。本设计具有线路简洁、构造紧凑、价格低廉、性能优越等优点。关键词：信号发生器；单片机；波形调整FunctionGeneratorAbstract:Thedesigniscomposedofsingle-chipAT89C52generatorcanproducethetriangularwave,squarewave,sinewave,etc.,waveformcontrolcanbeusedtochangethefrequency.Increaseinsingle-chipperipheraldevicesonstand-alonekeyboard,thekeyboardcontrolthroughchangesinwavefrequencyandthechoiceofwaveform,andfrequencyofthesizeofLCDdisplay.OutputportsintheMCUaccesstoDAconverterTLC7528,andthenthroughtheoperationalamplifiertoadjustthewaveform,thenthefinaloutputwaveformintheoscilloscopedisplay.Thedesignofsimplelines,compactstructure,lowcost,theadvantagesofsuperiorperformance.Keywords:signalgenerator;singlechip;waveformadjustment设计任务特定外形波形。能够产生正弦波、方波、三角波频率范围：100～1MHZ，频率步进≤100Hz输出电压范围：0～5V，电压步进≤0.1V以上参数在负载为50Ω测量方波能够调整占空比不得使用专用DDS芯片以及专用信号发生芯片能够显示频率和电压三、方案设计和论证：依据题目的要求，我们一共提出了三种设计方案，分别介绍如下：1ICL8038，产生频率受控可变的正弦波，可实现数控频率调整。通过D/A和5G353进展输出信号幅度的把握。输出信号的频率、幅度参数由4x46位LED显示，用户设置信息的存储由24C01完成。2由8M晶振产生的信号，经8253分频后，产生100Hz的方波信号由锁相环CD4046和8253进行N分频，输出信号送入正弦波产生电路和三角波产生电路，其中正弦波承受查表方式产生。计数器的输出作为地址信号，并将存储器 2817的波形数据读出，送DAC0832进展D/A转换，输出各种电压波形，并经过组合，可以得到各种波形。输出信号的幅度由0852进行调整。系统显示界面承受16字x1行液晶，信号参数由4x4位键盘输入，用户设置信息的存储由24C01完成。3256个采样点，通过2DA别为DAC0832,TLC7528。由DAC0832的输出电压作为TLC7528的参考电压，这样就可以8MF2735F283以及LS164组成的周密相位累加器，通过高速D/A变换器和RAM产生正弦波形，这个数字正弦波经过一个模拟滤波器后，得到最终的模拟信号波形。通过高速D/A产生数字正弦数字波形和正弦波与一门限进展比较得到方波时钟信号。通过相位累加器来实现多种波形的同相位输出，并可以连续地转变频率。输出信号幅度由DAC0832进展数字把握。用户设置信息的存储由SRAM6264完成。下面对三种方案的性能特点和实现的难易等作一些具体分析与比较。1、方案一构造比较简洁，但由于ICL8038自身的限制，承受了RC振荡器，故输出频率稳10-3数量级。方案二承受石英晶体振荡器和数字锁相环技术，而一般石英晶体振荡器的频率稳定性优于10-5，故输出信号的频率稳定性指标得以保证。方案三同样承受石英晶体振荡器、周密的相位累加器，频率稳定性指标同样优于10-5。到达题目的要求。2、方案一由于压控振荡器F/V的线性范围有限，频率步进的步长把握比较困难，难以保证1000倍的频率掩盖系数。方案二承受集成锁相环404682531000倍的DA1000倍的线性频率掩盖。3、方案一的把握显示系统比较简洁，六位LED的显示系统制作比较简洁，但难以显示系统输出信号的具体信息，使用时操作难度比较大，人机界面比较难懂。方案二和方案三承受16字符x1行的液晶，菜单式操作方法，要求有比较高的硬件制作水平和软件编程技术，但可以具体的显示波形，占空比，信号幅度等信息。人机界面友好，操作便利。而且通过软件编程把握使系统输出信号的频率、波形预置变的格外简洁。4、方案一的ICL8038可以产生比较准确的波形。方案二通过实时查询输出正弦波，虽然我100个点，但在要求较高的场合，可以通过对每个波形取更多个E2PROM中存储了1024个波形点，可以供给格外准确的波形。在200KHz的时候，照旧能够对每个波形供给8个点，通过滤波器后，同样会具有良好的波形。5、方案一和方案二的频率变换时间主要是它的反响环处理时间和压控振荡器的响应时间1ms。而方案三的频率变换时间主要是数字处理延迟，通常为几十个ns。出线性度好、频率区分率高、波形准确、频率变换时间小、相位噪声小、人机界面友好，易于把握等优点，性能优良。是本次设计的抱负设计方案。6、方案三的具体电路实现：以8M有源晶振作为参考源，通过F273，F283以及LS164组成的周密相位累加器和数字信号处理，通过高速D/A变换器DAC08322817E2ROM产生正弦波形，三角波形和任意波形。正弦信号频率计算：我们是通过采样256个点来输出正弦信号，面在低频时要求DA到达256MHz，而DA的速度达不到，所以加上高频，到高频段，DA自动漏点使采样点数为8个，这样DA8MHz,DA速度是能到达的，只是输出的波形有确定的失真，5个F28320F283就不行,由于8M216128Hz,100Hz,5F283，同时进展17们的累加使步长频率为64Hz,这样就能到达要求的步长频率。相位累加器的输出作为正弦查找表、三角波查找表和用户自定义波形查找表〔均为E2PROM2817〕的查找地址。查找表中的每个地址代表一个周期的波形的一个相位点，每相位点对应一个量化振幅值。因信息，这个数字振幅值就作为D/A变换器的输入。数字正弦波经过一个模拟滤波器后，得到最终的模拟信号波形。通过高速DAC产生数字正弦数字波形和三角数字波形，数字正弦波通过带通滤波器后得到一个对应的模拟正弦TLC7524数控衰减器完成，幅度数码由单片机通过总线寻址方式输微把握器系统由89C52最小系统，4x4位键盘输入，字符型液晶显示器以及相应的译码、驱动电路构成。液晶显示承受菜单显示方式，显示直观，操作便利，人机界面格外友好。五、电路设计与制作电路总图如下：各模块具体设计：1这一局部电路是整个波形发生系统的核心，包括ICF273F283+LS164。它由5个加法器F2838位相位存放器F273〔24位相位存放器〕和2个串行--并行地址转换LS164增量存放器的相位增量MM为00...0100...00。这时在每个时钟周期，相位累加器都要加上00...01n172^17个时钟周期才能恢复初值。2、三种波形〔正弦波、三角波和用户自定义波形〕发生相位累加器的输出作为正弦查找表、三角波查找表和用户自定义波形查找表〔均为E2PROM2817〕的查找地址。查找表中的每个地址代表一个周期的波形的一个相位点，每个相位点对应一个量化振幅值。因此，这个查找表相当于一个相位／振幅变换器，它将相位累加器的相位信息映射成数字振幅信息，这个数字振幅值就作为D/A变换器的输入。设n=17,M=1,这个相应的输出信号频率等于时钟频率除以2^17M=2，输出频率就1倍。对于一个n-bit2n个可能的相位点，相位增量存放器中把握字M就是在每个时钟周期被加到相位累加器上的值。假设时钟频率为fc，那么输出信f0M*fc/2^n数字正弦波经过一个模拟滤波器后，得到最终的模拟信号波形。通过高速DAC产生数字正弦数字波形和三角数字波形以及方波。六、软件设计七、系统调试1、我们只做了产生正弦波的电路板，由于没有做低通滤波器，所以是在示波器上进展滤波的。调试方法和过程：承受分别调试各个单元模块,调通后再进展各单元电路联机统调的方法,提高调试效率。软件局部调试本机的软件主要功能是完成人机接口，因此编程的时候把界面的友好性放在首位承受主从菜单式的操作方法。由于对51系列单片机编程比较生疏，在软件的仿真调试过程中没有遇到太大的问题。各软件功能均正常实现。硬件局部调试来的是噪声，输出频率到达了9MHz，所以认为是不正确的，于是用万用表检查电路，觉察本身164没工作，于是写一段程序进展测试，结果觉察该高电平输出的引脚却是低电平，心此推断164