2022年多功能信号发生器设计方案.docx
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1、精品学习资源潍坊科技学院 毕业设计(论文)论文题目: 多功能信号发生的设计系 部: 汽车工程学院专业班级: 机电一班学 号: 202102060010姓 名:孙书波 指导老师:刘华新欢迎下载精品学习资源汽车工程学院毕业论文评分表欢迎下载精品学习资源题 目:多 功 能 信 号 发 生 器 的 设 计同学姓名:孙 书 波 学号:专业:机电一体化班级:机电一班工参 照 标 准欢迎下载精品学习资源序程权分号内重值容观 测 点优秀90-100良好80-89中等70-79及格60-69不及格 60评 分 权重分值 欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源平常工1作0.2态 0度情形100工作态度师生互动独
2、立工作才能按进度完成任务情形欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源课题完0.22成0质量100应用理论情形要点表达合理性动手才能欢迎下载精品学习资源3创0.1新0100综合前人讨论成果创新见解和做法欢迎下载精品学习资源设计论4文0.5撰 0写质量100格式规范程度摘要、正文写作规律性和条理性欢迎下载精品学习资源评分合计指导老师看法:指导老师姓名:院系看法:(系部盖章)注:第 1、2、3、4 项由指导老师评分总评分等级:优秀( 90-100 )、良好( 80-89)、中等( 70-79)、及格( 60-69 )、不及格( 60 以下);欢迎下载精品学习资源目录ABSTRACTIII第 1章 绪
3、 论 IV1.1 课题背景 IV1.2 课题意义 IV第 2 章信号发生器的方法讨论 VI2.1 总体方案设计 VI2.2 模块划分 VI第 3章硬件电路的设计 VIII3.1 基本原理 VIII3.2 资源安排 VIII3.3 子模块详细设计 IX3.3.1 AT89C51单片机介绍 IX3.3.2 按键电路 XIII3.3.3 D/A转换电路的设计 XV 3.3.4I/V转换波形输出电路 ILM324工作原理 I图 3-27系统信号变换 II双极性输出实现 II;欢迎下载精品学习资源多功能信号发生器的设计摘 要摘 要: 单片微型运算机(简称单片机)作为微型运算机的一个很重要的分支,自它产生
4、以来至今,以其极高的性能价格比以及一系列人所共识的优点, 受到越来越多的工程技术人员的重视;现在,单片机已广泛地应用在机电设备 过程掌握、自动检测、家用电器和数据处理等各个方面;本设计使用的是 AT89c51单片机构成的发生器,可产生三角波、方波、正弦波等多种特别波形和任意波形,波形的频率可用程序掌握转变;通过键盘控 制波形频率的增减以及波形的挑选,并用了LCD显示频率大小;在单片机的输出端口接 DAC0832进行 D/A 转换,再通过运放进行波形调整,最终输出波形接在示波器上显示;本设计具有线路简洁、结构紧凑、价格低廉、性能优越等优 点;关键词: 信号发生器;多功能;单片机欢迎下载精品学习资
5、源Design of multifunction Signal generatorABSTRACTBeing a main branch of micro-computer and by its advantage of its much higher ratio of property toprice the Single-ChipMicro-ComputerSCMC,sinceit has been invented up to now ,has attractedmore and more engineers and technicians to pay their attentions
6、 to its application field.Now, SCMC hasbeen widelyused in mechanical and electrical equipment process control,automatic detection, eachrespects such as household appliances and data processing.This design USES AT89c51 generator that can produce triangle wave, square wave, sine wave and soon a variet
7、y of specialwaveform and arbitrarywaveform and the frequency of thewaveform can bechanged by program control. Through the keyboard we can control waveform frequency increasing ordecreasing of the waveformand choose the size and frequency of the LCD display.We can connectDAC0832 D/A inthe output of t
8、hemicro controller port conversion, and then through the op-amp waveform adjustment we can display the final output waveform on the oscilloscope. This design hasthe following advantages such as simple circuit,compact structure,low cost and superior performance.Key words: signal generator; multifunct
9、ion ;singlechip micro-computer欢迎下载精品学习资源第 1 章 绪 论1.1 课题背景信号发生器是一种能产生标准信号的电子仪器,是电工、电子工业生产和试验中常常使用的电子仪器之一;信号发生器种类较多,性能各有差别,但它们都可以产生不同频率的正弦波、调幅波调频波信号,以及各种频率的三角 波、方波、锯齿波和正负脉冲波信号等;利用信号发生器输出的信号,可以对元器件的性能及参数进行测量,仍可以对电子产品和电工整进行指数验证、参数调整及性能鉴定;在多数电路传递网络中、电容与电感组合电路,电容与电阻组合电路及信号调制器的频率中都可以得到广泛的应用;随着电子测量及其他部门对各类信
10、号发生器的广泛需求及电子技术的快速发展,促使信号发生器种类增多,性能提高;特别随着70 岁月微处理器的显现, 更促使信号发生器向着自动化、智能化方向进展;现在,很多信号发生器带有微处理器,可以和掌握运算机及其他测量仪器一起便利的构成自动测试系统;当前信号发生器总的趋势是向着宽频率掩盖、低功耗、高频率精度、多功能、自动化和智能化方向进展;在科学讨论、工程训练及生产实践中,如工业过程掌握、材料试验、教案试验、机械振动试验、生物医学、动态分析等领域,常常需要用到低频信号发生器;而在我们日常生活中,以及一些科学讨论中,锯齿波和正弦波、矩形波信号是常用的基本测试信号;譬如在示波器、电视机等仪器中,为了使
11、电子依据肯定规律运动,以利用荧光屏显示图像,常用到锯齿波产生器作为时基电 路; 但市面上能看到的仪器在频率精度、带宽、波形种类及程控方面都已不能满意很多方面实际应用的需求;各类功能的半导体集成芯片的快速生产,使我们研制一种低功耗,能产生多种波形并具有程控等低频的信号发生器;1.2 课题意义平常常用信号源产生正方波,弦波,三角波等常见波形作为待测系统的输入,测试系统的性能;单在某些场合,我们需要特别波形对系统进行测 试,这是传统的数字信号发生器和模拟信号发生器很难胜任的;便携式和智能化越来越成为仪器的基本要求,对传统仪器的数字化,智能化,集成化也就显得尤为重要;利用单片机的强大功能,设计合适的人
12、机交互界面,使用户能够通过手动的设定,设置所需波形;欢迎下载精品学习资源该设计课题的讨论和制作全面说明对低频信号发生系统要有一个全面的 解、对低频信号的发生原理要懂得把握,以及低频信号发生器工作流程:波形的设定, D/A 转换,单片机,显示和各模块的连接通信等各个部分要娴熟联接调试,能够正确的明白常规芯片的使用方法、把握简洁信号发生器应用系统软硬件的设计方法,进一步锤炼了我们在信号处理方面的实际工作才能;1.3 本课题在国内外的讨论现状多频、调幅、 TTL等的信号发生器需求大;二十一世纪,随着集成电路技术的迅猛进展,显现了很多类型的工作频率可过数GHz 的 DDS芯片,同时也推动了函数波形发生
13、器的进一步进展, 2003 年, Agilent的产品 33220A 能够产生 17种波形,最高频率可达到 20M,2005 年的产品 N6030A 能够产生高达500MHz 的频率,采样的频率可达 1.25GHz;从以上的的产品可以看出,函数波形发生器进展是很快;欢迎下载精品学习资源第 2 章 信号发生器的方法讨论2.1 总体方案设计信号发生器的实现方法主要有以下几种:方案一:使用晶体管、运放 IC 等通用器件制作,更多的就是用特地的函数信号发生器 IC 产生;早期的函数信号发生器IC 系列,如 L8038、BA205、XR2207/2209 等,它们的功能单一,频率上限不到300kHz,无
14、法产生较高频率的信号,频率和占空比不能独立调剂;方案二:利用专用直接数字合成DDS 芯片的函数发生器:能产生任意波形并达到很高的频率 , 但成本较高;方案三:采纳 AT89C51单片机和 DAC0832芯片,直接连键盘和终端显示;此方案主要对 AT89C51型号单片机的各个 I/O 接口充分利用 . P1口是连接键盘以及接显示电路 ,P2 口连接 DAC0832输出波形 . 这样可以充分利用单片机各个接口, 而不在多用其它芯片 , 从而降低了系统的成本 . 也对依据系统便携式低频信号发生器的要求所完成 . 占用空间小 , 使用芯片少 , 低功耗;综合考虑,方案三各项性能和指标都优于第一和其次种
15、方案,输出频率更 稳固,充分表达了模块化设计的要求,而且器件均为通用器件,在市场上较常 见,价格低廉,样品制作胜利的可能性更大,所以本设计采纳第三种方案;2.2 模块划分本次设计 所讨论的就是对所需要的某种波形输出对应的数字信号,再通过 D/A 转换器和单片机转换输出一组连续变化的05V的电压脉冲,再通过显示部分显示其频率以及波形;依据波形设定,D/A 转换, 51 单片机连接,键盘掌握和显示五个模块进行设计;最终通过系统仿真,做出电路板成品;从而简化人机交互,详细设计模块如图欢迎下载精品学习资源模块介绍:1. 波形设定:对波形进行手动设定2. D/A 转换:使用 DAC0832把数字信号转换
16、为模拟信号3. 单片机部分:系统核心4. 键盘:用按键来掌握输出波形的种类和数值的输入5. 显示部分:显示波形的频率系统要求便携式低功耗,所以在硬件电路建立前第一粗略运算一下整个系统所需的功耗;考虑单片机部分(有最小系统,D/A 转换,键盘接口,扩展部分显示等部分) 的功耗大小,机器体积小,价格廉价,耗电少,频率适中,便于携带;欢迎下载精品学习资源第 3 章 硬件电路的设计3.1 基本原理复位电路LCD显示AT89C51D/A 转换芯片按键波形输出电流电压转换电流低频信号发生器系统主要由CPU、D/A 转换电路、电流 / 电压转换电路、按键和显示电路、电源等电路组成;其工作原理为当按下第一个按
17、键就会分别显现三角波、锯齿波、方波、正弦波,并且LCD显示波形数据和频率;3.2 资源安排运算放大器采纳 LM324;采纳 LCD1602显示频率;供应 12V、-12V 和 5V 电压;欢迎下载精品学习资源对于 89C51内存安排主控芯片采纳 ATMEL公司的 89C51 8 位 D/A 转换器采纳 DAC080;8采纳 12MHz的晶振器为 89C51供应时钟信号;P1 口的 P1.0-P1.4分别与五个按键连接,分别掌握锯齿波、三角波、正弦波和 方波以及他们频率的调剂和占空比, P1.5-P1.7 以及 P0 口与 LCD连接, P2 口与DAC0832的 DI0-DI7数据输入端相连;
18、 P2 口的数据采纳 74LS373 进行锁存后经过 DAC0808进行 D/A 转换;3.3 子模块详细设计3.3.1 AT89C51单片机介绍AT89C51 是一种带 4K 字节闪耀可编程可擦除只读储备器(FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压,高性能 CMOS8位微处理器,俗称单片机;该器件采纳ATMEL高密度非易失储备器制造技术制 造,与工业标准的 MCS-51指令集和输出管脚相兼容;图 3-1 是常用的一种单片机,型号为AT89C51,它将运算机的功能都集成到这个芯片内部去了,一个小小的芯片就能构成一台小
19、型的电脑,因此叫做单片机;图 3-1 AT89C51芯片它的管脚,分成两排,每一排各有20 个脚,其中左下角标有箭头的为第1脚,然后按逆时针方向依次为第2 脚、第 3 脚第 40 脚;其中有 32 个脚可用于各种掌握,比如掌握电机的正转与反转、掌握电梯的升与降等,这 32 个脚叫做单片机的“端口”;AT89C51单片机的功能: 1主要特性:与 MCS-51 兼容 全静态工作: 0Hz-24Hz全静态工作: 0Hz-24Hz4K 字节可编程闪耀储备器128*8 位内部 RAM5个中断源寿命: 1000 写/ 擦循环 32 可编程 I/O 线可编程串行通道两个 16 位定时器/ 计数器数据保留时间
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- 2022 多功能 信号发生器 设计方案
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