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可编程信号发生器设计与实现摘要：信号发生器是一种常见的信号源，在生产实践、科技领域和教学方面都有着广泛的应用。由分立元件组成的信号发生器，电路结构较复杂，产生波形种类少，电参数调节不精确；利用单片机，采用软硬件结合设计的信号发生器，具有电路结构简单、性能稳定、价格便宜等优点，具备一定的研究价值。本设计采用STC89C52单片机为系统核心，内部写入波形程序，外部接DAC0832数模转换器进行数模转换，再通过运放电路处理后输出波形。本次设计成果能产生三种基本波形（正弦波、方波和三角波），三种波形通过按键切换，波形频率通过数码管显示，通过频率加减键可实现频率的改变，并且波形幅度可调。本设计的可编程性体现在可以灵活的对单片机内部程序进行修改和拓展。总体来看，本设计电路简单、布局合理、软件功能强大，整体上达成了预想效果。关键词：信号发生器；STC89C52； DAC0832；运放；可编程中图分类号：TN41The Design and Implementation of ProgrammableSignal GeneratorAbstract: The signal generator is a common source of signal, in the field of production practice, science and technology and teaching have a wide range of applications. By the signal generator of the discrete component, the circuit structure is complex, the waveform is less and the electric parameters are not adjusted; the signal generator with the combination of hardware and software with the use of single-chip microcomputer, with the advantages of simple circuit, stable performance and cheap price, etc, have a certain research value.The design used STC89C52 microcontroller as the core of the system, the waveform program was deposited in the microcontroller, connected DAC0832 d/a converter to convert digital to analog, then through the op-amp circuit output waveform after processing. The design results can produce three basic waveforms(sine wave, square wave and triangular wave), three waveforms switch by button, frequency of the waveform through a digital tube display, it can be achieved through frequency plus and minus keys to change the frequency, and waveform amplitude can be adjusted. The design of the programmable embodied in the flexibility of single chip microcomputer internal procedures to modify and expand. Overall, the design of simple circuit, reasonable layout, powerful software, as a whole to achieve the expected effect.Keywords: Signal Generator; STC89C52; DAC0832; Operational Amplifier ; Programmable.Classification: TN41目 次摘要I目次III1 绪论11.1 研究背景和意义11.2 发展历程及现状12 总体设计32.1 设计要求32.2 设计方案33 硬件设计53.1 单片机最小系统53.2 数码管显示模块63.3 系统电源模块73.4 DAC0832模块83.5 按键模块113.6 整体电路123.7 PCB布线图的制作124 软件设计144.1 主程序流程图144.2 中断程序流程图144.3 按键扫描和频率显示流程图154.4 波形产生流程图164.5 延时子程序设计165 系统仿真与调试175.1 PROTEL仿真软件175.2 STC-ISP程序烧录软件185.3 系统软硬件调试195.4 系统测试196 结论22参考文献23附录A 元器件清单23附录B 电路原理图25附录C PCB图26附录D 程序27作者简历31学位论文数据集3230中国计量学院现代科技学院本科毕业设计（论文）1 绪论1.1 研究背景和意义就现在的科技水平而言，研制一个高性能的可编程信号发生器已不是难事。尽管如此，对于一个即将毕业的大学生来说，运用大学四年所学来制作一个这样的信号发生器 1-2 多少还是有点挑战的，包括硬件和软件的设计，最后的调试与测试。要完成这样一个设计，需要有足够的专业知识和足够强的综合运用能力，这也是检验一个电子信息工程专业的学生进过四年学习是否合格的重要途径。对信号发生器的研究已经很多了，它作为一种实验室必备的电子设备，在电参数测量和测试工作中不可或缺，它的地位显而易见。它是应用领域相当之广的信号源，在现代的电子电路、通信系统、测控系统、科学实验等领域的电参量的测量和测试都要用到它。可以这么说，如果没有信号发生器就没有现在精密的电子仪器。当然这个前提是先要有性能良好的信号发生器，因此研制性能可靠并且功能多样化的信号发生器就显得十分必要。现代电子测量和测试的结果要求能真实的反映电子设备的情况，原有的信号发生器所提供的信号源已难以满足现在的需求，这就迫使要对现有的信号发生器做进一步的改进和完善，使改进后的信号发生器结构和功能更加完整，能产生精准无失真的波形，拥有更宽的频率，各方面性能表现更为优秀。为了在电子设备舞台展现更好的用途和更高的价值，也为了使科研或教学工作做得更好，研制高性能，低成本，可编程，功能多样的信号发生器不无意义。1.2 发展历程及现状信号发生器是电子设备家族中有着悠久历史的一员，其历史最早可追溯到二十个世纪20年代电子仪器刚进入人们视线的时候。40年代的信号发生器比起20年代的虽然有了明显的进步，但是功能还是略显单一，因此作用也十分有限，主要用于接收机的测试工作。功能上的不足严重影响了信号发生器的发展，技术的革新显得是那么的重要。60年代，科技的进步推动了信号发生器的技术革新。那个时候，以合成信号发生器、函数信号发生器 3 、扫频信号发生器等为代表的，相对而言性能更为优良好的新兴信号发生器纷纷出现。但是由于技术的局限性，此时的信号发生器基本上是基于模拟电子技术，输出波形种类少，模拟电路的致命缺点直接影响了输出的波形幅度的稳定性，可以说，这个时期的信号发生器无论是结构上还是功能上都需要做进一步的改进。70年代，由于以单片机为代表的微处理器的出现，函数信号发生器迎来了革命性的变化。单片机和D/A转换器的引入，信号发生器的结构上首次实现了硬件和软件的结合，直接导致了信号发生器功能上的扩大，输出的波形更为多样。这时期的信号发生器不再只有单一的硬件电路，而是运用软硬件结合的方法来制作信号发生器，并且还是以软件为主，这一点使其有了根本性的变化，可编程是这一时期的信号发生器的主要特点。本设计也是采用这种硬件结合软件的方法来制作的。然而波形低频是软件控制的缺点所在，这是需要改进的地方。80年代起到现在，数字电子技术 4 的出现给信号发生器带来了又一次的变革。二十一世纪以来，以计算机科学技术为基础，以集成电路技术为主导研制手段占据主流位置。无论是早先的FPGA技术，还是近10年来发展起来的DDS技术，信号发生器的研究手段都显得十分成熟，可以说信号发生器又迎来了新一轮的发展。2 总体设计2.1 设计要求根据任务书有如下设计要求：1、学习并掌握MCS-51单片微机的原理 5-6 及系统设计方法；学习MCS-51编程方法；学习用 Protel画PCB图。2、设计和制作基于单片机的波形发生器的硬件电路。基本要求：整个系统受单片机的控制，系统配置以D/A转换器、LED数码管、键盘等，能产生基本波形，并用键盘控制输出不同频率和幅度可调的波形。3、根据相应的软件调试硬件电路。2.2 设计方案本系统受51系列单片机STC89C52芯片控制，系统具备运算控制、波形切换、频率显示和改变以及可编程的功能。从整体上看能方便地对系统进行功能的扩张和更改，整个系统具有十分灵活的可编程性。以单片机最小系统为基础，外围加上多个模块电路，所设计的信号发生器能够输出三种基本波形，分别为正弦波、方波和三角波，且每种波形的频率用数码管来显示，同时设置三个按键（不包括复位键和电源键）来实现的波形切换和频率的改变，以上是总体方案设计。以下所述为方案设计的具体思路：该系统就一个电源进行供电，电源电压确定为+5V，波形频率在10Hz到1000Hz范围内可随意改变。利用STC89C52最小系统驱动四位数码管显示系统，数码管第一位显示波形指示（1为正弦波、2为方波、3为三角波），其他三位显示频率值。波形的数字量由单片机内部程序运行产生，并被输送到DAC0832数模转换 7 芯片中，在完成转换变成模拟量后，再输入到运算放大电路进行放大处理，最后由输出接口输入到示波器显示出来。为了使最终的电路结构更加简洁美观，电子器件需合理布局，因此在画PCB图时需合理的对各个元器件进行摆放，力求达到最好的效果。STC89C52、DAC0832等芯片都是比较大的芯片，所以按键部分要尽量减小占用面积，因此本次设计有关波形的操作只采用三个按键（不包括复位键和电源键），一个按键用于波形切换，另外两个用于频率加减。在接通电源后，连续按下波形切换键，在示波器上可逐次显示出正弦波，方波以及三角波。按频率改变按键，在数码管上显示的频率值做出相应的变化，增加或者减小。DAC0832数模转换芯片的作用是将单片机程序运行产生的数字信号转换为模拟电流信号输出，完成D/A转换任务，其输出的电流是不能产生波形的，所以需要输入到运放电路（LM358芯片）将电流转换成电压。DAC0832有单缓冲、双缓冲和直通三种工作方式，本次设计根据实际需求而采用了直通工作方式，即片选信号引脚，写信号引脚以及传输控制信号引脚均接地，允许输入锁存信号引脚接高电平。直通工作方式下，数字信号进入DAC0832芯片后，立刻被送往DAC寄存器进行数模转换。同相运算放大电路中的LM358芯片采用单电源供电。LED数码管接法：数码管四个位选引脚和单片机P2口中的P2.4，P2.5，P2.6以及P2.7引脚相连；数码管八个段选引脚分别与P0口的P0.0到P0.7引脚连接。DAC0832接法：芯片的D0到D7引脚和单片机P1口的P1.0到P1.7引脚相连接，用于传送数据，其他引脚采用直通工作方式进行连接。波形切换和频率改变按键接法：三个按键采用轻触开关，波形切换按键与单片机P3.5引脚连接；频率改变按键与P3.6和 P3.7引脚连接。上述接法的具体情况将在本文第四章硬件设计中各个模块电路的具体连接图中给出。综上所述可以给出如图2-1所示的总体框图。图2-1 总体框图3 硬件设计3.1 单片机最小系统单片机最小系统 8-9 作为本系统的核心组成部分，起着主控作用，本设计的可编程性也体现在这里。该最小系统决定由STC89C52芯片，复位电路和时钟电路组成。各个元器件参数和引脚连接方法 10 如图3-1所示。图3-1 单片机最小系统组成图本设计上电时系统将自动进行复位，按复位按键也能对系统进行复位。复位电路部分，电容C1和电阻R2中间引出导线与单片机RST引脚相连。我们知道当将两个机器周期（12M晶振的话就是2us）的高电平，加在单片机的RST引脚上时即可实现系统复位。先介绍上电复位：给系统通电时电源对电解电容C1进行充电，利用该过程来实现系统复位。上电的一刹那，电容C1相当于是短路状态，此时RST端的电压与VCC相同，复位；C1两端电压因持续充电而不断增大，增大到与VCC相同时，电路便不再产生充电电流。此时电容处的状态相当于是开路，它和电阻之间接地，导致RST引脚与地相连，不复位。按键复位方式的原理：整个系统一开始先进行上电复位，即按下电源开关给系统通电时。当复位键S2受到按压时，RST引脚跟VCC连接处于高电平，系统复位；此时电容由于短路而对外放电；不再按S2时，相当于又是上电过程，不在赘述。本设计的定时控制功能是用时钟电路和振荡器 11 组成的电路来完成的，其连接方式可分为外部时钟方式和内部时钟方式两种，时钟电路以内部时钟方式给系统提供时钟信号，即将晶振和电容接入单片机片内振荡电路输入端和片内振荡电路输出端，这样就形成了一个自激振荡器，采用12MHz的晶振CR1，电容C2，C3的电容值为22pF。单片机的运算速度与时钟频率成正比，本系统12Mhz的晶振与单片机内部电路相结合提供了既定的时钟频率，决定着单片机的运算处理能力。由上述时钟电路产生的时钟频率完全符合本系统所需的时钟信号。电容C2，C3的作用有两个，一是对振荡器进行频率微调，使振荡信号频率与晶振频率一致；二就是帮助振荡器起振。3.2 数码管显示模块图3-2 数码管显示模块数码管显示模块 12 电路中各个元器件参数和引脚连接方法如图3-2所示，单片机内部程序运行产生的数据从P0输出显示在数码管上。P0输出电流很小，不足以驱动数码管，外接上拉电阻能有效的解决这个问题。输出电流能力取决于上拉排阻的阻值，阻值小其输出高电平时提供的电流就大，此处上拉排阻阻值为1K。另外为了能使数码管正常工作，在使用数码管时需要注意其使用条件并且要注意使用的相关事项。1)使用条件： 七段数码管加上小数点就是八个，都必须加限流电阻（起保护作用）； 各段以及小数点的发光颜色决定其使用电压的情况； 电流方面制约条件：静态情况时，总电流限定在80mA之内；动态情况下，平均电流在4到5mA之间；电流最大值不得超过100mA。2)注意事项： 由于是数码管容易损坏的电子设备，所以在使用时候尽量不要触摸数码管表面，尤其注意不要去乱掰引角以免损坏； 焊接时要快准稳，一般焊接温度控制在260度左右，焊接时间在5秒以内。 数码管若发光暗淡或有些段没亮说明该数码管已经老化或者局部已经损坏。如图3-3所示为四位数码管引脚图，图中数码管从右到左的位选分别标注为1到4，dp当共地端使用，该显示模块所用数码管为共阴极数码管，在使用时dp端接地。图3-3 四位数码管将七个发光二级管按一定的逻辑结构进行连接，外加一个小数点就构成了一个LED数码管。各段和小数点由字母a到g和dp进行区分，字母标示如图3-4所示。图3-4 LED数码管3.3 系统电源模块如图3-5所示的系统电源模块电路相对简单，其中包括一个LED指示灯，一个限流电阻R1和一个自锁开关S1。各个元器件参数和引脚连接方法均在电路中给出。图3-5 系统电源模块开关直接控制电源的接通与断开，LED指示灯的亮灭分别对应电源的通断。为了直观的描述该电源模块电路图中自锁开关工作的工作过程，故做以下阐述：自锁开关顾名思义就是当第一次按下并松手后，开关接通，此时处于下压状态，不会弹起，因为内部自带机械锁定结构，此时处于锁定状态；当需要断开时，需要再次下压才完成解锁，此时按钮跳起来恢复到原状。3.4 DAC0832模块DAC0832模块 13-14 完成数据从数字量到模拟量的变换，所接的运放电路完成电流到电压的变换。该包括有1个DAC0832芯片、1个运放LM358芯片、1个可调电阻RV1、1个电容C4以及3个电阻R3，R4，R5。该模块电路中各个元器件参数和引脚连接方法如图3-6所示。图3-6 DAC0832模块DAC0832介绍：DAC0832是一种常见的D/A转换集成芯片，其采样频率为八位。该芯片由于其各方面性能十分优越，所以在单片机应用的数模转换工作中被广泛的使用。8位输入锁存器，加上8位DAC寄存器和8位数模转换电路，再加上转换控制电路共同组成了数模转换器的内部电路。DAC0832内部结构图如图3-7所示，DAC0832外部引脚图如图3-8所示。图3-7 DAC0832内部结构图图3-8 DAC0832引脚图DAC0832引脚功能：* D0D7：八个数字信号输入端；* ILE：输入锁存允许信号，高电平有效（直通工作方式下接高电平）；* CS：片选信号，低电平有效（直通工作方式下接地）；* WR1：写信号1，低电平有效（直通工作方式下接地）；* XFER：传送控制信号端，低电平有效（直通工作方式下接地）；* WR2：写信号2，低电平有效（直通工作方式下接地）；* IOUT1：DAC电流输出端1；* IOUT2：DAC电流输出端2；* RFB： 反馈信号输入端；* VCC： 电源输入端（+5V+15V）；* VREF：基准电压输入端（-10V+10V）；* AGND：模拟信号地；* DGND：数字信号地。DAC0832的工作原理：DAC0832内部电路由一个八位输入寄存器、一个八位DAC寄存器、一个八位D/A转换器以及一个输入控制电路组成。DAC0832芯片D0D7引脚输入的数字信号被存放在八位输入寄存器中，做缓冲和锁存处理；而即将转换的数字信号则存放在八位DAC寄存器中等待转换；八位D/A转换器输出经转换后的模拟电流，该模拟量与转换前的数字量成正比；两个寄存器的选通或锁存状态，由与门和非与门组成的输入控制电路进行控制。D/A转换在本系统中起着十分关键的作用。DAC0832有多种工作方式，由于本系统转换后只需输出电流，所以选择了直通工作方式，即片选信号引脚，写信号引脚以及传输控制信号引脚均接地，允许输入锁存信号引脚接高电平。LM358介绍：LM358是双运算放大器组成，采用DIP8 或SOP8 封装形式，单电源或双电源均可正常工作。LM358的优异特性使它得到了广泛的运用，图3-9 所示为LM358结构图。图3-9 LM358结构图LM358特点和特性：* 包含两个运算放大器；* 可单电源或双电源工作；* 逻辑电路匹配；* 功耗低；* 电压增益高；* 内部频率补偿；* 频率范围宽；* 低输入偏流；* 输出电压摆幅大。LM358同相放大电路完成了从电流到电压的转换工作，从电路图中可以计算得到放大倍数AV=(1+R5/R4)=1+1/1=2倍。为了使最终输出的波形没有杂波，还需通过瓷片电容C4的滤波处理。波形幅度的调节可在这部分电路中操作完成，即通过旋转可调电阻RV1对波形幅度进行调节。3.5 按键模块图3-10 按键模块按键模块实现波形切换与调频功能，由三个轻触开关组成，分别接单片机P3口中的P3.5、P3.6和P3.7引脚，按键S3用于波形切换，按键S4和S5用于频率改变（S4加，S5减）。该模块电路中各个元器件参数和引脚连接方法如图3-10所示。3.6 整体电路图3-11所示为整体电路。图3-11 整体电路3.7 PCB布线图的制作电子器件的排布直接影响整体电板的美观简洁与否，因此PCB图的绘制工作就显得非常重要，绘制过程需要足够的耐心和线路理解能力。本设计的PCB图在protel 99 se 软件工具上制作完成。具体制作过程如下：1. 首先创建一个工程；2. 建一个原理图文件；3. 添加和删除原理图的库；4. 添加元器件并确定封装；5. 用户创建元件和封装；6. 编译并查看编译错误；7. 生成PCB；8. 调整PCB位置和图的大小；9. 摆放元件；10. 设置板子形状；11. 修改显示的文字；12. 布线前设置电气特性；13. 布线；14. 写制版日期等标志；15. 覆铜；16. 另存为.pcb文件；17. 生成该PCB板的库。制作完成后的PCB布线图如图3-12所示。图3-12 PCB布线图4 软件设计本设计的软件是在Keil C51单片机软件开发系统上使用C语言 15-16 进行编写。Keil为软件开发人员提供了一个简单易学的集成开发环境，其内部拥有极其强大的仿真调试工具。由于该开发系统结构完整功能完善，软件开发起来效率非常高，因此受到了软件开发者的一致亲睐。4.1 主程序流程图系统上电程序运行时，先进行中断初始化，初始化定时器，调用定时器中断处理函数，然后单片机运行键盘扫描程序，过程中调用延时子程序，进行波形切换操作后，读取键值，调用波形发生函数输出波形；进行频率改变操作后，读取键值，调用频率显示函数输出相应频率。图4-1为主程序流程图。图4-1 主程序流程图4.2 中断程序流程图本设计波形数字量使用定时器中断处理函数发送（采样点数为24点），程序流程图如图4-2所示。图4-2 中断程序流程图4.3 按键扫描和频率显示流程图按键扫描程序的作用是从按键获取按键信息，根据按键信息来处理相应的子程序。一个好的按键扫描程序的处理结果，能给操作者提供良好的操作体验，能进行更好的人际对话，因此该子程序的编写不可忽视。显示函数是用于让数码管显示波形的频率，数码管使用的是静态显示，第一位显示波形指示（1为正弦波、2为方波、3为三角波），其他三位显示频率值。按键扫描和频率显示程序流程图如图4-3所示。图4-3 按键扫描和频率显示程序流程图4.4 波形产生流程图本系统波形信号由单片机内部程序运行后产生，产生的是数字信号离散点。通过对不同的波形采用不同的采样公式可得到这些离散值，也可以由软件工具计算得到。本设计三种波形每个波形采24个点 。图4-4所示为波形产生流程图。图4-4 波形程序流程图4.5 延时子程序设计实现延时的方法比较简单，用两个for语句便可完成延时。主要在按键扫描以及数码管显示中使用。程序如下：void delay(uint z) uint i,j; for(i=z;i0;i-) for(j=64;j0;j-);5 系统仿真与调试5.1 PROTEL仿真软件PROTEL是一款庞大的EDA软件 17 ，它在众多EDA软件排行中名列前茅，由于它功能强大，很多电子设计者都喜欢用它来设计自己的电路和进行仿真测试。这款EDA软件在国内的使用率非常之高，原于国内的电子工作者很早就开始接触它。不夸张的讲，现在没有哪一家电子公司不在使用它。随着电子科学与技术的发展，电子公司越来越重视电子专业人才的挖掘和培养，这就迫使电子专业的学生必须学会如何使用EDA软件，因此很多大学的电子专业都特意开设了学习和使用PROTEL软件的课程。早期的PROTEL结构不够完善，用途屈指可数，绘制电路原理图和设计印制板可以说是它的主要用途；然而随着科学技术的发展，PROTEL也的到了飞速的发展，现如今的它已发展成一个庞大的EDA软件，具备强大的功能，如绘制电路原理图，可设计可编程器件和多层印制电路板，可对数字电路和模拟电路信号混合时进行仿真测试，可一键生成图表，还可进行宏操作等等，是一个完整的板级全方位电子设计系统，提供了一种完整的板级解决方案。此外还具有客户/服务器体系结构，它多层印制线路板的自动布线功能使得线路布通率非常之高。由于其出色的提供了一套完整的板级解决方案，功能强大，现在占据着主要的市场份额。本设计PCB布线图的制作以及系统的仿真均在PROTEL软件上完成。如图5-1、图5-2和图5-3分别为仿真输出的正弦波、方波和三角波。图5-1仿真输出正弦波 图5-2 仿真输出方波 图5-3 仿真输出三角波5.2 STC-ISP程序烧录软件在KEIL软件上将目标程序编译生成HEX文件，需要下载到STC89C52单片机上，此时就要用到程序烧录软件来完成这项工作。本设计用的是STC-ISP 程序烧录软件，其使用方法简便易学。STC-ISP 软件是一款专门针对STC系列单片机而设计的单片机下载编程烧录软件，可下载多个STC系列的单片机，由于其使用方法简便，已被广泛使用在单片机程序下载操作中。如图5-4所示，为程序下载结束的结果显示。图5-4 程序写入结果显示从仿真结果可以看到，该设计方案成功实现。将单片机的P0口作为数码管段选输出端，用P2口作为四位数码管位选输出端，静态扫描LED数码管显示波形频率值，并通过接在P3口的按键实现三种基本波形之间的切换和频率的改变。5.3 系统软硬件调试硬件电路焊接工作结束后便进入系统调试阶段，系统调试分为硬件调试和软件调试。首先是硬件调试。硬件调试比较费时，需要极大的耐心和足够的细心才行。本人的具体做法如下：对照原理电路图对整个电路做静态检查，检查元器件的参量是否正确无误；检查芯片、二极管方向和电解电容的极性是否接反；用万用表检查电路连线是否开路、短路等情况。静态检查无误后进行通电检查，通电前调试好所需的电源电压数值，通电检查时，模拟各种输入信号分别送入电路的各有关部分，查看元器件是否有有无异常现象；查看可操作设备的操作结果是否正确；查看整个系统的工作情况是否良好。其次是软件调试。在硬件调试无误后可进行软件调试。进行软件调试是为了查看系统各个模块是否正确完成它们的任务，体现它们的功能。如果没有则应对程序进行必要的修改，提高单片机的工作效率。本人的具体做法如下：单片机下载所编写好的程序，系统上电，观察数码管显示的数字是否与仿真时的一样；实际电路按键操作后是否与仿真时的按键操作结果相同；为了使系统软件更为优化，单片机工作效率更高，要不断的对软件做出调整。调试过程中发现按键去抖效果不是很好，按频率加减键时数字跳变很快，经过对延时程序的优化，该问题成功得以解决。5.4 系统测试完成系统硬件和软件调试工作后，进入系统测试阶段。系统测试检测输出波形的具体情况，用实际测量结果论证设计方案正确与否，验证操作过程科学与否。系统上电，将输出端口接入示波器，四位数码管首位显示为1，此时示波器首先显示为正弦波，数码管后三位显示其频率；当按一次波形切换按键时，数码管首位显示为2，示波器显示出方波，数码管后三位显示其频率；再按一下波形切换按键，数码管首位显示为3，示波器显示出三角波，数码管后三位显示其频率。当按下频率切换按键（S2频率加，S3频率减），示波器上显示频率改变，数码管显示也改变。当顺时针旋转可调电阻时，波形幅度增大；逆时针旋转可调电阻时，波形幅度减小。图5-5、图5-6、图5-7分别系统测试的结果。图5-5 正弦波图5-6 方波图5-7 三角波6 结论本论文主要探讨的是基于51单片机设计可编程的信号发生器，经过查阅大量的资料，参考前人的设计成果以及加入自身的设计思想，提出了一套完整的硬件电路与软件设计思路,经过半年多的努力最终成功的设计出了符合要求的可编程信号发生器，用实际成果验证了理论的科学性。本文的主要研究工作与总结如下：1、进行硬件设计。经过对可编程信号发生器总体设计方案的研究，设计出了一套基于STC89C52单片机的信号发生器系统，并详细的介绍了各部分硬件电路的功能及作用，包括单片机最小系统、数码管显示模块、系统电源模块、DAC0832模块以及按键模块。2、进行软件设计。完成了单片机软件的设计，将整个的软件系统分为主函数、定时器中断处理函数、初始化定时器、键盘扫描函数、频率显示函数等部分进行设计。单片机最小系统能正确无误的完成数据的处理。3、进行系统调试与测试。在系统调试时，硬件和软件的调试过程做了必要的说明。最后通过系统测试结果证实该信号发生器整体设计思路的可行性。本论文达到了研制一个可编程信号发生器的预想结果，验证了以STC89C52单片机为控制中心，系统配置以D/A转换器、LED数码管、键盘等器件，能产生基本波形，并用键盘控制输出不同频率和幅度可调的波形。虽然该信号发生器总体上达到了设计任务书上的要求，但是该设计还需要对以下几方面做出改进：1、该信号发生器波形占空比不可调；2、该信号发生器的按键电路可做进一步改善；3、程序还有待进一步优化。参考文献1 陈琼一种单片机控制超低频任意信号发生器的设计与实现J.南昌航空工业学院学报:自然科学版, 2004.2 张李勇，陈朗，张飞舟基于8051单片机的双通道波形发生器的设计与实现，计算机工程与应用 J.2004.3 朱宏典型电子产品：函数信号发生器的设计与制作. 高等教育出版社，2012.4 王秀敏数字电子技术.机械工业出版社，2009.5 钱逸秋单片机原理与应用.北京：电子工业出版社，2002.6 朱定华单片微型计算机原理与应用.北京：清华大学出版社，2003.7 康华光电子技术基础.高等教育出版社，2006.8 王艳梅浅谈单片机系统的作用J.科技资讯，2012.9 李全利，仲伟峰，徐军单片机原理及应用M.北京:清华大学出版社, 2006.10 李群芳单片微型计算机与接口技术.北京：电子工业出版社，2001.11 Gravey J F and Bubitch D. An Exact Analysis of Number Controlled Oscillator Based on Synthesizer. Proceedings of 44th Annual Frquency Control Symposium,1990.12 彭介华电子技术课程设计指导M.北京：高等教育出版社，1997.13 张世仓，柴钰，胡新梅一种新型两路正弦波信号发生器的研究J.西安科技学院学报，2002.14 Liu Xiaodong，Shi Yanyan and Li ShuboA MCUBased Arbitrary Waveform Generator for SLHThe Eighth International Conference on Electronic Measurement and Instruments， 2007.15 马忠梅，籍顺心，张凯单片机的C语言应用程序设计.北京：北京航空航天大学出版社，2008.16 徐爱军单片机高级语言C51 Windows环境编程与应用M北京：电子工业出版，2004.17 丁明亮，唐前辉51单片机应用设计与仿真-基于Keil C与Proteus. 北京航空航天大学出版社，2009.附录A 元器件清单标号名称数量封装标配IC1STC89C521直插IC1IC座1直插40PINP1单排针，直针1间距2.54mm，180度2PINS1蓝白自锁开关1直插8*8mmS2四脚轻触开关1直插6*6mm*5C1电解电容1直插10UFC2瓷片电容1直插22PFC3瓷片电容1直插22PFR1电阻1直插1KR2电阻1直插10KCR149S无源晶振1直插12MHZRP1排阻1直插1KL1LED13mm直插红发红LED1四位时钟共阴数码管10.56英寸，12脚红色无电路板17*9mm电木合计15S3按键开关1 6*6*5MM 直插四脚S4按键开关1 6*6*5MM 直插四脚S5按键开关1 6*6*5MM 直插四脚P2排针，直针12.54，180度3PINR3电阻1直插10KR4电阻1直插1KR5电阻1直插1KC4瓷片电容1直插472IC2 DAC0832LCN1直插20PINIC2IC座 1直插 20PINIC3 LM3581直插8PINIC3IC座 1直插8PINRV1蓝白可调电阻1直插1K合计13附录B 电路原理图附录C PCB图附录D 程序#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned char/* 数码管位选端定义P2.4到P2.7为数码管选通端*/sbit Du1=P24;/千位的位选通sbit Du2=P25;/百位的位选通sbit Du3=P26;/十位的位选通sbit Du4=P27;/个位的位选通sbit s1=P35;/波形切换按键sbit