1。2 国内外发展现状

1。3 本课题的目的和内容

以往此类课题的设计,波形一般是固定的、不可调节的,而且仅限于仿真软件的 模拟,仅停留在理论上的设计,并没有完成实物的制作。本课题的设计弥补了以上的 一些缺陷,先进行了电路的设计,然后完成了实物制作,最终可以与示波器相接并在 屏幕上显示出相应的波形。波形信号可变换不同的波形,频率和幅值也能调节。本次 课题主要完成以下内容:

(1) 确定设计方案,选择各模块元器件,了解模块的结构和功能;

(2) 学习 Alitum designer,画出各个模块的原理图并绘制出原理总图;

(3) 学习 Keil 软件,进行程序软件的编译;

(4) 把程序加载到 Proteus 中,进行仿真测试;

(5) 制作出实物,与示波器连接完成调试。

第二章 信号发生器的方案设计

本论文题目是:基于单片机的信号发生器的设计,要求以单片机为核心控制,通 过电子元件连接、各模块的组合以及程序的编译,最终能在示波器上实现几种简单波 形信号的生成,并要求信号的波形 、频率和幅值可调。

2。1 方案的初步构思

根据设计的要求和资料的查询,排除了一些制作方案。比如:RC 桥式振荡器, 此方案能实现频率,幅值的调节,但幅值不够稳定且波形失真较大,不符合本次设计 要求。上文提到的 DDS 技术能满足所有的信号要求,但制作要求超出了自己的实际 能力,而且芯片较昂贵,所以也放弃了此方案。后来在老师的引导下并且根据自己的 实际情况,决定以 STC89C51 芯片为控制部分设计一个信号发生器,既可以满足设计 的要求,制作相对简单,价格也在承受范围内,是一个较为理想的设计方案。

方案的最初构思如下:以 C51 为控制核心,通过程序的编译,把程序烧录入芯 片后,经过数模转换,将单片机输出的数字量转换为示波器可以接收的模拟量,然后 在显示屏上显示出信号的示意波形以及频率,最终在示波器上,通过程序的控制,按 钮的选择,显示出信号的波形、频率和幅值。

2。2 主要元件的选择

控制芯片已经选择了熟悉的 C51;8 位的分辨率就可以达到设计要求并根据所需 的电压,D/A 转换选择了 DAC0832;D/A 输出的是电流信号,这里要用到 I/V(电流 转换为电压)电路,转换为显示屏需要的电压信号,有两种器件可供选择:LM324 和 LM358。本次设计需要用到两次转换,第一次将数模转换后的电流转化为电压, 第二次使电压信号变得稳定,平滑。LM358 自带两组完全相同的运放,而 LM324 为 四组运放,两者都满足要求,LM358 失调电压相对小些,考虑到波形稳定问题,我 选了 LM358 作为运放电路;显示屏的选择也做了对比: LED 显示器和 LCD1602 显 示屏。选用 LED 显示器需要外接电阻来控制电流的大小,另外需要接三极管来控制 发光二极管的导通,最终实现数字的显示。而液晶显示器不光可以显示数字还可以显 示字符,即在显示频率的同时显示对应的波形,但是成本比较高。相比电路的复杂程 度和实现效果,最终选择了 LCD1602 作为显示器。

电路设计需要的其他元件有的可以直接确定,如:发光二极管,按键,晶振等, 有的要通过计算才能确定,如:电阻,电容。另外电路的连接还需要排针,电路板, 导线等等。

2。3 硬件电路设计方案

此次硬件电路主要分为三个部分:单片机电路,显示电路和数模转换电路。 单片机电路就是一个最小单片机系统,包括电源 VCC ,复位电路和晶振电路。

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