摘要： 单片微型计算机(简称单片机)作为微型计算机的一个很重要的分支,自它诞生以来至今,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智能仪器仪表、机电设备过程控制、自动检测、家用电器和数据处理等各个方面。结合自己的本职工作,本论文设计和完成了由单片机控制的多功能信号发生器。设计的目的是运用单片机控制产生多种波形,这些波形包括正弦波、三角波、方波、锯齿波等。信号发生器所产生的波形的频率、幅值、零点均为连续可调。该系统既可用于实验,又可作为基本的信号发生装置,具有很强的实用性。一个单片机应用系统的硬件电路设计包含两部分内容:一是系统扩展,即单片机内部的功能单元(如ROM、I/O、定时/计数器等)容量不能满足应用系统的要求时,必须在片外进行扩展,选择适当的芯片,设计相应的电路。二是系统配置,即按照功能要求配置外围设备如显示器、D/A转换等。A/D转换器一般都设置在前向通道中,它将外界输入的模拟信号转换成计算机数据总线能接收的数字量。同时,单片机对控制对象实现控制操作,因此,系统中有后向通道。后向通道是计算机实现控制运算处理后,对控制对象的输出通道接口。
利用AT89C51单片机为核心模块,设计了一种智能信号发生器,可实现锯齿波、三角波、方波和正弦波4种波形。给出了信号发生器结构框图和硬件接口电路图,结合键盘来控制波形的选择和频率的变化,编写软件算法可实现信号频率按百分比、指数、对数方式递增或递减,产生的信号经D/A转换器转换成模拟波形,再通过12864液晶输出显示其波形和频率值。利用Proteus软件进行仿真实验,结果表明,该信号发生器可输出多种信号和频率可调节功能,信号稳定,频率值精确,为教学和科研提供了极大的便利。
关键词：单片机AT89C51; 信号发生器; D/A转换器; 调频算法;
一、选题的目的及意义
目的：波形发生器是一种常见的电子设备，在电子电路中应用十分广泛，几乎所有电参量的测量都要用到波形发生器。在现代电子学领域中，常常需要高精度、频率方便可调的信号发生器。
意义：利用单片机通过程序设计的方法来产生低频信号，具有结构简单、成本低、频率稳定性高等优点，而且需要产生新的波形时，只需修改程序即可，方便可调。
二、课题的研究现状
信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿 波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。例如在通信、广播、电视系统中，都 需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域 内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。近年来随着无线接入的发展和科技上的不断创新和进步，世界各国非常重视频率合成器的发展。
