常用信号发生器的设计答辩.pptVIP

题目：常用信号发生器的设计  绪论 （1）随着科技的发展，对相应的测试仪器和测试手段也提出了更高的要求，信号发生器己成为测试仪器中至关重要的一类 。 （2）传统的信号发生器采用专用芯片，成本高，控制方式不灵活。 （3）本设计充分利用单片机灵活的控制、丰富的外设处理能力，采用DDS技术，实现频率、幅值可调的信号的输出，同时可以根据需要方便地实现各种比较复杂的调频、调相和调幅功能，具有良好的实用性。 一 设计方案 （1） 理论基础分析 目前信号产生的主要实现方法由直接模拟法和直接数字法两种。 直接数字法是采用直接数字合成（Direct Digital Synthesis）的方法实现信号产生。该技术具有频率转换速度快、频率分辨率高、易于控制的突出特点。 由于直接数字法在设计上的的优点，本课题设计采用的是基于地址计数器的直接数字合成法。 （2）信号发生器基本结构框图 该系统由单片机作为核心控制单元，通过可编程键盘显示接口芯片连接键盘控制电路和LED数码管显示电路，与单片机相连的还有D/A转换电路、复位电路、电源电路、时钟电路等。 单片机向0832发送数字编码，产生不同的输出。先利用采样定理对各波形进行抽样，然后把各采样值进行编码，得到的数字量存入各个波形表，执行程序时通过查表方法依次取出，经过D/A转换后输出就可以得到波形。 二 硬件系统设计 （1) 单片机选型 根据系统对控制芯片的要求，单片机功能模块选取AT89S51芯片。 AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。 （2）键盘显示模块 键盘显示模块采用Intel公司生产的通用可编程键盘/显示器接口芯片8297。 8297可实现对键盘/显示器的自动扫描，并识别键盘上闭合键的键号。它能自动完成键盘输入和显示控制两种功能。 由于本系统按键较多, 这里采用矩阵式排列键盘 。它可以合理应用硬件资源,把16只按键排列成4*4矩阵形式,用8位I/O口控制。 显示部分采用七段数码管显示。 （3）数模转换模块 单片机P1口连接的D/A转换电路将波形样值的编码转换成模拟值，完成双极性的波形输出。 D/A转换电路是由一片DAC0832数模转换器和一块运算放大器uA741组成。 DAC0832是具有20条引线的双列直插式CMOS器件，它内部具有两级数据寄存器，完成8位电流D/A转换，故不需要外加电路。0832是电流输出型，示波器上显示波形，通常需要电压信号，电流信号到电压信号的转换可以由运算放大器实现，可以实现双极性输出。 单片机转换的8位数字量由芯片的8位数据输入线D0～D7输入，经DAC0832转换后，通过2个电流输出端IOUT1和IOUT2输出，IOUT1是逻辑电平为1的各位输出电流之和，IOUT2是逻辑电平为0的各位输出电流之和。8位D/A转换器有8个输入端（其中每个输入端是8位二进制数的一位），有一个模拟输出端。输入可有28-256个不同的二进制组态，输出为256个电压之一，即输出电压不是整个电压范围内任意值，而只能是256个可能值。 （4）电源电路 电源电路采用220V供电，220交流电经过变压器T1降压、二极管D1～D4整流、电容C5滤波后产生12V直流电，可以作为控制继电器的驱动电压。12V电压经过稳压器7805稳压后产生5V电压，作为控制电路的主电源。 三 系统程序总体框图 程序分为主程序和子程序两部分.其中主程序的主要功能为,开机后利用查表法,通过程序结合键盘控制,进行键盘扫描和显示工作,根据按下的按钮转入相应的子程序中去。 子程序分为七部分程序,分别为: 幅值输入处理程序、频率输入处理程序、正弦波输出程序、锯齿波输出程序、方波输出程序、三角波输出程序、显示程序。 整个系统的软件设计框图如图,采用外部中断二来中断所显示波形,以便进入下一波形的编辑和输出,在波形输出的同时利用外部中断一来实现同步的频率调节。 四 信号产生的原理 单片机向0832发送数字编码，产生不同的输出。先利用采样定理对各波形进行抽样，然后把各采样值进行编码，得到的数字量存入各个波形表，执行程序时通过查表方法依次取出，经过D/A转换后输出就可以得到波形。 将波形数据存储于存储器中，而后用可程控的时钟信号为存储器提供扫描地址，与每个地址相对应的数据则代表波形在等间隔取样点上的幅度值。数据被送至DAC