2.1波形產(chǎn)生模塊設(shè)計2.1.1波形選擇2.1.2頻率調(diào)整2.2電壓調(diào)整模塊設(shè)計2.3電壓放大模塊2.4電源電路模塊設(shè)計本設(shè)計采用C8051單片機為核心，設(shè)計制作了可以步進調(diào)節(jié)頻率的多波形信號發(fā)生器。芯片產(chǎn)生信號的頻率可以通過調(diào)整電流、電壓、電阻分別控制。該信號發(fā)生器能在100Hz～范圍能輸出可調(diào)的正弦波、方波、三角波。輸出穩(wěn)定性良好。電壓可在0~5V連續(xù)調(diào)節(jié)。信號輸出部分采用低損耗電流反饋型寬帶運放作電壓放大，很好地解決了帶寬和帶負載能力的要求。通過芯片控制數(shù)據(jù)采集和硬件電路的電壓及頻率顯示，通過鍵盤控制完成頻率調(diào)節(jié)，操作簡便，實現(xiàn)效果良好。關(guān)鍵詞：C8051芯片，芯片，LED數(shù)碼顯示管，741方案一：通過單片機控制D/A，輸出三種波形。此方案輸出的波形不夠穩(wěn)定，抗干擾能力弱，不易調(diào)節(jié)。方案二：使用傳統(tǒng)的鎖相頻率合成方法。通過芯片，壓控振蕩器搭接的鎖相環(huán)電路輸出穩(wěn)定性極好的正弦波，再利用過零比較器轉(zhuǎn)換成方波，積分電路轉(zhuǎn)換成三角波。此方案，電路復雜函數(shù)信號發(fā)生器怎么用，干擾因素多，不易實現(xiàn)。方案三：利用芯片組成的電路輸出波形。
是精密高頻波形產(chǎn)生電路，能夠產(chǎn)生準確的三角波、方波和正弦波三種周期性波形。以上三種方案綜合考慮，選擇方案三。方案一：采用μA741運放構(gòu)成的放大器。簡單易于操作。方案二：采用數(shù)字電位器控制。數(shù)字電位器的數(shù)字控制利用串入、并出的加／減計數(shù)器在輸入脈沖和控制信號的控制下可實現(xiàn)加／減計數(shù)。但在應(yīng)用中數(shù)字電位器需要提供計數(shù)脈沖、電源、控制開關(guān)等，要比機械電位器在電路使用中復雜。以上兩種方案綜合考慮，選擇方案一。方案一：MCS-51系列單片機是一種高性能8位單片微型計算機。它把構(gòu)成計算機的中央處理器CPU、存儲器、寄存器、I/O接口制作在一塊集成電路芯片中，從而構(gòu)成較為完整的計算機。但其內(nèi)部無模數(shù)轉(zhuǎn)化部件，使用時不太方便。方案二：單片機是完全集成的混合信號系統(tǒng)級芯片，具有與8051兼容的微控制器內(nèi)核，與MCS-51指令集完全兼容。除了具有標準8052的數(shù)字外設(shè)部件，片內(nèi)還集成了數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中常用的模擬部件和其他數(shù)字外設(shè)及功能部件，而且執(zhí)行速度快。以上兩種方案綜合考慮，選擇方案二。方案一：采用LED數(shù)碼管。LED數(shù)碼管由8個發(fā)光二極管組成，每只數(shù)碼管輪流顯示各自的字符。
由于人眼具有視覺暫留特性，當每只數(shù)碼管顯示的時間間隔小于1/16s時人眼感覺不到閃動，看到的是每只數(shù)碼管常亮。使用數(shù)碼管顯示編程較易，且顯示達到要求，價格便宜。方案二：采用LCD液晶顯示器。功率小，效果明顯，但價格較高。以上兩種方案綜合考慮，選擇方案一。方案一：矩陣式鍵盤。矩陣式鍵盤的按鍵觸點接于由行、列母線構(gòu)成的矩陣電路的交叉處。當鍵盤上沒有鍵閉合時，所有的行和列線都斷開，行線都呈高電平。當某一個鍵閉合時，該鍵所對應(yīng)的行線和列線被短路。方案二：編碼式鍵盤。編碼式鍵盤的按鍵觸點接于芯片。當鍵盤上沒有閉合時，所有鍵都斷開，當某一鍵閉合時，該鍵對應(yīng)的編碼由輸出，此方式鍵盤所需的I/O口少，節(jié)省了CPU的容量，反應(yīng)簡單便捷，反應(yīng)速度快。以上兩種方案綜合考慮，選擇方案二。該系統(tǒng)采用單片機作為數(shù)據(jù)處理及控制核心，由單片機完成人機界面、系統(tǒng)控制、信號的采集分析及信號的處理和變換，采用按鍵輸入，利用數(shù)碼管動態(tài)顯示電路輸出數(shù)字顯示的方案。將設(shè)計任務(wù)分解為按鍵電路、數(shù)碼管顯示電路等模塊。圖2.1為系統(tǒng)的總體框圖圖2.1系統(tǒng)總體框圖2.1波形產(chǎn)生模塊設(shè)計此模塊采用構(gòu)成函數(shù)信號發(fā)生器。
圖見附圖1。產(chǎn)生信號的頻率可以通過調(diào)整電流、電壓、電阻分別控制。所需的輸出波形可由在輸入端設(shè)置適當?shù)拇a來選擇，所有的輸出波形都是對稱于地電位的2V（峰-峰值）信號。工作電源為5V。2.1.可以產(chǎn)生正弦波、方波或三角波。具體的輸出波形由地址A的輸入數(shù)據(jù)進行設(shè)置，如表2.1所示（其中X無關(guān)）。波形切換可通過程序控制在任意時刻進行，而不必考慮輸出信號當時的相位。表2.1輸出波形控制三角波2.1.2輸出頻率調(diào)整方式分為粗調(diào)和細調(diào)兩種方法。（1）頻率粗調(diào)取決于IIN引腳的輸入電流，COSC引腳分別接電容量為號為104的電容（對地）輸出端（19引腳）最大可輸出1MHz或的頻率。單片機數(shù)碼管顯示按鍵波形發(fā)生器放大電路輸出（2）頻率的細調(diào)是在FADJ引腳施加一個2.4范圍的電壓，可使輸出頻率的調(diào)節(jié)范圍為的輸出頻率還可以由一個電壓源V串聯(lián)來控制，輸出頻率f2.2電壓調(diào)整模塊設(shè)計利用精密電壓基準的輸出電壓是連續(xù)可調(diào)達36V這一性能來實現(xiàn)大功率可調(diào)穩(wěn)壓電源功能。具體實現(xiàn)電路如圖2.1所示。輸出電壓為的阻值大小，就可以改變輸出基準電壓大小。
在實際應(yīng)用中輸入電壓5V，R即輸出電壓V=2.5V。.1電壓調(diào)整電路2.3電壓放大模塊電壓放大器采用集成運算放大器μA741，該運放由雙電源供電（12V），接成負反饋形式，在2腳和地之間接入滑動變阻器函數(shù)信號發(fā)生器怎么用，可通過改變滑動變阻器來改變放大倍數(shù)，可實現(xiàn)0-5V可調(diào)，由6腳輸出信號。見附圖2。2.4電源電路模塊設(shè)計由于信號發(fā)生器所需的電源較多，特此自制了直流穩(wěn)壓電源?？驁D如圖2.2。18V2.2電源電路框圖交流220V電源電源濾波器電源變壓器整流二極管抑制紋波干擾電路直流穩(wěn)壓電電源電路原理圖見附圖3。本系統(tǒng)采用三十二位單片機。軟件采用了實時操作系統(tǒng)，并采用其內(nèi)部轉(zhuǎn)換器AIN0~AIN7引腳用于接收模擬電壓信號，使其數(shù)碼管顯示其接收的電壓值。具體功能有：（1）各個功能的切換；（2）各種參數(shù)的設(shè)定；（3）頻率步進等。軟件調(diào)通后，通過編程器下載到芯片中，然后插到系統(tǒng)中即可獨立完成所有的控制。參考流程圖見附圖4。穩(wěn)壓電源、示波器、計數(shù)器、數(shù)字萬用表。的調(diào)節(jié)和波形選擇端A0、A1的觸發(fā)，來改變輸出信號的頻率和信號的種類。時可以改變輸入的電壓，從而改變輸出頻率并且頻率在可調(diào)；當頻率選擇端置于10觀察示波器輸出為三角波，頻率輸出范圍與矩形波相同；當頻率選擇置于其它狀態(tài)時，輸出正弦波頻率一樣可調(diào)。各項指標均達到要求，并且大部分指標優(yōu)于題目要求。測試數(shù)據(jù)見表4.1和表4.2：表4.1基本部分測試數(shù)據(jù)基本要求實際性能產(chǎn)生正弦波、方波、三角波實現(xiàn)輸出頻率可調(diào)范圍100Hz～實現(xiàn)輸出信號頻率穩(wěn)定度優(yōu)于10-3實現(xiàn)輸出正弦波電壓幅度在1KΩ負載電阻上的電壓峰-峰值0
