3120.A.微机控制的程控信号发生器论文正文.doc

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1、 学 士 学 位 论 文 THESIS OF BACHELOR题 目 微机控制的程控信号发生器 摘 要在研制、生产、维修各种电子线路中，仪器都要信号源，由它产生不同频率，不同波形电压不同电流，用来调试、测试各种电子线路及电子设备，以分析它们的性能参数及故障所在。它是电子技术领域中最基本、应用最广泛的电子仪器之一。早期的信号发生是依靠硬件电路，复杂并难以调试，随着科学技术的发展，软件技术逐渐渗透到硬件电路中，以克服以上困难。本文介绍的是一种基于微机设计的信号发生器，其特点是系统结构简单、成本低，使用方便，实用价值高,不仅能调节波形频率,还能调节波形幅度。本设计中采用软、硬件相结合方法，节约大量的

2、硬件电路，信号的产生、显示完全由软件来控制，可以产生方波、三角波、锯齿波、正弦波等几种周期性信号，通过编写程序达到程控的目的。关键词：微机;D/A转换;信号发生器;调频Signal generator controlled by Microcomputer AbstractDuring developing, producing, maintaining various electronics circuit, the instruments all want a signal source, which produces different frequency ,different wave

3、 electric current with different form electric voltage, and ie used to adjust to try, test various electronics circuit and electronics equipments, with the analysis ir functions parameter and break down place. In early times, signals producing depend on hardware circuit, complicated and hard to debu

4、g, with the development of the science and technology, software technique infiltrate in the hardware circuit gradually, in order to conquer the difficulty mentioned just now.This text introduced one kind to design according to the 8086 CPU of signal occurrence machine, their characteristic is in a b

5、rief system structure, the cost is low, using convenience, practical value high, and it can not only regulate a form frequency, but also can regulate a form range. In this design we adopt soft and hardware combine together to economize a great deal of hardware electric circuit. Signals Producing and

6、 showing is controlled completely by software, can produce periodic signals of the square wave, triangle wave, sine wave, teeth of a saw wave and get better result., through writing the procedure to attain the purpose that the distance control.Keywords：Microcomputer; D/A; signal generator; adjusting

7、 frequency目 录摘要IAbstractII第一章 绪 论11.1概述11.2课题的意义2第 二 章微机控制的程控信号发生器方案设计32.1硬件设计方案及论证32.1.1设计方案32.1.2方案设计依据32.2硬件电路图4 2.2.1 8086CPU单元42.2.2 时钟发生电路42.2.3 频控单元硬件图52.2.4 幅控单元62.2.5 锁相环和分频电路单元72.2.6 取地址单元72.2.7 单极性控幅单元82.2.8波形存储电路和波形变换电路82.2.9 滤波电路92.3主要使用的芯片引脚及功能说明10第三章 系统的软件设计243.1方波的产生243.2三角波的产生253.3锯

8、齿波的产生263.4梯形波的产生273.5正弦波及任意波的产生283.6任意波及双音频信号的产生323.7总程序清单32结论39参考文献（References）41致谢42第一章 绪 论1.1概述信号发生器又称信号源或振荡器，是一种用来产生各种测试信号的仪器，用于各种整机、系统及部件、元器件的测试或者激励。在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。不同领域，要求的信号频率高低不同，如果按频率范围分，信号发生器有超低频（30Hz以下），低频（30Hz到300Hz）、视频（300 Hz到6MHz）、高频(6MHz到30 MHz）、超高频（30 MHz到300 MHz）的信号发生器。如果按输出波形分为正

9、弦波和非正弦波、非正弦波又包括脉冲、函数、扫描、数字序列、图形、噪声信号发生器等。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、监测地震气象、测量脉搏等.信号发生器作为一种通用的测量仪器，早在20年代电子设备刚出现时它就产生了。随着通讯和雷达技术的发展40年代出现了主要用于测试各种接收机的标准信号发生器，使信号发生器从定性分析的测试仪器发展成定量分析的测量仪器。同时还出现了可用来测量脉冲电路或用作脉冲调制器的脉冲信号发生器。自60年代以来信号发生器有了迅速的发展，这个时期的波形发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，且仅能产

10、生正弦波、方波、锯齿波和三角波等几种简单波形。自从 70 年代微处理器的出现以后，利用各种微处理器、模数转换器和数模转多以软件为主，实质是采用微处理器对DAC的程序控制，就可以得到各种简单的波形。极大促进了数字化技术在电子测量仪器中的应用，使原有的模拟信号处理逐步被数字信号处理所代替，从而扩充了仪器信号的处理能力，提高了信号测量的准确度、精度和变换速度。微处理器的性价比高,具有体积小,耗电省,携带方便,使用环境要求低,以及灵活,通用性好等特点.尽管微机还存在速度不高,内存容量小,寻址方式不多等特点,但随着,不断的技术改进和本身特点,因而得到迅速发展.微机在我国的应用历史不久,但发展很快.198

11、0年应用软件只有100项.到1985年猛增至15000项.目前我国的微机应用主要有以下几个方面:1 管理方面的应用:企业管理;仓库物资管理;办公自动化;2 工业自动化与仪器仪表控制:状态反馈,合理性测试,程控筛选A/D和D/A转换.与控制有关的的仪器表因广泛采用微机业发生重大的变化:1 简化拉仪表面盘,用数字键盘代替啦面板开关和旋钮,外表美观 2增强啦仪表的功能和灵活性 3使仪表能对简单的测量数据进行处理以及实现校正和自动诊断 4可用软件代替硬件,实现虚拟检测,这使微机向智能化.随着微机技术的迅猛发展, 信号发生器也伴随着它得到迅猛的发展.可以说,微机技术的发展,为信号发生器提供了广大的空间.

12、1.2课题的意义信号发生器的实现方法通常有以下几种： （1）用分立元件组成的信号发生器：通常是单函数发生器且频率不高，其工作不是很稳定，不易调试。 （2）可以由晶体管、运放IC等通用器件制作，更多的则是用专门的信号信号发生器IC产生。早期的函数信号发生器IC，如L8038、BA205、XR2207/2209等，它们的功能较少，精度不高，调节方式也不够灵活，频率和占空比不能独立调节，二者互相影响。 （3）利用单片集成芯片的信号发生器：能产生多种波形，易于调试和功能扩展，且可以基于不同的软件实现程序控制。（4）利用专用直接数字合成芯片的信号发生发生器：能产生任意波形并达到很高的频率。但成本较高。

13、随着电子技术的迅速发展和科研、生产对信号源的广泛需求，信号发生器产生质的飞跃，性能日益提高，功能也越来越丰富，在众多的实现方法中，本设计选用第三种办法，是用8086CPU芯片控制信号发生器来产生需要的波形。对于以上方案,我选方案(3),在方案(3)的大前提下,它又可分为以下3个方案:1 方案一利用琐相环数控频率,但普通琐相环的精度不太高,且电路难以调节,另外,次方案输出信号的幅度控制是非线性的,步进困难.2 方案二采用功能强大的大规模数字频率合成器MC145151和多波形宽频率范围信号发生器MAX038等器件产生波形和频率,控制和管理电路部分,使用单片机及键盘显示电路,MAX038是精密高频波

14、形发生器,它产生高达2MHz的正弦波,三角波等脉冲信号,其压控振荡器频率分为粗调和细调,产生波形较完美,但外部电路较复杂,适用于波形发生器的产品设计方案3. 方案三利用BCD乘法器数控分频对EPROM查表，频率的精度和稳定度取决于晶振，可达到高精度的要求。EPROM即可用于正弦波发生还有方波等，双DAC控制使幅度步进成为可能。有以上分析可知, 方案三的精度和稳定度都可达到要求，故选方案三。第 二 章8086CPU控制的程控信号发生器方案设计2.1硬件设计方案及论证2.1.1设计方案本设计是以8086CPU控制的程控信号发生器，能够产生多种波形，如方波、三角波、锯齿波、梯形波、正弦波，还可以输出

15、任意波形，采用并行接口芯片8255A作为DAC与CPU之间的接口电路。8255A的PA口为数据输出口，通过它把数据传送到DAC0832，PB口的PB0PB4 五根线作为控制信号来控制DAC0832的转换，输出产生的波形转换,硬件设计框图如图2.1。 图 2-1硬件设计框图2.1.2方案设计依据计算机的工作过程是执行指令的过程，8086CPU的操作是在时钟脉冲CLK的统一控制下进行的，我们选用时钟发生器8284为CPU提供时钟信号。8086CPU与外设之间要进行数据收发，需要对数据和地址进行锁存或缓冲，而并行口电路能从CPU或外设接收数据，然后再发送出去，因此在信息传送过程中起着锁存或缓冲的作用，我们选用8255A，它不需要附加外部电路即可连接CPU 与外设，使用非常方便。之所以选用D/A转换芯片0832，是因为日常生活中遇到的量几乎都是模拟量，如温度、压力、速度、高度、浓度、流量、电流、电压等等，而计算机系统是一个复杂的数字系统，数字系统所能直接处理的量都是数字的，由于要求达到模拟信号波形的显示，就必须要