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信号发生器

评阅结果 评阅人

课程名称： 电子技术实践 系 别:： 物理与电子工程学院 专 业： 电子信息科学与技术 姓 名： 崔振伟 学 号： 210040949

注意事项

1.考生需将上述有关项目填写清楚 2.字迹要清楚，保持卷面清洁。

3.交卷时请将本答卷和题签一起上交，题签作为封面下一页装订。

2012-2013第二学期电子技术实践试题 课程名称： 电子技术实践 考核类别： 考察 课程类别: 专业选修 考试形式: 论文

一、内容

设计一个电子产品，题目自选

评分标准如下：

1、电原理图（30）分：必须自己绘制，不能网上复制，在原理图标题栏里，要有自己的姓名。

2、印刷电路板图（20）分 3、产品结构示意图（10）分 4、产品介绍（10）分

5、电路原理详细说明（30分）

字数不少于2000字。

基于PROTEUS的低频函数信号发生器的设计

摘要：本系统是基于AT89S52单片机的数字式低频信号发生器，运用PROTEUS进行仿真。采用AT89S52 单片机作为控制核心，外围采用数字/模拟转换电路（DAC0832）、稳压电路（MC1403）、运放电路（LM324）、按键和LED显示灯电路等。通过按键控制可产生方波、锯齿波、三角波、正弦波等，同时用LED显示灯指示对应的波形。其设计简单、性能优良，可用于多种需要低频信号源的场所，具有一定的实用性。

关键词：单片机；PROTEUS；信号发生器；D/A转换

1.1 Proteus软件

Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。

其功能特点

Proteus软件具有其它EDA工具软件（例：multisim）的功能。这些功能是： （1）原理布图

（2）PCB自动或人工布线 （3）SPICE电路仿真 革命性的特点 （1）互动的电路仿真 （2）仿真处理器及其外围电路 1.2 信号发生器现状

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波形发生器亦称函数发生器，作为实验用信号源，是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。目前，市场上常见的波形发生器多为纯硬件的搭接而成，且波形种类有限，多为锯齿、正弦、方波、三角等波形。传统的信号发生器大多采用专用芯片或单片机或模拟电路，成本高或控制方式不灵活或波形种类较少等不能满足要求。 1.3单片机在低频信号发生器中的应用

利用单片机采用程序设计方法来产生低频信号，其下限频率很低。具有线路相对简单，结构紧凑，价格低廉，频率稳定度高，抗干扰能力强，用途广泛等优点，并且能够对波形进行细微调整，改良波形，使其满足系统的要求。只要对电路稍加修改，调整程序，即可完成功能升级。

创新点：采用AT89S52单片机和一片DAC0832数模转换器做成的数字式低频信号发生器,它的特点是价格低、性能高，在低频范围稳定性好、操作方便、体积小、耗电少等。 优点：

①较分立元件信号发生器而言，具有频率高，工作稳定，容易调试等特性； ②较专用DDS芯片的信号发生器而言，具有结构简单，成本低等特性。

2.总体方案论证.

采用AT89S52 单片机作为控制核心，外围采用数字/模拟转换电路（DAC0832）、稳压电路（MC1403）、运放电路（LM324）、按键和LED显示灯电路等。通过按键控制可产生方波、锯齿波、三角波、正弦波等，同时用LED显示灯指示对应的波形。

2.1系统设计

2.1.1系统方案的比较

方案一：采用分立元件实现非稳态的多谐振荡器，然后根据需要加入积分电路等构成正弦、矩形、三角等波形发生器。这种信号发生器输出频率范围窄，而且电路参数设定较繁琐，其频率大小的测量往往需要通过硬件电路的切换来实现，操作不方便。

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方案二：采用单片机和DAC0832数模转换器生成波形，由于是软件滤波，所以不会有寄生的高次谐波分量，生成的波形比较纯净。它的特点是价格低、性能高，在低频范围内稳定性好、操作方便、体积小、耗电少。

经比较，方案二既可满足毕业设计的基本要求又能充分发挥其优势，电路简单，易控制，性价比较高，所以采用该方案。 2.1.2控制芯片的选择

方案一：AT89S52单片机是一种高性能8位单片微型计算机。它把构成计算机的中央处理器CPU、存储器、寄存器、I/O接口制作在一块集成电路芯片中，从而构成较为完整的计算机。

方案二：C8051F005单片机是完全集成的混合信号系统级芯片，具有与AT80S52兼容的微控制器的内核，与MCS-51指令集完全兼容。除了具有标准AT80S52的数字外设部件之外，片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其他数字外设及功能部件。

方案选择：方案二中C8051F005芯片系统内部结构复杂，不易控制，芯片成本高，对于本系统而言利用率低，AT89S52芯片比较常用，简单易控制，成本低，性能稳定故采用方案一。

3.硬件电路的设计

3.1基本原理：

按键 单片机 数模转换 电流电压转换 频率波形指示 图3-1 低频信号发生器系统框图 电源

图1 系统原理图

低频信号发生器系统主要由CPU、D/A转换电路、电流/电压转换电路、按键

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