多波形信号发生器控制与驱动电路设计毕业论文.doc

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1、 本科毕业设计说明书题 目：多波形信号发生器控制与驱动电路设计摘要多波形信号发生器是工业生产、产品开发、科学研究等领域必不可少的工具，它产生的三角波、方波和正弦波是常用的基本测试信号。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，其电路中使用的器件可以是分离器件，也可以是集成器件，目前各类学校广泛使用的是标准产品，虽然功能齐全、性能指标高，但价格较贵。传统的函数信号波形发生器通常由晶体管、运放IC等分立元件制成。其发出的信号的稳定性，信号的失真度，频率的范围大小，都不是很理想。于此相比，基于集成芯片的MAX038多波形函数信号发生器具有信号输出频率高、波形稳定、失真小、可控性强等特点。利用信

2、号进行仪器的控制已是自动控制理论中的一个重要的手段。那么，一个幅度、频率、稳定性、占空比以及波形可调的信号发生器的设计和完成更具有实际价值。本次设计是使用集成芯片MAX038为主要器件产生信号，通过外部电路控制产生信号的频率。最终达到频率一定范围可调的多钟波形信号发生器。关键词：信号发生器；频率；MAX038；集成Abstractmany waveform signal generator is industrial production, product development, the necessary tools for scientific research and other fi

3、elds, it produces the triangle wave, square wave and sine wave is a common basic testing signals. According to different purposes, there are three or more waveforms of function generator, the circuit device can be used in the separation device, also can be integrated device, is widely used in the is

4、 a standard product, although the function is all ready, high performance, but the price is more expensive. Traditional function of the signal waveform generator is usually made from discrete components such as transistor, the op-amp IC. The stability of the signals, the distortion of the signal, th

5、e range of frequencies size, is not very ideal. Based on integrated chip MAX038, compared to the several signal waveform function signal generator with high output frequency, waveform is stable, small distortion and strong controllability, etc. Of the instrument by using the signal control is an imp

6、ortant technique in the automatic control theory. So, an amplitude, frequency, stability, adjustable duty ratio and waveform signal generator design and has more practical value. This design is to use an integrated chip MAX038 as the main device signal, through an external circuit controls the frequ

7、ency of the signal. Eventually reached more than a range of adjustable frequency clock waveform signal generatorKeywords: Signal，Generator，Frequency，MAX038，Integration 目 录第一章 绪论11.1概述11.2信号发生器的发展现状11.3设计主要研究内容2第二章 信号发生器多种方案的比较32.1方案一32.1.1 方波产生电路32.1.2 方波变三角波32.1.3 方波转换为正弦波42.2 方案二42.3 方案三52.4 方案四5第

8、三章 信号发生器的主要元器件介绍63.1控制芯片AT89C5163.2 分频器MC14515173.2.2 主要电参量83.3高速D/A转换器MAX754183.3.1 概述83.4 I/O接口扩展芯片103.4.1 概述103.4.2 8255结构103.4.3 特性113.4.4 工作方式123.5 信号产生芯片MAX038133.5.1 概述133.5.2 MAX038的性能特点133.5.3 MAX038的管脚功能引脚号名称功能143.5.4 信号波形选择15第四章 波形发生器电路设计174.1 波形发生器的电路框图设计174.2 信号发生器的电路图174.2.1信号发生器的显示电路1

9、74.2.2信号发生器的I/O扩展电路184.2.3信号发生器的频率控制和波形产生电路184.2.4 键盘电路194.2.5 驱动电路19第五章 软件流程图20结 论21参考文献23附录二：键盘电路26附录三：驱动电路27谢 辞28 第一章 绪论1.1概述当今世界处在信息时代，叠彩纷呈，千变万化的电子产品已经遍布人类生活的任何角落，不论是与生活和生产息息相关的日常用品，还是与宇宙探索和科学研究的高端工具都离不开电子仪器，而信号发生器是电子领域必不可少的工具，所以设计各类的信号发生器显得尤为重要，本次设计主要是以信号输出频率高、波形稳定、失真小、可控性强 的MAX038产生基本信号（三角波、方波

10、、正弦波）的中心器件，然后在以大规模集成的分频器MC145151辅以AT89C51来控制频率的变换，同时单片机还有一个作用，那就是选择波形的输出。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，目前广泛使用的是一些标准产品，虽然功能齐全、性能指标较高，但是价格较贵，而且许多功能用不上。这里介绍了一种由集成电路MAX038设计的简易信号发生器，该仪器具有结构简单、成本低、体积小、便于携带等特点，虽然功能及性能指标赶不上标准信号发生器，但足以满足一般的实验要求。1.2 信号发生器的发展现状信号发生器是一种常用的信号源，广泛应用于电子电路、自动控制和科学实验等领域。他是一种为电子测量和计量工

11、作提供符合严格技术要求的电信号设备。因此，信号发生器和示波器、电压表、频率计等仪器一样是最普通、最基本的，也是应用最广泛的电子仪器之一，几乎所有的电参量的测量都需要用到信号发生器。自六十年代以来，信号发生器有了迅速的发展，出现了函数发生器，扫描信号发生器，合成信号发生器，程控信号发生器等种类。各类信号发生器的主要性能指标也都有了大幅度的提高，同时在简化机械结构、小型化、多功能等各方面也有了显著的进展。近年来随着GSM、GPRS、3G、Bluetooth乃至已经被提出的标准的4G等移动通信以及LMDS，无线本地环路等无线接入的发展，同时加上合成孔径雷达、多普勒冲雷达等现代军事、国防、航空航天等在

12、科技上的不断创新与进步，世界各国非常重视平率合成器的发展。所有的这些社会需求以及微电子技术、计算机技术、信号处理技术等本身的不断进步都极大刺激了频率合成器技术的发展。可以预料，随着低价格、高时钟频率、高性能的新一代DDS芯片问世，DDS的应用前景将不可估量！1.3设计主要研究内容硬件电路：此次设计主要是以高频精密函数信号发生器MAX038为中心器件，再辅以大规模集成分频器MC145151来构成基本的输出频率，当然还有控制器件AT89C51来控制频率的输出。 第二章 信号发生器多种方案的比较2.1方案一说明:由于开始想到了曾经做过的课程设计里，有过波形的相互转换，且方波很容易实现，所以选择了先产

13、生方波，然后再由方波通过转换为三角波、正弦波。转换方法很多，现各只选一种介绍，具体实现电路如下。 2.1.1 方波产生电路 使输入电压经过一定的外围参数构成的电压比较器，高于参考电压为地，如果正向输入端电压高于接地端，输出高电平，反之，输出低电平，产生方波。 图2-1 方波产生电路 2.1.2 方波变三角波 如图2-2，由集成运放和外围电路构成的是积分电路，对输入端积分后输出。对方波积分就得到三角波。 图2-2 方波转换为三角波 2.1.3 方波转换为正弦波用电阻和电容接成RC滤波电路。在R1和C1过后的节点处波形是三角波，最后输出是正弦波。 图2-3 方波转换成正弦波电路图2.2 方案二 利

14、用单片机编程的方法来实现波形的输出。可选用AT89C51通过软件来产生原始信号（方波、三角波、正弦波），输出相应波形的数字信号，再用D/A转换器输出相应波形的模拟信号。用DAC0832将输出的数字信号转换为模拟信号，再经过两级模拟放大后输出。可以使用按键扫描来实现波形和频率的变化。图2-4 电路图2.3 方案三由于电路设计过于复杂，不在此画出，只简述流程。(1)设计流程将系统时钟50MHz送入预分频模块，输出为220Hz。后将其送入DDS累加器作为它的时钟信号。DDS累加器的步长由累加步长控制模块控制，设计频率显示模块显示输出频率。将DDS累加器数据前8位送入ROM进行相位到幅值的转换，ROM

15、输出经过DAC和低通滤波器，最后用示波器显示波形。(2) 功能模块连接图按键选择步长选择 累加步长 控制模块 预分频模块 32 位DDS累加器模块20 位波性存储器模块频率显示模块 D/A转换器 低通滤波器图2-52.4 方案四选用MAX038为产生基本波形（方波、三角波、正弦波）的中心芯片，再以MC145151分频器合成需要的频率，由AT89C51控制，使输出一定频率的信号波形。方案最终选择：方案一：虽然原理简单，但主要问题是无法解决频率连续变换。方案二：原理和硬件都比较简单，但是信号波形由于是软件实现，所以容易受到 干扰，故输出波形不稳定。方案三: 虽然功能齐全，波形稳定，但是原理和电路都

16、比较复杂且大多数功能在 平常的实验检测中用不到，造成浪费方案四：原理简单且波形输出稳定，也可以满足日常的试验检测。综上所述 选择方案四比较符合本次设计的理念第三章 信号发生器的主要元器件介绍3.1控制芯片AT89C51AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C5

17、1是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 图3-1 AT89C51管脚图VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉

18、高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时当8051通电，时钟电路开始工作，在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。初始化后，程序计数器PC指向0000H，P0-P3输出口全部为高电平，堆栈指钟写入07H，其它专用寄存器被清“0”。RESET由高电平下降为低电平后，系统即从0000H地址开始执行程序。然而，初始复位不改变RAM（包

19、括工作寄存器R0-R7）的状态。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET

20、；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。3.2 分频器MC145151 MC14515l的结构和原理 图3-2 MC145151管脚图MC145l51是28脚陶瓷或塑料封装形， 由14位并行输入数据线编程的锁相环频率合成器。它含有参考振荡器。参考分频器（有8种可供选择的分频比)，程序分频器(分频比范围316383)，还含有数字鉴相器。MC145151的一个特点是它内部具有控制收发差顿的功能，因此它主要用在通讯机上作频率台成器 3.2.

21、1引脚说明：fi n (1脚)；N计数器输入端：Vss (2脚)； 接地；VDD (3脚)；电源正端；PDout (4脚)：鉴相器三态单端输出；电路锁定时， fv= fR相位差为一常数。当fV相位超前时,PDout输出负脉冲； 当fv相位滞后时，PDout输出正脉冲。PDout输出的脉冲串经环路滤波后变成直硫信号，直接控制VCO的变容管。RA0、RA1，RA2(5、6、7脚)：参考地址码输入端。由这三个输入端信息所建立的码可确定如下参考分频比。R、V(8、9脚)：鉴相器双端输出；fv(1O脚)：N计数器的输出端；N0N13(11至20及22至25脚)：N计数器的预置端。当N计数器计数时，这些输

22、入端向 N计数器提供程序数据。N0是最低位N13是最高位。每个输入端都有上拉电阻以确保在开路时处于逻辑“1”，接地时处于逻辑“0”。TR(2脚)：收发控制端这个输入端可控制向N输入端提供附加数据，以产生收发频差，其频差一般等于收发信机的中频。当TR端是低电平时，N的偏移值固定是856；TR 端高电平时则不产生偏移OSCin、OSCout(26 27脚)：参考振荡器的输入，输出端。LD(28脚)： 锁定检测输出端 3.2.2 主要电参量电源电压： VDD= 39v；工作频率 30MHz；静态电流 30mA；功耗温度40853.3高速D/A转换器MAX7541 3.3.1 概述MAX7541 是美

23、国MAXIM公司生产的高速高精度12 位数字/ 模拟转换器芯片,由于MAX7541 转换器件的功耗特别低, 而且其线性失真可低达0. 012 % , 因此, 该D/ A 转换器芯片特别合于精密模拟数据的获得和控制。此外,由于MAX7541 器件内部带有激光制作的精密晶片电和温度补偿电路以及NMOS 开关, 因而可充分保证MAX7541 具有12 位的精度。还有一个重要特点是: MAX7541 的所有输入均与CMOS和TTL 电平兼容。MAX7541 在电气和管脚上都与AD 公司的AD7541 芯片兼容,它们都采用标准的18 脚封装。其主要电气特点如下:转换时间:0. 6s ;具有12 位线性输

24、出(1/ 2LSB) ;准确度:1LSB ;功耗低,5V情况下通常为450mW;可进行四象限乘法转换;与TTL、CMOS 电平兼容。2 引脚功能和内部结构 图3-3 MAX7541 的引脚排列 图3-4 MAX7541 的内部结构图3-3 所示是MAX7541 的引脚排列图, 各引脚功能如下:VREF : DAC 转换器的电压参考输入端, 其电压值在25V之间;RFB : 反馈电阻接入端, 在双极模式时与外置运算放大器输出相连;OUT1 ,OUT2 :电流输出, I1 + I2 为常数;BIT1BIT12 :数字量输出,BIT1 为最高位;VDD:电源输入,范围为+ 17V + 5V;GND:

25、数字地。图3-4 所示是MAX7541 高速D/ A 转换芯片的内部结构功能图。3 MAX7541 的输入与输出MAX7541 有两种输出方式,即单极性输出和双极，如图3-5和图3-6. 图3-5 单极性输出电路 图3-6 双极性输出电路3.4 I/O接口扩展芯片 3.4.1 概述8255是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，有3个8位并行I/O口。具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片（40引脚）。 其各口功能可由软件选择，使用灵活，通用性强。8255可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。8255作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的3个总线接口，即数据线、地址

26、线、控制线接口。同时必须具有与外设连接的接口A、B、C口。由于8255可编程,所以必须具有逻辑控制部分，因而8255内部结构分为3个部分：与CPU连接部分、与外设连接部分、控制部分。 3.4.2 8255结构 图3-7 8255管脚图与CPU连接部分根据定义，8255能并行传送8位数据，所以其数据线为8根D0D7。由于8255具有3个通道A、B、C，所以只要两根地址线就能寻址A、B、C口及控制寄存器，故地址线为两根A0A1。此外CPU要对8255进行读、写与片选操作，所以控制线为片选、复位、读、写信号。各信号的引脚编号如下：（1）数据总线DB：编号为D0D7，用于8255与CPU传送8位数据。

27、（2）地址总线AB：编号为A0A1，用于选择A、B、C口与控制寄存器。（3）控制总线CB：片选信号、复位信号RST、写信号、读信号。当CPU要对8255进行读、写操作时，必须先向8255发片选信号选中8255芯片，然后发读信号或写信号对8255进行读或写数据的操作。与外设接口部分根据定义，8255有3个通道A、B、C与外设连接，每个通道又有8根线与外设连接，所以8255可以用24根线与外设连接，若进行开关量控制，则8255可同时控制24路开关。各通道的引脚编号如下：（1）A口：编号为PA0PA7，用于8255向外设输入输出8位并行数据。（2）B口：编号为PB0PB7，用于8255向外设输入输出

28、8位并行数据。（3）C口：编号为PC0PC7，用于8255向外设输入输出8位并行数据，当8255工作于应答I/O方式时，C口用于应答信号的通信。控制器部分8255将3个通道分为两组，即PA0PA7与PC4PC7组成A组，PB0PB7与PC0PC3组成B组。如图7.5所示，相应的控制器也分为A组控制器与B组控制器，各组控制器的作用如下：（1）A组控制器：控制A口与上C口的输入与输出。（2）B组控制器：控制B口与下C口的输入与输出。 3.4.3 特性(1)一个并行输入、输出的LSI芯片，多功能的I/O器件，可作为CPU总线与外围的接口。(2)具有24个可编程设置的I/O口，即3组8位的I/O口为P

29、A口，PB口和PC口。它们又可分为两组12位的I/O口，A组包括A口及C口(高4位,PC4PC7)，B组包括B口及C口(低4位,PC0PC3)。A组可设置为基本的I/O口，闪控(STROBE)的I/O闪控式,双向I/O3种模式；B组只能设置为基本I/O或闪控式I/O两种模式,而这些操作模式完全由控制寄存器的控制字决定。引脚功能RESET:复位输入线，当该输入端处于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成输入方式。CS:芯片选择信号线，当这个输入引脚为低电平时,即/CS=0时,表示芯片被选中，允许8255与CPU进行通讯;/CS=1时,8255无法与CPU做数据传

30、输.RD:读信号线，当这个输入引脚为低跳变沿时,即/RD产生一个低脉冲且/CS=0时,允许8255通过数据总线向CPU发送数据或状态信息，即CPU从8255读取信息或数据。WR:写入信号，当这个输入引脚为低跳变沿时,即/WR产生一个低脉冲且/CS=0时,允许CPU将数据或控制字写入8255。D0D7:三态双向数据总线，8255与CPU数据传送的通道，当CPU 执行输入输出指令时，通过它实现8位数据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。8255具有3个相互独立的输入/输出通道端口，用+5V单电源供电，能在以下三种方式下工作。方式0基本输入输出方式；方式1选通输入/出方式；方式2双向选

31、通输入/输出方式；PA0PA7:端口A输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器， 一个8位的数据输入锁存器。 工作于三种方式中的任何一种；PB0PB7:端口B输入输出线，一个8位的I/O锁存器， 一个8位的输入输出缓冲器。 不能工作于方式二；PC0PC7:端口C输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器， 一个8位的数据输入缓冲器。端口C可以通过工作方式设定而分成2个4位的端口， 每个4位的端口包含一个4位的锁存器，分别与端口A和端口B配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端口。不能工作于方式一或二。A1,A0:地址选择线,用来选择8255的PA口,PB口,PC口和控制寄存器.当A1

32、=0,A0=0时,PA口被选择;当A1=0,A0=1时,PB口被选择;当A1=1,A0=0时,PC口被选择;当A1=1.A0=1时,控制寄存器被选择. 在8255A芯片初始化时，C端口置1/置0控制字可以单独设置C端口的某一位为0或某一位为1。控制字的D7位为“0”时，是C端口置1/置0控制字中的标识位，这个控制字只对C口起作用，任何一位都可以通过按位置位/复位控制字来设置。 3.4.4 工作方式3种工作方式可用软件编程对控制口设置来指定。三种基本的工作方式为： 方式0基本的输入输出，方式1选通输入输出方式， 方式2双向传送方式。1) 工作方式0(基本输入输出方式)功能：方式0不使用联络信号，

33、也不使用中断，A口和B口可定义为输入或输出口，C口分成两个部分（高四位和低四位），C口的两个部分也可分别定义为输入或输出。在方式0，所有口输出均有锁存，输入只有缓冲，无锁存，C口还具有按位将其各位清0或置1的功能。常用于与外设无条件的数据传送或接收外设的数据。2） 工作方式1(选通输入输出方式)A口借用C口的一些信号线用作控制和状态信号，组成A组，B口借用C口的一些信号线用作控制和状态信号，组成B组。在方式1下，C口的某些位被占用。方式1的输出：当A口工作于方式1且用作输出口时，C口的PC7线用作输出缓冲器满OBF信号，PC6用作外设收到数据后的响应信号ACK，PC3用作中断请求输出信号线IN

34、TR。当B口工作于方式l且用作输出口时，C口的PC1线用作输出缓冲器满OBF信号，PC2用作外设收到数据后的响应信号ACK，PC0用作中断请求输出信号线INTR。3) 工作方式2 (双向输入输出方式)功能：方式2是A组独有的工作方式。外设既能在A口的8条引线上发送数据，又能接收数据。此方式也是借用C口的5条信号线作控制和状态线，A口的输入和输出均带有锁存。3.5 信号产生芯片MAX038 3.5.1 概述MAX038是MAXIM公司生产的一通用波形发生芯片，它比起以前比较常用的函数发生器件如8038系列，从频率范围，频率精确度，对芯片及波形的控制性能，用户使用的方便性等方面都有了很大的提高，因

35、此可广泛应用于波形的产生，压控振荡器，脉宽调制器，频率合成器，及FSK发生器等。 3.5.2 MAX038的性能特点(1)能精密地产生三角波、方波、正弦波信号。(2)频率范围从01H20MHz，最高可达40MHz，各种波形的输出幅度均为2V(P-P)节，互不影响，占空比最大调节范围1090。(3)占空比调节范围宽，占空比和频率均可单独调节，互不影响，占空比最大调节范围1090。(4)波形失真小，正弦波失真度小于075，占空比调节时非线性度低于2。(5)采用5V双电源供电，允许有5变化范围，电源电流为80mA，典型功耗400mW，工作温度范围为070V。(6)内设25V电压基准，利用控制端FAD

36、J、DADJ实现频率微调和占空比调节。3具有四种输出波形的简易信号发生器设计实例该简易信号发生器可以输出三角波、方波、正弦波和阶跃波4种波形；3个固定频率选择；以及10个电压选择。此外，为了使仪器更好满足大多数实验与电路检测的要求，该信号发生器还可以输出电荷量。该信号发生器电路主要由信号产生电路、电压电荷输出电路和电源模块3部分组成。 3.5.3 MAX038的管脚功能引脚号名称功能引脚排列如图所示 图3-8 MAX038管脚图 1 VREF 2.5V基准电压输出2 GND地3 A0波形选择编码输入端（兼容TTL/CMOS电平）4 A1同AO脚5 COSC主振器外接电容接入端6 GND地7 D

37、ADJ占空比调节输入端8 FADJ频率调节输入端9 GND地10 Iin电流输入端，用于频率调节和控制11 GND地12 PD0相位检测器输出端，若相位检测器不用，该端接地13 PD1相位检测器基准时钟输入，若相位检测器不用，该端接地14 SYNC TTL/CMOS电平输出，用于同步外部电路，不用时开路15 DGND数字地。在SYNC不用时开路16 DV数字5V电源。若SYNC不用，该端开路17 V5V电源输入端18 GND地19 OUT正弦、方波或三角波输出端20 V5V电源输入 3.5.4 信号波形选择对于三角波、方波、正弦波3种信号，其信号产生电路的核心器件为MAX038，3种输出波形由

38、波形设定端A0，A1控制，其编码如表3-1所示。其中x表示任意状态。1为高电平，0为低电平。表3-1 A0和Al的编码A0A1波形X1正弦波00方波10三角波3.5.5 输出频率调整 粗调取决于IIN引脚的输入电流IIN，COSC引脚的电容量CF(对地)以及FADJ引脚上的电压。当VFADJ=0 V时，输出的中心频率f0为：fo(MHz)=Iin(A)COSC (pF) 。当IIN在10400A这个范围变化时，电路可以获得最佳的工作性能。对于固定频率工作，可设置IIN接近于100A并选择一个适当的电容值。电容的取值范围可以在100F20 pF，但必须用短的引线使电路的分布电容减到最小。在COS

39、C引脚以及他的引线的周围用一个接地平面以减小其他杂散信号对这个支路的耦合。 频率的细调是在FADJ引脚施加一个2.4 V范围的电压，可使输出频率的调节范围为f=(0.31.7)f0(即f070f0)。 MAX038的输出频率还可以由一个电压源VIN与一个固定的电阻RIN串联来控制，输出频率f0为：f0(MHz)=VINRINCF(pF)。改变VIN就可调整输出频率f0，例如当RIN为25 k并且VIN在0.55 V变化时，f0可在0.1 Hz20 MHz范围内调整。 接在REF(+2.5 V)和FADJ之间的可变电阻RF还提供了一个方便的人工调整频率的方法。RF的取值如下：RF=(VREF-V

40、FADJ)250A。例如，如果VREF取-2.0 V(+58.3偏移)，则RF=+2.5-(-2.0)250A=18 k。 3.5.6 占空比的调整 DADJ引脚上的电压值的变化控制波形的占空比。通常VDADJ=0 V时，则占空比为50。若VDADJ在2.3 V范围变化将引起输出波形占空比在1585的变化(在1585范围内改变占空比，对输出频率的影响最小)。 接在REF(+2.5 V)和DADJ之间的可变电阻RD提供了一个方便的人工调整占空比的方法。RD的取值如下：RD=(VREF-VDADJ)250 A。例如，如果VDADJ取-1.5 V(23占空比)，则RD=+2.5-(-1.5)250A

41、=16 k。本次设计对占空比不作要求，所以只需将此端接地即可第四章 波形发生器电路设计4.1 波形发生器的电路框图设计频率控制MAX038分频器MC145151（1）频率输入（2）波形选择键盘P1口AT89C51LED显示 8255I/O接口图4-1 电路框图4.2 信号发生器的电路图4.2.1信号发生器的显示电路图4-2频率显示电路说明：由单片机判断键盘输入的频率数据，显示到上。 4.2.2信号发生器的I/O扩展电路图4-3 I/O扩展电路 4.2.3信号发生器的频率控制和波形产生电路图4-4波形发生和频率控制电路说明：CPU判断从键盘输入的频率一方面要显示在LED上，另一方面还要控制825

42、5的输出端口的电平输出状态，进而控制分频器输出相应的频率，然后在通过外围电路输入MAX038的频率调节管脚（FADJ），完成频率控制。 4.2.4 键盘电路图4-5 键盘电路 4.2.5 驱动电路将图4-4的信号输出作为驱动电路的输入端，经过功率放大，信号才能带负载图4-6 驱动电路第五章 软件流程图 结 论数字发生器是现代实验与生活中不可或缺的电子测量与信号发生仪器，采用数字技术产生所需的波形信号，并且相对原来的技术，稳定性、精确度都有了很大的提高，在电子测量及信号发生领域都深受欢迎，具有良好的发展前景。本文在分析现有的号发生器原理及设计方案的基础上，提出一种全新的成本较低、结构简单、性能稳

43、定的信号发生器的实现方法。提出设计方案及实现方法，使用数字技术，以MAX038为信号发生芯片，采用 AT89C51为控制器。在硬件电路的设计中采用先进的Protel软件绘制原理图本文在分析信号发生器的原理及发展历史的基础上，对数字信号发生基础、硬件原理、电路仿真及实现、等方面进行了深入的资料整理由MAX03 8芯片为信号发生芯片而制作的信号发生器，根据频率和占空比调节方式的不同有多种设计方法，本设计采用硬件和软件结合的控制方式对MAX03 8的频率进行调节，具有可视化、精确、稳定的特点。而且结构简单，体积小，具有极高的性价比。利用模块及相应芯片搭建的电路和用分立器件实现的发生器相比，具有结构稳

44、定、精确度高、调节简单、发生信号精准的优点。 该信号发生系统由单片机调节控制，同时应用专有芯片发生信号，但由于芯片本身具有不可避免的缺陷以及电路本身的特性，系统本身也具有自身的不足之处，主要体现在两个方面:第一，系统缺乏精准的频率现实部分，MAX038FADG管脚的电压和输出信号的频率具有一一对应的关系，我们前期也根据电压的变化测定输出频率，基本保持线性的关系，并且根据电压的变化记录了输出频率的变化，且电压变化保持0.02的精度。但每个芯片的发生信号不会保持完全的一致，会由于芯片和板极的不同在输出频率上会有轻微的不同，因此该系统在精准频率显示上存在一定的缺陷;第二，在输出端，放大电路能力有限，不能提供更加强大的负载，因此放大电路需要进一步的改进，使负载能力更强，具有更强的输出能力。 该系统使用AT89C51作为系统的控