信号发生器
F组
组长：***
组员：***、*** 2013年8月12日星期一
1系统方案 (4)
1.1系统方案论证与选择 (4)
1.2方案描述 (4)
2理论分析与计算 (5)
3电路与程序设计 (6)
3.1电路的设计 (6)
3.1.1 ICL8038模块电路 (6)
3.1.2 放大电路 (6)
3.2程序的设计 (7)
4测试方案与测试结果 (9)
4.1测试仪器与结果 (9)
4.2调试出现的问题及解决方案 (9)
5 小结 (10)
本系统设计的是信号发生器，是以 ICL8038和 STC89C51为核心设计的数控及扫频函数信号发生器。
ICL8038作为函数信号源结合外围电路产生占空比和频率可调的正弦波、方波、三角波；该函数信号发生器的频率可调范围1~100kHz，波形稳定，无明显失真。
单片机控制LCD12864液晶显示频率、频段和波形名称。
关键字：信号发生器ICL8038、 STC89C51、波形、LCD12864
信号发生器实验报告
1系统方案
1.1系统方案论证与选择
方案一：由单片机内部产生波形，经DAC0832输出，然后再经过uA741放大信号后，最后经过CD4046和CD4518组成的锁相环放大频率输出波形，可是输出的波形频率太低，达不到设计要求。
方案二：采用单片机对信号发生器MAX038芯片进行程序控制的函数发生器，该发生器有正弦波、三角波和方波信号三种波形，输出信号频率在0.1Hz~100MHz 范围内。
MAX038为核心构成硬件电路能自动地反馈控制输出频率，通过按键选择波形，调节频率，可是MAX038芯片价格太高，过于昂贵。
方案三：利用芯片ICL8038产生正弦波、方波和三角波三种波形，根据电阻和电容的不同可以调节波形的频率和占空比，产生的波形频率足够大，能达到设计要求，而且ICL8038价格比较便宜，设计起来成本较低。
综上所述，所以选择第三个方案来设计信号发生器。
1.2方案描述
本次设计方案是由ICL8038
芯片和外围电路产生三种波形，由公式：
，改变电阻和电容的大小可以改变波形的频率，有开关控制频段和波形并给单片机一个信号，由单片机识别并在LCD液晶屏上显示，电路的系统法案框图为下图1所示：
图1 总系统框图
2理论分析与计算
如图2，占空比和频率调节电路：
图2 占空比和频率调节电路
所有波形的对称性都可以通过调节外部定时电阻来调节。
如图2所示，RA、RB是外部定时电阻。
最好是保持RA和RB的独立性，然后用RA来控制三角波、正弦波的上升部分和方波的状态。
,因此，三角波的上升部分是：
三角波的幅度设置在1/3V
SUPPLY
另一部分三角波、正弦波和方波的状态是：
则由此两部分可得到波形的频率为：
通过改变RA和RB的阻值即可以改变t1,t2的值，从而调节方波的占空比。
当RA=RB=R时,频率f为：
RA和RB的阻值为10k,由于ICL8038的频率范围是0.001Hz~300kHz之间，因此，当电容值选取C=100pF时，此时最大输出频率就可以达到300kHz的要求。
3电路与程序设计
3.1电路的设计
3.1.1 ICL8038模块电路
如图3，此电路主要由ICL8038产生三种波形，在此电路中可以调节波形的频段、频率和占空比，还可以调节正弦波的失真度。
图3 ICL8038模块电路
3.1.2 放大电路
如下图4放大电路所示，此电路主要是放大波形的幅度,在输出端加一个0.22uF电容起到滤波的作用。
图4 放大电路
3.2程序的设计
1.总流程图如下图5所示：
图5 总流程图
2.显示程序流程图如下图6所示：
图6 显示程序
4测试方案与测试结果
4.1测试仪器与结果
测试仪器：稳压电源、示波器
测试结果：
4.2调试出现的问题及解决方案
1.不能实现自动控制
刚开始时设计时，考虑用CD4066模拟开关来控制接入电容的大小来调节频段，当单片机给模拟开关一个高电平时，模拟开关闭合，可是当单片机给他一个低电平时，却不能完全关闭模拟开关，不能实现单片机的自动控制，所以我们就用机械开关控制接入的电容，并由此给单片机一个信号是单片机识别波形、频段，并能准确读出输出的频率。
2.干扰大
刚开始做PCB板子的时候为了方便，把每个电路都画在了一个板子上，结果各电路之间影响特别大，输出的波形干扰也特别大，不能输出一个很干净的波形，左后解决办法是把每个电路模块化，分别做出来，这样每个电路也比较简单，不容易出错，这样也更清晰明确。
5 小结
经过几天多终于完成了我们的信号发生器的设计，虽然没有完全达到设计要求，但从心底里说，还是高兴的，毕竟这次设计把实物都做了出来。
在本次设计的过程中，我发现很多的问题，虽然以前还做过这样的设计但这次设计真的让我长进了很多，单片机软件的算法，需要有很巧妙的程序算法，又认识到自己有很多不足。
从这次的课程设计中，我真真正正的意识到，在以后的学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，这就是我在这次课程设计中的最大收获。
本次设计是三个人一组，让我们认识到团队合作是非常重要的。
这次的设计更好的培养了我们的团队协作精神，便于我们走到工作岗位后能很快适应工作环境，是我们一生珍贵的财富
附录。