基于avr单片机的信号发生器设计 毕业论文.pdf

基于 AVR 单片机的信号发生器设计 The design of signal generator based on AVR SCM 中文摘要 信号发生器在科技领域和生产实践中有着非常广泛的应用。在电子测量实 验课程建设中，为了使学生深入了解信号发生器的原理以及工作流程，开发一 套简易、实用的信号发生器具有重要的意义。 在查阅大量文献资料的基础上，通过对几种常用设计方案的对比分析，得 出直接数字频率合成(DDS)技术设计的信号发生器具有控制灵活、频率分辨率 高、相位连续、切换速度快、输出相位噪声低和可以产生任意波形等优点。本 文基于AVR 单片机，采用DDS 设计方案，对信号发生器的硬件设计和软件实现 做了详细的分析,完成了软硬件的设计和调试，开发了一套用于实验教学的信号 发生器。该仪器通过键盘控制及LED 显示，实现了方波、正弦波、三角波和扫 频波的输出，并且输出幅度、频率在一定范围内可调。通过研究与实践，所研 制的信号发生器已经能够满足实验室教学需求。 关键词 信号发生器 AVR 单片机 DDS 键盘控制 目 录 1 绪论 1.1 课题研究的背景及意义 1.2 国内外研究现状及发展趋势 1.3 本文主要研究的内容及指标要求 2 系统方案设计与选择 2.1 系统方案的设计 2.2 系统方案的选择 2.3 本章小结 3 硬件系统的设计 3.1 系统原理总体设计 3.2 系统子模块电路设计 3.3 本章小结 4 软件系统的设计 4.1 软件系统总体流程的设计 4.2 软件系统子模块流的设计 4.3 本章小结 5 系统测试 5.1 系统测试情况 5.2 本章小结 总结 参考文献 致谢 1 论 1.1 课题研究的背景及意义 信号发生器又称为信号源或者振荡器，在科技领域和生产实践中有着十分 广泛的应用，如熔炼、高频感应加热、超声诊断、淬火、核磁共振成像等，都 需要频率或者高或者低、功率或者大或者小的振荡器，信号发生器作为一种基 [1] 础的仪器，市场上有很多成品 。在电子测量实验课程建设中，为了让初学者 更好的深入了解它的原理，以及工作流程，使初学者能够参与到开发信号发生 器的工程当中，开发一套简易的，实用的，容易上手的信号发生器是非常有必 要的。 本课题就是在上述背景下，基于AVR 单片机进行信号发生器的设计，开发 出适合实验教学用的信号发生器设备，辅以键盘控制以及LED 显示，实现方波、 正弦波、三角波和扫频波的输出，且输出幅度、频率在一定范围内可调。 1.2 国内外研究现状及发展趋势 1.2.1 信号发生器的分类 (1)按照频率的范围分类 信号发生器按照测量得频率范围可分为微波信号发生器、低频信号发 生器和高频信号发生器。 低频信号发生器：包括视频 （1Hz～10MHz ）和音频 （200Hz ～20000Hz ） 范围的正弦波信号发生器。主振级一般采用 RC 式振荡器，或者用差频振 [2] 荡器 。 高频信号发生器：频率为 100KHz ～30MHz 的高频、30MHz ～300MHz 的 [3] 甚高频信号发生器。一般为 LC 调谐式振荡器 。 (2)按照频率改变的方式分类 信号发生器按照频率改变的方式可分为调扫频式信号发生器、频率合 成式和程控式信号发生器信号发生器。 扫频、程控信号发生器：扫频信号发生器能产生幅度恒定、频率在限 定的范围内作线性变化的信号发生器。扫频信号发生器分为手控、自动扫 [4] 频、远控和程控等工作方式 。 频率合成式：频率合成式发生器的信号不是直接由振荡器产生的，而 是用高稳定度的石英振荡器来作为标准的频率源，利用频率合成的技术形 成所需的任意频率的信号，这个信