51单片机多功能信号发生器设计+PCB图+实物图(3)
上世纪70年代公司研制出MCS-48系列8位的单片机，开启了单片机时代。
早在二十多年前，Intel公司就把单片机C51内核技术转让给了其他公司，在此基础上，单片机又有了长足的发展，各公司根据自己发展需求制作了不同功能和特性指标的单片机，著名的单片机厂商有STC、PIC、ATMEL等，产品线繁多，不过都以51内核为标准，方便代码的兼容和调试。
而现在单片机的发展呈现出多层次、多元化的发展方式。在低端领域8位单片机仍占主角，随着科技发展，如今的8位计算机比起刚出牛犊时性能提高了好几十倍，足以满足低端的需求。中端则是16位单片机，它性能较好但价格适中故很受欢迎。而高端领域则是32位单片机，它性能极好，价格也在可接受的范围内，有些型号甚至运行window系统。
1.2 单片机系统的组成
本文我们需要做的是用单片机和外设如DA/AD转换、USB接口电路、RS232电平转换电路相配合，以此来组成信号发生器实现我们既定的功能。下图是单片机系统结构图
图 1 单片机系统图[2]
从上图知，一般的单片机包含CPU（也就是运算器、控制器），只读存储器ROM和数据存储器RAM，输入输出I/O设备，定时计数器T/C，中断INT0等等，由于单片机特殊的结构使得它不像微型计算机那样功能强大，所以在编程时要充分了解单片机的机制，比如通用的51单片机ROM只有4KB，RAM更少只有128B可用，和各个寄存器的地址空间等等，在写程序时尤其要注意这一点。
单片机部分要做的是，单片机当接收到操作者的命令时，执行相应的中断服务子程序来产生相应的波形，当然各个波形已经做好程序模块了，再经过D/A转换和运放处理后，在输出端子输出。当然接受命令指接受外部中断INT0，定时器T0等等。其中的时钟电路和复位电路会在本文的单片机部分讲到。
1.3 了解信号发生器
顾名思义，信号发生器是指产生所需电信号的仪器，即信号源（本文主要探讨其组成电路），它在生产实践和科研领域有着重要的应用，如在脉宽调制中充当载波的三角波等等，按其信号波形可分为正弦波信号、函数（波形）信号、脉冲信号等。比较常用的是三角波、矩形波和正弦波。它们用途尤其广泛，用来测试一些电路的工程参数，比如频率响应、共模抑制比、噪音系数、EMI等等。
而正弦波信号具有波形不受线性电路或系统影响的独特特点，因此正弦波信号在线性系统中具有特殊的意义 [3]。
在模电课本中我们知道集成运放的功能很强大，它与电阻，电容，二极管等分立元件可以构成比例运算电路、加减运算电路、微积分运算电路，而不同运算电路准确组合又可以实现特定的电路功能。
另一方面，我们也可结合单片机强大的数据运算能力，通过编程软件来输出任意的波形，当然这需要接些许外设电路，这部分在之前已讲。
1.4 论文的主要研究内容
本论文主要采用两种方法来实现信号波形，一是采用运算放大器等分立元件，二是运用单片机和外围模块。当然不得不说，用运放实现的放大器电路波形不好调试，而且调频调幅不好实现，下文特定的篇幅将会着重讲解其中的缘由。而在单片机实现时，本文将从每个模块、每个电路入手阐述其中的电路原理，同样下文会详细阐述。以上是两个大方向，至于细化则有很多需要做的事，归结起来有以下几点：
（1） 掌握EDA软件的使用，特别是Multisim，它提供丰富的虚拟仪器和仿真元器件，在仿真电路特别是模拟数字电路上效果突出。
（2） 掌握PCB设计软件Altium designer6.9的使用，此软件是protel 99SE在2006年的升级版，在PCB制作上有极大的提升。
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