【毕业设计】信号发生器硬件及软件设计 ㊣ 精品文档 值得下载

成高电平，所有列线置成低电平，然后将口状态读入与比较。

如果有键按下，总会有根行线电平被拉至低电平，从而使行输入状态不全为。

识别键盘中哪个键按下确认有键按下后，保存行扫描时有键按下时的状态。

口输出，进行列扫描，保存列扫描状态，取出键值例如第行第列有键按下，那么行扫描读入的状态为，列扫描读入的状态为，最后键值，然后转去执行相应的服务程序。

转换设计转换器概述转换器的性能指标分辨率输出模拟电压应能区分共个输入数字量。

表示方法用输入二进制数的位数表示如位。

用输出模拟电压的最小值与最大值的比值表示。

指最小输出电压和最大输出电压之比。

的分辨率为。

精度实际输出电压与理想的输出电压的偏差。

的最大满刻度偏差为。

线性度实际传输特性曲线与理想的传输特性曲线的偏差。

的最大误差为。

温度灵敏度在输入不变的情况下，输出模拟电压随温度变化产生的变化量。

般用满刻度输出条件下温度每升高，输出电压变化的百分数作为温度系数。

转换速度用完成次转换所需的时间建立时间来衡量。

建立时间输入信号从开始变化到输出电压进入与稳态值相差范围以内的时间。

输入信号由全变为全所需时间最长。

当外接运放时，转换时间还应加上运放的上升下降时间。

式中为转换时间，为建立时间，输出最大电压值，为运放输出转换速率。

二转换器的分类转换器的品种繁多性能各异。

按输入数字量的位数分位位位和位等按输入的数码分二进制方式和码方式按传送数字量的方式分并行方式和串行方式按输出形式分电流输出型和电压输出型，电压输出型又有单极性和双极性按与单片机的接口分带输入锁存的和不带输入锁存的。

三转换器的原理以倒形电阻网络转换器为例，介绍转换器的原理。

倒形电阻网络转换器结构如图所示。

图倒形电阻网络转换器图中为模拟开关，由输入数码控制，当时，接运算放大器反相输入端虚地，电流流入求和电路当时，将电阻接地。

所以，无论处于何种位置，与相连的电阻均接地地或虚地。

流过各开关支路从右到左的电流分别为。

总电流输出电压将输入数字量扩展到位，则有可简写为其中，四简介是八位电流输出型转换器件，由脚输出转换电流，其简化电路图及引脚结构如图所示。

为参考电源，负电压供电是高数据位，才是地数据位。

的电源极性。

是数据输入端，是电流输出端，是接电容进行补偿。

在单片机应用系统中通常需要的是电压信号，电流信号与电压信号之间的转换可由运算放大器实现。

不带锁存器，所以在使用时必须加个进行数据锁存。

图简化电路框图和管脚排列根据的特性设计出本系统的转换电路如图所示。

图系统实现工作原理本系统由提供参考电压，相应参考电流为。

电容提供补偿，输出电流，经过运算放大器转换成电压。

所以输出电压转换及电压变换转换原理转换器的原理很简单，可以总结为按权展开，然后展开几个字。

换句话说，转换器要输入数字量中每位都按其权值分别转换成模拟量，并通过运算放大器求和相加。

因此，转换器内部必须要有个解码网络，以实现按权值分别进行转换。

解码网络通常有两种二进制加权电阻网络和型电阻网络。

在二进制加权电阻网络中，每位二进制的转换是通过相应位加权电阻实现的，这必然造成加权电阻阻值差别极大，尤其在转换器位数较大时更不能容忍。

例如，若转换器有位，则最高加权电阻为。

这么大的电阻值在技术中是很难制造出来的。

即便制造出来，其精度也是很难符合要求的。

因此，现在的转换器毫无例外地采用型电阻网络进行解码活动。

为了说明型电阻网络的原理，现以位转换器为例加以讨论。

图为此位转换器的原理框图。

图中，虚框为型电阻网络桥上电阻均为，桥臂电阻均为为运算放大器，也可外接，点为虚拟地，输入寄存器开始选择第三组寄存器为工作寄存器显示标志返回重置返回地址开定时器中断返回返回键盘扫描返回置输出初值数字量送送转换修改数字量数字量≠，转重复下个波形双向锯齿波程序清单三角波发生程序方波发生程序延时程序入口正弦波发生程序置偏移量设指针取数据送转换修改偏移量，„„，根据上述各个波形的子程序，由个路分支程序分别执行第章电路抗干扰技术考虑对于电子系统来说，尤其是高速电子电路和高频模拟电路，合理的布线和合理的装配与电路的原理图纸设计同样重要。

否则就会产生振铃，串扰和其他传输线现象，严重的甚至使系统不能正常工作。

本节结合实际经验，总结出些电路抗干扰设计原则。

电源电源系统的干扰是电子系统干扰的个主要噪声来源，也是影响系统正常工作的重要干扰源。

实际应用中要注意加去耦电路。

般在电源的输入端和对电源干扰非常敏感的器件的电源端口加个的钽电容，并联个容值为的高频小电容构成去耦电路。

大电容由于在甚高频时呈现定的电感特性，故并联个小电容补偿。

实际中要尽量缩短电容器的引线，并注意大小电容不要分别接地，而要采取点接地。

对般器件，在电源端口加个容值为的高频小电容即可去耦。

散热处理由于系统在工作时产生的热量所引起的温度波动以及环境温度的变化等，都将引起系统内的电子元器件参数发生变化。

电子元器件产生的热量使环境温度升高，而环境温度升高又使元器件性能下降，参数恶化。

如果不能良好散热，将严重影响系统正常工作，及至毁坏元件，尤其是高耗器件，应该有良好的通风散热装置。

般采用安装散热器和风扇来降低热量积聚。

安装散热器要注意散热器的安装要远离对温度敏感的元件。

为了增加散热器的热辐射能力，散热器表面往往有层很薄的黑色油漆或氧化物等高辐射系数涂层。

在选择散热器时，应优先选择有黑色涂层的散热器，并应保护涂层不损坏。

应特别注意散热器与管壳的接触面的平整与光洁，没有损伤。

由于管壳与散热器在安装时很难做到紧密接触从而形成过大的热阻，必要时涂以硅脂或加导热垫片。

散热器叶片的安装最好处在垂直方向。

布线合理的布线就是要设法减少电路中的分布电容杂散电感，把由此产生的杂散电磁场减到最小的程度同时尽量控制电路的回路途径和环路面积。

尽管没有什么计算公式可以算得最佳的布线方案，还是有许多经验原则可以遵循强弱信号分开走线。

避免强弱信号平行走线，如果不能避免则可以采用对绞线或屏蔽线。

交直流线路分开布线。

在两个容易发生干扰的电路之间，可以用电源或线将两者隔开。

高低电压分开布线。

减小布线的环路面积。

走线呈直线状，切忌往返交错，以免造成相邻线路的相互串扰。

元件的排列原则上应按电路图走向顺序，尽量简捷，不应有过多往返。

尽量减少分布电容。

尤其要缩短平行走线，如果难以避免，应加大两平行线间距，在两平行线之间加电源线或地线隔离。

最好使用对绞线同轴电缆等屏蔽线。

些紧要地方宁可外加短路线飞线，而不追求通率。

同时可以装配屏蔽板。

双面布线时，尽量不要相对平行走线。

可以互相错开，相互垂直布线为佳。

最好面走线，另面作为地平面。

对于更高频电路，应用多层板，设置电源层和地层。

高频电路和高压电路，拐弯处不要形成锐弯角，要作到光滑圆润。

因为锐角处容易产生高压放电打火和形成不必要的高频寄生耦合。

接地线应随着接地点的增加而不断加宽，以减少接地电阻。

变频器件应采取就近接地法。

高速高频元器件尽量不用芯片插座，因为般插座具有较大的分布电容和杂散电感。

不同的用途，对电路印制板基板的选择有所区别。

比如聚四氟乙烯和玻璃纤维环氧树脂材料的基板高频特性较好，适合高速高频中。

地线良好的接地对高速高频电路来讲尤为重要。

般高速高频电路要求就近接地并且尽量增大接地面积，以减小接地阻抗，同时具有定的屏蔽功能。

对电路板上的多余面积，可以铜接地处理。

双面板尽量在面布线，另面作为接地平面。

最好是采用多层电路板，有专门的接地平面和电源平面。

另外需说明的是对于数模混合电路，数字电源，地和模拟电源，地必须分开。

这是因为数字电路工作于脉冲状态，容易产生干扰信号，而模拟电路对干扰比较敏感。

实际中可以用铁氧化体磁珠对数字和模拟电源，地实现隔离。

铁氧化体磁珠般可分为电阻性和电感性两类，单个磁珠的阻抗般为Ω左右，应用时如果个衰减量不够，可以用多个磁珠串联使用，但通常三个以上时效果不再明显。

应注意线路电流不使磁珠饱和。

传输线传输线的匹配对高速高频电路或者边沿陡峭的脉冲信号的传输非常重要。

如果不能做到良好匹配，将发生反射现象，产生过冲振铃，始端匹配的方法是在电路的输出端，即传输线的输入端串接电阻，使电阻的输出电阻与所用传输线的特性阻抗相等。

终端匹配是在电路的输入端，即传输线的输出端并接个与传输线的特性阻抗相等的电阻。

利用印制板上的敷铜可以很方便地制作微带线和带状线两种传输线。

微带线比带状线容易制作双面板即可以制作，而且传输速度高，经常被采用。

绪论信号发生器概述目前，市场上的信号发生器多种多样，般按频带分为以下几种超高频频率范围以上，可达几十兆赫兹。

高频几百到几。

低频频率范围为几十到几百。

超低频频率范围为零点几赫兹到几百赫兹。

超高频信号发生器，产生波形般用振荡电路。

高频低频和超低频信号发生器，大多使用文氏桥振荡电路，即振荡电路，通过改变电容和电阻值，改变频率。

用以上原理设计的信号发生器，其输出波形般只有两种，即正弦波和脉冲波，其零点不可调，而且价格也比较贵，般在几百元左右。

在实际应用中，超低频波和高频波般是不用的，般用中频，即几十到几十。

用单片机，加上片，就可以做成个简单的信号发生器，其频率受单片机运行的程序的控制。

我们可以把产生各种波形的程序，写在中，装入本机，按用户的选择，运行不同的程序，产生不同的波形。

再在输出端加上些电压变换电路，就完成了个频率幅值均可调的多功能信号发生器的设计。

这样的机器体积小，价格便宜，耗电少，频率适中，便于携带。

本论文主要研究的内容本设计采用及其外围扩展系统，软件方面主要是应用语言设计程序。

系统以单片机为核心，配置相应的外设及接口电路，用语言开发，组成个多功能信号发生系统。

该系统的软件可运行于环境下，硬件电路设计具有典型性。

同时，本系统中任何部分电路模块均可移植于实用开发系统的设计中，电路设计具有实用性。

本设计将完成以下几个方面的工作选芯片，尽量满足般工业控制要求以增强其实用性。

原理图设计在保证正确的前提下，尽量采用典型的电路设计。

印制板设计既要精巧，又要便于摆放及测试。

固化于单片机芯片中的软件采用模块设计，层次清楚