摘要：為了設計一款結構簡單、性能優良的信號發生器。采用了AT89C51單片機為控制核心。在Proteus下仿真可以產生正弦波、方波、三角波、鋸齒波，而且可以方便地設定輸出信號的頻率及幅度，得到的輸出波形失真度低，頻譜純度高。
關鍵詞：信號發生器；D/A轉換；AT89C51；頻率；幅度

0 引言
    在計算機控制技術、電子技術飛速發展的今天，信號發生器的應用越來越廣，對信號發生器的頻率穩定度、頻譜純度、頻率范圍和輸出信號的頻率微調分辨率提出越來越高的要求，普通的頻率源已經不能滿足現代電子技術的高標準要求。國內外紛紛設計制作先進的信號發生器，從實用價值來看，各高校中信號發生器應用極為廣泛，能夠設計出低成本、高精度的信號發生器并推廣使用具有非常重要的意義。
    基于單片機的信號發生器的設計，以性價比相對較高的AT89C51單片機為核心，以簡單、廉價的元器件構筑，能夠產生高精度、高純度的方波、三角波、鋸齒波、正弦波，同時可以實現波形自由切換，以及頻率和幅度在線調整。目前購買的信號發生器價格昂貴，功能強大，實際在高校開展實驗過程中用到最多的是低頻函數信號發生器。如果能夠在高校實驗領域應用本文設計的儀器取代它們，將具有重要的實際意義。

1 系統硬件設計
    信號發生器的設計涉及到程序固化與存儲能力、電源電路設計、波形選擇電路、時鐘電路與復位電路、波形轉換與電壓放大功能、輸出控制電路等部分。系統總體設計框圖如圖1所示。

    其中復位電路通過確定的電壓值啟動復位操作，同時排除瞬間干擾的影響，又有防止MCU在電源啟動和關閉期間的誤操作有效，保證數據安全。輸入電路用于檢測各按鍵與撥動開關的狀態，并通過運算處理實現相應控制，顯示電路用于顯示波形頻率與幅度。DAC0808是系統的核心部分，為使芯片正常工作，必須提供一個基準頻率，可以是晶體振蕩器也可以是高精度振蕩電路。為了使信號輸出有一定的幅度與功率，在波形產生電路后增加放大電路模塊，放大電路可以增加輸出信號的準確度，具有更好的控制特性與準確性。為了對輸出波形進行選擇，由單片機控制多路模擬開關輸入四路信號中的一路。將輸入信號經電路轉換后送入單片機。

2 系統軟件設計
2．1 系統主程序流程圖
    信號發生器的軟件設計包括按鍵處理程序、正弦波產生程序、方波產生程序、三角波產生程序、鋸齒波產生程序幾個主要部分。主程序的主要功能接收用戶鍵盤輸入的數據(信號參數的預制、選擇)和控制指令，單片機發送數據及控制指令，按要求輸出信號。系統主程序流程圖如圖2所示。

    根據功能要求，本軟件設計了按鍵輸入程序，用戶可通過DIP開關設置輸出信號的頻率，或選擇輸出正弦波、方波、三角波、鋸齒波等。當用戶設定輸出時，程序把參數送至單片機，并對單片機發出控制命令使其按要求輸出需要的信號。
    主程序模塊主要完成的任務是對系統的初始化，初始化同時掃描是否有相應的功能鍵按下，如有，則轉入相應的功能子程序進行相應的操作。
2．2 系統仿真
    在PROTEUS電子設計平臺下，先繪制電路，然后對設計的程序進行編譯，生成*．HEX文件，加載到單片機中，得到的仿真圖如圖3所示。

2．2．1 波形選擇仿真
    在運行過程中，改變接在P3口的拔碼開關，得到仿真結果如圖4所示。

2．2．2 波形頻率調整
    在運行過程中，通過改變P2口的值，觀察波形的頻率變化，圖5是正弦波頻率變化的情況。
2．2．3 幅值調整
    在運行中，通過調整RV1的值，觀察到波形幅度發生改變，圖6是當RV1分別處于20％和50％時的正弦波波形。

3 結語
    基于AT89C51的信號發生器可以輸出正弦波、方波、三角波、鋸齒波，波形失真小，幅值輸出準確，波形頻率穩定度取決于頻率基準信號，輸出信號失真度低，在低頻到高頻部分都能有較好波形輸出，達到了預期的設計目的。這種信號發生器操作簡單，顯示直觀而且價格低廉、可靠性高、靈活性好，具有很大的應用價值。