本文以ATmega8l單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)了一個(gè)函數(shù)信號發(fā)生器。信號發(fā)生器采用數(shù)字波形合成技術(shù)，通過硬件電路和軟件程序相結(jié)合，可輸出正弦波、方波、三角波、三角波波形，波形的頻率10hz—10kz范圍內(nèi)可改變，波形可以通過按鍵切換。

　　題設(shè)要求

　　一、基本要求：1、能輸出正弦波、方波；

　　2、信號頻率50Hz~10kHz可調(diào)；

　　3、輸出阻抗不大于50歐。

　　二、發(fā)揮部分：1、能輸出三角波、鋸齒波；

　　2、信號頻率可進(jìn)行數(shù)字化調(diào)節(jié)并顯示

　　整體方案比較與論證

　　方案一：采用模擬電路搭建函數(shù)信號發(fā)生器，它可以同時(shí)產(chǎn)生方波、三角波、正弦波。但是這種方法出來的一般是固定頻率的波形，要想實(shí)現(xiàn)可調(diào)頻率比較難

　　方案二：利用芯片組成的電路輸出波形，MAX038是MAXIM公司生產(chǎn)的一個(gè)只需要很少外部元件的精密高頻波形產(chǎn)生器，他能產(chǎn)生準(zhǔn)確的高頻正弦波、三角波、方波。輸出頻率和占空比可以通過調(diào)整電流、電壓或電阻來分別地控制，具有輸出頻率范圍寬、波形穩(wěn)定、失真小、使用方便等特點(diǎn)，但是該方案成本高，程序復(fù)雜度高，而且在賽點(diǎn)附近，難以買到這樣的芯片。

　　方案三：采用ATmega8l單片機(jī)與DA芯片結(jié)合，通過編程的方法實(shí)現(xiàn)波的產(chǎn)生和頻率調(diào)節(jié)，此種方法電路比較簡單，容易控制，性價(jià)比也高，而且atmega8l的工作頻率相對51系列較高，更加容易達(dá)到輸出高頻率的要求。

　　通過比較，并結(jié)合自身知識水平情況，決定采用方案三。

　　理論分析與計(jì)算

　　要通過atmega8l控制da讓其產(chǎn)生題設(shè)的波形，就要確定一個(gè)周期的采樣數(shù)目，本設(shè)計(jì)采用的da為TLC5615，雖然是10位，精度較高可以得到更多的采樣點(diǎn)，但是該芯片的串行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的相對并行傳輸較慢，因此為盡量減少da轉(zhuǎn)換時(shí)間，舍棄10位精度，只取其8位，由此最多可以得到256個(gè)采樣點(diǎn)；因此一個(gè)周期可以分為256個(gè)點(diǎn)，利用單片機(jī)的定時(shí)器，每個(gè)固定一段時(shí)間發(fā)送一個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，一直循環(huán)，通過濾波把高頻諧波濾掉就可以得到波的輸出，按照波形的需要改變每點(diǎn)輸出的電壓，就可以實(shí)現(xiàn)對應(yīng)波的輸出。假設(shè)每個(gè)t傳一個(gè)數(shù)據(jù)如果采樣點(diǎn)有256個(gè)，則相應(yīng)波形的頻率為

　　F=256/t

　　題設(shè)要求最高頻率要達(dá)到10khz，對于單片機(jī)產(chǎn)生波形，是個(gè)比較高的頻率，10khz對應(yīng)時(shí)間為100us，而atmega8l的機(jī)器周期在8兆晶振下，通過8分頻，每計(jì)數(shù)一個(gè)就剛好是1us，而要在100us內(nèi)傳完256個(gè)數(shù)據(jù)，是不可能的，而且tlc5615的轉(zhuǎn)換速率也跟不上，因此為達(dá)到10khz的頻率不能單單的調(diào)節(jié)沒發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)的時(shí)間，必須減少采樣點(diǎn)才能達(dá)到要求。