1.2.1  课题背景

随着科学技术的迅速发展，数字化技术已渗透到各个领域。智能仪表装置由于其安全、方便、高效、快捷、智能化等特点，使它在21世纪成为各种科学技术领域和工程实践的助手。它对于改善现代人类的生活质量，创造、安全、便利的生活空间有着非常重要的意义。

随着电子技术的发展 , 数字化技术在智能仪表 ,外设控制等方面取得了广泛的运用。其中幅值、波形和频率可调的智能信号发生器经常要用在各种科学技术领域和工程实践中。

函数信号发生器和示波器、电压表、频率计等仪器一样是最普通、最基本的 ,也是应用最广泛的电子仪器之一 ,几乎所有的电参量的测量都需要用到信号发生器 。

频率越高、产生的波形种类越多的发生器性能越好，但器件的成本和技术要求也大大提高。比如：利用专用直接数字合成DDS芯片实现信号发生器。这种信号发生器能产生任意波形并达到很高的频率，但成本很高。

因此，综合成本和性能等多方面考虑，设计出一款单片集成芯片配合52单片机实现的智能信号发生器是一次非常有意义的尝试。该种智能信号发生器能产生多种波形信号，达到较高的频率，易于调试，且有很高的性价比。

怎么样才能设计出一款内部功能齐全,外围电路简单,使用方便的智能信号发生器呢？这就需要用到集成信号发生芯片。

随着半导体芯片制造业的迅速发展和研制水平的飞速提高，出现了很多功能强大且性能可靠的集成信号发生芯片 ，几乎代替了以前用分立元件搭成的信号发生电路模块。精密函数发生芯片MAX038就是其中之一，而且在众多的信号发生芯片中MAX038 芯片的性价比较高 。所以本设计选用精密函数发生芯片MAX038。

本设计中，用户可根据自己的需要,将要输出的波形种类通过外置键盘输入单片机,调用其相应的子程序,再通过与MAX038相连的可变电阻来调节波形的频率和占空比，经MAX038输出到放大电路，最后接到示波器，由示波器显示产生的波形。这种信号源的频率改变十分方便 ,而且线路简单,调试和修理简捷,性能价格比较高。

1.2.2  技术指标

本文设计的智能信号发生器的技术指标如下：

（1）可以输出正弦波、矩形波及三角波；

（2）输出方波的占空比可调范围在10%~90%；

（3）输出信号的频率稳定度和准确度： ；

（4）正弦波非线性失真度 ：小于1%；

（5）频率可调范围：0.1HZ~20MHZ；

（6）幅度：6V

为了达到这一目标，本课题重点在以下几个方面展开工作：

（1）信号发生器的基本原理及相关技术的研究学习

本课题工作初期主要阅读了大量相关书籍，特别是MAX038芯片的资料，还深入研究了信号发生器的基本原理、技术特点等。在这些工作的基础上，提出了系统的解决方案，并解决了其中的关键技术难题。

    （2）硬件系统设计

 硬件电路设计主要包括键盘电路、单片机外围电路、MAX038外围电路（占空比调节、频率调整电路）、放大电路的设计。根据系统方案的要求，ATMEL公司的8位Flash 单片机AT89C52作为系统的控制核心及数据处理中心，接距阵式键盘和MAX038电路部分。

   （3）软件系统设计

软件系统主要包括键盘去抖动延时程序、键盘扫描程序、波形选择程序。软件编程用C51语言。

第二章 系统方案及原理框图

2．1 系统方案设计

MAX038是单片集成芯片，需要通过单片机的控制实现函数信号的波形选择。波形选择由两个输入引脚A0 和A1的逻辑电平设定。

通过4*4键盘输入要产生的波形的种类，单片机判断键码并通过两个I/O口控制MAX038的A0和A1引脚，从而控制MAX038输出相应的波形。

关于占空比调节和频率调整，为简单起见，可采用外部电位器调整控制。

2．2 系统工作原理及框图

从图2-1可以看出，系统按功能模块可分为几个部分：

单片机系统：控制外围的信号发生芯片，完成波形选择。

外围电路：实现外围的信号发生芯片和单片机之间的接口电路。

C51程序：编写单片机外围信号发生芯片的接口程序，实现单片机函数信号输出功能。