一種新型函數信號發生器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及函數信號發生技術領域，具體涉及一種新型函數信號發生器。
【背景技術】
[0002]我們常說的函數信號發生器一般是指能自動產生正弦波、方波(脈沖波)和三角波(鋸齒波)等電壓波形的電路或儀器。函數信號發生器有多種多樣的實現電路，例如，根據頻率、頻率的漂移、占空比、波形的穩定度、信號的幅度、波形的精度等參數要求，可以用專門的波形發生芯片，或者通過CPLD編程結合單片機來實現，還可以用功率放大器或數控電路來實現。
[0003]以ICL8038為核心的信號波形產生電路可以同時產生方波、三角波和正弦波三種信號波形。信號波形頻率范圍寬，頻率穩定性好，失真度小，方波占空比可在2%?98%之間調節。信號頻率直接由外圍電壓控制，頻率控制簡單方便。但是它的缺點也很明顯，輸出信號頻率不可知，要靠手動調節外部電位器，結合示波器，來獲得某一固定頻率的輸出信號，使用起來很不方便。而且電位器的反復調節也會降低產品的使用壽命。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型要解決的技術問題是克服現有技術的不足，本實用新型提供一種新型函數信號發生器，通過設置調頻電壓發生模塊和調頻電壓放大模塊，將外部電壓直接控制的調頻電壓信號輸入以ICL8038為核心的波形產生模塊，并通過輸出模塊的LCD12864液晶顯示裝置實時顯示出來，實現調頻頻率可視化，并在原有功能的基礎上實現掃頻的功能，增強了實用性。
[0005]為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是:一種新型函數信號發生器，包括順次連接的輸入模塊、信號處理模塊、波形產生模塊和輸出模塊;還包括調頻電壓發生模塊和調頻電壓放大模塊;所述調頻電壓發生模塊和調頻電壓放大模塊順次連接，并連接于輸入模塊和波形產生模塊之間，直接為電路提供調節頻率的外部電壓，數字化控制波形產生模塊獲得某一固定頻率的輸出信號。
[0006]作為本實用新型進一步改進的，所述輸入模塊包括開始鍵和停止鍵。
[0007]作為本實用新型進一步改進的，所述輸出模塊包括IXD12864液晶顯示裝置。
[0008]作為本實用新型進一步改進的，所述調頻電壓發生模塊通過輸入模塊直接與外部電源連接。
[0009]作為本實用新型進一步改進的，所述調頻電壓放大模塊包括LM741運算放大器。
[0010]作為本實用新型進一步改進的，所述波形產生模塊包括ICL8038芯片極其外圍電路。
[0011]作為本實用新型進一步改進的，所述調頻電壓發生模塊包括C8051芯片和外圍電路
[0012]由于上述技術方案的運用，本實用新型與現有技術相比具有下列優點:
[0013]本實用新型方案的新型函數信號發生器，通過設置調頻電壓發生模塊和調頻電壓放大模塊，將外部電壓直接控制的調頻電壓信號輸入以ICL8038為核心的波形產生模塊，并通過輸出模塊的LCDl 2864液晶顯示裝置實時顯示出來，實現調頻頻率可視化，并在原有功能的基礎上實現掃頻的功能，增強了實用性。
【附圖說明】
[0014]下面結合附圖對本實用新型技術方案作進一步說明。
[0015]附圖1為本實用新型的新型函數信號發生器的各組成部分連接示意圖。
[0016]附圖2為本實用新型的新型函數信號發生器的波形產生模塊電路圖。
[0017]附圖3為本實用新型的新型函數信號發生器的LM741運算放大器電路圖。
[0018]附圖4為本實用新型的新型函數信號發生器的系統開機流程圖；
[0019]附圖5為本實用新型的新型函數信號發生器的C8051芯片定時器TO中斷服務子程序的流程圖；
[0020]附圖6為本實用新型的是輸出模塊中的LC D12 8 6 4模塊與單片機的連接方式電路圖。
[0021]圖中，1.輸入模塊，2.信號處理模塊，3.波形產生模塊，4.輸出模塊，5.調頻電壓發生模塊，6.調頻電壓放大模塊。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0023]如附圖1所示的為一種新型函數信號發生器，包括順次連接的輸入模塊1、信號處理模塊2、波形產生模塊3和輸出模塊4;還包括調頻電壓發生模塊5和調頻電壓放大模塊6;所述調頻電壓發生模塊5和調頻電壓放大模塊6順次連接，并連接于輸入模塊I和波形產生模塊3之間，直接為電路提供調節頻率的外部電壓，數字化控制波形產生模塊3獲得某一固定頻率的輸出信號。
[0024]附圖2是波形產生模塊3電路圖，ICL8038的引腳8已經直接空置用于接頻率調節電壓，該電壓來自于LM741運放的輸出電壓。振蕩電容C由引腳1處接入，為了擴大頻率范圍，本實用新型選用了 3組不同容值的電容:220pF，2200pF和10nF，方波、三角波和正弦波分別從9腳、3腳和2腳輸出。
[0025]附圖3是調頻電壓放大模塊6的LM741運算放大器電路圖:由DACO輸出的電壓在使用內部電壓基準的情況下最大可達到2.4V，不能滿足信號產生電路的頻率調節電壓的需求，按附圖3方式接線，同相輸入端的電壓來自于DACO的端口。本實用新型中，電壓放大的倍數為2.7倍，使得運放的輸出電壓，即頻率調節電壓的范圍大于5V，以保證整個系統有一個波形穩定輸出的電壓范圍(3.2V到5V)。
[0026]本實用新型中，輸出信號波形的頻率與頻率調節電壓呈線性關系，因而，調頻電壓發生模塊5的C8051芯片著重于控制ICL8038引腳8處的電位。
[0027]附圖4是系統開機流程圖，系統開機之后，首先是對各個模塊進行初始化，系統的初始化包括C8051單片機各端口的初始化、晶振的初始化、定時器O的初始化、12位電壓輸出DACO的初始化，初始化之后，系統接通電源便可進入正常的工作狀態。為了進一步提高系統的可控性，考慮在主程序中添加按鍵控制的功能。當開始鍵被按下時，進入掃頻狀態，在這個過程中，不斷判斷是否有鍵被按下，若有鍵被按下，判斷是停止鍵還是開始鍵，是開始鍵則繼續掃頻，是停止鍵則停止掃頻，這樣來控制掃頻的開始與停止。
[0028]在定時器中斷中實現對DACO寄存器的賦值，并實現掃頻和跟蹤顯示頻率的功能。
[0029]附圖5是定時器TO中斷服務子程序的流程圖。定時器中斷服務子程序所實現的功能通過改變DACO寄存器內數字量的值，來改變其對應引腳的輸出電壓，當DACO寄存器的數字量從0x000到OxFFF變化時，對應的輸出電壓為OV到2.4V，經運放LM741放大以后，送到ICL8038引腳8處的電壓可從OV到5V之間變化。但由于LM741存在飽和現象，當為其提供±5V的電源電壓時，實際的輸出電壓最多達到4.8V，本領域技術人員知道，若要產生穩定的、不失真的信號波形，引腳8處的電壓要在3.2V?5V范圍內，所以在進行程控的時候，為了得到連貫的、流暢的掃頻信號，就不能使引腳8處的電壓低于3.2V。經調試，當DACO寄存器的值在0x680到OxaOO之間時，可以得到理想的信號波形。設置定時器的初值，來設置頻率變化的快慢，即掃頻速度。
[0030]液晶顯示:主要的功能就是在液晶顯示屏上跟蹤顯示當前信號波形的頻率。
[0031]附圖6是輸出模塊4中的LCD12864模塊與單片機的連接方式。利用頻率與電壓的關系以及電壓與DACO寄存器的值的關系，得出頻率的表達式f=307.2-156.7 X 2g，其中g=(float)DACO/(float) Oxfff0
[0032]本實用新型最中可達到的指標是:
[0033]穩定地輸出正弦波，三角波(鋸齒波)和方波(脈沖波)；
[0034]頻率范圍在5kHz?280kHz之間；
[0035]輸出波形占空比在2%?98%之間可調；
[0036]支持按鍵控制掃頻的開始和停止，支持液晶屏的頻率跟蹤顯示；
[0037]輸出信號的幅值:三角波1.5V，方波接近5V，正弦波IV。
[0038]以上僅是本實用新型的具體應用范例，對本實用新型的保護范圍不構成任何限制。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術方案，均落在本實用新型權利保護范圍之內。
【主權項】
1.一種新型函數信號發生器，包括順次連接的輸入模塊、信號處理模塊、波形產生模塊和輸出模塊;其特征在于:還包括調頻電壓發生模塊和調頻電壓放大模塊;所述調頻電壓發生模塊和調頻電壓放大模塊順次連接，并連接于輸入模塊和波形產生模塊之間，直接為電路提供調節頻率的外部電壓，數字化控制波形產生模塊獲得某一固定頻率的輸出信號。2.根據權利要求1所述的新型函數信號發生器，其特征在于:所述輸入模塊包括開始鍵和停止鍵。3.根據權利要求1所述的新型函數信號發生器，其特征在于:所述輸出模塊包括IXDl 2864液晶顯示裝置。4.根據權利要求1所述的新型函數信號發生器，其特征在于:所述調頻電壓發生模塊通過輸入模塊直接與外部電源連接。5.根據權利要求1所述的新型函數信號發生器，其特征在于:所述調頻電壓放大模塊包括LM741運算放大器。6.根據權利要求1所述的新型函數信號發生器，其特征在于:所述波形產生模塊包括ICL8038芯片極其外圍電路。7.根據權利要求1所述的新型函數信號發生器，其特征在于:所述調頻電壓發生模塊包括C8051芯片和外圍電路。
【專利摘要】本實用新型涉及一種新型函數信號發生器，包括順次連接的輸入模塊、信號處理模塊、波形產生模塊和輸出模塊；還包括調頻電壓發生模塊和調頻電壓放大模塊；所述調頻電壓發生模塊和調頻電壓放大模塊順次連接，并連接于輸入模塊和波形產生模塊之間，直接為電路提供調節頻率的外部電壓，數字化控制波形產生模塊獲得某一固定頻率的輸出信號，通過設置調頻電壓發生模塊和調頻電壓放大模塊，將外部電壓直接控制的調頻電壓信號輸入以ICL8038為核心的波形產生模塊，并通過輸出模塊的LCD12864液晶顯示裝置實時顯示出來，實現調頻頻率可視化，并在原有功能的基礎上實現掃頻的功能，增強了實用性。
【IPC分類】H03K3/02
【公開號】CN205283501
【申請號】CN201620050157
【發明人】劉鄭暢, 何艷玲, 王懷志, 蘇茜芮, 徐釗
【申請人】中國礦業大學
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年1月20日