本文的主要内容是基于AT89C51单片机的数字方波信号发生器的软件设计。因此，论文详细的叙述了以下主要内容：
(1) 信号发生器的设计要求及硬件总体设计方案。
(2) 信号发生器软件的详细设计方案。
(3) 利用Keil.C51和Proteus进行仿真调试的详细过程。
课题目的及意义
本课题主要目的是根据单片机原理及应用、单片机接口技术等相关理论知识，设计出符合要求的信号发生器，以达到对单片机应用系统设计的深入理解和研究。本次毕业设计选择“信号发生器软件设计”也是为了更好地学习和了解单片机应用系统的设计的相关知识，并在实践过程中，锻炼查阅、归纳资料的能力和编程能力。学习用Keil.C51和Proteus进行程序调试和电路仿真，提高理论知识联系动手的能力。
概述
现代电子、计算机和信号处理等技术的发展，极大的促进了数字化技术在电子测量仪器中的应用，使原有的模拟信号处理逐步被数字信号处理所代替，从而扩充了仪器信号的处理能力，提高了信号测量的准确度和精度，克服了模拟信号处理的诸多缺点，数字信号发生器随之逐渐发展起来。采用高精度数字芯片设计数字信号发生器则成为当前比较流行的方式。
2.2 信号发生器设计方案综述
2.2.1 主要的技术指标
(1) 输出频率的相对误差≤1%的方波。
(2) 频率范围为：
① 0-1Hz，以0.1Hz步进。
② 1-500Hz，以1Hz步进。
③ 500-10KHz，以10Hz步进。
(3) 设定值可存储，每次上电自动调出上次设定值。
(4) 脉冲计数。可对本身已发出脉冲个数进行计数。
2.2.2 整体设计方案
设计的信号发生器包括信号的产生、显示部分和按键部分。
(1) 信号的产生
该信号发生器的绝对精度指标不高，但是其要求的最低频率低至0.1Hz，而最高分辨率也要求达到0.1Hz，如果采用模拟技术是很难达到，或需要付出较高代价才能做到。考虑到定时器的定时时间只能是整数，因此，不可避免会在一些频率点上产生误差。经过测算，当采用12M晶振时，绝对误差最大约0.12Hz，相对误差最大约0.024%，可以满足要求。决定采用单片机的定时器产生信号。长期工作的稳定性取决于晶振的稳定度，并且晶振频率的变化引起的输出频率的变化也很微小，因此其长期工作稳定性也是很好的。故信号的产生是由单片机的定时器来获得。
(2) 显示部分
待设定的频率值最高为10KHz，故只需要5位数码管即可完整显示。故选用5位的LED显示管。技术指标中还要求对输出脉冲进行计数，而5位数码显示管最大可计算到99999个脉冲。
(3) 按键部分
键盘有很多方案可以供选择，考虑到易制作、易使用等诸多因素，最终将键的个数确定为7个。
① 开启/停止键：用于开始或停止波形输出。
② 增加键：增加频率值。
③ 减少键：减少频率值。
④ 500-10KHz频段选择键：起始频率为500Hz。
⑤ 0-1Hz/1-500Hz频段选择键：起始频率为0.1Hz或1Hz。
⑥ 切换键：切换显示频率值或脉冲个数值。
⑦ 清除键：将脉冲总数清零。
信号是由单片机的定时器来产生，故显示部分就由单片机的P0口和P2口直接驱动。因为要求上电后自动调出上次设定的值，故还需要外部的数据存储器，决定采用串行EEPROM，而信号就由单片机的一个I/O口输出。
经上述的设计，可以确定这个信号发生器的原理框图，见图2-1。从图中可以看出，该信号发生器的电路主要由这样几部分主成：
图2-1 信号发生器原理框图
(1) 数码管显示部分由单片机及相关外围电路构成5位数码显示电路；
(2) 按键部分，共设计7个按键；
(3) EEPROM存储器，这里选择I2C接口的AT24C01A芯片；
(4) 一只LED指示灯，用于显示信号是否在输出；
(5) 信号输出管脚。
从上面的设计可算出共需要用到单片机23只引脚，即可确定主要芯片的型号，这里选用40引脚的AT89C51单片机。
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