开题报告-基于单片机的函数信号发生器设计.doc

一、选题的依据及意义： 函数发生器主要作为实验用信号源，是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。本次设计的主要目的就是为了学习基于单片机的函数发生器的工作原理，设计出一个低频的函数发生器。函数发生器主要在实验中用于信号源，是电子电路等各种实验必不可少的实验设备之一，掌握函数发生器的工作原理至关重要。函数发生器也称为信号发生器能产生某些特定的周期性时间函数波形（正波、方波、三角波）信号，频率范围可从几个微赫到几十兆赫函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。本课题主要研究开发一基于51单片机的实验用函数信号发生器，不但成本较低而精度较高，最重要的是开发简单易于调试，具有一定社会价值和经济价值。函数发生器作为一种常见的电子仪器设备，既能够构成独立的信号源，也可以是高新能的网络分析仪，频谱仪以及自动测试装备的组成部分，数信号发生器的关键技术是多种高性能仪器的支的组成部分，函数信号发生器的关键技术是多种高性能仪器的支撑技术，因为它是能够提高质量的精密信号源及扫描源，可使相应系统的检测过程大大简化，降低检测费用并且提高检测精度。 二、国内外研究现状及发展趋势(含文献综述) 目前市场上的的波形发生器多为纯硬件的搭接而成，通常是单函数发生器，而且频率不高，其工作不很稳定，不易调试。用集成电路芯片的函数发生器，可以达到很高的频率和产生多种波形的信号，但是电路复杂不易调试。利用单片机集成芯片的函数发生器，能产生多种波形，达到较高的频率，而且易于调试；利用专用直接数字合成DDS芯片的函数发生器，能产生任意波形并且达到很高的频率，但是成本高。我国已经开始研制函数信号波形发生器，并取得了可喜的成果。但总的来说我国的函数信号波形发生器还没有形成真正的产业。就目前国内的成熟产品来看，多为一些PC仪器插卡，独立的仪器和VXI系统的模块很少，并且我国目前在函数信号波形发生器的种类和性能都与国外同类产品存在较大的差距，因此加紧对这类产品的研制显得迫在眉睫。美国安捷伦生产的33250A型任意波形发生器可以产生稳定，精度高和低失真的任意波形。国产的S1000型数字扫描信号发生器通过采用新技术，新器件实现高精度，宽频带的扫描源，同时应用DDS和镜像技术。目前市场上的信号发生器多种多样。 波形发生器是能够产生大量的标准信号和用户定义信号，并保证高精度、高稳定性、可重复性和易操作性的电子仪器。波形发生器具有连续的相位变换、和频率稳定性等优点，不仅可以模拟各种复杂信号，还可对频率、幅值、相移、波形进行动态、及时的控制，并能够与其它仪器进行通讯，组成自动测试系统，因此被广泛用于自动控制系统、震动激励、通讯和仪器仪表领域。近几年来，国际上波形发生器技术发展主要体现在以下几个方面： （1）过去由于频率很低应用的范围比较狭小，输出波形频率的提高，使得波形发生器能应用于越来越广的领域。波形发生器软件的开发正使任意波形的输入变得更加方便和容易。波形发生器通常允许用一系列的点、直线和固定的函数段把波形数据存入存储器。各种计算机语言的飞速发展也推动了波形发生器软件技术的发展。目前可以利用可视化编程语言(如Visual Basic Visual C等等)编写波形发生器的软面板，这样允许徒手从计算机显示屏上输入任意波形，来实现波形的输入。 （2）随着信息技术蓬勃发展，台式仪器在走了一段下坡路之后，有在繁荣起来。不过现在的新的台式仪器的形态，和几年前的已有很大的不同。这些新一代台式仪器具有多种特性，可以执行多种功能。 三、本课题研究内容： 本课题是利用单片机AT89C52采用程序设计方法产生锯齿波、三角波、正弦波、方波四种波形，再通过D/A转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号，滤波放大，最终由示波器显示出来，正弦波输出步进值为10Hz，三角波步进值为100Hz，方波步进值为200Hz；出波形的同时液显第一行显示内容为： 输出正弦波时显示：Sine Wave 输出三角波时显示：Triangle Wale 输出方波时显示Square Wave； 第二行显示内容为：Frequency: *** Hz。 利用AT89C51单片机和两片DAC0832数模转化器，组成数字式低频信号发生器。并使用keil软件编写程序和使用protues软件画仿真图。 四、本课题研究方案： 信号发生器亦称函数发生器，主要作为实验用信号源，是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。目前，市场上常见的波形发生器多为纯硬件的搭接而成，波形种类多为锯齿、正弦、方波、三角等波形。 （1）利用AT89C51单片机采用程序设计方法产生正弦波、方波、三角波三种波形，再通过D/A转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号，滤波放大，最