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1、*本 科 学 生 毕 业 设 计 (论 文 )开 题 报 告系（分院）： * 课题名称： 基于单片机的函数发生器的设计专 业： 电 子 信 息 工 程 班 级： 电信* 学号：* 学生姓名： 王 刚 指导教师： 施耐庵 职称： 助教 日 期： 2012 年 12 月 23 日 一、毕业设计（论文）选题的目的和意义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。用分立元件组成的函数发生器，通常是单函数发生器且频率不高,其工作不很稳定,不易调试;用集成
2、芯片的函数发生器，可达到较高的频率和产生多种波形信号 ,但电路较为复杂且不易调试。利用单片集成芯片的函数发生器，能产生多种波形,达到较高的频率,且易于调试;利用专用直接数字合成 DDS 芯片的函数发生器，能产生任意波形并达到很高的频率,但成本较高。当今是科学技术及仪器设备高度智能化飞速发展的信息社会，电子技术的进步，给人们带来了根本性的转变。现代电子领域中，单片机的应用正在不断的走向深入，这必将导致传统控制与检测技术的日益革新。单片机构成的仪器具有高可靠性、高性能价格比，在智能仪表系统和办公自动化等诸多领域得以极为广泛的应用，并走入家庭，从洗衣机、微波炉到音响汽车，处处可见其应用。因此，单片机
3、技术开发和应用水平已逐步成为一个国家工业发展水平的标志之一。信号发生器作为一种常见的应用电子仪器设备，传统的一般可以完全由硬件电路搭接而成，如采用 555 振荡电路发生正弦波、三角波和方波的电路便是可取的路径之一，不用依靠单片机。但是这种电路存在波形质量差，控制难，可调范围小，电路复杂和体积大等缺点。在科学研究和生产实践中，如工业过程控制，生物医学，地震模拟机械振动等领域常常要用到低频信号源。而由硬件电路构成的低频信号其性能难以令人满意，而且由于低频信号源所需的 RC要很大。大电阻，大电容在制作上有困难，参数的精度亦难以保证。体积大，漏电，损耗显著更是其致命的弱点。一旦工作需求功能有增加，则电
4、路复杂程度会大大增加。利用单片机采用程序设计方法来产生低频信号，其频率底线很低。具有线路相对简单，结构紧凑，价格低廉，频率稳定度高，抗干扰能力强，用途广泛等优点，并且能够对波形进行细微调整，改良波形，使其满足系统的要求。只要对电路稍加修改，调整程序，即可完成功能升级。此设计研究的主要内容和重点则是： 利用 AT89C51 单片机和两片DAC0832 数模转换器，组成数字式低频信号发生器二、研究方案（一）硬件电路的实现原理与构思1AT89C51 单片机控制两片 DAC0832 的原理图输出基准电压AT89C51单片机DAC0832DAC0832图 1.1 AT89C51 控制两片 DAC0832
5、 原理图因为 AT89C51 单片机自身便有一个 64K 的程序存储器，所以不用扩展外加程序存储器。由单片机编程即可由单片机输出所需要信号的数字量，再由D/A 转换器将数字量转化为模拟电流输出，通过运放转化为模拟电压输出。因为 D/A 数模转换器的最大输出电压是由其输入的基准电压来控制的，所以只要能控制 D/A 的基准电压便可以控制输出幅度，实现幅度可调。所以设计用两片 DAC0832 来输出信号，第一片 D/A 用来输出信号，第二片 D/A 用来控制第一片 D/A 的基准点压。其中用 P0 口作为两片 D/A 的数据总线，P2 口的P2.0 和 P2.1 口用来控制两片 D/A 的选通。2键
6、盘显示电路的构思由于本设计要求控制波形的幅度和频率，所需按键较多，所以设计选用 P1口来扩展 44 键盘。由于 44 键盘的设计已很普遍，所以在本文中不加以介绍。本设计中要求用数码管显示输出信号的幅度和频率等信息，而这些信息在信号输出的时候是不需要时刻改变的，所以设计中选用静态数码管显示，由单片机的串行通信口输出显示数据。这样可以节省单片机的端口来做其它的用途，给予了装置可优化性。AT89C51单片机 74LS164 74LS164数码管 数码管图 1.2显示电路方框图图中只给出两位数码管的显示，可以按要求任意扩展 N 位数码显示，每扩展一片 74LS164，可以增加一位 LED 显示器。所要
7、显示的数据由 RXD 串行发送出去，由 74LS164 转化为并行输出，再由 LED 显示。这样，在显示数据输送完毕之后，主程序可以不必扫描显示器，从而使 CPU 能用于其它工作。（二）软件设计的构思1幅度控制由于 D/A 数模转换器输出的最大幅度可以用其基准电压来控制，所以控制第二片 D/A 数模转换器输出给第一片 D/A 数模转换器的电压值就可控制信号幅度。因此，送入第二片的值是几个固定的值。由于 DAC0832 内部具有锁存器，所以只需向第二片 D/A 送值一次，直到下一次改变信号幅度。2频率控制单片机内部数据只有 0、1 之分，所产生的信号也都是离散信号。为了能够让单片机输出所需的数字
8、信号，我们采用对信号采样、量化的方法来实现由单片机产生所需信号。在本设计中，对信号的四分之一周期采样 19 个幅度值，通过反复查表来输出幅度值，而整个信号是通过正查表和逆向查表来实现的。采样的点越密，信号失真度也就越小。两次采样点的输出时间间隔是由定时、计数器来控制的，因此，通过控制不同的计数初值就可以控制整个信号的频率。计数时间= 信号周期 /72。计数次数 =计数时间/机器周期。对应的，计数初值=65536计数次数。单片机只能产生离散频率的信号，所以所得到的信号频率不是连续的，而是离散的频率点。由于这部分计算位数较多，不适合用单片机编程来计算计数初值，所以本设计中将各频率的计数初值算出，让
9、单片机按控制命令来查表控制频率。正弦波和三角波的频率控制方法都与上述方法相同，而方波的频率控制是半周期计数，经过半周期只需改变输出为最大或最小电平即可。本设计为低频信号发生器，在频率只有几十赫兹的时候计数次数将很大，因此计数器的工作方式选为工作方式 1，每次计数器溢出时需要重新装入计数初值。三 预期达到的目标（1）该装置用键盘控制输出方波、三角波、正弦波；（2）用键盘控制输出幅度和频率的变化，并将幅值和频率用数码管显示，幅度范围 1V5V，频率范围 010KHz。四、工作进度及安排 9月15日 11月1日：收集相关材料和开题报告撰写阶段。 11月1日12月1日：分析、研究课题，方案的初步设计。
10、 12月1日12月20日：方案实施和调式阶段。 12月20日1月10日： 在老师的指导下修改毕业设计，完成毕业论文。主要参考文献目录1 李勋，刘源.单片机实用教程M.北京：北京航空航天大学出版社，2000：1-200.2 李珍付，植桐.单片机原理与应用技术M.北京：清华大学出版社，2003：15-30.3 李朝清.单片机原理及接口技术M.北京：北京航空航天大学出版社，1999：150-173.4 潘永雄，沙河，刘向阳.电子线路 CAD 实用教程M.西安：西安电子科技大学出版社，2001：1-400.5 胡汉才.单片机原理及系统设计M.北京：清华大学出版社，2002：200-260.6 张迎新，
11、杜小平，樊桂花，雷道振.单片机初级教程M.北京：北京航空航天大学出版社，1999：1-256.7 戴梅鄂，史嘉权.微型计算机技术及应用M.北京：清华大学出版社， 2002：1-220.8 庄卉.锁相与频率合成技术M.北京：气象出版社，1996：155-159.9 宋树祥.数字移相式信号发生器A.桂林电子工业学院学报，2003，23(6)：14-17.10 张庆.程控信号源的数字调频设计B.电测与仪表，2001，38(428)：29-31.11 侯伯亭.VHDL 硬件描述语言与数字逻辑电路设计M.西安：西安电子科技大学出版社，2003：1-28912Analog Devices Inc. CMO
12、S 125 MHz Complete DDS Synthesizer Data Sheet. 1996 13 Vankka J.Spur reduction techniques in sine output direct digital synthesis, IEEE Proc.50th AFCS,1996.951-959Dr3uhd3uhd3u 断喉弩好多年课代表卡不都快递吧 4 坤角儿 4 进而 34 就可 4 蛕?D 脙#軟媁?vo 滂焜?蔣 鳄 N-P-觞?F 瀢?鷲 2SXWJ扱;$E 锴?咼?wb,O?hW 芀嚙C 八?迎 q?&锃?.楧 D 峘?wB 賛装 綄?衈瞹?嘁?尥?b
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