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1、湖 南 科 技 大 学毕 业 设 计（ 论 文 ）题目基于单片机的混沌信号发生器作者学院信息学院专业通信工程学号指导教师二一一年 六月 五 日湖南科技大学毕业设计（论文）摘 要混沌来自于非线性动力系统，而动力系统描述任意随时间发展变化的过程。这样的系统产生于生活的各个方面。人们把在某些确定性非线性系统中，不需要附加任何随机因素，由于系统内部非线性的相互作用所产生的类随机现象称为混沌。混沌现象的发现使人们认识到客观事物的运动存在更为普遍意义的形式，即无序的非线性的混饨，它已经成为确定论和概率论之间由此及彼认识上的桥梁。本文主要介绍了基于单片机AT89S52的方波、锯齿波、三角波的信号发生器，然后
2、介绍了基于单片机的混沌信号发生器。关键词：信号发生器；混沌现象；AT89S52单片机；Logistic混沌信号；iABSTRACTChaos from nonlinear dynamic system, and power system represent any development process of over time. This system produced in all aspects of life. People put in some certainty nonlinear system, does not need additional any random facto
3、rs, because the system of internal nonlinear interaction of generated random phenomenon known as chaotic. The discovery of chaos phenomena in people to realize the objective things more universal meaning sport existence form of nonlinear, namely, the mix Tun disorder, it has already become determine
4、d between theory and the theory of probability to draw inferences on the understanding of Bridges.This paper mainly introduces the square wave, based on the monolithic integrated circuit AT89S52 sawtooth wave, triangle wave signal generator based on single chip, then introduces the chaotic signal ge
5、nerator.Keywords: chaotic system; AT89S52 SCM; Logistic chaotic system;ii目录摘 要iABSTRACTii第1章 绪论- 1 -1.1混沌学的发展历史- 1 -1.2混沌电子电路的发展及研究现状- 1 -1.3信号发生器- 2 -1.4 信号发生器中的数模转换- 3 -1.5 研究背景及其意义- 5 -第2章 混沌理论基础- 6 -2.1混沌的基本概念- 6 -2.1.1混沌的定义- 6 -2.1.2混沌的有关名词- 6 -2.1.3混沌的特征- 7 -2.1.4通向混沌的道路- 7 -2.2混沌系统的研究方法- 8 -第
6、3章 基于单片机的信号发生器的设计- 10 -3.1 单片机最小系统- 10 -3.2 基于单片机的方波，锯齿波，三角波的信号发生器- 12 -3.2.1技术指标- 12 -3.2.2 操作设计- 12 -3.2.3 硬件设计- 12 -3.2.4软件设计- 13 -3.2基于AT89S52单片机的一维混沌系统信号发生器的设计- 18 -3.2.1 AT89S52 单片机介绍- 19 -3.2.2 DAC0832 介绍- 22 -3.2.3 Logistic混沌信号发生器电路设计- 24 -结束语- 27 -参考文献- 28 -致 谢- 30 -3 3.2 波形发生器电路设计核心：DAC083
7、24 程序设计4.1 方波发生器程序设计1)程序功能2)程序算法3)程序流程图4)程序清单4.2 三角波.1)程序功能2)程序算法3)程序流程图4)程序清单4.3 锯齿1)程序功能2)程序算法3)程序流程图4)程序清单4.4正弦1)程序功能2)程序算法3)程序流程图4)程序清单4.5 logistic混沌信号发生器程序设计1)程序功能2)程序算法3)程序流程图4)程序清单iv第1章 绪论1.1混沌学的发展历史非线性科学是一门研究非线性现象共性的基础科学，其研究涉及对确定性与随机性，偶然与必然，有序与无序，量变与质变，整体与局部等数学范畴和哲学概念的再认识。混沌理论是非线性科学最重要的成就之一。
8、“混沌”的发现冲破了传统的决定性观念，著名物理学家福特(J.Ford)认为混沌的发现是继相对论、量子力学之后，20世纪物理学的第三次革命。所谓混沌是指在确定性系统中出现的一种貌似无规则、类似随机的现象，是非线性动力学系统所特有的一种运动形式。半个世纪以来，人们对混沌现象的自然规律及其在自然科学和社会科学中的表现有了广泛而深刻的认识，现在，人们已经把混沌作为一门应用技术来研究。由于混沌理论在信息科学、医学、生物、工程等领域具有很大的应用潜力及发展前景，结合日益发达的计算机技术，使得它成为学术研究焦点。混沌理论基础可追溯到19世纪末创立的定性理论，但真正得到发展是在20世纪70年代以后，尤其是80
9、年代以后，混沌的研究渐成燎原之势。1903年，法国数学家Poincare在他的科学与方法一书中提出Poincare猜想，指出三体问题中，在一定范围内其解是随机的。实际上这是一种保守系统中的混沌，从而Poincare成为世界上最先了解混沌存在可能性的第一位学者。1960年前后，非线性科学得到突飞猛进的发展，Kolmogorov与Arnold及Moser深入研究了Hamiton系统（或保守系统）的稳定性，得出了著名的KAM定理，KAM定理为揭示Hamiton系统中KAM环面的破坏以及混沌运动奠定了基础。1963年，美国气象学家Lorenz在大气科学杂志上发表了决定性的非周期流一文，给出混沌的第一个
10、例子。在Lorenz的天气模型中，他给出一个形象的比喻：“巴西的一只蝴蝶扇动几个翅膀，可能会在美国得克萨斯州引起一场龙卷风”，这就是著名的“蝴蝶效应”。1964年，Hemon等人发现了Hemon吸引子，Ruelle和Takens提出“奇怪吸引子”的名词，为20世纪70年代混沌理论的研究做好了重要的数学理论准备。1975年，中国学者李天岩和美国数学家J.约克（Yorke）发表了周期3蕴含混沌的著名论文，被认为是混沌的第一次正式表达。20世纪80年代，混沌科学得到进一步发展，90年代，混沌科学与其他学科相互渗透，打破了各门学科的界限。从此，混沌在工程、数学、物理、化学、生物、医学、经济以至社会科学
11、等众多领域蓬勃开展，已提出了多种控制混沌的方法，诸如参数扰动方法、纳入轨道和强迫迁徙方法、工程反馈控制方法以及混沌同步等等。在理论上，非线性动力学关于分叉、混沌、稳定流形等也有较深入的研究。1.2混沌电子电路的发展及研究现状八十年代以来，混沌研究已发展成为一个具有明确的研究对象和基本课题、独特的概念体系和方法论框架的学科。随着相关理论的不断完善，混沌的研究也越来越深入。直到目前，有关非线性系统中混沌产生的机制、产生混沌的系统等仍是研究的热点内容之一。虽然几乎在所有的科学领域都发现了混沌现象，但到目前为止最完美的混沌曲线还是在混沌电路中实现的。这一方面是由于电路学是被研究得最为透彻、理论最为完善
12、的领域之一；另一方面，电路中各元器件的参数可以很方便地改变，人们可以用最低的成本从各个角度研究混沌。80年代初，P.Linsay 通过对变容二极管的二阶非自治电路的研究，在实际物理系统中验证了Feigenbaum的倍周期分岔通向混沌的理论。1983年，加州伯克利大学的蔡少棠(L.O.Chua)教授提出了一种自治型混沌电路“蔡氏电路”(chuas circuit)，“蔡氏电路”中的关键元件是非线性电阻，由于它的伏安特性是分段线性函数，所以导致了混沌、尤其是奇异吸引子的各种形态。随着对混沌认识的不断加深，人们在对混沌现象、产生机制等进一步研究的同时，逐步转向混沌应用的研究。目前，混沌电子电路的应用
13、主要有以下几方面:1混沌通信这主要是因为混沌对初始条件和参数极端敏感，频谱类似噪声，有极好的随机性，特别是目前的数字通信，利用数字混沌进行保密通信有着其它保密系统所不能比拟的性能。2电力电子电路混沌现象对于电气系统或者电子系统来说，许多学者对电气系统和电子系统的混沌现象进行了初步地研究。美国科学家Kopell将一个三机系统变换为一个两自由度系统，用Melnikov方法研究混沌现象，开创了一个崭新的研究领域。E.Konbclh等人研究了单机直流发电机中的径向扩散磁场电流时，所建立的电机模型可以简化为类Lorenz模型。在电源调制系统中，如果开关控制被反馈控制所支配，DC-DC变频电路就会出现各种
14、分岔和混沌行为。尤其在广泛使用的高频脉宽调制(PWM)电路中，大量混沌现象己经被数学仿真和实验模拟所证实。3其它领域混沌信号发生器及其集成化研究除了保密通信、电力电子领域以外，混沌电路还被用字迹识别、手语识别、弱信号检测等。1.3信号发生器 信号发生器是提供各种测量所需信号的仪器，它是一种常用的信号源，广泛应用于电子电路自动控制和科学实验等领域。在分析电子线路时，常常需要了解输出信号与输入信号之间的关系，为此信号发生器产生一个信号来激励系统，一遍观察分析它对激励信号的反应。自十九世纪六十年代以来，信号发生器有了迅速的发展。出现了函数发生器 扫频信号发生器 合成信号发生器 程控信号发生器等新种类
15、，各类信号发生器的主要性能指标也都有了大幅度的提高，同时在简化机械结构 小型化 多功能等方面也有了显著的进展。 信号发生器是一种能产生标准信号的电子仪器，是工业生产和电工 电子实验中常用的电子仪器之一。信号发生器种类较多，性能各有差异但它们都可以产生不同频率的正弦波，调幅波调频波信号，以及各种频率的方波 三角波 锯齿波和正负脉冲信号等。利用信号发生器输出的信号，可以对元器件的性能及参数进行测量，还可以对电工和电子产品进行指数验证，参数调整及性能鉴定。在多数电路传递网络中，电容与电感组合电路及信号调制器的频率，相位的检测都可以得到广泛的应用。首信号发生器可以分为通用和专用两大类。专用信号发生器主要是为了某种特殊的测量
