《基于单片机的波形发生器--文献综述--姜东.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的波形发生器--文献综述--姜东.doc（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、毕业设计（论文）文献综述题 目:基于单片机的波形发生器的设计 英文题目: The Design Of Based-on Single Chip Waveform Generator系 部 : 电气工程系_ 专 业: 电子科学与技术_班 级: 08电科（1）班_ 学 号: 200831025_ 姓 名: 姜 东 东_指导老师: 陈 素_填表日期：2012-2-18_1、 前言部分 波形发生器是电子技术领域中常见的信号源之一，在测量、自动控制、通信、广播和热处理等许多技术领域有着广泛的应用。波形发生器有产生三种或多种波形的波形发生器，使用的器件可以是分立器件，也可以采用集成电路。传统的常用信号发生
2、器绝大部分是由模拟电路构成的，但这种模拟信号发生器用于低频信号输出往往需要的RC值很大，这样不但参数准确度难以保证，并且体积和功耗都很大，并随着计算机在社会领域的渗透，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统函数信号发生器日益更新，单片机能产生高精度 快速变换频率 输出波形失真小的优先选用技术。函数信号发生是各种测试和实验过程中不可缺少的工具，在通讯、测量、雷达、控制、教学等领域应用十分广泛。不论在生产 科研还是教学上，信号发生器都是电子工程师信号仿真实验的最佳工具，并且，单片机设计的信号发生器克服传统方法的缺点，能输出更好波形。本课题采用的是以89S52为核心，结合DAC0808实现程控
3、一般波形的低频信号输出，可产生方波、三角波、正弦波、锯齿和脉冲波等多种波形，波形的周期可用程序改变，具有线路简单 结构紧凑 性能优越等特点，并且它具有功能丰富稳定、价格便宜、操作方便特点，具有一定的推广作用。2、主题部分2.1波形发生器历史发展状况2.1.1现代波形技术分析随着电子技术，尤其是军事电子技术革新带来的新体制武器装备的发展与应用，电子信号频率上限、信号带宽和调制带宽不断拓展，调制种类不断增加，波形任意化程度加剧，频率分辨力和捷变速度大幅提高。这一信号日益复杂化的趋势，对作为电子测试领域两大根本-信号产生与获取技术，提出了新的挑战。 以高速数字采样为核心的时域测试正在成为现代电子测试
4、技术的主流方向，波形产生与获取技术也不例外。现代波形技术着眼于高速任意波形发生器、宽带高精度数字化仪、宽带数字存储示波器等高性能测试仪器的技术实现。2.1.2国内波形发生器的设计方案比较 方案一：采用单片函数发生器（如8038），8038可同时产生正弦波、方波等，而且方法简单易行，用D/A转换器的输出来改变调制电压，也可以实现数控调整频率，但产生信号的频率稳定度不高。方案二：采用锁相式频率合成器，利用锁相环，将压控振荡器（VCO）的输出频率锁定在所需频率上，该方案性能良好，但难以达到输出频率覆盖系数的要求，且电路复杂。方案三：采用单片机编程的方法来实现。该方法可以通过编程的方法来控制信号波形的
5、频率和幅度，而且在硬件电路不变的情况下，通过改变程序来实现频率的变换。此外，由于通过编程方法产生的是数字信号，所以信号的精度可以做的很高。鉴于方案一的信号频率不够稳定和方案二的电路复杂，频率覆盖系数难以达标等缺点，所以决定采用方案三的设计方法。它不仅采用软硬件结合，软件控制硬件的方法来实现，使得信号频率的稳定性和精度的准确性得以保证，而且它使用的几种元器件都是常用的元器件，容易得到，且价格便宜，使得硬件的开销达到最省。2.1.3 输出波形频率的提高在过去，频率极限常常使任意波形发生器限于地质的、生物的和机械领域的应用，在这些应用中，波形可能是复杂的，但通常是低的频率，较新的任意波形发生器已能提
6、供M Hz频率的波形， 从而打开了诸如通讯 计算机和显示等应用领域。提高任意波形发生器输出频率， 需要高速的存储器和高速的D/A转换器。2.1.4 波形产生 在波形产生方面，由于受DAC转换速度和固有特性限制，采用数字采样技术产生波形的最高频率和频谱纯度都较低，其应用受到一定限制。但由于传统信号产生方式难以穷尽测试所需的千差万别的复杂波形，数字取样技术在任意波形产生中成为不可替代的选择，其核心是数字直接频率合成(DDS)技术。基于DDS技术产生任意波形产生技术具有频率分辨率高、频率切换速度快、频率切换时保持连续等优点，在通信、雷达及对抗等领域得到了广泛应用。高性能任意波形发生器能够生成或复现理
7、想的、无失真“现实”信号，产生具有噪声和抖动、预加重、多电平、宽带RF和快速变化等特性的信号，在设计和测试流程中至关重要。 为了在保证信号质量的前提下降低查找表的规模，针对正弦信号的产生，各国学者广泛研究了各种波形压缩算法，如Nicholas提出的基于数字优化的方法、CORDIC算法、泰勒级数近似、双三角近似等。 2.2波形发生器当前现状分析2.2.1波形获取 在波形获取方面，数字采样技术应用极为广泛，数字电压表、数字存储示波器(DSO)、数字化仪、波形分析仪等仪器的技术实现几乎完全依赖采样技术；而基于数字中频技术的实时频谱分析仪、无线通信分析仪等测试仪器中，数字取样和实时信号处理技术已成为整
8、个技术体系中的核心。而且，随着AD取样速率和精度的不断提升，以及DSP理论与技术的日益成熟，射频微波测试仪器的实现技术也正从以传统扫频技术为核心向以数字取样和实时处理技术为核心转变，基于实时采样的时域测试仪器，如数字示波器、高精度数字化仪等正在成为现代电子仪器的主流发展方向，孕育着电子仪器体系和测量方法的重要变革。 观察电信号随时间变化情况的示波器最初完全是模拟式仪器，模拟示波器接受模拟信号的输入，并以模拟形式显示信息。这种模拟示波器曾经广泛应用于各个领域。随着半导体器件的发展和数字处理技术的发展，数字示波器成为了主流。 如今示波器技术瞬息万变，示波器的最新应用也层出不穷。根据各个行业需求有所
9、不同，示波器也有着多种发展趋势。2.2.2 多时域测量 在多媒体、网络及机械电子等相关设备的开发中, 被测量的信号不再是简单重复的波形, 而且常常包含着连续的信息。这种信号的实例包括光盘信号、二以及各种其他串行总线信号。多数情况下, 这些信号均属于多时域信号。信号具有多种不同周期的成分, 具有多重时间轴。我们的仪器努力为这种多时域信号的测量与分析增加更多有效的功能。2.2.3 便携性以往，性能高的示波器体积都很庞大，便于携带的示波器性能又较低，而用户只能选择二者之一。且通常情况下，闪速转换器用于高速A/D转换，但原理上要求比较器也具有同样多的位数，这就出现了电路规模大，功率消耗高的缺点。A/D
10、转换器是决定波形测量仪器的产品规格的重要因素，开发低功耗的高速A/D转换器一直是人民多年来的梦想。随着级联式结构的A/D转换器的开发，梦想终于成真。2.2.4 实用性 而随着智能化的普及，数字示波器也需要多种智能功能，比如数学函数，波形放大，滚动，数据存储和加载功能。从这个角度来讲，数字示波器还有很大的发展空间。对于前述的多时域测量，不仅提供大内存的波形捕获功能，而且允许用户在不丢失整体和部分波形关系的情况下滚动显示数据，并使滚动操作和显示更新的响应时间尽可能短。因此，仪器的实用性也是人们始终不懈的追求。2.3波形发生器趋势预测2.3.1 数据处理功能 而在追求波形获取仪器的便携性的同时，强大
11、的数据处理功能也是未来发展的一大主流趋势。为实现这一功能，需要使用强大的数据处理电路，这也依靠于半导体技术的进步以及在结构方面的继续改进。 2.3.2 任意波形发生器 波形发生器的发展趋势是更高取样率，更高分辨率和更大存储量，目前实时带宽超过1GHz的产品比较少，而且分辨率只有8位，不能满足快速发展的移动通信和高速网络的测量要求。与数字存储示波器相比，任意波形发生器的全面指标存在明显差距，前者的取样率达到20GS/s和带宽6GHz，后者的取样率是4.8GS/s和带宽2GHz。任意波形发生器首先要赶上数字存储示波器，然后再往前发展，因为在电路构成方面，任意波形发生器的核心部件是高速数/模转换器，
12、它的工艺潜力还很大，显然缺少的是市场需求。3、总结部分本论文设计是基于单片机的函数信号发生器，主要是以软件为主，硬件为辅。能实现输出正弦波 方波 三角波等波形。回顾起此次单片机的文献综述的编写，我仍感慨颇多，从选题到定稿，从理论到实践，在好几个星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次毕业设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。通过这次课程设
13、计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。这次毕业设计的综述终于顺利完成了，感谢大家。4、参考文献1 许庆山等编. 电路、信号与系统.M 北京：航空工业出版社，2002，22-56.2 Sullvan G J. Rate-distortion optimization for video compression.J IEEE Signal Processing. Mag., 1998, 15(6): 74-903 Bentley, John P. Priniple of Measurement Systems,P Longman, London and NewYork, 20044 相迎军,李兴
14、城,李传军. 基于AT89C4051单片机的专用信号发生器设计与应用J. 微计算机信息 , 2004,(11) . 5 朱蓉,郑建华. 基于MCS-51单片机定时精确控制的研究J. 现代电子技术 , 2005,(17) . 6 张倩,邝涛. MCS51系列单片机的三种并行通信方法J. 新乡教育学院学报 , 2004,(03) . 7 李朝青.单片机原理及接口技术M.第三版.北京航空航天大学出版社.2005-10.8 马俊,陈学煌,段新文. 一种基于单片机数字式调幅波信号发生器J. 青海大学学报(自然科学版) , 2005,(01) . 9 胡学武. 用AT89C51实现超低频任意函数发生器J.
15、 现代电子技术 , 2005,(17) 10 张李勇,陈朗,张飞舟. 基于8051单片机的双通道波形发生器的设计与实现J. 计算机工程与应用 , 2004,(08) . 11 张静,李廷军,刘长茂,郭海燕. 基于DDS的高分辨率信号发生器的实现J. 现代电子技术 , 2004,(14) . 12 李圣良. 程控信号发生器的设计J. 九江职业技术学院学报 , 2004,(02) . 13 冯杰. 任意波形发生器J. 电子世界 , 2004,(07) . 14 张鹏 ,陈健. 一种高精度波形发生器的设计J. 单片机与嵌入式系统应用 , 2005,(01) . 15 高明卿,柴钰,宋先文,刘开求. 一种单片机可程控多功能波形发生器的设计J. 西安科技学院学报 , 2004,(02) .
