基于單片機的函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計的開題報告

1、*本科學生畢業(yè)設(shè)計(論文)開 題 報 告系（分院）： * 課題名稱： 基于單片機的函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計專 業(yè)： 電 子 信 息 工 程 班 級： 電信* 學號：* 學生姓名： 王 剛 指導(dǎo)教師： 施耐庵 職稱： 助教 日 期： 2012年12月23日 一、畢業(yè)設(shè)計（論文）選題的目的和意義信號發(fā)生器亦稱函數(shù)發(fā)生器，主要作為實驗用信號源，是現(xiàn)今各種電子電路實驗設(shè)計應(yīng)用中必不可少的儀器設(shè)備之一。目前，市場上常見的波形發(fā)生器多為純硬件的搭接而成，波形種類多為鋸齒、正弦、方波、三角等波形。用分立元件組成的函數(shù)發(fā)生器，通常是單函數(shù)發(fā)生器且頻率不高,其工作不很穩(wěn)定,不易調(diào)試;用集成芯片的函數(shù)發(fā)生器，可達到較高的

2、頻率和產(chǎn)生多種波形信號,但電路較為復(fù)雜且不易調(diào)試。利用單片集成芯片的函數(shù)發(fā)生器，能產(chǎn)生多種波形,達到較高的頻率,且易于調(diào)試;利用專用直接數(shù)字合成dds 芯片的函數(shù)發(fā)生器，能產(chǎn)生任意波形并達到很高的頻率,但成本較高。當今是科學技術(shù)及儀器設(shè)備高度智能化飛速發(fā)展的信息社會，電子技術(shù)的進步，給人們帶來了根本性的轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)代電子領(lǐng)域中，單片機的應(yīng)用正在不斷的走向深入，這必將導(dǎo)致傳統(tǒng)控制與檢測技術(shù)的日益革新。單片機構(gòu)成的儀器具有高可靠性、高性能價格比，在智能儀表系統(tǒng)和辦公自動化等諸多領(lǐng)域得以極為廣泛的應(yīng)用，并走入家庭，從洗衣機、微波爐到音響汽車，處處可見其應(yīng)用。因此，單片機技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用水平已逐步成為一個國

3、家工業(yè)發(fā)展水平的標志之一。信號發(fā)生器作為一種常見的應(yīng)用電子儀器設(shè)備，傳統(tǒng)的一般可以完全由硬件電路搭接而成，如采用555振蕩電路發(fā)生正弦波、三角波和方波的電路便是可取的路徑之一，不用依靠單片機。但是這種電路存在波形質(zhì)量差，控制難，可調(diào)范圍小，電路復(fù)雜和體積大等缺點。在科學研究和生產(chǎn)實踐中，如工業(yè)過程控制，生物醫(yī)學，地震模擬機械振動等領(lǐng)域常常要用到低頻信號源。而由硬件電路構(gòu)成的低頻信號其性能難以令人滿意，而且由于低頻信號源所需的rc要很大。大電阻，大電容在制作上有困難，參數(shù)的精度亦難以保證。體積大，漏電，損耗顯著更是其致命的弱點。一旦工作需求功能有增加，則電路復(fù)雜程度會大大增加。利用單片機采用程序

4、設(shè)計方法來產(chǎn)生低頻信號，其頻率底線很低。具有線路相對簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，價格低廉，頻率穩(wěn)定度高，抗干擾能力強，用途廣泛等優(yōu)點，并且能夠?qū)Σㄐ芜M行細微調(diào)整，改良波形，使其滿足系統(tǒng)的要求。只要對電路稍加修改，調(diào)整程序，即可完成功能升級。此設(shè)計研究的主要內(nèi)容和重點則是： 利用at89c51單片機和兩片dac0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器，組成數(shù)字式低頻信號發(fā)生器二、研究方案（一）硬件電路的實現(xiàn)原理與構(gòu)思1at89c51單片機控制兩片dac0832的原理圖輸出基準電壓at89c51單片機dac0832dac0832圖1.1 at89c51控制兩片dac0832原理圖因為at89c51單片機自身便有一個64k的程序存儲

5、器，所以不用擴展外加程序存儲器。由單片機編程即可由單片機輸出所需要信號的數(shù)字量，再由d/a轉(zhuǎn)換器將數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬電流輸出，通過運放轉(zhuǎn)化為模擬電壓輸出。因為d/a數(shù)模轉(zhuǎn)換器的最大輸出電壓是由其輸入的基準電壓來控制的，所以只要能控制d/a的基準電壓便可以控制輸出幅度，實現(xiàn)幅度可調(diào)。所以設(shè)計用兩片dac0832來輸出信號，第一片d/a用來輸出信號，第二片d/a用來控制第一片d/a的基準點壓。其中用p0口作為兩片d/a的數(shù)據(jù)總線，p2口的p2.0和p2.1口用來控制兩片d/a的選通。2鍵盤顯示電路的構(gòu)思由于本設(shè)計要求控制波形的幅度和頻率，所需按鍵較多，所以設(shè)計選用p1口來擴展4×4鍵盤。由

6、于4×4鍵盤的設(shè)計已很普遍，所以在本文中不加以介紹。本設(shè)計中要求用數(shù)碼管顯示輸出信號的幅度和頻率等信息，而這些信息在信號輸出的時候是不需要時刻改變的，所以設(shè)計中選用靜態(tài)數(shù)碼管顯示，由單片機的串行通信口輸出顯示數(shù)據(jù)。這樣可以節(jié)省單片機的端口來做其它的用途，給予了裝置可優(yōu)化性。at89c51單片機74ls16474ls164數(shù)碼管數(shù)碼管圖 1.2顯示電路方框圖圖中只給出兩位數(shù)碼管的顯示，可以按要求任意擴展n位數(shù)碼顯示，每擴展一片74ls164，可以增加一位led顯示器。所要顯示的數(shù)據(jù)由rxd串行發(fā)送出去，由74ls164轉(zhuǎn)化為并行輸出，再由led顯示。這樣，在顯示數(shù)據(jù)輸送完畢之后，主程序

7、可以不必掃描顯示器，從而使cpu能用于其它工作。（二）軟件設(shè)計的構(gòu)思1幅度控制由于d/a數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的最大幅度可以用其基準電壓來控制，所以控制第二片d/a數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出給第一片d/a數(shù)模轉(zhuǎn)換器的電壓值就可控制信號幅度。因此，送入第二片的值是幾個固定的值。由于dac0832內(nèi)部具有鎖存器，所以只需向第二片d/a送值一次，直到下一次改變信號幅度。2頻率控制單片機內(nèi)部數(shù)據(jù)只有0、1之分，所產(chǎn)生的信號也都是離散信號。為了能夠讓單片機輸出所需的數(shù)字信號，我們采用對信號采樣、量化的方法來實現(xiàn)由單片機產(chǎn)生所需信號。在本設(shè)計中，對信號的四分之一周期采樣19個幅度值，通過反復(fù)查表來輸出幅度值，而整個信號是通過

8、正查表和逆向查表來實現(xiàn)的。采樣的點越密，信號失真度也就越小。兩次采樣點的輸出時間間隔是由定時、計數(shù)器來控制的，因此，通過控制不同的計數(shù)初值就可以控制整個信號的頻率。計數(shù)時間=信號周期/72。計數(shù)次數(shù)=計數(shù)時間/機器周期。對應(yīng)的，計數(shù)初值=65536計數(shù)次數(shù)。單片機只能產(chǎn)生離散頻率的信號，所以所得到的信號頻率不是連續(xù)的，而是離散的頻率點。由于這部分計算位數(shù)較多，不適合用單片機編程來計算計數(shù)初值，所以本設(shè)計中將各頻率的計數(shù)初值算出，讓單片機按控制命令來查表控制頻率。正弦波和三角波的頻率控制方法都與上述方法相同，而方波的頻率控制是半周期計數(shù)，經(jīng)過半周期只需改變輸出為最大或最小電平即可。本設(shè)計為低頻信

9、號發(fā)生器，在頻率只有幾十赫茲的時候計數(shù)次數(shù)將很大，因此計數(shù)器的工作方式選為工作方式1，每次計數(shù)器溢出時需要重新裝入計數(shù)初值。三 預(yù)期達到的目標（1）該裝置用鍵盤控制輸出方波、三角波、正弦波；（2）用鍵盤控制輸出幅度和頻率的變化，并將幅值和頻率用數(shù)碼管顯示，幅度范圍1v5v，頻率范圍010khz。四、工作進度及安排 9月15日 11月1日：收集相關(guān)材料和開題報告撰寫階段。 11月1日12月1日：分析、研究課題，方案的初步設(shè)計。 12月1日12月20日：方案實施和調(diào)式階段。 12月20日1月10日： 在老師的指導(dǎo)下修改畢業(yè)設(shè)計，完成畢業(yè)論文。主要參考文獻目錄1 李勛，劉源.單片機實用教程m.北京：

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