基于单片机的信号发生器开题报告.doc

内蒙古工业大学本科生毕业设计(论文)开题报告
学生姓名
白音那木拉
学 号
200880291011
班 级
电子08-3班
指导教师
王秀玲
职 称/学 位
副教授/硕士
题目名称
基于单片机的信号发生器设计
题目类型
装备装置类
题目的意义、目的：在计算机控制技术、电子技术飞速发展的今天，信号发生器的应用越来越广，对信号发生器的频率稳定度、频谱纯度、频率范围和输出信号的频率微调分辨率提出越来越高的要求，普通的频率源已经不能满足现代电子技术的高标准要求。国内外纷纷设计制作先进的信号发生器，从实用价值来看，各高校中信号发生器应用极为广泛，能够设计出低成本、高精度的信号发生器并推广使用具有非常重要的意义。
基于单片机的信号发生器的设计，以性价比相对较高的AT89C51单片机为核心，以简单、廉价的元器件构筑，能够产生高精度、高纯度的方波、三角波、锯齿波、正弦波，同时可以实现波形自由切换，以及频率和幅度在线调整。目前购买的信号发生器价格昂贵，功能强大，实际在高校开展实验过程中用到最多的是低频函数信号发生器。如果能够在高校实验领域应用本文设计的仪器取代它们，将具有重要的实际意义。
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工作进度安排（具体）：
第1阶段 第1～2周
接受毕业设计任务书，学习毕业设计（论文）要求及有关规定。
阅读指定的参考资料及文献（包括5～10万个印刷符号与课题或本专业相关的外文资料），完成开题报告、外文翻译任务。
第2阶段 第3～4周
学习单片机、信号发生器等相关知识；掌握并行D/A转换器DAC0832工作
原理及外围电路设计方法；掌握利用单片机产生方波、三角波、锯齿波、正弦波的程序
设计方法；
第3阶段 第5～7周
总体方案设计。
完成硬件电路设计：波形切换、频率调整、D/A转换、放大、滤波、单片机外围电路、显示电路等；
完成信号发生器的初步设计。
第8～10周
完成程序流程和程序设计, 基于Proteus isis进行仿真调试；
完善信号发生器的设计，并进行实验测试分析。
第4阶段 第11～12周
完成毕业论文。
完成毕业设计，全部成果交指导老师批阅。
第5阶段 第13周
毕业答辩。
指导教师意见：
指导教师签名：
年 月 日
注：表格根据所填内容可进行调整，可多页。

一、 设计总体方案
利用AT89S52单片机采用程序设计方法产生锯齿波，正弦波，矩形波，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，通过键盘来控四种波形的类型，频率变化，最终输出显示其各自的类型及数值

放大
电路
复位
电路
显示
电路
数/模转
换电路
按键
电路

单

片

机

低通滤波

波形
输出

图4.1 硬件原理框图
二．硬件各单元电路方案设计与选择
1、 单片机的选择
方案一：AT89S52芯片中只有一路模拟输出或几路模拟信号非同步输出，这种情况下CPU对DAC0832 执行一次写操作，则把一个数据直接写入DAC寄存器，DAC0832的输出模拟信号随之对应变化。输出波形稳定，精度高，滤波好，抗干扰效果好，连接简单，性价比高。
方案二：C8051F005单片机是完全集成的混合信号系统级芯片，具有与8051兼容的微控制器内核，与MCS-51指令集完全兼容。除了具有标准8052的数字外设部件，片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其他数字外设及功能部件，而且执行速度快。但其价格较贵
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。

以上两种方案综合考虑，选择方案一
2.键盘设计方案比较
方案一：矩阵式键盘。矩阵式键盘的按键触点接于由行、列母线构成的矩阵电路的交叉处。当键盘上没有键闭合时，所有的行和列线都断开，行线都呈高电平。当某一个键闭合时，该键所对应的行线和列线被短路。
方案二：独立式键盘。独立式键盘具有硬件与软件相对简单的特点，其缺点是按键数量较多时，要占用大量口线。
以上两种方案综合考虑，选择方案二。
3、D/A转换部分
由于单片机产生的是数字信号，要想得到所需要的波形，就要把数字信号转换成模拟信号，所以该文选用价格低廉、接口简单、转换控制容易并具有8位分辨率的数模转换器DAC0832。DAC0832主要由8位输入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换器以及输入控制电路四部分组成。但实际上，DAC0832输出的电量也不是真正能连续可调，而是以其绝对分辨率为单位增减，是准模拟量的输出。DAC0832是电流型输出，在应用时外接运放使之成为电压型输出。
根据对DAC0832的数据锁存器和DAC寄存器的不同的控制方式，DAC0832有三种工作方式：直通方式：单缓冲方式和双缓冲方式。选用直通方式。
4、显示部分电路设计
方案一：采用LCD数码管。LCD数码管由8的法官二极管组成，每只数码管轮流显示各自的字符。由于人眼的视觉，当每只数码管显示的时间间隔小于1／16S时人眼感觉不到闪动，看到的是每只数码管常亮。使用数码管显示编程较易，但要显示内容多，而且数码管不能显示字母。
方案二：采用LCD液晶显示器1602.其功率小，效果明显，显示编程容易控制，可以显示字母。
综合考虑选择第二个方案。
三、软件设计
采用AT89S52单片机，用编程的方法来产生四种波形，并通过编程来切换四种波形及波形频率的改变。信号发生器的软件设计包括按键处理程序、正弦波产生程序、方波产生程序、三角波产生程序、锯齿波产生程序几个主要部分。主程序的主要功能接收用户键盘输入的数据(信号参数的预制、选择)和控制指令，单片机发送数据及控制指令，按要求输出信号。

开始

调用初始化程序

键盘扫描是否有按键按下

正弦波

三角波
锯齿波
方波

是否有其它按键按下

显示频率
显示波形
生成波形

有无频率变化
有无按键按

四．仿真调试
当硬件电路和软件部分均整理完毕后，则将编写好的软件程序放在ISIS软件环境下将硬件与软件结合进行仿真调试。