基于51單片機(jī)波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)開題報(bào)告.docVIP

合肥師范學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告裝訂線（學(xué)生用表）課題基于51單片機(jī)波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 系部電子信息工程學(xué)院專業(yè)電子信息工程學(xué)科工學(xué)學(xué)生屠寶軒指導(dǎo)教師吳劍威一、 課題的來(lái)源、背景及意義(1)來(lái)源：科研/生產(chǎn)(2)背景:單片機(jī)是再20世紀(jì)70年代中期發(fā)展起來(lái)的一種大規(guī)模集成電路芯片，是由中央處理器（CPU），ROM、RAM芯片及I/O接口和一些外圍電路等通過(guò)印刷版總線連接在一起的一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。信號(hào)發(fā)生器是一種作為激勵(lì)源或者信號(hào)源的電子設(shè)備，它能夠產(chǎn)生各種各樣的波形和頻率，其在教學(xué)實(shí)驗(yàn)，生產(chǎn)實(shí)踐和科技領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，是最普遍使用的電子儀器之一。對(duì)于電子類專業(yè)的學(xué)生，除了學(xué)習(xí)理論知識(shí)外，還必須將所學(xué)的理論知識(shí)付諸實(shí)踐，在實(shí)踐中應(yīng)用理論知識(shí)，提高動(dòng)手能力，從而提高發(fā)現(xiàn)，解決問題的能力，所以試驗(yàn)是必不可少的環(huán)節(jié)，而信號(hào)波形發(fā)生器是實(shí)驗(yàn)過(guò)程最普遍，最基本，也是應(yīng)用最廣泛的電子設(shè)備之一，本研究不是針對(duì)高端的信號(hào)發(fā)生器開發(fā)，而是從降低經(jīng)濟(jì)成本，操作方便簡(jiǎn)單，輸出波形實(shí)用角度出發(fā)，研究一套設(shè)備。 (3)意義：傳統(tǒng)的正弦信號(hào)源根據(jù)實(shí)際需要一般價(jià)格昂貴，低頻輸出時(shí)性能不好且不便于自動(dòng)調(diào)節(jié)，工程實(shí)用性較差?，F(xiàn)在利用單片機(jī)的優(yōu)越性，制作一種體積小，實(shí)用性強(qiáng)，使用方便的低頻信號(hào)發(fā)生器，以AT85C51單片機(jī)為核心，結(jié)合低俗D/A轉(zhuǎn)換器，通過(guò)設(shè)計(jì)與編程實(shí)現(xiàn)了正弦波、方波、鋸齒波的產(chǎn)生及其自由切換以及頻率、相位的可調(diào)與多相波的同時(shí)輸出。二、國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀信號(hào)波形發(fā)生器歷史非常的久遠(yuǎn)，它產(chǎn)生于上個(gè)世紀(jì)20年代，那會(huì)，電子設(shè)備剛剛誕生，隨后，雷達(dá)發(fā)展了起來(lái)，通信技術(shù)也在不斷地發(fā)展，到了40年代，標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器開始出現(xiàn)，它的出現(xiàn)主要是為了進(jìn)行各種接收機(jī)的測(cè)試，使信號(hào)發(fā)生器誕生之初主要是用來(lái)做定性分析的，隨著使用的要求不斷提升，慢慢發(fā)展成為了定量分析的測(cè)量?jī)x器，還是在這個(gè)時(shí)期，脈沖信號(hào)發(fā)生器也出現(xiàn)了，這個(gè)主要是用于脈沖方面的測(cè)量的，上面說(shuō)的這些信號(hào)波形發(fā)生器都是早期的一些產(chǎn)品，復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，比較大的功率，比較簡(jiǎn)單的電路，速度發(fā)展總體是比較慢的1。這種發(fā)展速度一直持續(xù)到1964年，第一臺(tái)全電子晶體管做的信號(hào)發(fā)生器出現(xiàn)。從60年代以后，信號(hào)波形發(fā)生器的發(fā)展速度就開始加快了，有個(gè)代表產(chǎn)品，那就是函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，但是模擬的電子方面的技術(shù)在這段時(shí)期是占主要的，組成的部分一般都是分立元件，或者是采用模擬的集成方面的電路，電路結(jié)構(gòu)相比于60年代以前，要復(fù)雜了，產(chǎn)生的波形就多了一些，比如有方波、正弦波、三角波，還有了鋸齒波，但是波形還是比較簡(jiǎn)單的，加上模擬電路會(huì)產(chǎn)生較大的漂移，輸出波形的穩(wěn)定性還是比較差的，70年代又是一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，出現(xiàn)了微控制器，這個(gè)時(shí)候信號(hào)波形發(fā)生器的功能就開始強(qiáng)大了起來(lái)，波形的產(chǎn)生也比較復(fù)雜了。對(duì)信號(hào)波形發(fā)生器而言，軟件成為這個(gè)時(shí)期的主要特征，通過(guò)程序用微控制器進(jìn)行相應(yīng)的處理就能方便靈活的獲得一些簡(jiǎn)單的信號(hào)波形，當(dāng)然這種方式也是有缺陷的，那就是波形輸出的頻率不會(huì)很高，產(chǎn)生這個(gè)原因主要是處理器的工作速度問題，當(dāng)然還是有一些方法來(lái)提高輸出頻率的，比如，軟件方面的改進(jìn)讓它的工作周期縮短，但是這些方法比較有限，硬件電路才是改進(jìn)的關(guān)鍵所在。慢慢的計(jì)算機(jī)技術(shù)，現(xiàn)代電子技術(shù)，信號(hào)處理技術(shù)發(fā)展起來(lái)了，數(shù)字化技術(shù)開始進(jìn)行滲透和普及，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)開始逐漸的替代傳統(tǒng)的模擬信號(hào)處理技術(shù)，儀器的處理能力開始不斷提升，測(cè)量的精度高了，準(zhǔn)確度高了，速度也提上去了，展現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)非常多，從這個(gè)時(shí)候開始，社會(huì)進(jìn)入數(shù)字信號(hào)發(fā)生器時(shí)代發(fā)展迅猛2。三、研究目標(biāo)本課題在理論分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)由四大模塊組成：D/A波形發(fā)生模塊，數(shù)碼管顯示模塊鍵盤輸入模塊，波形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。波形的產(chǎn)生通過(guò)單片機(jī)內(nèi)的程序?qū)崿F(xiàn)，采用D/A轉(zhuǎn)換器來(lái)控制輸出，第一片用于輸出波形，第二片用于控制第一片的參考電壓，將第二片的輸出作為第一片參考電壓，以便由程序來(lái)控制輸出波形的幅值變化，從而實(shí)現(xiàn)波形幅值的改變。頻率的產(chǎn)生由硬件實(shí)現(xiàn)，頻率的變化由程序來(lái)控制，通過(guò)改變定時(shí)器的初值來(lái)改變輸出波形相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔，從而實(shí)現(xiàn)波形頻率的改變。波形的合成也通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)，具有很高的精度和線性組合的靈活性。四、研究?jī)?nèi)容、方法及手段1、研究?jī)?nèi)容本設(shè)計(jì)主要研究?jī)?nèi)容是設(shè)計(jì)一個(gè)利用51單片機(jī)的波形發(fā)生器，通過(guò)把各種各樣的波形在一個(gè)周期中的變化情況離散化，再根據(jù)二進(jìn)制的規(guī)律進(jìn)行編碼，得到每一種波形所對(duì)應(yīng)的波形代碼。把這些代碼存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中，利用電路選擇其中的一族代碼輸出，經(jīng)過(guò)數(shù)/模轉(zhuǎn)化器和放大器，獲得連續(xù)放大的波形，對(duì)于正弦等信號(hào)不便通過(guò)直接計(jì)算得到其波形數(shù)據(jù)，而其波形用較小數(shù)據(jù)量即可準(zhǔn)確描述，可對(duì)其一周信號(hào)抽取一定的數(shù)據(jù)作為基本波形數(shù)據(jù)固化在單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器中。2、研究方法和手段（1）查閱51單片機(jī)波形發(fā)生器的相關(guān)資料，掌握相關(guān)的知識(shí)；（2）經(jīng)常與導(dǎo)師溝通，了解波形發(fā)生器的原理和設(shè)計(jì)步驟；（3）將所獲得的文檔資料整理分類，文獻(xiàn)說(shuō)明及時(shí)添加。五、可行性分析本次設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下搜集、查閱相關(guān)資料，對(duì)波形發(fā)生器的原理有充分的認(rèn)識(shí)，整體設(shè)計(jì)思路明確，成本低，可行性良好。六、進(jìn)度安排2012.11.20-2013.02.20 收集相關(guān)資料，與導(dǎo)師交流確定研究方向及基本思路。2013.02.21-2012.03.07 論文開題，完成開題報(bào)告及答辯。 2013.03.08-2013.04.11 整合相關(guān)資料，完成論文中期報(bào)告和論文初稿，準(zhǔn)備中期辯。2013.04.12-2013.05.09 完成畢業(yè)論文，制作實(shí)物，準(zhǔn)備畢業(yè)論文答辯。參考文獻(xiàn)：1 謝自美.電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試.武漢：華中科技大學(xué)出版社