多路信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）材料題 目： 多路信號發(fā)生器的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 施 乾 東 學(xué)生學(xué)號： 0908030228 系 別： 電氣信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息工程 屆 別： 2013 指導(dǎo)教師： 張 大 雷 一、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書要求完成的主要任務(wù)及達(dá)到的目標(biāo)信號發(fā)生器是一種能提供各種頻率、波形和輸出電平電信號，常用作測試的信號源或激勵源的設(shè)備。其又稱信號源或振蕩器，是可以測試產(chǎn)生所需參數(shù)的電測試信號的儀器。按信號波形可分為正弦信號、函數(shù)（波形）信號、脈沖信號和隨機(jī)信號發(fā)生器等四大類，在生產(chǎn)實(shí)踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。多路信號發(fā)生器是信號發(fā)生器的一種，其利用單片機(jī)控制和DAC0832進(jìn)行

2、數(shù)模轉(zhuǎn)換,通過硬件電路和軟件程序相結(jié)合,可正弦波、方波、三角波、梯形波及其他任意波形，波形的頻率通過軟件控制 、幅度通過硬件在一定范圍內(nèi)可改變。該信號發(fā)生器相較于其他信號發(fā)生器，具有體積小、價格低、性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。要求設(shè)計(jì)完成一個多路信號發(fā)生器： 了解多種時鐘信號的產(chǎn)生方法 了解虛擬儀器的具體實(shí)際應(yīng)用 通過單片機(jī)控制74LS138譯碼器，對DAC0832進(jìn)行片選控制基于共陰/陽數(shù)碼管的方式研究 將所學(xué)的知識通過設(shè)計(jì)信號發(fā)生器實(shí)驗(yàn)可產(chǎn)生各種波形如正弦波、方波、三角波、鋸齒波等；來加深對虛擬儀器技術(shù)的深層理解要求所設(shè)計(jì)的多路信號發(fā)生器具有以下功能：1、 能夠產(chǎn)生正弦波、矩形波、鋸齒波等基本波形信號

3、，并通過修改程序能夠產(chǎn)生任意波形的信號；2、 通過兩個按鍵控制波形類型和頻率，一個按鍵控制信號類型，按下鍵一依次改變信號類型和停止產(chǎn)生波形；另一個按鍵改變信號頻率；3、 信號頻率、幅值、占空比可調(diào)工作進(jìn)度要求2011.12.12011.12.28 撰寫開題報(bào)告 2011.12.292011.12.31 擬定論文提綱2012.1.12012.2.28 撰寫論文初稿2012.3.12012.4.31 論文修改2012.5.12012.5.14 論文定稿指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日二、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告課題研究目的信號發(fā)生器用來產(chǎn)生頻率為20Hz200kHz的正弦信號（低頻）。除具有電壓輸出外，

4、有的還有功率輸出。所以用途十分廣泛，可用于測試或檢修各種電子儀器設(shè)備中的低頻放大器的頻率特性、增益、通頻帶，也可用作高頻信號發(fā)生器的外調(diào)制信號源。另外，在校準(zhǔn)電子電壓表時，它可提供交流信號電壓。低頻信號發(fā)生器的原理：系統(tǒng)包括主振級、主振輸出調(diào)節(jié)電位器、電壓放大器、輸出衰減器、功率放大器、阻抗變換器（輸出變壓器）和指示電壓表。信號發(fā)生器的種類繁多，而多路信號發(fā)生器具有體積小、價格低、性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，所以實(shí)用性很好。該信號發(fā)生器，產(chǎn)生正弦波、方波、三角波三種信號，并且信號的頻率、幅值、占空比 、相位可調(diào)，產(chǎn)生的信號可以用實(shí)際的示波器顯示，也可通過DAQ采集卡進(jìn)行采集再顯示。對于龐大的工廠來說，它不

5、但節(jié)約了大量的硬件儀器所需要的費(fèi)用，還給操作人員帶來了方便多路信號發(fā)生器有兩個按鍵，一個按鍵控制信號類型，按下鍵一依次改變信號類型和停止產(chǎn)生波形；另一個按鍵改變信號頻率。通過設(shè)計(jì)讓我們更深入了解虛擬儀器的基本原理及觀念，掌握利用相關(guān)的軟、硬件平臺完成虛擬儀器設(shè)計(jì)的方法和步驟。在設(shè)計(jì)時，運(yùn)用到單片機(jī)、74LS138譯碼電路、DAC0832轉(zhuǎn)換電路知識，并且能夠熟練掌握電路的分析及設(shè)計(jì)。 課題研究計(jì)劃根據(jù)課題的實(shí)際需要和研究現(xiàn)狀，為更好地高效地保證完成論文，擬如下具體安排：第一階段：查閱文獻(xiàn)、資料第二階段：撰寫論文開題報(bào)告第三階段：實(shí)驗(yàn)探索第四階段：論文定稿與答辯工作進(jìn)度2012.1.12012.

6、2.28 學(xué)習(xí)了解多路信號發(fā)生器和各個器件所實(shí)現(xiàn)的功能和本次論文相關(guān)的原理，與指導(dǎo)老師就所研究的課題進(jìn)行詳細(xì)的探討后再逐條擬定論文提綱。2012.3.12012.3.31 盡力完成論文課題實(shí)物并撰寫論文初稿。2012.4.12012.4.30初稿完成后，根據(jù)指導(dǎo)老師意見就細(xì)節(jié)和內(nèi)容進(jìn)行修改論文。2012.5.12012.5.14多次修改后，最終定稿并上交指導(dǎo)老師。本課題研究現(xiàn)狀（需附適量參考文獻(xiàn)）信號發(fā)生器又稱信號源或振蕩器，在生產(chǎn)實(shí)踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來表示。能夠產(chǎn)生多種波形，如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號發(fā)生器。函

7、數(shù)信號發(fā)生器在電路實(shí)驗(yàn)和設(shè)備檢測中具有十分廣泛的用途。例如在通信、廣播、電視系統(tǒng)中，都需要射頻（高頻）發(fā)射，這里的射頻波就是載波，把音頻（低頻）、視頻信號或脈沖信號運(yùn)載出去，就需要能夠產(chǎn)生高頻的振蕩器。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域內(nèi)，如高頻感應(yīng)加熱、熔煉、淬火、超聲診斷、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、頻率或高或低的振蕩器。信號發(fā)生器又可以分為：低頻信號發(fā)生器：為便于測試系統(tǒng)的頻率特性，要求輸出幅頻特性平和波形失真小；高頻信號發(fā)生器：主要用途是測量各種接收機(jī)的技術(shù)指標(biāo)。輸出信號可用內(nèi)部或外加的低頻正弦信號調(diào)幅或調(diào)頻，使輸出載頻電壓能夠衰減到1微伏以下。輸出信號電平能準(zhǔn)確讀數(shù)，所加的調(diào)幅度或

8、頻偏也能用電表讀出。此外，儀器還有防止信號泄漏的良好屏蔽；微波信號發(fā)生器；掃頻和程控信號發(fā)生器：在微波段早期采用電壓調(diào)諧掃頻，用改變返波管螺旋線電極的直流電壓來改變振蕩頻率，后來廣泛采用磁調(diào)諧掃頻，以YIG鐵氧體小球作微波固體振蕩器的調(diào)諧回路，用掃描電流控制直流磁場改變小球的諧振頻率。掃頻信號發(fā)生器有自動掃頻、手控、程控和遠(yuǎn)控等工作方式； 頻率合成式信號發(fā)生器：頻率除用手動選擇外還可程控和遠(yuǎn)控，也可進(jìn)行步級式掃頻，適用于自動測試系統(tǒng)。是一種新型的高性能、可程控的合成式信號發(fā)生器，還可作為鎖相式掃頻發(fā)生器；函數(shù)發(fā)生器：又稱波形發(fā)生器。儀器除工作于連續(xù)波狀態(tài)外，還能按鍵控、門控或觸發(fā)等方式工作；脈

9、沖信號發(fā)生器：有的能輸出成對的主脈沖，有的能分兩路分別輸出不同延遲的主脈沖；噪聲信號發(fā)生器： 完全隨機(jī)性信號是在工作頻帶內(nèi)具有均勻頻譜的白噪聲。常用的白噪聲發(fā)生器主要有：主要用途是：在待測系統(tǒng)中引入一個隨機(jī)信號，以模擬實(shí)際工作條件中的噪聲而測定系統(tǒng)的性能；外加一個已知噪聲信號與系統(tǒng)內(nèi)部噪聲相比較以測定噪聲系數(shù)；用隨機(jī)信號代替正弦或脈沖信號，以測試系統(tǒng)的動態(tài)特性。偽隨機(jī)信號發(fā)生器：偽隨機(jī)編碼信號發(fā)生器由帶有反饋環(huán)路的n級移位寄存器組成，所產(chǎn)生的碼長為 N=2-1。而多路發(fā)生器的設(shè)計(jì)，是在條件結(jié)構(gòu)中運(yùn)用“基本函數(shù)發(fā)生器”模塊作為正弦波、方波、三角波信號的發(fā)生單元，通過其可設(shè)置頻率、幅值、相位差及占

10、空比的調(diào)節(jié)，且經(jīng)過條件結(jié)構(gòu)即可進(jìn)行雙路、單路等各信號輸出的選擇，然后用While循環(huán)使輸出信號連續(xù)的動起來，所產(chǎn)生的信號通過波形圖來顯示，可用DAQ輸入模塊將信號送入數(shù)據(jù)采集卡PCI6221再用DAQ輸出模塊將信號采集回來用波形圖顯示，便可驗(yàn)證所產(chǎn)生的信號。其電路的工作原理為：電路由單片機(jī)最小系統(tǒng)、譯碼電路、DAC轉(zhuǎn)換電路、放大輸出電路、LED顯示電路、按鍵組成。當(dāng)啟動電源時，系統(tǒng)正常工作，通過最小系統(tǒng)控制DAC轉(zhuǎn)換電路片選信號，正常產(chǎn)生波形信號。當(dāng)按下按鍵1時依次切換輸出波形類型和停止轉(zhuǎn)換，按下按鍵2可在一定頻率范圍內(nèi)改變波形頻率。其總體設(shè)計(jì)思路是：設(shè)計(jì)一個基于并行的D/A信號發(fā)生器通過選擇

11、輸入信號可以輸出正弦波、三角波、方波三種信號。信號發(fā)生器的波形控制模塊可以選用計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)時鐘的作用下生成頻率的控制信號。3種信號的數(shù)據(jù)選擇可以用3選1數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)。虛擬信號發(fā)生器首先要進(jìn)行前面板的設(shè)計(jì)，前面板的設(shè)計(jì)主要需要考慮到所設(shè)計(jì)的信號發(fā)生器實(shí)現(xiàn)什么功能，再根據(jù)這些功能，在控件選板中選擇相應(yīng)的控件，放在前面板相應(yīng)的位置上，擺放也有一定的講究，使前面板看起來比較協(xié)調(diào)。再者是程序板的設(shè)計(jì)，程序調(diào)試成功后就產(chǎn)生一個虛擬信號發(fā)生器。參考文獻(xiàn)1 雷振山，趙晨光，魏麗，郭濤. LabVIEW 8.2 基礎(chǔ)教程M.中國鐵道出版社，2008.1 2 王平，胡兵.虛擬儀器實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書J.西華大學(xué) 3 張偉，

12、劉紅麗.基于LabVIEW的溫度測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.國外電子元器件，2009 4 童剛.虛擬儀器實(shí)用編程技術(shù)M機(jī)械工業(yè)出版社，2008.1 5 程錫輝，張銀鴻LabVIEW 8.2 程序設(shè)計(jì)從入門到精通M清華大學(xué)業(yè)出版社，2007 6 張迎新.單片機(jī)初級教程M.第一版.北京航空航天大學(xué)出版社，2000 7 胡建.單片機(jī)原理及接口技術(shù)M.機(jī)械工業(yè)出版社，20048 張毅剛，彭喜元，董繼成.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.高等教育出版社，2003.12 9 張毅，周紹磊.虛擬儀器技術(shù)分析與應(yīng)用M. 機(jī)械工業(yè)出版社，2004 10 周紅霞，張恒杰，張春芳.基于LabVIEW的虛擬儀器及串口通信的實(shí)現(xiàn)J.北京交通大學(xué)

13、，河北師范大學(xué)，200711 SOPCIIEDA實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書第二版 12 榮君雅等主編，數(shù)字電子技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社13 標(biāo)準(zhǔn)集成電路數(shù)據(jù)手冊TTL電路，電子工業(yè)出版社14 SOPCII使用手冊，第二版 15 EDA技術(shù)基礎(chǔ). 江國強(qiáng)編著電子工業(yè)出版社第三版16 康華光主編，電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分），高等教育出版社 17 黃繼昌等主編，數(shù)字集成電路應(yīng)用300例，人民郵電出版社 18 肖景和編著，數(shù)字集成電路應(yīng)用精粹，人民郵電出版社19 雷勇編.虛擬儀器設(shè)計(jì)與實(shí)踐M.北京:電子工業(yè)出版社,2005. 20 王穎.基于LabVIEW的智能電子秤設(shè)計(jì)D.南昌工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2007. 21 劉君華,賈惠芹,丁暉,等.虛擬儀器圖形化編程語言LabVIEW教程M.西安:西安電子科技出版社,200322 侯國屏. LabVIEW 7.1編程與虛擬儀器設(shè)計(jì), 清華大學(xué)出版社, 200523 石博強(qiáng). labview6.1編程技術(shù)實(shí)用教程. 中國鐵道出版社，2002 24 楊樂平. labview高級程序設(shè)計(jì). 清華大學(xué)出版社，200325 Sullv