基于单片机的函数信号发生器设计开题报告

1黑龙江大学本科生毕业论文（设计）开题报告学院专业电子信息工程姓名学号报告日期2015年11月27日论文（设计）题目基于单片机的函数信号发生器设计指导教师论文（设计）起止时间一、论文（设计）研究背景与意义随着电子技术的发展，特别是大规模的集成电路的产生，给人们的生活带来了根本性的变化，函数发生器也称信号发生器，主要作为实验用信号源，是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。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。于是，国内外专家学者开始着手于设计制作先进的信号发生器，然而从实用价值来看，能设计出低成本、高精度的发生器并推广使用具有跨时代的意义。单片机自20世纪70年代问世以来，作为微计算机一个很重要的的分支，应用广泛，发展迅速。美国Intel公司生产的MCS-51系列单片机，由于它具有集成度高、处理功能强、可靠性好、系统结构简单、价格低廉、易于使用等优点被广泛使用。利用单片机采用程序设计的方法，以MCS-51单片机为核心，简单、低廉的元件为骨架，产生精度较高的三角波、正弦波、方波、锯齿波，同时还可以自由调整频率、振幅。相比于传统完全由硬件搭接形成的函数发生器，如不依靠单片机而采用555振荡电路发生正弦波、三角波和方波的电路相比，这种电路存在波形质量差，控制难，可调范围小，电路复杂和体积大等缺点。而利用单片机采用程序设计的方法产生低频信号，其具有线路相对简单，结构紧凑，价格低廉，频率稳定度高，抗干扰能力强，用途广泛等优点，同时，还可以对波形进行细微的调整，使其满足要求。普及基于单片机的函数信号发生器也将成为未来发展的一种趋势。2二、论文（设计）的主要内容本次设计的主要内容是设计函数信号发生器且可以输出四种波形：方波、三角波、正弦波、锯齿波。利用单片机设计程序，使其能够进行调整波形、改良波形并且满足系统要求。进行硬件系统和软件系统设计，最后进行测试。LCD1602液晶显示波形种类和频率值其频率范围为10—100HZ，显示屏上显示参数第一行显示波形第二行显示频率。按键设置波形种类和设定频率步进值0.1-10HZ可调，具有四个按键，分别调节步进值、加减频率以及切换波形。电位器器改变振幅为2V-3.5V稳定。显示电压在示波器上显示，硬件原理示意图：通过产生数字信号再转换成模拟信号的方法来获得所需要的波形。STC89C51单片机本身就是一个完整的微型计算机只要将89C51再配置键盘及其接口、显示器及其接口、数模转换及波形输出、指示灯及其接口等四部分，即可构成所需的波形发生器。三、论文（设计）的工作原理及重点、难点其工作原理以89C51为整个波形发生器的核心部分，通过程序的编写和执行，产生各种各样的信号，并从键盘接收数据，进行各种功能的转换。当数字信号经过接口电路到达转换电路，将其转换成模拟信号也就是所需要的输出波形。本设计主要需解决的问题是对各种电子器件的认识及与其它器件的配合使用，在此基础上完成信号发生器的硬件电路的设计。由于硬件设计和软件设计都有相关的软件，因此各种设计基本都在个人电脑上完成。在设计期间，需到图书馆查阅相关资料及孔德贵老师的指导和帮助。3四、论文（设计）的进度安排2015年12月7日-2015年12月18日在老师的指导下完成开题报告，并按时上交2015年12月19日-2015年12月29日查找课题相关资料及专业知识，了解具体要求。熟悉软件、硬件设计模块，做好软硬件准备工作2015年12月30日-2016年1月10日确定硬件结构，完成硬件设计制作，并调试完成实物制作。2016年2月29日-2016年5月20日完成论文书写，并根据指导老师意见进行修改，做好答辩准备。五、参考文献[1]谢维成等.单片机原理与应用及C51程序设计(第2版)清华大学出版社.[2]杨居义.单片机课程设计指导[M].北京:清华大学出版社,2009.[3]张毅刚等.MCS-51单片机应用设计.哈尔滨工业大学出版社.[4]阎石.数字电子技术基础(第五版)清华大学电子教研组.[5]童诗白、华成英.模拟电子技术基础(第四版)清华大学电子教研组.[6]曾一江.单片机微机原理与接口技术[M].科学出版社.[7]谭浩强.C程序设计(第2版).北京：清华大学出版社,1999.[8]张洪润.单片机应用技术教程[M].清华大学出版社.[9]W.Osten,E.Kolenovic,R.Kalttenhoff,andN.Kopp,“Anoptimalinterferometerfor3Ddigitalendoscopy”,Proc.SPIE5144,159–161(2003).[10]A.Micha³kiewicz,M.Kujawiñska,R.Lymarenko,O.Budnyk,X.Wang,andP.J.Bos,“Simulation,registrationandreconstructionofdigitalhologramsofarbitraryobjectsbymeansofliquidcrystalonsiliconspatiallightmodula-tor”,Proc.SPIE5947,131–139(2005).4六、指导教师意见指导教师签字：年月日七、答辩小组意见组长签字：年月日5毕业论文（设计）中期检查学生总结（包括完成情况、重点、难点解决情况、论文写作情况）一、论文工作完成情况本文主要通过四个方面对信号发生器进行设计。首先波形发生器作为一种常用的信号源,是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之一。信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。因此，此部分内容能够既是作为研究背景也是对论文主题的初步阐释；第二部分针对对方案进行设计与选择，采用单片机和DAC0832数模转换器生成波形，利用DAC0832数码转换芯片、LM358芯片以及LCD1602液晶显示屏完成实物设计。使其能够显示出正弦波、方波、锯齿波、三角波这四种波形，根据所需功能只需4个独立按键S1-S4即可实现，“S1”键位调节步进值，“S2”键位增加频率，“S3”键位减小频率，每次进行加减频率的调节根据步进值大小而调节，可调范围为10-100HZ，“S4”键位用于切换四种波形。四种波形的输出波形幅度为2-3.5V。第三部分是针对硬件设计进行阐述包括单片机、LCD显示电路、DAC0832芯片、LM358等。第四部分则为软件设计以及模拟仿真。二、已取得的阶段性成果本文对单片机和信号发生器已有初步认识并在此前提下对函数信号发生器的硬件和软件进行设计，将各硬件焊在开发板上。三、论文中存在的问题首先，以89C51为整个波形发生器的核心部分，通过程序的编写和执行，产生各种各样的信号，并从键盘接收数据，进行各种功能的转换。当数字信号经过接口电路到达转换电路，将其转换成模拟信号也就是所需要的输出波形。其次，需解决的问题是对各种电子器件的认识及与其它器件的配合使用，在此基础上完成信号发生器的硬件电路的设计。最后，由于经验较少在理论与现实制作实物过程中较为困难。6四、下一步工作计划在以后的研究过程中，将会更加注意理论和现实的实际联系，在繁复的数据和理论中挑选合适并且具备代表性的问题进行阐述，旨在能够为课题提供意见。\指导教师意见（针对中期检查）7毕业论文互审环节审核情况一、指导教师答辩意见指导教师签字：年月日二、互审教师答辩意见审核教师签字：年月日附录：8导师与学生见面情况记录（记录见面的时间、地点及交流的主要问题）910