開題報(bào)告----基于單片機(jī)的函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)

1、<p>　　***************</p><p>　　本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</p><p><b>　　開 題 報(bào) 告</b></p><p>　　系（分院）： ** </p><p>　　課題名稱： 基于單片機(jī)的函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)</p><p>　　專 業(yè)：

2、 電 子 信 息 工 程 </p><p>　　班 級(jí)： 電信**** 學(xué)號(hào)：************ </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： 職稱： 助教 </p><p>

3、;　　日 期： 2012年12月23日 </p><p>　　一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）選題的目的和意義</p><p>　　信號(hào)發(fā)生器亦稱函數(shù)發(fā)生器，主要作為實(shí)驗(yàn)用信號(hào)源，是現(xiàn)今各種電子電路實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)用中必不可少的儀器設(shè)備之一。目前，市場(chǎng)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

4、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(dá)到較高的頻率和產(chǎn)生多種波形信號(hào),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(dá)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(dá)到很高的頻率,但成本較高。</p><p>　　當(dāng)今是科學(xué)技術(shù)及儀器設(shè)備高度智能化飛速發(fā)展的信息社會(huì)，電子技術(shù)的進(jìn)步，給人們帶來了根本性的轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)代電子領(lǐng)

5、域中，單片機(jī)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(cè)技術(shù)的日益革新。單片機(jī)構(gòu)成的儀器具有高可靠性、高性能價(jià)格比，在智能儀表系統(tǒng)和辦公自動(dòng)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(jī)、微波爐到音響汽車，處處可見其應(yīng)用。因此，單片機(jī)技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用水平已逐步成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志之一。</p><p>　　信號(hào)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5

6、55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(jī)。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(diǎn)。在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中，如工業(yè)過程控制，生物醫(yī)學(xué)，地震模擬機(jī)械振動(dòng)等領(lǐng)域常常要用到低頻信號(hào)源。而由硬件電路構(gòu)成的低頻信號(hào)其性能難以令人滿意，而且由于低頻信號(hào)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(diǎn)。一旦工作需求功能有增加

7、，則電路復(fù)雜程度會(huì)大大增加。</p><p>　　利用單片機(jī)采用程序設(shè)計(jì)方法來產(chǎn)生低頻信號(hào)，其頻率底線很低。具有線路相對(duì)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格低廉，頻率穩(wěn)定度高，抗干擾能力強(qiáng)，用途廣泛等優(yōu)點(diǎn)，并且能夠?qū)Σㄐ芜M(jìn)行細(xì)微調(diào)整，改良波形，使其滿足系統(tǒng)的要求。只要對(duì)電路稍加修改，調(diào)整程序，即可完成功能升級(jí)。</p><p>　　此設(shè)計(jì)研究的主要內(nèi)容和重點(diǎn)則是： 利用AT89C51單片機(jī)和兩片DAC08

8、32數(shù)模轉(zhuǎn)換器，組成數(shù)字式低頻信號(hào)發(fā)生器</p><p><b>　　二、研究方案</b></p><p>　　（一）　硬件電路的實(shí)現(xiàn)原理與構(gòu)思</p><p>　　1　AT89C51單片機(jī)控制兩片DAC0832的原理圖</p><p>　　圖1.1 AT89C51控制兩片DAC0832原理圖</p>&

9、lt;p>　　因?yàn)锳T89C51單片機(jī)自身便有一個(gè)64K的程序存儲(chǔ)器，所以不用擴(kuò)展外加程序存儲(chǔ)器。由單片機(jī)編程即可由單片機(jī)輸出所需要信號(hào)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(yùn)放轉(zhuǎn)化為模擬電壓輸出。</p><p>　　因?yàn)镈/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器的最大輸出電壓是由其輸入的基準(zhǔn)電壓來控制的，所以只要能控制D/A的基準(zhǔn)電壓便可以控制輸出幅度，實(shí)現(xiàn)幅度可調(diào)。所以設(shè)計(jì)用兩片DAC0832來輸出信號(hào)，第

10、一片D/A用來輸出信號(hào)，第二片D/A用來控制第一片D/A的基準(zhǔn)點(diǎn)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。</p><p>　　2　鍵盤顯示電路的構(gòu)思</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)要求控制波形的幅度和頻率，所需按鍵較多，所以設(shè)計(jì)選用P1口來擴(kuò)展4×4鍵盤。由于4×4鍵盤的設(shè)計(jì)已很普遍，所以在本文中不加以介紹。<

11、;/p><p>　　本設(shè)計(jì)中要求用數(shù)碼管顯示輸出信號(hào)的幅度和頻率等信息，而這些信息在信號(hào)輸出的時(shí)候是不需要時(shí)刻改變的，所以設(shè)計(jì)中選用靜態(tài)數(shù)碼管顯示，由單片機(jī)的串行通信口輸出顯示數(shù)據(jù)。這樣可以節(jié)省單片機(jī)的端口來做其它的用途，給予了裝置可優(yōu)化性。</p><p>　　圖 1.2　顯示電路方框圖</p><p>　　圖中只給出兩位數(shù)碼管的顯示，可以按要求任意擴(kuò)展N位數(shù)碼顯示，

12、每擴(kuò)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，主程序可以不必掃描顯示器，從而使CPU能用于其它工作。</p><p>　?。ǘ≤浖O(shè)計(jì)的構(gòu)思</p><p><b>　　1　幅度控制</b></p><p>　　由于D/A

13、數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的最大幅度可以用其基準(zhǔn)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(hào)幅度。因此，送入第二片的值是幾個(gè)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(hào)幅度。</p><p><b>　　2　頻率控制</b></p><p>　　單片機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)只有0、1之分，所產(chǎn)生的信

14、號(hào)也都是離散信號(hào)。為了能夠讓單片機(jī)輸出所需的數(shù)字信號(hào)，我們采用對(duì)信號(hào)采樣、量化的方法來實(shí)現(xiàn)由單片機(jī)產(chǎn)生所需信號(hào)。在本設(shè)計(jì)中，對(duì)信號(hào)的四分之一周期采樣19個(gè)幅度值，通過反復(fù)查表來輸出幅度值，而整個(gè)信號(hào)是通過正查表和逆向查表來實(shí)現(xiàn)的。采樣的點(diǎn)越密，信號(hào)失真度也就越小。兩次采樣點(diǎn)的輸出時(shí)間間隔是由定時(shí)、計(jì)數(shù)器來控制的，因此，通過控制不同的計(jì)數(shù)初值就可以控制整個(gè)信號(hào)的頻率。計(jì)數(shù)時(shí)間=信號(hào)周期/72。計(jì)數(shù)次數(shù)=計(jì)數(shù)時(shí)間/機(jī)器周期。對(duì)應(yīng)的，計(jì)數(shù)初值

15、=65536－計(jì)數(shù)次數(shù)。單片機(jī)只能產(chǎn)生離散頻率的信號(hào)，所以所得到的信號(hào)頻率不是連續(xù)的，而是離散的頻率點(diǎn)。由于這部分計(jì)算位數(shù)較多，不適合用單片機(jī)編程來計(jì)算計(jì)數(shù)初值，所以本設(shè)計(jì)中將各頻率的計(jì)數(shù)初值算出，讓單片機(jī)按控制命令來查表控制頻率。</p><p>　　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(jì)數(shù)，經(jīng)過半周期只需改變輸出為最大或最小電平即可。</p><p>

16、　　本設(shè)計(jì)為低頻信號(hào)發(fā)生器，在頻率只有幾十赫茲的時(shí)候計(jì)數(shù)次數(shù)將很大，因此計(jì)數(shù)器的工作方式選為工作方式1，每次計(jì)數(shù)器溢出時(shí)需要重新裝入計(jì)數(shù)初值。</p><p><b>　　三 預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)</b></p><p>　?。?）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1V~5V，頻率范圍0~10

17、KHz。</p><p><b>　　四、工作進(jìn)度及安排</b></p><p>　　⑴ 9月15日— 11月1日：收集相關(guān)材料和開題報(bào)告撰寫階段。</p><p>　?、?11月1日—12月1日：分析、研究課題，方案的初步設(shè)計(jì)。</p><p>　?、?12月1日——12月20日：方案實(shí)施和調(diào)式階段。</p

18、><p>　?、?12月20日——1月10日： 在老師的指導(dǎo)下修改畢業(yè)設(shè)計(jì)，完成畢業(yè)論文。</p><p><b>　　主要參考文獻(xiàn)目錄</b></p><p>　　[1] 李勛，劉源.單片機(jī)實(shí)用教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2000：1-200.</p><p>　　[2] 李珍付，植桐.單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)[

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