基于AT89C51单片机信号发生器的设计_开题报告

文献综述

（一）国内研究现状

随着PCB的生产技术持续不断地创新和增进，信号发生器的类型和性能都有了极大的提升。这一具有里程碑意义的事件是一九七零年代发明的微处理器，由于这一设备的出现，极大提升了信号发生器的智能程度。从当前销售产品类型来看，绝大部分都能够实现自动故障的诊断、自校正、生成多类波形以及自动修复等特性。将计算机同信号发生器连接可以用于测试设备，大大简化了测试流程。未来信号发生器将会逐步实现增大频率范围、减小运行能耗、频率精度变高以及功能更齐全。

目前，市场上常见的波形发生器多为纯硬件的搭接而成，且波形种类有限，多为锯齿、正弦、方波、三角等波形。信号发生器作为一种常见的应用电子仪器设备，传统的可以完全由硬件电路搭接而成。如采用555振荡电路发生正弦波、三角波和方波的电路便是可取的路径之一，不用依靠单片机。但是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。在科学研究和生产实践中，如工业过程控制，生物医学，地震模拟机械振动等领域常常要用到低频信号源，而由硬件电路构成的低频信号其性能难以令人满意，而且由于低频信号源所需的RC很大：大电阻，大电容在制作上有困难，参数的精度亦难以保证：体积大，漏电，损耗显著更是其致命的弱点。一旦工作需求功能有增加，则电路程度会大大増加。

在70年代前，信号发生器主要有两类：正弦波和脉冲波，而函数发生器介于两类之间，能够提供正弦波、余弦波、方波、三角波、上弦波等几种常用标准波形，产生其它波形时，需要采用较复杂的电路和机电结合的方法。这个时期的波形发生器多采用模拟电子技术，而且模拟器件构成的电路存在着尺寸大、价格贵、功耗大等缺点，并且要产生较为复杂的信号波形，则电路结构非常复杂。同时，主要表现为两个突出问题，一是通过电位器的调节来实现输出频率的调节，因此很难将频率调到某一固定值，二是脉冲的占空比不可调节。

在70年代后，微处理器的出现，可以利用处理器、A/D和D/A，硬件和软件使波形发生器的功能扩大，产生更加复杂的波形。这时期的波形发生器多以软件为主，实质是采用微处理器对DAC的程序控制，就可以得到各种简单的波形。

90年代末，出现几种真正高性能、高价格的函数发生器、但是HP公司推出了型号为HP77OS的信号模拟装置系统，它由HP8770A任意波形数字化和HP1776A波形发生软件组成。HP8770A实际上也只能产生8种波形，而且价格昂贵。不久以后，Analogic公司推出了型号为Data－2020的多波形合成器，LeCroy公司生产的型号为9100的任意波形发生器等。

二十一世纪，随着集成电路技术的高速发展，出现了多种工作频率可过GHz的DDS芯片，同时也推动了函数波形发生器的发展，2003年，Agilent的产品33220A能够产生17种波形，最高類率可达20M，2005年的产品N6030A能够产生高达500MHZ的频率，采样的频率可达1.25GHz。由上面的产品可以看出，函数波形发生器发展很快。

（二）国外信号发生器的发展特点而近几年来，国际上波形发生器技术发展主要体现在以下几个方面：   （1）过去由于频率很低应用的范围比较狭小，输出波形频率的提高，使得波形发生器能应用于越来越广的领域。波形发生器软件的开发正使波形数据的输入变得更加方便和容易。波形发生器通常允许用一系列的点、直线和固定的函数段把波形数据存入存储器。同时可以利用一种强有力的数学方程输入方式，复杂的波形可以由几个比较简单的公式复合成v＝f（t）形式的波形方程的数学表达式产生。从而促进了函数波形发生器向任意波形发生器的发展，各种计算机语言的飞速发展也对任意波形发生器软件技术起到了推动作用。目前可以利用可视化编程语言（如Visual Basic， Visual C等等）编写任意波形发生器的软面板，这样允许从计算机显示屏上输入任意波形，来实现波形的输入。   （2）与VXI资源结合。目前，波形发生器由独立的台式仪器和适用于个人计算机的插卡以及新近开发的VXI模块。由于VXI总线的逐渐成熟和对测量仪器的高要求，在很多领域需要使用VXI系统测量产生复杂的波形，VXL的系统资源提供了明显的优越性，但由于开发VXI模块的周期长，而且需要专门的VXI机箱的配套使用，使得波形发生器VXI模块仪仅限于航空、军事及国防等大型领域。在民用方面，VXI模块远远不如台式仪器更为方便。   （3）随着信息技术蓬勃发展，台式仪器在走了一段下路之后，又重新繁荣起来。不过现在新的台式仪器的形态，和几年前的己有很大的不同。这些新一代台式仪器具有多种特性，可以执行多种功能。而且外形尺寸与价格，都比过去的类似产品减少了一半。

二、^范文提纲

1. 引  言

2. 低频信号发生器的设计

2.1 设计原理

2.2 设计功能

3. 电路设计

3.1 低频信号发生器电路的设计

3.2 单片机AT89C51外围电路的设计

3.3 液晶屏显示电路

3.4 数/模转换及放大电路

3.5 电源电路

3.6 系统电路

4. 信号发生器系统软件设计

4.1 系统软件设计的流程

4.2 信号产生模块

5. 系统仿真与电路测试

5.1 软件仿真

5.2 硬件电路测试

结 论

三、参考文献

[1]吴岩.单片机在电子技术中的应用和开发技术研究[J],黑龙江科技信息,2011.19-24.

[2]李富林.浅谈单片机的应用领域[J].网络财富,2010.112-120.

[3]李大东等.时钟控制信号源的设计[J],东南传媒,2010.13-17.

[4]席春梅.新型键盘电子乐器的研究与设计实现[D],青海师范大学,2010.48.

[5]基于Proteus的微机原理实验教学研究[J].顾娅军,贾小林,吴珏.电脑知识与技术.2014(19)

[6]基于Proteus的单片机实验系统设计[J].余红珍,于斌,秦宗锋.实验科学与技术.2012(06)         

[7]基于AT89C51的信号发生器的设计[J].陈华敏,任立民.现代电子技术.2011(02)

[8]基于AT89C51单片机的可视对讲门铃设计[J].朱伟,韩服善.电脑知识与技术.2009(18)

[9]基于AT89C51单片机的智能型稳压电源的设计[J].刘琳,薛智宏,杨国福.江苏电器.2008(07)

[10]徐淑彦.基于单片机的智能数据采集系统[J],价值工程,2011.80.

[11]柳华.基于霍尔元件的智能化电度表的设计[D],华北电力大学,2007.45-65.

[12]李凯.基于单片机的机械控制系统的步进电机的设计[J],黑龙江科技信息,2011.34-40.

[13]任志刚等.多功能信号发生器的设计与制作[J],西安航空技术高等专科学校报,2008.33