苏州科技学院
毕业设计开题报告
设计题目任意信号发生器的硬件设计（基于89C51实现）院系电子与信息工程学院
专业电子信息工程
班级电子0911
学生姓名XXXXXXX
学号
设计地点
指导教师
2013 年3月31 日
设计题目：任意信号发生器的硬件设计（基于89C51实现）课题目的、意义及相关研究动态：
一、课题目的：
信号发生器是一种能产生模拟电压波形的设备，这些波形能够校验电子电路的设计。

信号发生器广泛用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域,它是一种可以产生正弦波，方波，三角波等函数波形的一起，其频率范围约为几毫赫到几十兆赫，在工业生产和科研中利用信号发生器输出的信号，可以对元器件的性能鉴定，在多数电路传递网络中，电容与电感组合电路，电容与电阻组合电路及信号调制器的频率，相位的检测中都可以得到广泛的应用。

因此，研究信号发生器也是一个很重要的发展方向。

常用的信号发生器绝大部分是由模拟电路构成的，但这种模拟信号发生器用于低频信号输出往往需要的RC值很大，这样不但参数准确度难以保证，而且体积和功耗都很大，而本课题设计的函数信号发生器，由单片机构成具有结构简单，价格便宜等特点将成为数字量信号发生器的发展趋势。

本课题采用的是以89c51为核心，结合 DAC0832实现程控一般波形的低频信号输出，他的一些主要技术特性基本瞒住一般使用的需要，并且它具有功能丰富，性能稳定，价格便宜，操作方便等特点，具有一定的推广作用。

二、课题意义：
（1）任意信号发生器主要在实验中用于信号源，是电子电路等各种实验必不可少的实验设备之一，掌握任意信号发生器的工作原理至关重要。

（2）任意信号发生器能产生某些特定的周期性时间任意波形（正波、方波、三角波）信号，频率范围可从几个微赫到几十兆赫任意信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。

（3）本课题主要研究开发一个基于51单片机的实验用任意信号发生器，不但成本较低而精度较高，最重要的是开发简单易于调试，具有一定社会价值和经济价值。

（4）任意信号发生器作为一种常见的电子仪器设备，既能够构成独立的信号源，也可以是高新能的网络分析仪，频谱仪以及自动测试装备的组成部分，任意信号发生器的关键技术是多种高性能仪器的支撑技术，因为它是能够提高质量的精密信号源及扫描源，可使相应系统的检测过程大大简化，降低检测费用并且提高检测精度。

三、国内外研究动态：
目前市场上的波形发生器多为纯硬件的搭接而成，通常是单信号发生器而且频率不高，其工作不很稳定，不易调试。

用集成电路芯片的任意发生器，可以达到很高的频率和产生多种波形的信号，但是电路复杂不易调试。

利用单片机集成芯片的信号发生器，能产生多种波形，达到较高的频率，而且易于调试；利用专用直接数字合成DDS芯片的信号发生器，能产生任意波形并且达到很高的频率，但是成本高。

我国已经开始研制任意信号波形发生器，并取得了可喜的成果。

但总的来说我国的任意信号波形发生器还没有形成真正的产业。

就目前国内的成熟产品来看，多为一些PC仪器插卡，独立的仪器和VXI系统的模块很少，并且我国目前在任意信号波形发生器的种类和性能都与国外同类产品存在较大的差距，因此加紧对这类产品的研制显得迫在眉睫。

美国安捷伦生产的33250A型任意波形发生器可以产生稳定，精度高和低失真的任意波形。

国产的S1000型数字扫描信号发生器通过采用新技术，新器件实现高精度，宽频带的扫描源，同时应用DDS和镜像技术。

目前市场上的信号发生器多种多样。

课题的主要内容（观点）：
一、课题的主要内容：
利用AT89C51单片机和两片DAC0832数模转化器，组成数字式低频信号发生器。

在设计过程中用到Keil uVision3软件实现仿真，仿真后再在实物上实现设计功能,具有科学性和合理性。

结合低频正弦波发生器和通用多波形发生器产生波形的特点,故我们将这两方面的缺点和优点结合起来加以改进，最大限度地利用单片机及其外围设备的资源，开发出能产生正弦、三角、方波、梯形、锯齿等多种波形和它们的谐波及组合波形，并可以根据实际情况的需要在波形存储器中写入不同的波形，可以随时添加，能满足一般的实验及演示的需要，并且成本很低，操作简洁方便。

技术要求：
1.具有产生正弦波、方波、三角波三种周期性波形的功能。

2.输出波形的频率范围100HZ～20KHZ，频率可调。

3.输出波形幅度范围0～5V（峰-峰值）。

4.具有显示输出波形的类型、频率（周期）和幅度的功能。

二、任意发生器的设计步骤：
（1）了解任意发生器的发展历史，并收集设计中要用到的参考资料。

（2）方案的选择比较，确定利用AT89C51单片机实现任意信号发生器的功能即（输出正弦波、三角波、方波）。

（3）硬件设计
（4）系统软件设计
三、本次设计主要特点：
1.可产生正弦波、方波，锯齿波及三角波。

2.各种信号的频率范围为10HZ-24MHZ，本信号发生器既可实现产生低频信号，也可实现产生高频信号，产生的信号为特定频率信号。

3.波形及其参数可由软件设定，程序采用c语言编译，使编译比较简单。

4.基于89C51设计方法能产生低频信号，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，并且能够对波形进行细微的调整，改良波形，使其能够满足系统的要求。

只要对电路稍加修改，调整程序即可完成功能升级。

研究方法、设计方案和论文撰写提纲：
一、研究方法：
（1）到图书馆查找并阅读相关资料，了解基本的内容，利用需求分析文档对整个系统有个初步的架构。

（2）了解学术动态，掌握有关该课题的信息。

至少要看一些本相关的教材；阅读几篇类似的论文做参考。

（3）确定选题内容要坚持理论联系实际的原则。

（4）根据已有的资料并借助PROTEUS和 Keil uVision3软件对系统个模块进行分析、设计、调试、测试，最终得到设计的波形。

二、设计方案
（1）利用AT89C51单片机采用程序设计方法产生正弦波、方波、三角波三种波形，再通过D/A转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号，滤波放大，最终由示波器显示出来，通过键盘来控制三种波形的类型选择、频率变化，最终输出显示其各自的类型以及数值。

（2）波形生成方案选择选择单片机控制双DA技术完成频率的改变这种方案。

频率改变方案采用了在低频时控制单片机的查表频率从而改变输出频率。

三、论文撰写提纲
（1）绪论
（2）设计思想
（3）系统硬件设计
（4）系统软件设计
（5）设计结果
（6）结论与致谢
（7）参考文献
（8）附录
完成期限和预期进度：
1、2013-03-10---2013-03-21：查找资料，完成开题报告。

2、2013-03-24---2013-03-28：进一步研究单片机芯片（8051）和D/A转换，完善开
题报告。

3、2013-03-31---2013-04-18：进一步复习单片机所以和设计有关的部分，和数字电
路计数器功能的使用。

DAC0832的工作原理。

4、2013-04-21---2013-05-09：在实验室通过EDA软件搭建电路图实现电路的仿真。

5、2013-05-12---2013-05-30：在老师的帮助指导下进步修正和完善电路设计。

完成
毕业设计报告。

6、2013-06-1--- 2013—6-21: 修改毕业设计; 准备答辩。

主要参考资料：
［1］肖金球单片机原理与接口技术清华大学出版社2004.
［2］徐志军CPLD/FPGA的开发与应用电子工业出版社2002.
［3］李景华可编程逻辑器件及EDA技术东北大学2000.
［4］刘明俊计算机控制原理与技术国防科技大学出版社1999.
［5］周航慈,等单片机程序设计基础航空航天大学出版社 1999。