低頻信號發(fā)生器開題報告

﹙設計﹚題 目 便攜式低頻信號發(fā)生學生姓名 周兆林學 號) 專業(yè)班級 電子063指導教師 張盡松2010316PAGEPAGE3任務要求（課題目標、主要內(nèi)容、技術參數(shù)、基本要求等）本課題的目的：通過該設計課題的研究和制作使我對低頻信號發(fā)生系統(tǒng)要有一個全面的解、D/A轉換，單片機（51單片機，8255的擴展，顯示電路，鍵盤控制，顯示和各模塊的連接通信等各個部分要熟練聯(lián)接調試，全面的了解常規(guī)芯片的使用方法、掌握簡單信號發(fā)生器應用系統(tǒng)軟硬件的設計方法，進一步鍛煉了我們在信號處理方面的實際工作能力。課題主要內(nèi)容：設計制作一個波形發(fā)生器，該波形發(fā)生器能產(chǎn)生正弦波、方波、三角波和由用戶編輯的特定形狀波形。具有產(chǎn)生正弦波、方波、三角波三種周期性波形的功能。用開關輸入編輯生成上述三種波形（同周期）的線形組合波形。課題技術參數(shù)：波形：方波，正弦波，三角波，鋸齒波；幅值電壓：0~5V;3.頻HZ率：200—1000HZ課題技術參數(shù)：波形：方波，正弦波，三角波，鋸齒波；幅值電壓：0~5V;3.頻HZ率：200—1000HZ4. 輸出極性；雙極。課題設計要求（效果、資料、硬件制作）：形精度±10%。并將輸出信號的頻率、幅度顯示出來。200HZ—1000HZ的常見信號。頻率、幅度的值精度不低于±10%。面板設計簡潔明了，易于操作。電路板性價比高，可靠性強。人機界面友好，使用靈活方便，操作簡單明了。LCD寫出詳細的設計報告，給出全部電路和源程序。繪制與設計相關的原理圖，框圖；一選題的依據(jù)、意義和理論或實際應用方面的價值70向發(fā)展。在科學研究、工程教育及生產(chǎn)實踐中，如工業(yè)過程控制、教學實驗、機械振而在我們?nèi)粘Ｉ钪?，以及一些科學研究中，鋸齒波和正弦波、矩形波信號是常用的基本測試信號。譬如在示波器、電視機等儀器中，為了使電子按照一定規(guī)律運動，以利用熒光屏顯示圖像，常用到鋸齒波產(chǎn)生器作為時基電路。信號發(fā)生器作為一種通用的電子儀器，在生產(chǎn)、科研、測控、通訊等領域都得到了廣泛的應便攜式和智能化越來越成為儀器的基本要求，對傳統(tǒng)儀器的數(shù)字化，智能化，集成化也就明顯得尤為重要。平時常用信號源產(chǎn)生正弦波，方波，三角波等常見波形作為待測系統(tǒng)的輸入，測試系統(tǒng)的性能。但在某些場合，我們需要特殊波形對系統(tǒng)進行測試，這是傳統(tǒng)的模擬信號發(fā)生器和數(shù)字信號發(fā)生器很難勝任的。利用單片機的強大功能，設計合適的人機交互界面，使用戶能夠通過手動的設定，設置所需波形。該設計課題的研究和制作全面說明對低頻信號發(fā)生系統(tǒng)要有一個全面的解、D/A51，顯示和各模塊的連接通信等各個部分要熟練聯(lián)接調試，能夠正確的了解常規(guī)芯片的使用方法、掌握簡單信號發(fā)生器應用系統(tǒng)軟硬件的設計方法，進一步鍛煉了我們在信號處理方面的實際工作能力。二本課題在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀波形發(fā)生器亦稱函數(shù)發(fā)生器，作為實驗用信號源，是現(xiàn)今各種電子電路實驗設計應用中必不可少的儀器設備之一。目前，市場上常見的波形發(fā)生器多為純硬件的搭接而成，且波形種類有限，多為鋸齒、正弦、方波、三角等波形。信號發(fā)生器作為一種常見的應用電子儀器設備，傳統(tǒng)的可以完全由硬件電路555RC命的弱點。一旦工作需求功能有增加，則電路復雜程度會大大增加。波形發(fā)生器的發(fā)展狀況波形發(fā)生器是能夠產(chǎn)生大量的標準信號和用戶定義信號，并保證高精度、高和頻率穩(wěn)定性等優(yōu)點，不僅可以模擬各種復雜信號，還可對頻率、幅值、相移、波形進行動態(tài)、及時的控制，并能夠與其它儀器進行通訊，組成自動測試系統(tǒng)，因此被廣泛用于自動控制系統(tǒng)、震動激勵、通訊和儀器儀表領域。在70年代前，信號發(fā)生器主要有兩類：正弦波和脈沖波，而函數(shù)發(fā)生器介于兩類之間，能夠提供正弦波、余弦波、方波、三角波、上弦波等幾種常用標準波形，產(chǎn)生其它波形時，需要采用較復雜的電路和機電結合的方法。這個時期的波形發(fā)生器多采用模擬電子技術，而且模擬器件構成的電路存在著尺寸大、價格貴、功耗大等缺點，并且要產(chǎn)生較為復雜的信號波形，則電路結構非常復雜。同時，主要表現(xiàn)為兩個突出問題，一是通過電位器的調節(jié)來實現(xiàn)輸出頻率的調節(jié)，因此很難將頻率調到某一固定值；二是脈沖的占空比不可調節(jié)。在70年代后，微處理器的出現(xiàn)，可以利用處理器、A/D/和D/A，硬件和軟件使波形發(fā)生器的功能擴大，產(chǎn)生更加復雜的波形。這時期的波形發(fā)生器多以軟DAC90HPHP770S的信號模擬裝置系統(tǒng)，它由HP8770A任意波形數(shù)字化和HP1776A波形發(fā)生軟件組成。HP8770A8中波形，而且價格公司推出了型號為Data-20209100的任意波形發(fā)生器等。到了二十一世紀，隨著集成電路技術的高速發(fā)展，出現(xiàn)了多種工作頻率可GHz的DDS芯片，同時也推動了函數(shù)波形發(fā)生器的發(fā)展，2003年，Agilent的產(chǎn)品33220A能夠產(chǎn)生17 種波形，最高頻率可達到20M，2005年的產(chǎn)品N6030A 能夠產(chǎn)生高達500MHz 的頻率，采樣的頻率可達1.25GHz。由上面的產(chǎn)品可以看出，函數(shù)波形發(fā)生器發(fā)展很快近幾年來，國際上波形發(fā)生器技術展主要體現(xiàn)在以下幾個方面：v=f(t)形式的波形方程的數(shù)學表達式產(chǎn)生。從而促進了函數(shù)波形發(fā)生器向任意波形發(fā)生器的發(fā)展，各種計算機語言的飛速發(fā)展也對任意波形發(fā)生器軟件技術起到了推動作用。目前可以利用可視化編程語言(如VisualBasic,VisualC等等)編寫任意波形發(fā)生器的軟面板，這樣允許從計算機顯示屏上輸入任意波形，來實現(xiàn)波形的輸入。VXI資源結合。目前，波形發(fā)生器由獨立的臺式儀器和適用于個人VXIVXI總線的逐漸成熟和對測量儀VXI的系統(tǒng)資VXIVXIVXI在民用方面，VXI模塊遠遠不如臺式儀器更為方便。國內(nèi)外波形發(fā)生器產(chǎn)品比較早在1978年，由美國Wavetek公司和日本東亞電波工業(yè)公司公布了最高5MHz256點(存儲長度)30伴隨著電子元器件、電路、及生產(chǎn)設備的高速化、高集成化，波形發(fā)生器的性能有了飛速的提高。變得操作越來越簡單而輸出波形的能力越來越強。波形操作方法的好壞，是由波形發(fā)生器控制軟件質量保證的，編輯功能增加的越多，波形形成的操作性越好。以下給出了幾種波形發(fā)生器的性能指標，從中可以看出當今世界上重要電子儀器生產(chǎn)商在波形發(fā)生器上的研制水平。公司TektronixTektronix橫河電機Wavetek型號AG320AWG710AG5100295最高采用16MS/s4GMS/s1GMS/s50MS/s頻率通道數(shù)2224垂直分辨12bit8bit8bit12bit率存儲容量64K8M8M64K輸出電壓10V2.5V2V15V三課題研究的內(nèi)容及擬采取的方法內(nèi)容1.能產(chǎn)生頻率范圍在200HZ—1000HZ的常見信號。電路板性價比高，可靠性強。人機界面友好，使用靈活方便，操作簡單明了。方法：采用AT89C51單片機和DAC0832芯片，直接連接鍵盤和顯示圖2-1。P0P0LCD顯示器AT89C51P24*6鍵盤D/A轉換P1P3芯片圖2-1 方案1電路原理圖AT89C51I/OP2.0-P2.3和P3.0-P3.34*6P0,P1DAC0832這樣總體來說,能對單片機各個接口都利用上,而不在多用其它芯片,從而減小了系統(tǒng)的成本.也對按照系統(tǒng)便攜式低頻信號發(fā)生器的要求所完成.占用空間小,使用芯片少,低功耗。其缺點就是在考慮以后發(fā)展和改進的時候,單片機數(shù)據(jù)接口都被占用了,那么很難進行改進和進一步發(fā)展,在對系統(tǒng)驅動和數(shù)據(jù)的存儲有一定的困難.所有采用芯片8255AT89C5174LS373了一個74LS138,8255PA12864LCD,PB0-PB54*6,AT89C51P1DAC08322-2.此方案主要用到了8255I/OI/O易編程和改進電路.D/A轉換芯片

P0AT89C51P2P1 P3

8225

LCD顯示器圖2-2方案2電路圖D/A05V~在通過顯示部分顯示其頻率，幅值，和波形。在設計時分塊來做，按照波形2-3：圖2-3系統(tǒng)模塊圖模塊介紹：波形設定：對任意波形的手動設定D/ADAC0832單片機進行處理。82554*6128*64LCD6便于攜帶。四課題研究中的主要難點以及解決的方法問題1：用匯編寫的程序，在Keil編譯時找不到以ASM為擴展名的文件解：把用匯編編好的程序用文本文檔打開，在另存為文件名 .ASM,文類型選擇所有文件,在點擊保存.則所要的程序文件就以ASM形式保存在所在位置.如圖4-2圖4-2保存.ASM文件示意圖問題2：用Keil生成“.HEX”時不能成功。解：在Keil菜單欄中點擊“工程”，在下拉菜單中找到“OptionsforTarget‘Target’”(如圖4-3所示)并點擊，在彈出的對話框中點擊“輸出，然后在“創(chuàng)建HEX文件”前面的框中打勾(如圖4-4所示)；接下來點擊“調試在“U使用”和“運行到 main()”前面的框中點選(如圖所示)；最后點擊對話框下方的“確定”按鈕。7圖4-3Keil工程下拉菜單圖4-4輸出菜單8圖4-5調試菜單問題3．用Protues畫好電路，點擊運行按鈕不能仿真。原因：沒有將“.hex”文件寫入。解：先右鍵點擊圖中的AT89C51芯片選中它，再左鍵點擊選中的芯片，在彈出的對話框的“ProgramFiles”的框中點擊文件夾圖標（如圖 4-6所示；然后找到已生成的“.hex”文件（如圖4-7所示，最后點擊確定即可圖4-6AT89C51選項對話框9圖4-7選擇燒寫文件問題4.在“.hex”文件寫入之后，點擊Protues中的運行按鈕，依然不能仿真。原因：原因有2種，一種是硬件電路有問題，另外一種是程序與電路不對應或者程序錯誤。解：找一段正確的代碼生成“.hex”文件并寫入，如果能夠仿真，則說明原來的程序有問題，如果還是不能仿真，則說明硬件電路有問題。問題5．在Protues里所畫的電路太多空間不夠解：使Protues的繪圖界面放大.選擇System,出現(xiàn)對話框圖4-8,在點擊Setsheetsizes,點擊后出現(xiàn)一個選擇界面圖4-9,在選擇相應的繪圖界面大小.10圖4-8畫圖界面放大圖4-9選擇大小界面11PAGEPAGE13五畢業(yè)設計工作進度計劃六主要參考文獻何立民.MCS-51社，1990穆蘭.單片微型計算機原理及接口技術.北京:機械工業(yè)出版社,1995[3]張毅剛.MCS-51[4]蔣智勇.單片微型計算機原理及接口技術.沈陽:遼寧科學技術出版設,1992[5]韓全立，王建明.單片機控制技術及應用.北京：電子工業(yè)出版社，2004[6]徐仁貴.微型計算機借口技術及應用.北京：機械工業(yè)出版社，1995[7][8]技大學出版社，1998[9]任為民.電子技術基礎課程設計.北京：中央廣播電視大學出版社，1997[10]弘道工作室.融會貫通Protel99電路設計.北京：人民交通出版設，2000Yang.Y.,Yi.J.,Woo,Y.Y.,andKim.B.:‘OptimumdesignforlinearityandefficiencyofmicrowaveDohertyamplifierusinganewmatchingtechnique’,Microw.J.,2001,44,(12),pp.20–36陳伯時.電力拖動自動控制系統(tǒng)-運動控制系統(tǒng).機械工業(yè)出版社[13]大學學報.2002[15]Tierney,JRader,C.M.,andGold,B."ADigitalFrequencySynthesizer,"IEEETransactionsonAudioandElectroacousticsAU-19:1,March1971[14]孫桂榮，班瑩，劉鳴.電機轉速測量設計實驗.實驗室科學，2005[15]Tierney,JRader,C.M.,andGold,B."ADigitalFrequencySynthesizer,"IEEETransactionsonAudioandElectroacousticsAU-19:1,March1971[16]Goldberg,Bar-Giora,DigitalTechniquesinFrequencySynthesis,NewYork:McGraw-Hill,1996.題目 便攜式低頻信號發(fā)生一、選題的意義及目的。1、本課題的意義：便攜式和智能化越來越成為儀器的基本要求，對傳統(tǒng)儀器的數(shù)字三角波等常見波形作為待測系統(tǒng)的輸入，測試系統(tǒng)的性能。單在某些場合，我們需要特殊波形對系統(tǒng)進行測試，這是傳統(tǒng)的模擬信號發(fā)生器和數(shù)字信號發(fā)生器很難勝任的。利用單片機的強大功能，設計合適的人機交互界面，使用戶能夠通過手動的設定，設置所需波形。2、本課題的目的：通過該設計課題的研究和制作使我對低頻信號發(fā)生系統(tǒng)要有一個全面的解、對低頻信號的發(fā)生原理要理解掌握，以及低頻信號發(fā)生器工作流程：波轉換，單片機的擴展，顯示電路，鍵盤控制芯片的使用方法、掌握簡單信號發(fā)生器應用系統(tǒng)軟硬件的設計方法，進一步鍛煉了我們在信號處理方面的實際工作能力。三、研究方法和可能存在的問題D/A05V~在通過顯示部分顯示其頻率，幅值，和波形。在設計時分塊來做，按照波形面板上能夠使用按鍵來設定特殊波形，從而簡化人機交互的問題。（頻率幅值輸入波形 波設定

D/A轉換 51單片機鍵盤控制

（波形）系統(tǒng)模塊圖模塊介紹：1、波形設定：對任意波形的手動設定2、D/A轉換：將模擬信號轉換為數(shù)字信號3、單片機部分：最小系統(tǒng)和8255的擴展4、鍵盤：波形的輸入控制5、顯示部分：顯示波形的幅值、頻率和形狀四、進度安排27-114（1）5日-119（0.5）1110-1117:8255(11118-1127D/A（1）28-124（1）5-1215（1.5）1216-1227：LCD（1.5）1228-110（1）111-116（1）五、參考文獻何立民.MCS-51社，1990穆蘭.單片微型計算機原理及接口技術.北京:機械工業(yè)出版社,1995[3]張毅剛.MCS-51[4]蔣智勇.單片微型計算機原理