基于51单片机波形发生器的设计与实现 开题报告

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1、 毕业论文（设计）开题报告 （学生用表） 课题 基于 51 单片机波形发生器的设计与实现 系部 电子信息工程学院 专业 电子信息工程 学科 工学 学生 指导教师 一、课题的来源、背景及意义 (1)来源：科研/生产 (2)背景:单片机是再 20 世纪 70 年代中期发展起来的一种大规模集成电路芯 片，是由中央处理器（CPU） ，ROM、RAM 芯片及 I/O 接口和一些外围电路等通过印 刷版总线连接在一起的一个完整的计算机系统。信号发生器是一种作为激励源或 者信号源的电子设备，它能够产生各种各样的波形和频率，其在教学实验，生产 实践和科技领域有着广泛的应用，是最普遍使用的电子仪器之一。对于电子类

2、专 业的学生，除了学习理论知识外，还必须将所学的理论知识付诸实践，在实践中 应用理论知识，提高动手能力，从而提高发现，解决问题的能力，所以试验是必 不可少的环节，而信号波形发生器是实验过程最普遍，最基本，也是应用最广泛 的电子设备之一， 本研究不是针对高端的信号发生器开发， 而是从降低经济成本， 操作方便简单，输出波形实用角度出发，研究一套设备。 (3)意义：传统的正弦信号源根据实际需要一般价格昂贵，低频输出时性能不好且 不便于自动调节，工程实用性较差。现在利用单片机的优越性，制作一种体积小，实 用性强，使用方便的低频信号发生器，以 AT85C51 单片机为核心，结合低俗 D/A 转换 器，通

3、过设计与编程实现了正弦波、方波、锯齿波的产生及其自由切换以及频率、相 位的可调与多相波的同时输出。 二、国内外发展现状 信号波形发生器历史非常的久远，它产生于上个世纪 20 年代，那会，电子设备刚 刚诞生，随后，雷达发展了起来，通信技术也在不断地发展，到了 40 年代，标准信号 发生器开始出现，它的出现主要是为了进行各种接收机的测试，使信号发生器诞生之 初主要是用来做定性分析的，随着使用的要求不断提升，慢慢发展成为了定量分析的 装 订 线 测量仪器，还是在这个时期，脉冲信号发生器也出现了，这个主要是用于脉冲方面的 测量的，上面说的这些信号波形发生器都是早期的一些产品，复杂的机械结构，比较 大的

4、功率，比较简单的电路，速度发展总体是比较慢的 1。这种发展速度一直持续到 1964 年，第一台全电子晶体管做的信号发生器出现。 从 60 年代以后，信号波形发生器的发展速度就开始加快了，有个代表产品，那就 是函数信号发生器，但是模拟的电子方面的技术在这段时期是占主要的，组成的部分 一般都是分立元件， 或者是采用模拟的集成方面的电路， 电路结构相比于 60 年代以前， 要复杂了，产生的波形就多了一些，比如有方波、正弦波、三角波，还有了锯齿波， 但是波形还是比较简单的，加上模拟电路会产生较大的漂移，输出波形的稳定性还是 比较差的，70 年代又是一个转折点，出现了微控制器，这个时候信号波形发生器的功

5、 能就开始强大了起来，波形的产生也比较复杂了。对信号波形发生器而言，软件成为 这个时期的主要特征，通过程序用微控制器进行相应的处理就能方便灵活的获得一些 简单的信号波形，当然这种方式也是有缺陷的，那就是波形输出的频率不会很高，产 生这个原因主要是处理器的工作速度问题，当然还是有一些方法来提高输出频率的， 比如，软件方面的改进让它的工作周期缩短，但是这些方法比较有限，硬件电路才是 改进的关键所在。慢慢的计算机技术，现代电子技术，信号处理技术发展起来了，数 字化技术开始进行渗透和普及，数字信号处理技术开始逐渐的替代传统的模拟信号处 理技术，仪器的处理能力开始不断提升，测量的精度高了，准确度高了，速

6、度也提上 去了， 展现的优点非常多， 从这个时候开始， 社会进入数字信号发生器时代发展迅猛 2。 三、研究目标 本课题在理论分析的基础上，设计由四大模块组成：D/A 波形发生模块，数码管显 示模块键盘输入模块，波形数据存储模块。波形的产生通过单片机内的程序实现，采 用 D/A 转换器来控制输出，第一片用于输出波形，第二片用于控制第一片的参考电压， 将第二片的输出作为第一片参考电压，以便由程序来控制输出波形的幅值变化，从而 实现波形幅值的改变。频率的产生由硬件实现，频率的变化由程序来控制，通过改变 定时器的初值来改变输出波形相邻两点的时间间隔，从而实现波形频率的改变。波形 的合成也通过程序实现，具有很高的精度和线性组合的灵活性。 四、研究内容、方法及手段 1、研究内容 本设计主要研究内容是设计一个利用 51 单片机的波形发生器， 通过把各种各样的 波形在一个周期中的变化情况离散化，再根据二进制的规律进行编码，得到每一种波 形所对应的波形代码。把这些代码存储到存储器中，利用电路选择其中的一族代码输 出，经过数/模转化器和放大器，获得连续放大的波形，对于正弦等信号不便通过直接