基于51单片机的多种波形函数发生器的设计与制作开题报告

基于51单片机的多种波形函数发生器的设计与制作开题报告本文简介：合肥师范学院本科毕业论文（设计）开题报告（学生填写）学号0908421042姓名李银洪指导教师王莉君题目基于51单片机的多种波形函数发生器的设计与制作课题内容：函数信号发生器是一种能够产生三角波、矩形波、锯齿波、正弦波等多种波形的电路。它在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。通过对函数波形发生器

基于51单片机的多种波形函数发生器的设计与制作开题报告本文内容：

合肥师范学院本科毕业论文（设计）开题报告

（学生填写）

学号

0908421042

姓名

李银洪

指导教师

王莉君

题目

基于51单片机的多种波形函数发生器的设计与制作

课题内容：

函数信号发生器是一种能够产生三角波、矩形波、锯齿波、正弦波等多种波形的电路。它在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。通过对函数波形发生器的原理以及构成分析，可设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的函数波形发生器[1]。函数信号发生器是工业生产、产品开发、科学研究等领域必备的工具，正弦波、三角波和锯齿波是常用的基本测试信号，因此它被广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。如果用分立元件组成的函数发生器,通常是单函数发生器且频率不高,其工作不很稳定,不易调试；用集成芯片的函数发生器,就可达到较高的频率和产生多种波形信号,但电路较为复杂且不易调试[2]。利用单片集成芯片的函数发生器能产生多种波形,达到较高的频率,且易于调试;利用专用直接数字合成DDS

芯片的函数发生器，能产生任意波形并达到很高的频率,但是成本较高[3]。本课题主要通过运用软件编程来完成波形产生的过程，可降低硬件成本与调试的繁琐，提高系统运行的稳定性[4]。

本课题的主要内容是对多种波形函数发生器的研究与设计。

1、设计要求：可在0.01Hz~16kHz范围内产生方波、三角波、正弦波、锯齿波信号，幅值峰-峰变化范围为0.1~20V，且波形幅值可调，通过LCD显示波形的幅值与频率[5]。

2、根据设计要求确定系统中输入/输出信号的种类、数量和特点；

3、确定CPU的选型、函数产生电路以及硬件接口等配置；

4、进行硬件设计，主要是整个系统的电路图的绘制；进行软件设计，根据要求编写控制程序。

课题关键问题及难点：

(1)主要关键问题：

1、

定量函数发生器的相关理论和技术以及研究现状和发展应用情况。

2、

芯片的选型和电路的设计。

3、

如何完成硬件各模块电路的制作和调试。

4、

采用KeilC软件进行程序的调试与运行，并能实现基本功能。

(2)主要难点：

一、对各种所要产生波形的不同算法要有具体的了解。

二、根据不同波形显示以及频率的要求来对单片机类型的选择。

拟采取的方式、方法及实施方案（主要技术路线）：

（1）方式

在指导老师的指导下，搜集查阅相关资料，利用单片机、波形输出电路、波形发生算法完成模块的设计，然后把各模块连接起来实现设计要求。

（2）方法

函数发生器的设计需要在对要求信号波形特点进行分析后，根据波形产生的规律设计波形产生的算法，并根据信号的频率范围选择控制器以及波形输出器件的类型。以系统设计的思想对设计方案进行充分论证后，利用51系列单片机为控制芯片，与波形输出电路配合完成系统电路的设计，并确定各部分电路，结合具体的器件、设备，绘制出电路的原理图。利用单片机开发装置编写软件并调试仿真，测试各部分数据以达到预期效果。

（3）方案

函数发生器的具体实现方案如图1所示，通过51单片机检测是否有功能键的按下，若有键按下，则查询按键代码并通过数/模转换成模拟信号，由于信号较弱，需要通过放大器放大输出相应的波形，如果没有键按下，则保持上次波形。

功能按键

51

单片机

D/A

转换

放大器

显示电路

输出出出出

图1

系统的结构图

51单片机：以51单片机为控制核心，对设定信号进行检测，进行波形数字信号的处理，以及输出相应的波形数据，驱动D/A转换以及驱动显示单元电路[6]。

功能按键:用以选择波形的种类和设定输出频率[7]。

D/A转换器：把单片机输出的波形数据转换成模拟电压信号[8]。

放大器：由于D/A转换的波形信号弱，需要通过放大器进行放大输出。

显示电路：用于显示51单片机检测的波形的频率以及幅值[9]。

参考文献：

[1]宗荣芳.智能函数信号发生器的设计[J].信息技术与信息化，2007，第一卷（02）:38-39.

[2]刘建成.基于DDS9834的函数信号发生器的设计[J].现代电子技术,2007，第三卷（02）:211-212.

[3]华成英编著.数字电子技术基础（第四版）[M].高等教育出版社2006.

[4]杜华.任意波形发生器及应用[J].国外电子测量技术，2005.1：38～40.

[5]童诗白.模拟电路技术基础[M].高等教育出版社,2000.

[6]王平.计算机控制系统[M].自动化教学部，2009.

[7]何立民.51系列单片机应用系统设计.北京航空航天大学出版社,1990.

[8]戚勇.数字式低频信号发生器的软件设计[J].山东理工大学学报，2007，第一卷(01):35-37.

[9]张毅刚.新编MCS-51单片机应用设计[M].

哈尔滨工业大学出版社，2003.

指导教师意见：

教师签名：*年*月*日

指导小组(教研室)意见：

组长签名：*年*月*日