1、合肥師范學院本科生畢業論文（設計）開題報告裝訂線（學生用表）課題基于51單片機波形發生器的設計與實現 系部電子信息工程學院專業電子信息工程學科工學學生屠寶軒指導教師吳劍威一、 課題的來源、背景及意義(1)來源：科研/生產(2)背景:單片機是再20世紀70年代中期發展起來的一種大規模集成電路芯片，是由中央處理器（CPU），ROM、RAM芯片及I/O接口和一些外圍電路等通過印刷版總線連接在一起的一個完整的計算機系統。信號發生器是一種作為激勵源或者信號源的電子設備，它能夠產生各種各樣的波形和頻率，其在教學實驗，生產實踐和科技領域有著廣泛的應用，是最普遍使用的電子儀器之一。對于電子類專業的學生，除了學

2、習理論知識外，還必須將所學的理論知識付諸實踐，在實踐中應用理論知識，提高動手能力，從而提高發現，解決問題的能力，所以試驗是必不可少的環節，而信號波形發生器是實驗過程最普遍，最基本，也是應用最廣泛的電子設備之一，本研究不是針對高端的信號發生器開發，而是從降低經濟成本，操作方便簡單，輸出波形實用角度出發，研究一套設備。 (3)意義：傳統的正弦信號源根據實際需要一般價格昂貴，低頻輸出時性能不好且不便于自動調節，工程實用性較差。現在利用單片機的優越性，制作一種體積小，實用性強，使用方便的低頻信號發生器，以AT85C51單片機為核心，結合低俗D/A轉換器，通過設計與編程實現了正弦波、方波、鋸齒波的產生及

3、其自由切換以及頻率、相位的可調與多相波的同時輸出。二、國內外發展現狀信號波形發生器歷史非常的久遠，它產生于上個世紀20年代，那會，電子設備剛剛誕生，隨后，雷達發展了起來，通信技術也在不斷地發展，到了40年代，標準信號發生器開始出現，它的出現主要是為了進行各種接收機的測試，使信號發生器誕生之初主要是用來做定性分析的，隨著使用的要求不斷提升，慢慢發展成為了定量分析的測量儀器，還是在這個時期，脈沖信號發生器也出現了，這個主要是用于脈沖方面的測量的，上面說的這些信號波形發生器都是早期的一些產品，復雜的機械結構，比較大的功率，比較簡單的電路，速度發展總體是比較慢的1。這種發展速度一直持續到1964年，第

4、一臺全電子晶體管做的信號發生器出現。從60年代以后，信號波形發生器的發展速度就開始加快了，有個代表產品，那就是函數信號發生器，但是模擬的電子方面的技術在這段時期是占主要的，組成的部分一般都是分立元件，或者是采用模擬的集成方面的電路，電路結構相比于60年代以前，要復雜了，產生的波形就多了一些，比如有方波、正弦波、三角波，還有了鋸齒波，但是波形還是比較簡單的，加上模擬電路會產生較大的漂移，輸出波形的穩定性還是比較差的，70年代又是一個轉折點，出現了微控制器，這個時候信號波形發生器的功能就開始強大了起來，波形的產生也比較復雜了。對信號波形發生器而言，軟件成為這個時期的主要特征，通過程序用微控制器進行

5、相應的處理就能方便靈活的獲得一些簡單的信號波形，當然這種方式也是有缺陷的，那就是波形輸出的頻率不會很高，產生這個原因主要是處理器的工作速度問題，當然還是有一些方法來提高輸出頻率的，比如，軟件方面的改進讓它的工作周期縮短，但是這些方法比較有限，硬件電路才是改進的關鍵所在。慢慢的計算機技術，現代電子技術，信號處理技術發展起來了，數字化技術開始進行滲透和普及，數字信號處理技術開始逐漸的替代傳統的模擬信號處理技術，儀器的處理能力開始不斷提升，測量的精度高了，準確度高了，速度也提上去了，展現的優點非常多，從這個時候開始，社會進入數字信號發生器時代發展迅猛2。三、研究目標本課題在理論分析的基礎上，設計由四

6、大模塊組成：D/A波形發生模塊，數碼管顯示模塊鍵盤輸入模塊，波形數據存儲模塊。波形的產生通過單片機內的程序實現，采用D/A轉換器來控制輸出，第一片用于輸出波形，第二片用于控制第一片的參考電壓，將第二片的輸出作為第一片參考電壓，以便由程序來控制輸出波形的幅值變化，從而實現波形幅值的改變。頻率的產生由硬件實現，頻率的變化由程序來控制，通過改變定時器的初值來改變輸出波形相鄰兩點的時間間隔，從而實現波形頻率的改變。波形的合成也通過程序實現，具有很高的精度和線性組合的靈活性。四、研究內容、方法及手段1、研究內容本設計主要研究內容是設計一個利用51單片機的波形發生器，通過把各種各樣的波形在一個周期中的變化

7、情況離散化，再根據二進制的規律進行編碼，得到每一種波形所對應的波形代碼。把這些代碼存儲到存儲器中，利用電路選擇其中的一族代碼輸出，經過數/模轉化器和放大器，獲得連續放大的波形，對于正弦等信號不便通過直接計算得到其波形數據，而其波形用較小數據量即可準確描述，可對其一周信號抽取一定的數據作為基本波形數據固化在單片機的程序存儲器中。2、研究方法和手段（1）查閱51單片機波形發生器的相關資料，掌握相關的知識；（2）經常與導師溝通，了解波形發生器的原理和設計步驟；（3）將所獲得的文檔資料整理分類，文獻說明及時添加。五、可行性分析本次設計是在指導老師的指導下搜集、查閱相關資料，對波形發生器的原理有充分的認識，整體設計思路明確，成本低，可行性良好。六、進度安排2012.11.20-2013.02.20 收集相關資料，與導師交流確定研究方向及基本思路。2013.02.21-2012.03.07 論文開題，完成開題報告及答辯。 2013.03.08-2013.04.11 整合相關資料，完成論文中期報告和論文初稿，準備中期辯。2013.04.12-2013.05.09 完成畢業論文，制作實物，準備畢業論文答辯。參考文獻：1 謝自美.電子線路設計·實驗·測試.武漢：華中科技大學出版社，20082 林志琦，蔣惠