1、精選優質文檔-傾情為你奉上畢業設計（論文）文獻綜述題 目:基于單片機的波形發生器的設計 英文題目: The Design Of Based-on Single Chip Waveform Generator系 部 : 電氣工程系_ 專 業: 電子科學與技術_班 級: 08電科（1）班_ 學 號: _ 姓 名: 姜 東 東_指導老師: 陳 素_填表日期：2012-2-18_1、 前言部分 波形發生器是電子技術領域中常見的信號源之一，在測量、自動控制、通信、廣播和熱處理等許多技術領域有著廣泛的應用。波形發生器有產生三種或多種波形的波形發生器，使用的器件可以是分立器件，也可以采用集成電路。傳統的常用

2、信號發生器絕大部分是由模擬電路構成的，但這種模擬信號發生器用于低頻信號輸出往往需要的RC值很大，這樣不但參數準確度難以保證，并且體積和功耗都很大，并隨著計算機在社會領域的滲透，單片機的應用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統函數信號發生器日益更新，單片機能產生高精度 快速變換頻率 輸出波形失真小的優先選用技術。函數信號發生是各種測試和實驗過程中不可缺少的工具，在通訊、測量、雷達、控制、教學等領域應用十分廣泛。不論在生產 科研還是教學上，信號發生器都是電子工程師信號仿真實驗的最佳工具，并且，單片機設計的信號發生器克服傳統方法的缺點，能輸出更好波形。本課題采用的是以89S52為核心，結合DAC0808

3、實現程控一般波形的低頻信號輸出，可產生方波、三角波、正弦波、鋸齒和脈沖波等多種波形，波形的周期可用程序改變，具有線路簡單 結構緊湊 性能優越等特點，并且它具有功能豐富穩定、價格便宜、操作方便特點，具有一定的推廣作用。2、主題部分2.1波形發生器歷史發展狀況2.1.1現代波形技術分析隨著電子技術，尤其是軍事電子技術革新帶來的新體制武器裝備的發展與應用，電子信號頻率上限、信號帶寬和調制帶寬不斷拓展，調制種類不斷增加，波形任意化程度加劇，頻率分辨力和捷變速度大幅提高。這一信號日益復雜化的趨勢，對作為電子測試領域兩大根本-信號產生與獲取技術，提出了新的挑戰。 以高速數字采樣為核心的時域測試正在成為現代

4、電子測試技術的主流方向，波形產生與獲取技術也不例外。現代波形技術著眼于高速任意波形發生器、寬帶高精度數字化儀、寬帶數字存儲示波器等高性能測試儀器的技術實現。2.1.2國內波形發生器的設計方案比較 方案一：采用單片函數發生器（如8038），8038可同時產生正弦波、方波等，而且方法簡單易行，用D/A轉換器的輸出來改變調制電壓，也可以實現數控調整頻率，但產生信號的頻率穩定度不高。方案二：采用鎖相式頻率合成器，利用鎖相環，將壓控振蕩器（VCO）的輸出頻率鎖定在所需頻率上，該方案性能良好，但難以達到輸出頻率覆蓋系數的要求，且電路復雜。方案三：采用單片機編程的方法來實現。該方法可以通過編程的方法來控制信

5、號波形的頻率和幅度，而且在硬件電路不變的情況下，通過改變程序來實現頻率的變換。此外，由于通過編程方法產生的是數字信號，所以信號的精度可以做的很高。鑒于方案一的信號頻率不夠穩定和方案二的電路復雜，頻率覆蓋系數難以達標等缺點，所以決定采用方案三的設計方法。它不僅采用軟硬件結合，軟件控制硬件的方法來實現，使得信號頻率的穩定性和精度的準確性得以保證，而且它使用的幾種元器件都是常用的元器件，容易得到，且價格便宜，使得硬件的開銷達到最省。2.1.3 輸出波形頻率的提高在過去，頻率極限常常使任意波形發生器限于地質的、生物的和機械領域的應用，在這些應用中，波形可能是復雜的，但通常是低的頻率，較新的任意波形發生

6、器已能提供M Hz頻率的波形， 從而打開了諸如通訊 計算機和顯示等應用領域。提高任意波形發生器輸出頻率， 需要高速的存儲器和高速的D/A轉換器。2.1.4 波形產生 在波形產生方面，由于受DAC轉換速度和固有特性限制，采用數字采樣技術產生波形的最高頻率和頻譜純度都較低，其應用受到一定限制。但由于傳統信號產生方式難以窮盡測試所需的千差萬別的復雜波形，數字取樣技術在任意波形產生中成為不可替代的選擇，其核心是數字直接頻率合成(DDS)技術。基于DDS技術產生任意波形產生技術具有頻率分辨率高、頻率切換速度快、頻率切換時保持連續等優點，在通信、雷達及對抗等領域得到了廣泛應用。高性能任意波形發生器能夠生成

7、或復現理想的、無失真“現實”信號，產生具有噪聲和抖動、預加重、多電平、寬帶RF和快速變化等特性的信號，在設計和測試流程中至關重要。 為了在保證信號質量的前提下降低查找表的規模，針對正弦信號的產生，各國學者廣泛研究了各種波形壓縮算法，如Nicholas提出的基于數字優化的方法、CORDIC算法、泰勒級數近似、雙三角近似等。 2.2波形發生器當前現狀分析2.2.1波形獲取 在波形獲取方面，數字采樣技術應用極為廣泛，數字電壓表、數字存儲示波器(DSO)、數字化儀、波形分析儀等儀器的技術實現幾乎完全依賴采樣技術；而基于數字中頻技術的實時頻譜分析儀、無線通信分析儀等測試儀器中，數字取樣和實時信號處理技術

8、已成為整個技術體系中的核心。而且，隨著AD取樣速率和精度的不斷提升，以及DSP理論與技術的日益成熟，射頻微波測試儀器的實現技術也正從以傳統掃頻技術為核心向以數字取樣和實時處理技術為核心轉變，基于實時采樣的時域測試儀器，如數字示波器、高精度數字化儀等正在成為現代電子儀器的主流發展方向，孕育著電子儀器體系和測量方法的重要變革。 觀察電信號隨時間變化情況的示波器最初完全是模擬式儀器，模擬示波器接受模擬信號的輸入，并以模擬形式顯示信息。這種模擬示波器曾經廣泛應用于各個領域。隨著半導體器件的發展和數字處理技術的發展，數字示波器成為了主流。 如今示波器技術瞬息萬變，示波器的最新應用也層出不窮。根據各個行業

9、需求有所不同，示波器也有著多種發展趨勢。2.2.2 多時域測量 在多媒體、網絡及機械電子等相關設備的開發中, 被測量的信號不再是簡單重復的波形, 而且常常包含著連續的信息。這種信號的實例包括光盤信號、二以及各種其他串行總線信號。多數情況下, 這些信號均屬于多時域信號。信號具有多種不同周期的成分, 具有多重時間軸。我們的儀器努力為這種多時域信號的測量與分析增加更多有效的功能。2.2.3 便攜性以往，性能高的示波器體積都很龐大，便于攜帶的示波器性能又較低，而用戶只能選擇二者之一。且通常情況下，閃速轉換器用于高速A/D轉換，但原理上要求比較器也具有同樣多的位數，這就出現了電路規模大，功率消耗高的缺點

10、。A/D轉換器是決定波形測量儀器的產品規格的重要因素，開發低功耗的高速A/D轉換器一直是人民多年來的夢想。隨著級聯式結構的A/D轉換器的開發，夢想終于成真。2.2.4 實用性 而隨著智能化的普及，數字示波器也需要多種智能功能，比如數學函數，波形放大，滾動，數據存儲和加載功能。從這個角度來講，數字示波器還有很大的發展空間。對于前述的多時域測量，不僅提供大內存的波形捕獲功能，而且允許用戶在不丟失整體和部分波形關系的情況下滾動顯示數據，并使滾動操作和顯示更新的響應時間盡可能短。因此，儀器的實用性也是人們始終不懈的追求。2.3波形發生器趨勢預測2.3.1 數據處理功能 而在追求波形獲取儀器的便攜性的同

11、時，強大的數據處理功能也是未來發展的一大主流趨勢。為實現這一功能，需要使用強大的數據處理電路，這也依靠于半導體技術的進步以及在結構方面的繼續改進。 2.3.2 任意波形發生器 波形發生器的發展趨勢是更高取樣率，更高分辨率和更大存儲量，目前實時帶寬超過1GHz的產品比較少，而且分辨率只有8位，不能滿足快速發展的移動通信和高速網絡的測量要求。與數字存儲示波器相比，任意波形發生器的全面指標存在明顯差距，前者的取樣率達到20GS/s和帶寬6GHz，后者的取樣率是4.8GS/s和帶寬2GHz。任意波形發生器首先要趕上數字存儲示波器，然后再往前發展，因為在電路構成方面，任意波形發生器的核心部件是高速數/模

12、轉換器，它的工藝潛力還很大，顯然缺少的是市場需求。3、總結部分本論文設計是基于單片機的函數信號發生器，主要是以軟件為主，硬件為輔。能實現輸出正弦波 方波 三角波等波形。回顧起此次單片機的文獻綜述的編寫，我仍感慨頗多，從選題到定稿，從理論到實踐，在好幾個星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次畢業設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。通過這

13、次課程設計之后，一定把以前所學過的知識重新溫故。這次畢業設計的綜述終于順利完成了，感謝大家。4、參考文獻1 許慶山等編. 電路、信號與系統.M 北京：航空工業出版社，2002，22-56.2 Sullvan G J. Rate-distortion optimization for video compression.J IEEE Signal Processing. Mag., 1998, 15(6): 74-903 Bentley, John P. Priniple of Measurement Systems,P Longman, London and NewYork, 20044 相迎

14、軍,李興城,李傳軍. 基于AT89C4051單片機的專用信號發生器設計與應用J. 微計算機信息 , 2004,(11) . 5 朱蓉,鄭建華. 基于MCS-51單片機定時精確控制的研究J. 現代電子技術 , 2005,(17) . 6 張倩,鄺濤. MCS51系列單片機的三種并行通信方法J. 新鄉教育學院學報 , 2004,(03) . 7 李朝青.單片機原理及接口技術M.第三版.北京航空航天大學出版社.2005-10.8 馬俊,陳學煌,段新文. 一種基于單片機數字式調幅波信號發生器J. 青海大學學報(自然科學版) , 2005,(01) . 9 胡學武. 用AT89C51實現超低頻任意函數發生器J. 現代電子技術 , 2005,(17) 10 張李勇,陳朗,張飛舟. 基于8051單片機的雙通道波形發生器的設計與實現J. 計算機工程與應用 , 2004,(08) . 11 張靜,李廷軍,劉長茂,郭海燕. 基于DDS的高分辨率信號發生器的實現J. 現