中 北 大 学

毕业论文开题报告

学 生 姓 名：

康杰

学 号： 0805054115

学 院、系： 信息与通信工程学院电气工程系 专 业： 论 文 题 目：

指导教师:

2012年 3 月 15 日

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自动化

数字信号发生器的电路设计

安道新

毕 业 论 文 开 题 报 告

1．结合毕业论文情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：

文 献 综 述 选题的背景与意义： 信号源是根据用户对其波形的命令来产生信号的电子仪器。信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号（各种波形），然后用其他仪表测量感兴趣的参数。函数发生器是一种常用的信号源，广泛应用于电子电路、自动控制和科学试验等领域[1]。 信号发生器是一种悠久的测量仪器，早在20年代电子设备刚出现时它就产生了。随着通信和雷达技术的发展，40年代出现了主要用于测试各种接收机的标准信号发生器，使信号发生器从定性分析的测试仪器发展成定量分析的测量仪器。同时还出现了可用来测量脉冲电路或用作脉冲调制器的脉冲信号发生器。由于早期的信号发生器机械结构比较复杂，电路比较简单，但功耗比较大，因此发展速度比较慢。直到1964年才出现第一台全晶体管的信号发生器[2]。 自60年代以来信号发生器有了迅速的发展，出现了函数发生器，这个时期的信号发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，且仅能产生正弦波、方波、锯齿波和三角波等几种简单波形，由于模拟电路的漂移较大，使其输出的波形的幅度稳定性差，而且模拟器件构成的电路存在着尺寸大、价格贵、功耗大等缺点，并且要产生较为复杂的信号波形则电路结构非常复杂[3]。 自从70年代为处理器出现以后，利用微处理器、模数转换器和数模转换器，硬件和软件使信号发生器的功能扩大，产生比较复杂的波形。这时期的信号发生器多以软件为主，实质是采用微处理器对DAC的程序控制，就可以得到各种简单的波形。软件控制波形的一个最大缺点就是输出波形的频率低，这主要是由CPU的工作速度决定的，如果想提高频率可以改进软件程序减少其执行周期时间或提高CPU的时钟周期，但这些办法是有限的，根本的办法还是要改进硬件电路[15]。到了二十一世纪，随着集成电路技术的高速发展，出现了多种工作频率可过 GHz 的DDS 芯片，同时也推动了函数波形发生器的发展，2003 年，Agilent的产品 33220A能够产生 17 种波形，最高频率可达到 20M，2005 年的产品N6030A 能够产生高达 500MHz 的频率，采样的频率可达 1.25GHz。由上面的产品可以看出，函数波形发生器发展很快近几年来，国际上波形发生器技术发展主要体现在以下几个方面： （1）过去由于频率很低应用的范围比较狭小，输出波形频率的提高，使得波形发生器能应用于越来越广的领域。波形发生器软件的开发正使波形数据的输入变得更加方便和容易。波形发生器通常允许用一系列的点、直线和固定的函数段把波形数据存入存储器。同时可以利用一种强有力的数学方程输入方式，复杂的波形可以由几个比较简单的公式复合成 v=f (t)形式的波形方程的数学表达式产生。从而促进了函数波形发生器向任意波形发生器的发展，各种计算机语言的飞速发展也对任意波形发生器软件技术起到了推动作用。目前可以利用可视化编程语言(如Visual Basic ,Visual C 等等)编写任意波形发生器的软面板，这样允许从计算机显示屏上输入任意波形，来实现波形的输入。 （2）与VXI资源结合。目前，波形发生器由独立的台式仪器和适用于个人计算机的插卡以及新近开发的VXI模块。由于VXI总线的逐渐成熟和对测量仪器的高要求，在很多领域需要使用VXI系统测量产生复杂的波形，VXI的系统资源提供了明显的优越性，但由于开发VXI模块的周期长，而且需要专门的VXI机箱的配套使用，使得波形发生器VXI模块仅限于航空、军事及国防等大型领域。在民用方面，VXI模块远远不如台式仪器更为方便。 （3）随着信息技术蓬勃发展，台式仪器在走了一段下坡路之后，又重新繁荣起来。不过现在新的台式仪器的形态，和几年前的己有很大的不同。这些新一代台式仪器具有多种特性，可以执行多种功能。而且外形尺寸与价格，都比过去的类似产品减少了一半。 随着现代电子、计算机和信号处理等技术的发展，极大地促进了数字化技术在电子测量仪器中的应用，使原有的模拟信号处理逐步被数字信号处理所代替，从而扩充了仪器信号的处理能力，提高了信号测量的准确度、精度和变换速度，克服了模拟信号处理的诸多缺点，数字信号发生器随之发展起来。 信号发生器作为电子领域不可缺少的测量工具，它必然将向更高性能，更高精确度，更高智能化方向发展，就象现在在数字化信号发生器的崛起一样。但作为一种仪器，我们必然要考虑其所用领域，也就是说要因地制宜，综合考虑性价比，用低成本制作的集成芯片信号发生器短期内还不会被完全取代，还会比较广泛的用于理论实验以及精确度要求不是太高的实验。因此完整的函数信号发生器的设计具有非常重要的实践意义和广阔的应用前景。 二、本课题相关理论综述： 本次毕业设计的课题是：本系统利用单片机AT89C52采用程序设计方法产生锯齿波、正弦波、三角波、矩形波四种波形[6]，再通过D/A转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号[12]，滤波放大[8]，最终由示波器显示出来[4]，并实现在一定频率和幅值下可调。通过键盘来控制四种波形的类型选择、频率变化，通过外围电路来实现复制可调，并通过液晶屏1602显示其各自的类型以及数值，系统大致包括信号发生部分、数/模转换部分以及液晶显示部分三部分，其中尤其对数/模转换部分和波形产生和变化部分进行详细论述，最后应用protues[14]进行仿真，得出实验现象[15]。 对于函数信号发生部分首先要研究它的基本原理和关键技术[12]，只有弄清楚原理才好设计制作。能产生高稳定度和高精度的正弦波，方波，三角波，锯齿波并且信号可受外接电压控制，从而实现实现振幅调制和频率调制[10]；电源质量的好坏，影响着电子设备工作的质量，如何设计稳定的电源电源电路；如何设计经济并适合整个电路的频率计数电路。这些都是要解决的问题。 参考文献： [1]江志红.51单片机技术与应用系统开发案例精选[M].北京：清华大学出版社，2008 [2]杨居义，马宁，易永红.单片机原理与工程应用[M].北京：清华大学出版社，2010 [3]郭天祥.51单片机C语言教程-入门、提高、开发、拓展全攻略.北京：电子工业出， 版社，2009 [4]求是科技.单片机典型模块设计实例导航.北京：人民邮电出版社，2008 [5]潘晓宁，朱耀东.单片机程学设计实践教程.北京：清华法学出版社，2009 [6]马玉丽. 函数信号发生器制作方法的比较与分析[J]. 青岛远洋船员学院报, 2007年第2期：34~37 [7]袁秀伟. Protel 99元件库编辑器的使用原则与技巧[J]. 中国新技术新产品.2009第21期：38 [8]康华光. 电子技术基础模拟部分[M]. 第五版. 北京：高等教育出版社，2006 [9]蔡伟建. 电路原理[M]. 浙江：浙江大学出版社 2006 [10]陈邦媛. 射频通信电路. 第二版.北京：科学出版社. 2008 [11]彭伟. 单片机C语言程序设计实训100例:基于8051+Proteus仿真.北京：电子工业出版社 2009 [12]郑锋，王巧芝，程丽平. 51单片机典型应用开发范例大全.北京：中国铁道出版社 2011 [13]朱清慧，张凤蕊．Proteus教程:电子线路设计、制版与仿真(第2版)．北京：清华大学出版社 2011 [14]周灵彬，任开杰，张靖武．基于Proteus的电路与PCB设计．北京：电子工业出版社 2010 [15]李朝青．单片机原理及接口技术．北京：北京航空航天大学出版社 2005 [16]EXAR Corporation. High-Quality Function Generator System With the XR-2206[J]. http://www.ic-cn.com.cn/static/pdf/XR2206_EXAR_197875.pdf . 1995 [17]Bernard Sklar. Digital Communications Fundamentals and Applications. Second edition. Publishing House of Electronics Industry. 2002