MCS-51单片机信号发生器开题报告

　　1.引言

　　信号发生器是一种常用的信号源，广泛应用于科学研究、生产实践和教学实验等领域．目前常见的信号发生器有三种。第一种是由分立元件（或集成电路）构成,采用振荡电路实现。第二种是采用专用波形集成芯片（如ICL8038），通过改变外围参数实现．第三种是采用微处理器、FPGA、DDS 芯片等，用现代电子设计技术实现．由分立元件构成的信号发生器由于元器件的分散性及环境条件的改变等因素，致使波形频率产生偏差．由现代电子技术实现的波形发器主要有“单片机+ 低速D/A 转换”和“FPGA+高级D/A 转换或采用DDS 数字合成”两种，前者用于低频，价位低，后者主要用于高频或高精度场。51单片机是单片机中最为典型和最有代表性的一种。单片机是在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）芯片、ROM 芯片、RAM 芯片和I/O 接口以及其他外围电路等通过印刷电路板上总线连接成一体的完整的计算机系统。具有成本低、体积小、性能稳定等特点。信号发生器是一种在生产实践和科技领域中都有着广泛应用的一种信号源。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。现利用单片机的优越特性制作一种体积小，使用方便的低频信号发生器。以AT89C51

　　单片机为核心结合低速D/A，通过设计与编程实现了锯齿波、方波、正弦波的产生及其自由切换以及实现频率、相位的可调与多相波的同时输出。当今时代是一个新技术层出不穷的时代，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未有的速度被单片机智能化控制所取代。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说智能化控制与自动控制的核心就是单片机。本设计是 以STC89C52RC芯片的电路为基础，外部加上输入设备和显示设备，以此来实现信号发生器的硬件电路，通过软件程序来控制单片机实现波形的输出。对于不同型号的单片机只需要相应的改变一下地址即可。该软、硬件系统具有很好的通用性，很高的实际使用价值，为广大的单片机爱好者提供了很好的借鉴。目前任意波形发生器的基础就是直接数字合成技术，用存储器做查询表通过数字形式存入的波形，由数/模转换器产生所需要的任意波形。近几年来，国际上任意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任意波形发生器能应用于越来越广的领域。任意波形发生器软件的开发正使任意波形的输入变得更加方便和容易。任意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。同时可以利用一种非常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。各种计算机语言的飞速发展也推动了任意波形发生器软件技术的发展。目前可以利用可视化编程语言(如Visual Basic,Visual等等)编写任意波形发生器的软面板，这样允许徒手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，任意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系统测量和产生复杂的波形，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，使得任意波形发生器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，有在繁荣起来。不过现在的新的台式仪器的形态，和几年前的已有很大的不同。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。硬件设计与原理以STC89C52RC单片机为核心，起着控制作用。系统包括D/A转换电路、复位电路、时钟电路、按键电路。设计思路分为五个模块：复位电路、晶振电路模块、STC89C52RC、D/A转换电路、按键电路这五个模块。

　　2、基于单片机的信号发生器的设计方案

　　系统整体设计方案如下，首先，单片机对矩阵键盘进行扫描，当侦测到某个按键按下后，则进入该按键对应的子程序; 在按键子程序中，将电压信号设计成随时间周期变化的数字量序列，并将这些数字量序列发送给P< 芯片; P< 芯片采用 P<M"=$!，工作在直通方式，从而直接将单片机发送过来的数字量转换成随时间周期性变化的模拟电压信号"再将该模拟电压信号输送到通用示波器的一个输入端，并使示波器工作在波形观测模式下"此时该信号将被加载到示波器内的垂直偏转板上，再调整示波器的扫描信号频率，使之与单片机所产生的电压信号频率匹配，则荧光屏上可观察到该信号的曲线图形"。