自动化0703王沙沙

《自动化0703王沙沙》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动化0703王沙沙（8页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、西安科技大学高新学院毕 业 设 计（论 文） 开 题 报 告 题 目 多功能信号发生器 院（系、部) 机电信息学院 专业及班级 自动化0703班 姓 名 王 沙 沙 指 导 教 师 昝 宏 洋 日 期 2010-9-25 西安科技大学高新学院毕业设计(论文)开题报告题 目多功能信号发生器选题类型软件一、选题依据(简述国内外研究现状、生产需求状况, 说明选题目的、意义，列出主要参考文献)： 1：国内外研究现状：波形发生器亦称函数发生器，作为实验用信号源，是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。目前，市场上常见的波形发生器多为纯硬件的搭接而成，且波形种类有限，多为锯齿、正弦、方波、

2、三角等波形。信号发生器作为一种常见的应用电子仪器设备，传统的可以完全由硬件电路搭接而成，如采用555振荡电路发生正弦波、三角波和方波的电路便是可取的路径之一，不用依靠单片机。但是这种电路存在波形质量差，控制难，可调范围小，电路复杂和体积大等缺点。在科学研究和生产实践中，如工业过程控制，生物医学，地震模拟机械振动等领域常常要用到低频信号源。而由硬件电路构成的低频信号其性能难以令人满意，而且由于低频信号源所需的RC很大；大电阻，大电容在制作上有困难，参数的精度亦难以保证；体积大，漏电，损耗显著更是其致命的弱点。一旦工作需求功能有增加，则电路复杂程度会大大增加。波形发生器的发展状况波形发生器是能够产

3、生大量的标准信号和用户定义信号，并保证高精度、高稳定性、可重复性和易操作性的电子仪器。函数波形发生器具有连续的相位变换、和频率稳定性等优点，不仅可以模拟各种复杂信号，还可对频率、幅值、相移、波形进行动态、及时的控制，并能够与其它仪器进行通讯，组成自动测试系统，因此被广泛用于自动控制系统、震动激励、通讯和仪器仪表领域。在 70 年代前，信号发生器主要有两类：正弦波和脉冲波，而函数发生器介于两类之间，能够提供正弦波、余弦波、方波、三角波、上弦波等几种常用标准波形，产生其它波形时，需要采用较复杂的电路和机电结合的方法。这个时期的波形发生器多采用模拟电子技术，而且模拟器件构成的电路存在着尺寸大、价格贵

4、、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。同时，主要表现为两个突出问题，一是通过电位器的调节来实现输出频率的调节，因此很难将频率调到某一固定值；二是脉冲的占空比不可调节。在 70 年代后，微处理器的出现，可以利用处理器、A/D/和 D/A，硬件和软件使波形发生器的功能扩大，产生更加复杂的波形。这时期的波形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。 90 年代末，出现几种真正高性能、高价格的函数发生器、但是HP公司推出了型号为 HP770S的信号模拟装置系统，它由 HP8770A任意波形数字化和 HP1776A波形发生软件组成。

5、HP8770A实际上也只能产生8 中波形，而且价格昂贵。不久以后，Analogic公司推出了型号为 Data-2020的多波形合成器，Lecroy 公司生产的型号为9100 的任意波形发生器等。 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

6、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

7、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。

8、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。 国内外波形发生器产品比较： 早在 1978 年，由美国 Wavetek 公司和日本东亚电波工业公司公布了最高取样频率为 5MHz ，可以形成 256 点(存储长度)波形数据，垂直分辨率为8bit，主要用于振动、医疗、材料等领域的第一代高性能信号源，经过将近30年的发展，伴随着电子元器件、电路、及生产设备的高速化、高集成化，波形发生器的性能有了飞速的提高。变得操作越来越简单而输出波形的能力越来越强。波形操作方法的好坏，是由波形发生器控制软件质量保证的，编辑功能增加的越多，波形形成的操作性越好。

9、以下给出了几种波形发生器的性能指标，从中可以看出当今世界上重要电子仪器生产商在波形发生器上的研制水平。公司TektronixTektronix横河电机Wavetek型号AG320AWG710AG5100295最高采用频率16MS/s4GMS/s1GMS/s50MS/s通道数2224垂直分辨率12bit8bit8bit12bit存储容量64K8M8M64K输出电压10V2.5V2V15V 2：生产需求状况：信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发

10、生器。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。3: 选题目的，意义：通过该设计课题的研究和制作使我对低频信号发生系统要有一个全面的解、对低频信号的发生原理要理解掌握，以及低频信号发生器工作流程：波形的设定，D/A转换，单片机（51单片机，8255的扩展，显示电路，键盘控制），显示和各模块的连接通信等各个部分

11、要熟练联接调试，全面的了解常规芯片的使用方法、掌握简单信号发生器应用系统软硬件的设计方法，进一步锻炼了我们在信号处理方面的实际工作能力。课题主要内容：设计制作一个波形发生器，该波形发生器能产生正弦波、方波、三角波的特定。（1）具有产生正弦波、方波、三角波三种周期性波形的功能。（3）输出波形的频率范围为200HZ1000HZ，频率可调。课题技术参数：1.波形：方波，正弦波，三角波；2.幅值电压：05V;3.频HZ率：2001000HZ课题设计要求（效果、资料、硬件制作）：（1）能够输出方波、三角波、正弦波、三种波形。（2）能产生频率范围在200HZ1000HZ的常见信号。（3）面板设计简洁明了，

12、易于操作。（4）电路板性价比高，可靠性强。（5）人机界面友好，使用灵活方便，操作简单明了。（6）用LCD数码管实时显示波形的相关参数。（6）写出详细的设计报告，给出全部电路和源程序。（8）绘制与设计相关的原理图，框图；4：参考文献：1何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计.北京：北京航空航天大学出版社，19902穆兰.单片微型计算机原理及接口技术.北京:机械工业出版社,19953张毅刚.MCS-51单片机应用设计.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,19904蒋智勇. 单片微型计算机原理及接口技术.沈阳:辽宁科学技术出版设,19925韩全立，王建明.单片机控制技术及应用.北京：电子工业出版社，2

13、0046徐仁贵. 微型计算机借口技术及应用.北京：机械工业出版社，19957房小翠，王金凤.单片机使用系统设计技术.北京：国防工业出版社，19998张毅坤，陈善久，裘雪红.单片微型计算机原理及应用.西安：西安电子科技大学出版社，19989任为民. 电子技术基础课程设计.北京：中央广播电视大学出版社，199710弘道工作室.融会贯通 Protel99电路设计.北京：人民交通出版设，200011Yang. Y., Yi. J., Woo, Y.Y., and Kim. B.: Optimum design for linearity and efficiency of microwave Dohe

14、rty amplifier using a new load matching technique, Microw. J., 2001, 44, (12), pp. 203612 陈伯时.电力拖动自动控制系统-运动控制系统.机械工业出版社，200313马全权，李庆辉，强盛.一种高精度实时电机转速测量新方法，齐齐哈尔大学学报.200214孙桂荣，班 莹，刘 鸣.电机转速测量设计实验. 实验室科学，200515Goldberg, Bar-Giora, Digital Techniques in Frequency Synthesis, New York: McGraw-Hill, 1996。二、主

15、要研究(设计)内容、研究（设计）思路及工作方法或工作流程1:设计内容：课题主要内容：设计制作一个波形发生器，该波形发生器能产生正弦波、方波、三角波。（1）具有产生正弦波、方波、三角波三种周期性波形的功能。（3）输出波形的频率范围为200HZ1000HZ，频率可调。课题设计要求（效果、资料、硬件制作）：（1）能够输出方波、三角波、正弦波、三种波形，且频率、幅度可调，并将输出信号的幅度显示出来。（2）能产生频率范围在200HZ1000HZ的常见信号。（3）面板设计简洁明了，易于操作。（4）电路板性价比高，可靠性强。（5）人机界面友好，使用灵活方便，操作简单明了。（6）用LCD数码管实时显示波形的相

16、关参数。（8）绘制与设计相关的原理图，框图；2：设计思路1）硬件设计： 单片机控制的波形发生器的硬件设计包括稳压电源设计、信号发生模块设计、以及键盘显示模块设计。根据题目的要求，本信号发生器可分解为三大部分，第一部分为一个输出频率可调，且波形种类可变信号源；第二部分为程控增益缓冲放大器，负责调节输出信号的幅度；第三部分为单片机控制单元，负责控制信号源，程控放大器，以及人机交互。系统框图如图1所示： 图1.系统的结构框图2）系统软件设计：系统软件的设计包括波形数据表的生成和软件的设计。对于软件控制我们准备采用单片机中的汇编语言进行编程，系统软件的流程图如下：是否是否否是是否返回判断是否在延时程序

17、中调用本程序清脉冲发出标志寄存器，调计算占空比程序判断脉冲发出标志寄存器=1刷新显示输出寄存器，奇次显示频率，偶次显示幅值判段0.1s是否到?判段20ms是否到?主程序中的循环子程序的开始图2.系统软件的流程图三、毕业设计(论文)工作进度安排第 1-2 周 毕业设计开题工作完成（包括撰写开题报告等），确定方案，列出元件清单。 第 3-4 周 检查元器件，买元器件。 第 5-6 周 设计电路 第 7-8 周 焊接电路板第 9-10 周 进行硬件及软件程序的调试，找出错漏并改正。 第11-12周 进行总体调试。 第13-14周 撰写论文，并交指导教师审阅，提出修改意见和建议，准备答辩第15-16周 指导教师和评阅教师分别对论文进行评阅和评定成绩，正式答辩。指导教师意见 指导教师签字:_年 月 日毕业设计（论文）指导小组审核意见难度份量综合训练程度是否隶属科研项目组长_ （公 章）年 月 日8