1. 研究目的与意义
随着科学技术的飞速发展,社会已经进入了电子时代。电子时代不同于电气时代,仅靠电能支撑这个世界,这是电信号支撑起来的世界,由于生产实践和科学各研究领域的广泛需要,各种信号发生器逐渐发展起来,不管是种类还是性能,都在不断改善。而上世纪70年代则是信号发生器的质变阶段。在这之前,信号发生器大部分采用的是模拟电子技术[1]。
70年代微处理器即单片机的出现,使信号发生器趋向自动化、智能化发展,可以利用微处理器、a/d和d/a,硬件和软件使信号发生器的功能扩大,产生更加复杂的信号波形。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。80年代以后,数字技术日益成熟,信号发生器开始采用数字电路,从一个频率基准由数字合成电路产生可变频率信号。90年代末,出现了几种真正高性能的函数发生器,如hp公司推出的hp770s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。但是,hp8770a实际上只能产生8种波形,且价格昂贵。不久,analogic公司推出了型号为data-2020的多波形合成器,lecroy公司生产了型号为9100的任意波形发生器。21世纪的今天,随着集成电路技术的高速发展,出现了多种工作频率可超过1ghz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20mhz。2005年的产品n6030a能够产生高达500mhz[2]。国内也有不少公司已经有类似的仪器,虽然国内信号发生器的起步晚,但是发展至今,也渐渐赶上了国际的脚步,开发出许多多功能高性能的发生器。
当前信号发生器总的趋势是向着宽频率覆盖、低功耗、高频率、高精度、多功能、自动化以及智能化方向发展[3]。低频信号发生器在科学研究、工程教育以及生产实践中,如工业过程控制、教学实验、机械振动试验、动态分析、材料试验、生物医学等领域有广泛的应用。高频信号发生器广泛应用于研制、调制和检修各种无线电收音机和通讯机以及测量电场强度等场合,在工农业等领域也有成熟的应用,如高频感应加热、熔炼等。
2. 研究内容和预期目标
设计单片机控制的低频信号发生器,实现输出的信号在低频范围内连续;该系统应包括:脉冲发生器、脉冲检测器、单片机控制系统、lcd或者数码显示单元;完成的功能:脉冲等的数据采集、显示、运算处理、按需要控制输出量;电路原理图和硬件电路图设计;软件编程及功能调试。
3. 研究的方法与步骤
该设计利用单片机AT89S51和8位D/A转换芯片DAC0832共同实现方波、三角波、正弦波这三种常用波形的发生。各种波形的频率和幅度由程序的编写实现。波形的选取和频率的控制通过键盘实现,即在程序运行中,当接收到来自键盘的命令,需要输出某种波形时调用相应的中断服务子程序和波形发生程序,频率由数码管显示。
4. 参考文献
[1] 张晓增,赵曰峰,董鸿江. 低频信号发生器的设计[j]. 现代电子技术,2009,(06):1-3.
[2] 马文杰. 基于dds技术的程控信号发生器的研究[d]. 南京林业大学,2009.
[3] 汪凤华. 数字调制信号发生器的研制[d]. 哈尔滨理工大学,2004.
5. 计划与进度安排
(1)2022.2.20—2022.3.04 查阅资料,撰写开题报告;
(2)2022.3.04—2022.3.22 硬件功能分析,熟悉mcs-51系统指令及编程语言;
(3)2022.3.22—2022.5.8 设计电路原理图及pcb图、编制应用程序;
