开题报告-函数信号发生器的设计与制作.docVIP

一、选题的依据及意义： 信号发生器亦称函数发生器，主要作为实验用信号源，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。函数（波形）信号发生器能产生某些特定的周期性时间函数波形（正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波等）信号，频率范围可从几个微赫到几十兆赫。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，都需要能够产生高频的振荡器。除供通信、仪表和自动控制系统测试用外，还广泛用于其他非电测量领域。 本课题主要研究开发一个基于51单片机的实验用函数信号发生器，不但成本较低而精度较高，最重要的是开发简单易于调试，具有一定社会价值和经济价值。函数发生器作为一种常见的电子仪器设备，既能够构成独立的信号源， 也可以是高新能的网络分析仪，频谱仪以及自动测试装备的组成部分。函数信号发生器的关键技术是多种高性能仪器的支的组成部分；函数信号发生器的关键技术是多种高性能仪器的支撑技术。因为它是能够提高质量的精密信号源及扫描源，可使相应系统的检测过程大大简化，降低检测费用并且提高检测精度。 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，就像现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。 产生信号的方法有模拟电路、软件产生和专用硬件等。函数信号发生器要同时生成方波、三角波、正弦波的方法是利用模拟电路搭建。而且不产生任意波形、波形质量差、难以控制、可调范围、电路复杂、体积大和频率调节不方便等缺点。因为在电子电路技术领域常常需要高精度和易于调整的频率输出三角波、方波和正弦波信号发生器，所以用程序设计使单片机通过低频信号的频率底线降低。这样做有很多优点结构紧凑、成本低、体积小、电路布局简单、抗干扰能力强、频率稳定度高、使用范围广等。如果需要创建一个新的波形，只需要修改程序即可。专用硬件产生信号频率的方法，分辨率高、稳定性好、易于在线调整，如目前广泛应用于通信系统的直接数字频率合成（DDS）技术，这种方法实现的是一种典型信号，但价格昂贵。 以单片机作为主控设备，结合DA转换函数信号发生器。AT89S52单片机为核心，通过扩展的D/A转换电路，可以得到频率稳定性高，可靠性高，抗干扰能力强的正弦波、方波、三角波，并能进行自由选择波形，实现波形，振幅和频率的调整。函数信号发生器在市场上购买，虽然功能强大，但价格较贵，并且在使用过程中的大多数高校的实际实验是一个低频信号。假如高校实验运用这个信号发生器做主要信号发生器可以降低成本。 本设计的意义在于设计的函数信号发生器内容简单易懂，而且可以使我对信号有更深的了解。信号调制功能：信号调制是指被调制信号中，幅度、相位或频率变化把低频信息嵌入到高频的载波信号中，得到的信号可以传送从语音、到数据、到视频的任何信号。信号调制可分为模拟调制和数字调制两种。 国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）： 当今是科学技术及仪器设备高度智能化飞速发展的信息社会，电子技术的进步，给人们带来了根本性的转变。现代电子领域中，单片机的应用正在不断的走向深入，这必将导致传统控制与检测技术的日益革新[1]。单片机构成的仪器具有高可靠性、高性能价格比，在智能仪表系统和办公自动化等诸多领域得以极为广泛的应用，并走入家庭，从洗衣机、微波炉到音响汽车，处处可见其应用[2]。因此，单片机技术开发和应用水平已逐步成为一个国家工业发展水平的标志之一。 我国已经开始研制函数信号波形发生器，并取得了可喜的成果。但总的来说我国的函数信号波形发生器还没有形成真正的产业。就目前国内的成熟产品来看，多为一些PC仪器插卡，独立的仪器和VXI系统的模块很少，并且我国目前在函数信号波形发生器的种类和性能都与国外同类产品存在较大的差距，因此加紧对这类产品的研制显得迫在眉睫[3]。 美国安捷伦生产的33250A型任意波形发生器可以产生稳定，精度高和低失真的任意波形。国产的S1000型数字扫描信号发生器通过采用新技术，新器件实现高精度，宽频带的扫描源，同时应用DDS和镜像技术。目前市场上的信号发生器多种多样[4]。 美国国家仪器公司(National Instruments)于八十年代中期首先提出基于计算机技术的虚拟仪器（Virtual Instruments，简称VI）的概念，把虚拟测试技术带入新的发展时期。从一般传统仪器的设计模型看，一种仪器无非是