毕业设计（论文）
开题报告
题目 基于单片机信号发生器设计
学生姓名 吕 汤 学号 2005109309 专业 电气工程及其自动化 班级 20051093 指导教师 吴 正 平 评阅教师
2009年 01月 05日
完成日期
基于单片机信号发生器设计
学 生：吕 汤 指导老师：吴正平 （三峡大学电气信息学院）
一、课题来源
本课题来源于理论研究。为了实现输出多种波形的功能，基于单片机的控制及各电子器件与单片机间的联合，编写相应的软件，设计一种信号发生器。
二、研究的目的和意义
本课题是基于单片机的信号发生器的设计。研究本课题可以熟悉Proteus、Keil C51及相关电子器件的功能和用法。通过对单片机硬件、软件的设计，及硬件与软件的联调后可以进一步熟悉相关的知识，提高利用所学知识解决实际问题的能力。
三、国内外的研究现状和发展趋势
单片微型计算机，简称单片机，是微型计算机的一个分支。采用超大规模技术把具有数据处理能力(如算术运算、逻辑运算、数据传送、中断处理)的微处理器，随机存取数据存储器，只读程序存储器，输入输出电路等电路集成到一块单块芯片上，构成一个体积小，然而功能较完善的计算机系统。这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。
单片机诞生20世纪70年代。当时微电子技术正处于发展阶段，集成电路也属于中规模发展时期，各种新材料新工艺尚未成熟，单片机仍处在初级的发展阶段，元件集成规模还比较小，功能比较简单。1976年INTEL公司推出了MCS-48单片机，这个时期的单片机才是真正的8位单片微型计算机，并推向市场。到了80年代初，单片机已发展到了高性能阶段，像INTEL公司的MCS-51系列。九十年代以后，单片机获得了飞速的发展，世界各大半导体公司相继开发了功能更为强大的单片机。美国Microchip公司发布了一种完全不兼容MCS-51的新一代PIC系列单片机，引起了业界的广泛关注，特别它的产品只有33条精简指令集吸引了不少用户。1990年美国INTEL公司推出了80960超级32位单片机引起了计算机界的轰动，产品相继投放市场，
成为单片机发展史上又一个重要的里程碑。
我国的单片机应用始于80年代，虽然发展迅速，但相对于世界市场我国的占有率还很低。到目前为止，由于我国的微电子技术和制造工艺都比较落后及国外单片机的竞争等原因，我国还没有设计生产出自己的单片机。国内的单片机目前注重的还只是低中档的应用，普遍采用的是8或16位的单片机，对宏单片机和DSP等高档的应用还处于初始阶段。
在1980年以前，信号发生器全部属于模拟方式，借助电阻电容，电感电容、谐振腔、同轴线作为振荡回路产生正弦或其它函数波形。频率的变动由机械驱动可变元件，如电容器或谐振腔来完成，往往调节范围受到限制。1980年以后，数字技术日益成熟，信号发生器绝大部分不再使用机械驱动而采用数字电路。数字合成技术使信号发生器变为非常轻便、覆盖频率范围宽、输出动态范围大、容易编程、适用性强和使用方便。
单片机的发展趋势为：低功耗与高性能、低电压、低噪声与高可靠性、采用CMOS技术、外围电路内装、串行扩展技术等。同时，单片机的快速发展也带动着基于单片机的信号发生器的快速发展，如：任意波形发生器、矢量波形发生器。使得信号发生器的应用更加广泛。
四、研究的主要内容及设计成果的应用价值
1. 主要内容
本设计的内容主要是：1、信号发生器硬件部分的设计（其它设计均在硬件的基础上进行）。根据毕业设计的要求，硬件要实现的主要功能是：1）单片机将信号的采样值或信号值写入到存储器（RAM）中。2）在信号值写入后，发出控制信号，使地址发生器有效。3）地址发生器产生周期性的地址信号，对存储器进行读操作，并将数据输出到数模转换器中。4）数模转换器将转换结果经放大器处理转换为电压信号后输出。5）对电路进行仿真并通过示波器观察和验证波形。6）可以通过频率、幅值控制器更改波形的主要参数。该控制器应能提供一个简易的人机界面来对波形的频率和幅值进行更改。根据上述要求设计信号发生器的硬件原理图如下：
2、信号发生器软件部分的设计。软件框图如下：
软件的主要功能实现：软件的主要功能包括：①信号值的选取及各参数的初始化，如：三角函数表的制作等；②数据传送软件，将信号值送入到存储器中；③判断软件，判断数据是否传送完毕；④启动控制软件，启动地址发生器有效，读取存储器中的值送入数模转化器中。⑥监听软件，用来监听频率、幅值控制器的改变，实时的将更改后的数据送到单片机中处理。
2. 应用价值
基于单片机的信号发生器具有结构简单、成本低、控制方便、可做成便携仪器、易于使用等优点，具有一定的实用价值。此外，它可用于产生被测电路所需特定参数的测试信号，也可为某些电子器件提供时钟信号等。此外，信号发生器产生的信号除具有电压输出外，有的还有功率输出，所以用途十分广泛。可用于测试或检修各种电子仪器设备中的放大器的频率特性、增益、通频带，也可用作高频信号发生器的外调制信号源。另外，在校准电子电压表时，它可提供交流信号电压。
五、工作的主要阶段和进度
2008年秋季学期
第1阶段 第8周
接受毕业设计任务书，学习毕业设计（论文）要求及有关规定。 第2阶段 第8～20周
阅读指定的参考资料及文献（包括5～10万个印刷符号与课题或本专业相关的外文资料），完成开题报告、外文翻译任务。
2009年春季学期
第3阶段 第2周 总体方案设计。 第4阶段 第4～6周
完成信号发生器的初步设计。 第5阶段 第7～9周
完善信号发生器的设计，并进行实验测试分析。 第6阶段 第10～11周 完成毕业论文。 第7阶段 第12周
完成毕业设计，全部成果交指导老师批阅。 第8阶段 第13～14周 毕业答辩。
六、最终目标及完成时间
根据毕业设计任务书的要求，设计出系统硬件和软件，并进行初步调试，
实现信号发生器的基本要求，并写出相应的论文。 完成时间：2009年 春季学期 第12周
七、现有条件及必须采取的措施
本课题设计涉及到的各种理论知识及现有条件为：单片机的基本原理和汇编语言，微型计算机技术和电子技术基础中所涉及的电子器件的功能及工作原理，所运用的工具是Keil C51和Proteus。本课题的核心是硬件电路的设计，所有的设计都是在其基础上完成的。因此完成本课题设计，必须先对各种知识有一定的了解及各工具的使用方法；其次是用Proteus完成该设计的硬件电路部分并调试；再次是针对所设计的硬件电路使用Kei软件来编程；最后完成硬件与软件间的联调，完成设计。
八、协助单位及要解决的主要问题
本设计主要需解决的问题是对各种电子器件的认识及与其它器件的配合使用，在此基础上完成信号发生器的硬件电路的设计。由于硬件设计和软件设计都有相关的软件，因此各种设计基本都在个人电脑上完成。在设计期间，需到图书馆查阅相关资料及吴正平教授的指导和帮助。
参考文献
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【3】 徐爱钧，智能化测量控制仪表原理与设计，北京航空航天大学出版社，
2004
【4】 徐爱钧等，Keil Cx51 V7.0单片机高级语言编程与u Vision2应用实践，
电子工业出版社，2004
【5】 周润景等，基于PROTEUS的电路的及单片机系统设计与仿真，北京
航空航天大学出版社，2006
【6】 余永权等，单片机在控制系统中的应用，电子工业出版社，2006 【7】 周灵彬，PROTEUS的单片机教学与应用仿真，单片机与嵌入式系统应
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【8】 沙占友，单片机外围电路设计，电子工业出版社，2005
【9】 马忠梅等，单片机的C语言应用程序设计，北京航空航天大学出版社，
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【10】王洪福，AT89C51单片机与74LS164动态显示接口，内蒙古电大学刊，
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【16】马刚，用Proteus和Keil整合构建单片机虚拟仿真平台，现代电子技术，
2006
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