函数发生器开题报告书

应用，2005(9)：5—6．
[23] 丁明亮，唐前辉. 51 单片机应用设计与仿真实例-基于 KEIL C 与 PROTEUS[M].北京：
北京航天航空大学出版社.2009
[24]Cortex
™
-M0
Devices
Generic
User
Guide.
http://infocenter.arm.com/help/topic/com.arm.doc.dui0497a/DUI0497A_cortex_m0_r
三、程序的构思：[14] ~[18]
单片机内部数据只有 0、1 之分，所产生的信号也都是离散信号。为了能够让单片机输 出所需的数字信号，我们采用对信号采样、量化的方法来实现由单片机产生所需信号。在 本设计中，对信号的四分之一周期采样 19 个幅度值，通过反复查表来输出幅度值，而整个 信号是通过正查表和逆向查表来实现的。采样的点越密，信号失真度也就越小。两次采样 点的输出时间间隔是由定时、计数器来控制的，因此，通过控制不同的计数初值就可以控 制整个信号的频率。计数时间=信号周期/72。计数次数=计数时间/机器周期。对应的，计 数初值=65536－计数次数。单片机只能产生离散频率的信号，所以所得到的信号频率不是 连续的，而是离散的频率点。正弦波和三角波的频率控制方法都与上述方法相同，而方波 的频率控制是半周期计数，经过半周期只需改变输出为最大或最小电平即可。本设计为低 频信号发生器，在频率只有几十赫兹的时候计数次数将很大，因此计数器的工作方式选为 工作方式 1，每次计数器溢出时需要重新装入计数初值。
2013.12~2013.01 软件设计与实现
2014.02~2013.03 系统调试与实现，完成仿真和测试，修改和完善，课题总结
2014.03.25
中期检查
2014.04~2013.05 撰写毕业论文
2014.05.02~05.06 毕业设计结题、资格审查
2014.05.14~05.22 答辩时间
主要参考资料：
[1] 程 全 . 基 于 AT89C52 实 现 的 多 种 波 形 发 生 器 的 设 计 [J]. 周 口 师 范 学 院 学 报 ， 2005.22(5)：57～58. [2] 周明理. 基于 AT89S51 函数信号发生器的设计与仿真[J]. 轻工科技﹒2012, (4) [3] 马俊,陈学煌,段新文. 一种基于单片机数字式调幅波信号发生器[J]. 青海大学学报 (自 然科学版) , 2005,(01) . [4] 相迎军,李兴城,李传军. 基于 AT89C51 单片机的专用信号发生器设计与应用[J]. 微 计算机信息 , 2004,(11) . [5] 杨丽君.智能数字式低频信号发生器（J）.电工技术杂志，1999. [6] 徐阳.基于单片机的低频信号发生器设计（J）.长江大学学报，2008.5. [7] 张静,李廷军,刘长茂,郭海燕. 基于 DDS 的高分辨率信号发生器的实现[J]. 现代电子 技术 , 2004,(14) [8] 张毅刚、彭喜元、彭宇. 单片机原理及应用技术[M]. 北京：高等教育出版社﹒2011 ,1 [9] 张毅刚.新编 MCS-51 单片机应用设计［M］. 哈尔滨工业大学出版社，2003. [10] 周明德.微型计算机系统原理及应用[M].北京：清华大学出版社，2002.341～364.
式控制系统提供了灵活、低成本的解决方案。
二、采用 LCD12864 液晶显示：[12] ~[13]
带中文字库的 128X64 是一种具有 4 位/8 位并行、2 线或 3 线串行多种接口方式， 内部含有国标一级、二级简体 中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为 128×64, 内置 8192 个 16*16 点汉字，和 128 个 16*8 点 ASCII 字符 集.利用该模块灵 活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示 8×4 行 16×16 点 阵的汉字. 也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块 构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶 显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程 序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。
本科生毕业设计开题报告书
题 目 基于单片机的函数信号发生器 的设计与仿真
学生姓名 学号 专业班级 指导老师
刘跃友 201015020106 机电 10101 班
陈卫国
源自文库
2013 年 8 月 12 日
论文（设计）题目
基于单片机的函数信号发生器的设计与仿真
课题目的、意义及相关研究动态： 课题目的：
函数发生器亦称信号发生器[1] ~[6]，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。目前，市场上常见的波形发生器多为纯硬件的搭接 而成，波形种类多为锯齿、正弦、方波、三角等波形。但是单函数发生器的频率不高，其 工作不很稳定，不易调试。用集成电路芯片的函数发生器，可以达到很高的频率和产生多 种波形的信号，但是电路复杂不易调试。利用单片机集成芯片的函数发生器，能产生多种 波形，达到较高的频率，而且易于调试；利用专用直接数字合成 DDS 芯片的函数发生器[7] ， 能产生任意波形并且达到很高的频率，但是成本高。
函数发生器有很宽的频率范围，使用范围很广，它是一种不可缺少的通用信号源。可 以用于生产测试、仪器维修和实验室，还广泛使用在其它科技领域，如医学、教育、化学、 通讯、地球物理学、工业控制、军事和宇航等。
我们在做这个课题的时候不但要考虑到其功能和精密程度，也需要考虑它的经济效益。 当今是科技以及仪表设备高度智能化飞速发展的信息社会，电子技术的飞速发展，给人们 带来了根本性的转变。比如从以前的固定电话到现在的移动手机再到现在的智能化着无不 体现科技的强大。随着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。单片机构成的仪器不但具有高可靠性，而且高性价比，在智能仪表系统和 办公自动化中得到广泛应用，因此，基于单片机的函数信号发生器普及是一种趋势，也是 一种实效的，经济的选择。
2、课题需解决的主要问题：
（1）基于单片机的函数信号发生器的设计与仿真 （2）基于 51 单片机的开发流程
3
（3）LCD12864 液晶显示原理和操作指令 （4）C 语言编程能力，软件编程能力和调试能力 （5）论文格式规范化 3、课题可能创新之处：
研究方法、设计方案或论文撰写提纲： 1、系统总体设计框图概述
算机工程与应用 , 2004,(08) .
[18] 彭伟. 单片机 C 语言程序设计 100 例-基于 8051+Proteus 仿真[M]. 北京：电子工业
出版社﹒2011,8
[19] 贡雪梅、肖川. 基于单片机函数信号发生器的 Proteus 仿真设计 [J]. 西安航空技术
高等专科学校学报﹒2013,（1）
研究现状：
现在的信号发生器多种多样，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。
课题的主要内容（观点）、创新之处：
11 1、课题的主要内容：
键盘电路
单
片
复位电路
机
显示电路
2、系统功能实现概述
如图所示 80S51 单片机为硬件系统的核心，编写程序，然后单片机通过 LCD12864 可以 观察波形，通过键盘改变波形的频率，复位电路用于系统复位重启。
3、研究方法技术路线
1．掌握基于 51 单片机的开发流程 2．掌握 LCD12864 的显示原理 3．查阅资料，完成信号发生器的基本系统框架 4．完成系统的软件编程 5．请教导师，帮助解决出现的问题和困难 6．进行完整的仿真测试，完善设计
4
完成期限和预期进度：
2013.06.15
下达下达毕业设计任务书
2013.07~2012.08 外文文献翻译，提交设计任务书，提交毕业设计的开题报告
2013.09~2012.10 查阅文献资料，方案研究与可行性论证
2013.10~2012.11 确定总体设计方案
2013.11~2012.12 硬件设计与实现
课题意义：
通过本课题的设计，可以使我们熟悉和巩固单片机的基本知识，学习使用 LCD12864 进行实时波形显示，学习并掌握单片机 C51 程序编程方法，学习 Keil 集成调试软件的使用 方法及 Proteus 仿真软件的使用方法，并通过设计和仿真，可以提高单片机的水平，为今 后的学习、工作打下基础。
1
单片机。
（3）它在硬件资源和功能、软件指令及编程上与 Intel 80C3X 单片机[13]完全相同。在应
用中可直接替换。
（4）在 AT89C51 内部有 FLASH 程序存储器，既可用常规的编程器编程，也可用在线使之处
于编程状态对其编程。编程速度很快，擦除时也无需紫外线，非常方便。
（5）
AT89C5X 系列可认为是 Intel 80C3X 的内核与 Atmel FLASH 技术的结合体。它为许多嵌入
本课题采用 51 单片机作为主控制芯片，通过编程，选用图形液晶 LCD12864 显示波形， 通过按键选择产生三角波、锯齿波、方波、正弦波信号，并显示必要信息。最后使用 PROTEUS 软件完成系统仿真。
一、单片机采用 51 单片机：[8] ~[11]
（1）使用价格低廉、应用广泛的 5 1 系列单片机为控制芯片，可以达到了控制性能好，成 本低的目的。 （2）AT89C51 单片机是最早期也最典型的产品，低功耗、高性能、采用 CHMOS 工艺的 8 位
本课题采用 51 单片机作为主控制芯片，通过编程，选用图形液晶 LCD12864 显示波形， 通过按键选择产生三角波、锯齿波、方波、正弦波信号，并显示必要信息。要达到任务书 中的技术指标，使其具有良好的实用性能， 最后使用 PROTEUS 软件完成系统仿真。函数发 生器的主要是通过程序控制，因此程序的稳定决定它的主要性能，也容易改变其频率。
2
四、PROTEUS 仿真软件：[19] ~[23]
（1）PROTEUS 在单片机 CPU 外围器件方面表现出的卓越的仿真能力使其成为目前最好的仿 真软件之一。 （2）PROTEUS 可以仿真 8051 系列、AVR 系列、PLC 系列等主要常见系列单片机及外围电路。 （3）PROTEUS 提供了数目庞大，门类齐全的各类常见器件库，具有较强的 PCB 设计功能。 （4）PROTEUS 有操作灵活，自动连线等优点，为我们提供了非常好的开发界面。
0p0_generic_ug.pdf
[25] Intel, Microcontroller Handbook, 1988[M].
[26] 李朝青.单片机原理及接口技术[M].第三版.北京航空航天大学出版社.2005-10
[27] 彭楚武，张志文.微机原理与接口技术[M](第二版)湖南大学出版社
[28] 童诗白.模拟电路技术基础[M].北京：高等教育出版社，2000.171～202.
[14] 谭浩强. C 程序设计（第三版）[M]. 北京清华大学出版社﹒2007
[15] 李军.51 系列单片机高级实例开发指南[M] 北京航空航天大学出版社 2004.06
[16] 李圣良. 程控信号发生器的设计[J]. 九江职业技术学院学报 , 2004,(02) .
[17] 张李勇,陈朗,张飞舟. 基于 8051 单片机的双通道波形发生器的设计与实现[J]. 计
[20] 张靖武，周灵彬. 单片机系统的 PROTEUS 设计与仿真[M] 北京：电子工业出版社，2007
[21] 蒋辉平等.基于 Proteus 的单片机系统设计与仿真实例[M].北京：机械工业出版
社.2007
[22] 李学礼，林海峰．基于 Proteus 软件的单片机实验室建设[J]．单片机与嵌入式系统
5
[11] 王晓光.单片机在低频信号发生器中的应用（J）.工业仪表与自动化，2003.2.
[12] 田开坤. 基于 LCD12864 显示器的数字示波器设计 [J]. 电子制作﹒2011,(5)
[13] 史良. LCD12864 显示模块与微处理器的接口设计 [J]. 矿业安全与环保,1999，（5）