毕业设计（论文）-基于AT89S52单片机的低频信号发生器设计.doc

第一章绪论
信号发生器现状
信号发生器应用广泛,种类繁多,性能各异,分类也不尽一致。按照频率范围分类可以分为:超低频信号发生器、低频信号发生器、视频信号发生器、高频波形发生器、甚高频波形发生器和超高频信号发生器。按照输出波形分类可以分为:正弦信号发生器和非正弦信号发生器,非正弦信号发生器又包括:脉冲信号发生器,函数信号发生器、扫频信号发生器、数字序列波形发生器、图形信号发生器、噪声信号发生器等。按照信号发生器性能指标可以分为一般信号发生器和标准信号发生器。前者指对输出信号的频率、幅度的准确度和稳定度以及波形失真等要求不高的一类信号发生器。后者是指其输出信号的频率、幅度、调制系数等在一定范围内连续可调,并且读数准确、稳定、屏蔽良好的中、高档信号发生器。
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。
超低频信号发生器是科研、教学、制造业中一种最常用的通用仪器,输出波形一般固定为正弦波、三角波、锯齿波和方波,不能实现有时在实验或工程应用中需要的特殊信号给用户使用带来不便。虽然目前市场上的高性能的任意信号发生器已经出现,但是价格昂贵,对于一般机电控制的用户而言频带不需要很宽。所以一种既能满足一定频率和波形性能要求又价格低廉的超低频任意信号发生器就成为了一种需求。

从信号发生器的实现看可以简单分为以硬件为核心的电路实现方式和以计算机技术为核心的实现方式。
(1)用硬件电路实现的特点:
可以输出连续的模拟信号,使用频率控制和幅值控制电路实现信号输出调
节,因此输出的波形的频率较高。但其稳定性和抗干扰能力较差,电路结构复杂。
而且不能实现人机对话和可视操作。
(2)以计算机技术为核心的智能型信号发生器的特点:
随着大规模集成电路和计算机技术的迅速发展,以及人工智能向测控技术的移植和应用,智能仪器仪表技术发展迅速。智能函数信号发生器与传统的模拟函数信号发生器相比,具有以下几个明显特点:一是利用微机控制键盘和显示。键盘和显示是智能信号发生器区别于传统信号发生器在面板设计上最突出的特点。由于采用美观方便的按键操作代替了传统的开关或旋钮,避免了手动控制带来的人为误差。由于采用具有显示信息量大优点的液晶显示器LCD,大大增强了操作者和微处理器之间的对话能力。二是强大的输出能力。由于采用了由仪器内微处理器控制而生成所需新波形的技术,即直接数字合成技术(Direct Digital Frequency Synthesizer ),导致普通的智能信号发生器能产生多种函数的周期性波形,大大拓展了仪器的输出能力。三是自检、自诊断功能。这是智能信号发生器区别于传统信号发生器的重要特征之一。能够及时和准确地确知仪器故障发生的部位和特征,不仅大大方便了维修,而且保证了输出的可靠性。四是自校和自修正。对于智能化仪器来说,这也许是最重要的作用,它意味着在相同或更低性能的硬件条件下,仪器指标能够达到更高的水平,即实现了高的性能价格比。另一方面,微处理器的加入使以前由硬件电路很难或根本办不到的事成为可能。五是远地输入输出能力。仪器配有标准接口,可纳入自动测试系统中工作。

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。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。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。
一块单片机芯片就是一台计算机。由于单片机的这种特殊的结构形式,在某些特殊应用领域中,它承担了大中型计算机和通用微型计算机无法完成的一些工作。使其具有很多显著的优点和特点,因此在各个领域中都得到了迅猛的发展。单片机的特点归纳起来有以下几个方面。
(1)具有优异的性能价格比
单片机尽可能地把应用所需的存储器,各种功能的I/O 接口集成在一块芯片内,因而其性能很高,而价格却相对较低廉,即性能价