多路信号发生器的设计.doc

毕业论文（设计）材料题 目： 多路信号发生器的设计 学生姓名： 施 乾 东 学生学号： 0908030228 系 别： 电气信息工程学院 专 业： 电子信息工程 届 别： 2013 指导教师： 张 大 雷 一、毕业论文（设计）任务书要求完成的主要任务及达到的目标信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号，常用作测试的信号源或激励源的设备。其又称信号源或振荡器，是可以测试产生所需参数的电测试信号的仪器。按信号波形可分为正弦信号、函数（波形）信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。多路信号发生器是信号发生器的一种，其利用单片机控制和DAC0832进行数模转换,通过硬件电路和软件程序相结合,可正弦波、方波、三角波、梯形波及其他任意波形，波形的频率通过软件控制 、幅度通过硬件在一定范围内可改变。该信号发生器相较于其他信号发生器，具有体积小、价格低、性能稳定的优点。要求设计完成一个多路信号发生器： 了解多种时钟信号的产生方法 了解虚拟仪器的具体实际应用 通过单片机控制74LS138译码器，对DAC0832进行片选控制基于共阴/阳数码管的方式研究 将所学的知识通过设计信号发生器实验可产生各种波形如正弦波、方波、三角波、锯齿波等；来加深对虚拟仪器技术的深层理解要求所设计的多路信号发生器具有以下功能：1、 能够产生正弦波、矩形波、锯齿波等基本波形信号，并通过修改程序能够产生任意波形的信号；2、 通过两个按键控制波形类型和频率，一个按键控制信号类型，按下键一依次改变信号类型和停止产生波形；另一个按键改变信号频率；3、 信号频率、幅值、占空比可调工作进度要求2011.12.12011.12.28 撰写开题报告 2011.12.292011.12.31 拟定论文提纲2012.1.12012.2.28 撰写论文初稿2012.3.12012.4.31 论文修改2012.5.12012.5.14 论文定稿指导教师签名： 年 月 日二、毕业论文（设计）开题报告课题研究目的信号发生器用来产生频率为20Hz200kHz的正弦信号（低频）。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低频放大器的频率特性、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。低频信号发生器的原理：系统包括主振级、主振输出调节电位器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器（输出变压器）和指示电压表。信号发生器的种类繁多，而多路信号发生器具有体积小、价格低、性能稳定的优点，所以实用性很好。该信号发生器，产生正弦波、方波、三角波三种信号，并且信号的频率、幅值、占空比 、相位可调，产生的信号可以用实际的示波器显示，也可通过DAQ采集卡进行采集再显示。对于庞大的工厂来说，它不但节约了大量的硬件仪器所需要的费用，还给操作人员带来了方便多路信号发生器有两个按键，一个按键控制信号类型，按下键一依次改变信号类型和停止产生波形；另一个按键改变信号频率。通过设计让我们更深入了解虚拟仪器的基本原理及观念，掌握利用相关的软、硬件平台完成虚拟仪器设计的方法和步骤。在设计时，运用到单片机、74LS138译码电路、DAC0832转换电路知识，并且能够熟练掌握电路的分析及设计。 课题研究计划根据课题的实际需要和研究现状，为更好地高效地保证完成论文，拟如下具体安排：第一阶段：查阅文献、资料第二阶段：撰写论文开题报告第三阶段：实验探索第四阶段：论文定稿与答辩工作进度2012.1.12012.2.28 学习了解多路信号发生器和各个器件所实现的功能和本次论文相关的原理，与指导老师就所研究的课题进行详细的探讨后再逐条拟定论文提纲。2012.3.12012.3.31 尽力完成论文课题实物并撰写论文初稿。2012.4.12012.4.30初稿完成后，根据指导老师意见就细节和内容进行修改论文。2012.5.12012.5.14多次修改后，最终定稿并上交指导老师。本课题研究现状（需附适量参考文献）信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。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，就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。信号发生器又可以分为：低频信号发生器：为便于测试系统的频率特性，要求输出幅频特性平和波形失真小；高频信号发生器：主要用途是测量各种接收机的技术指标。输出信号可用内部或外加的低频正弦信号调幅或调频，使输出载频电压能够衰减到1微伏以下。输出信号电平能准确读数，所加的调幅度或频偏也能用电表读出。此外，仪器还有防止信号泄漏的良好屏蔽；微波信号发生器；扫频和程控信号发生器：在微波段早期采用电压调谐扫频，用改变返波管螺旋线电极的直流电压来改变振荡频率，后来广泛采用磁调谐扫频，以YIG铁氧体小球作微波固体振荡器的调谐回路，用扫描电流控制直流磁场改变小球的谐振频率。扫频信号发生器有自动扫频、手控、程控和远控等工作方式； 频率合成式信号发生器：频率除用手动选择外还可程控和远控，也可进行步级式扫频，适用于自动测试系统。是一种新型的高性能、可程控的合成式信号发生器，还可作为锁相式扫频发生器；函数发生器：又称波形发生器。仪器除工作于连续波状态外，还能按键控、门控或触发等方式工作；脉冲信号发生器：有的能输出成对的主脉冲，有的能分两路分别输出不同延迟的主脉冲；噪声信号发生器： 完全随机性信号是在工作频带内具有均匀频谱的白噪声。常用的白噪声发生器主要有：主要用途是：在待测系统中引入一个随机信号，以模拟实际工作条件中的噪声而测定系统的性能；外加一个已知噪声信号与系统内部噪声相比较以测定噪声系数；用随机信号代替正弦或脉冲信号，以测试系统的动态特性。伪随机信号发生器：伪随机编码信号发生器由带有反馈环路的n级移位寄存器组成，所产生的码长为 N=2-1。而多路发生器的设计，是在条件结构中运用“基本函数发生器”模块作为正弦波、方波、三角波信号的发生单元，通过其可设置频率、幅值、相位差及占空比的调节，且经过条件结构即可进行双路、单路等各信号输出的选择，然后用While循环使输出信号连续的动起来，所产生的信号通过波形图来显示，可用DAQ输入模块将信号送入数据采集卡PCI6221再用DAQ输出模块将信号采集回来用波形图显示，便可验证所产生的信号。其电路的工作原理为：电路由单片机最小系统、译码电路、DAC转换电路、放大输出电路、LED显示电路、按键组成。当启动电源时，系统正常工作，通过最小系统控制DAC转换电路片选信号，正常产生波形信号。当按下按键1时依次切换输出波形类型和停止转换，按下按键2可在一定频率范围内改变波形频率。其总体设计思路是：设计一个基于并行的D/A信号发生器通过选择输入信号可以输出正弦波、三角波、方波三种信号。信号发生器的波形控制模块可以选用计数器实现时钟的作用下生成频率的控制信号。3种信号的数据选择可以用3选1数据选择器实现。虚拟信号发生器首先要进行前面板的设计，前面板的设计主要需要考虑到所设计的信号发生器实现什么功能，再根据这些功能，在控件选板中选择相应的控件，放在前面板相应的位置上，摆放也有一定的讲究，使前面板看起来比较协调。再者是程序板的设计，程序调试成功后就产生一个虚拟信号发生器。参考文献1 雷振山，赵晨光，魏丽，郭涛. LabVIEW 8.2 基础教程M.中国铁道出版社，2008.1 2 王平，胡兵.虚拟仪器实验指导书J.西华大学 3 张伟，刘红丽.基于LabVIEW的温度测控系统设计J.国外电子元器件，2009 4 童刚.虚拟仪器实用编程技术M机械工业出版社，2008.1 5 程锡辉，张银鸿LabVIEW 8.2 程序设计从入门到精通M清华大学业出版社，2007 6 张迎新.单片机初级教程M.第一版.北京航空航天大学出版社，2000 7 胡建.单片机原理及接口技术M.机械工业出版社，20048 张毅刚，彭喜元，董继成.单片机原理及应用M.高等教育出版社，2003.12 9 张毅，周绍磊.虚拟仪器技术分析与应用M. 机械工业出版社，2004 10 周红霞，张恒杰，张春芳.基于LabVIEW的虚拟仪器及串口通信的实现J.北京交通大学，河北师范大学，200711 SOPCIIEDA实验指导书第二版 12 荣君雅等主编，数字电子技术，机械工业出版社13 标准集成电路数据手册TTL电路，电子工业出版社14 SOPCII使用手册，第二版 15 EDA技术基础. 江国强编著电子工业出版社第三版16 康华光主编，电子技术基础（数字部分），高等教育出版社 17 黄继昌等主编，数字集成电路应用300例，人民邮电出版社 18 肖景和编著，数字集成电路应用精粹，人民邮电出版社19 雷勇编.虚拟仪器设计与实践M.北京:电子工业出版社,2005. 20 王颖.基于LabVIEW的智能电子秤设计D.南昌工程学院学报，2007. 21 刘君华,贾惠芹,丁晖,等.虚拟仪器图形化编程语言LabVIEW教程M.西安:西安电子科技出版社,200322 侯国屏. LabVIEW 7.1编程与虚拟仪器设计, 清华大学出版社, 200523 石博强. labview6.1编程技术实用教程. 中国铁道出版社，2002 24 杨乐平. labview高级程序设计. 清华大学出版社，200325 Sullv