1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

一、课题背景

波形发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备。在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时，以及测量元器件的特性与参数时，用作测试的信号源或激励源。波形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。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波、正弦波的电路被称为波形发生器。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。在工业、农业、通信、医疗和生物医学等领域中波形发生器在实验和设备检测等方面具有十分广泛的用途。

波形发生器是一种经常使用的设备，传统的波形发生器具有体积大、重量沉、移动不变等缺点，研究设计出一种可通过按键选择输出正弦波、三角波、锯齿波、方波和梯形波等多种波形信号、可实现对波形频率和幅值的调节并将波形名称和波形频率等信息在LCD显示器上显示的体积、重量和功耗较小且便携性较强的波形发生器具有较好的市场前景，亦能满足各领域对各种信号源的需求。

二、课题研究的主要内容

主要内容：了解波形发生器的工作原理，熟悉51单片机及外围相关芯片和接口技术，对51单片机系统、定时器、中断处理、按键开关处理、LCD液晶显示等相关技术都有一个完整的理解和掌握。通过对Proteus软件的学习，熟悉并掌握Proteus ISIS的编辑环境、参数设置及基本操作，掌握并进行电路原理图的设计过程；然后按照需求进行波形发生器相关电路的设计；接着编写相关程序并进行调试与仿真。

以波形发生器的实用性和节约成本为起点，以51单片机为核心，通过按键选择输出正弦波、三角波、锯齿波、方波和梯形波等多种波形信号，并实现对波形频率和幅值的调节，最终经过D/A转换和放大电路的处理，输出相应的波形信号，并将波形名称和波形频率等信息在LCD显示器上显示。

三、主要模块

本设计波形发生器主要由五大模块组成，主要包括参数设置模块、波形选择模块、单片机模块、LCD显示模块和D/A转换放大输出模块，每个功能模块作为波形发生器的一个部分，实现波形发生器的各个功能，并通过51单片机连接形成一个完整的波形发生器。波形发生器模块的示图如下图所示：

单片机

各模块功能简介：

1、参数设置模块：包含对波形频率和幅值调节的设置 。

2、波形选择模块： 用于选择用户所需要输出的波形类型

3、单片机模块：作为整个波形发生器的核心，将各模块连接并根据用户设置产生用户所需波形，并将波形与相关信息输出。

4、LCD显示模块：用于将波形名称和波形频率等信息在LCD显示器上显示。

5、D/A转换及信号放大模块：实现将数字信号转换为连续的模拟信号并将信号放大输出的功能。

四、相关芯片及软件介绍

1、芯片及相关元件介绍

AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪速存储器组合在单个芯片中，因此ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器， AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32 个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。

12864LCD是一种图形点阵液晶显示器，它主要由行驱动器/列驱动器及128#215;64全点阵液晶显示器组成。可完成图形显示，也可以显示8#215;4个(16#215;16点阵)汉字或者显示16#215;4个(8#215;16点阵)ASCII码。带中文字库的12864LCD 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#215;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。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，不论是硬件电路结构还是显示程序都要简洁得多，而且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。

DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片，与微处理器完全兼容。这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。DAC0832芯片内有两级输入寄存器，使DAC0832具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要。D/A转换结果采用电流形式输出。若需要相应的模拟电压信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现。运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻，也可外接。DAC0832逻辑输入满足TTL电平，可直接与TTL电路或微机电路连接。

2、软件介绍

Proteus软件是英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前比较好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台。

在本课题中，利用Proteus进行电路图绘制，同时进行模拟与仿真，检验测试所设计的函数信号发生器的可行性，并不断地进行修改和扩充新内容。

Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统。与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、链接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（μVision）将这些部分组合在一起。

在本课题中主要使用Keil C51软件编译波形发生器的源代码，利用C51语言和汇编语言对波形发生器的单片机的程序进行编写与调试。

参 考 文 献

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案