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选题的依据及意义:
选题依据
在电路设计发展过程中,随着模拟电路技术和电力电子技术发展,电子行业需要将一些功能集成到IC芯片上,这就对电路设计中的信号具有很高的要求,比如它的稳定性、抗干扰能力及精度等。电路设计还需要一些信号作为电路的输入信号,比如方波、三角波、正弦波、锯齿波、脉冲波及其他特殊的信号波形。
对于函数信号发生器而言,它能产生方波、三角波、正弦波、锯齿波等其他特殊的的信号波形,是电路设计中应用最广泛的信号输入或检测仪器,具有非常重要地位的仪器。函数信号发生器具有产生各种类型的信号,同时还内置自定义的任意波形,能帮助电子工程师在电路设计过程中更好设计电路,验证电路设计是否符合所需的设计要求,最终使得整个设计更加可靠稳定。
方案选择
方案一:采用模拟电路来设计产生相应的信号波形,先采用迟滞比较器(施密特触发器)产生方波,再把方波作为反相输入积分器的输入信号就产生三角波,然后采用差分放大器把三角波转化为正弦波。锯齿波实际上是不对称的三角波,其波形上升时的斜率和下降时的斜率不相等。在三角波发生电路的基础上,对其积分电阻支路稍加改动,使积分电容的充电和放电时间常数不相等就可获得锯齿波信号输出。虽然电路结构简单、容易,但是稳定度、精度、抗干扰效果不是很好。
方案二:利用单机AT89C52采用程序设计方法产生三角波、方波、锯齿波、正弦波,再通过D/A转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号,滤波放大,最终由示波器显示出来。本方案具有精度高、波形稳定、抗干扰效果好、性价比高。
因此我采用方案二来设计。
选题意义
现代电子领域中,单片机的应用正在不断的走向深入,单片机构成的仪器具有高可靠性、高性能价格比,这必将导致传统控制与检测技术的日益革新。函数信号发生器作为一种常见的应用电子仪器设备,传统的一般可以完全由模拟硬件电路搭接而成,不用依靠单片机。但是这种电路存在波形控制难,可调范围小,质量差,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,而利用单片机采用程序设计方法来产生低频信号,其频率底线很低。具有线路相对简单,结构紧凑,价格低廉,频率稳定度高,抗干扰能力强,用途广泛等优点,并且能够对波形进行细微调整,改良波形,使其满足系统的要求。只要对电路稍加修改,调整程序,即可完成功能升级。
国内外研究现状及发展趋势
(一)国内外研究现状
日前我国己经开始研制多波形函数信号发生器,并取得了可喜的成果。但总的来说,我国多波形函数信号发生器还没有形成真正的产业。就日前国内成熟的产品来看,多为一些PC仪器插卡,独立的仪器和VXI系统的模块还很少并且我国目前在多波形函数信号发生器的种类和性能都与国外同类产品存在较大的差距,因此加紧对这类产品的研制显得迫在眉睫。目前单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。据统计,我国的单片机年容量已达1-3亿片,且每年以大约16%的速度增长,但相对于世界市场我国的占有率还不到1%。这说明单片机应用在我国才刚刚起步,有着广阔的前景。
近几年来,国际上多波形函数信号发生器技术发展主要体现在以下几个特点。过去由于频率很低应用的范围比较狭小,输出波形频率的提高,使得多波形函数信号发生器能应用于越来越广的领域。多波形函数信号发生器软件的开发正使任意波形的输入变得更加方便和容易。多波形函数信号发生器通常允许用一系列的点、直线和固定的函数段把波形数据存入存储器。各种计算机语言的飞速发展也推动了多波形函数信号发生器软件技术的发展。目前可以利用可视化编程语言(如Visual Basic Visual C等等)编写多波形函数信号发生器的软面板,这样允许徒手从计算机显示屏上输入任意波形,来实现波形的输入。随着信息技术蓬勃发展,台式仪器在走了一段下坡路之后,有在繁荣起来。不过现在的新的台式仪器的形态,和几年前的已有很大的不同。这些新一代台式仪器具有多种特性,可以执行多种功能。
(二)发展趋势
由于微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术的高度发展及其它电子测量技术与仪器上的应用,新的测试理论、新的测试方法、新的测试领域以及新的仪器结构不断出现,在许多方面已经冲破了传统仪器的概念,电子测量仪器的功能和作用发生了质的变化。美国国家仪器公司(National Instruments)于八十年代中期首先提出基于计算机技术的虚拟仪器(Virtual Instruments,简称VI)的概念,把虚拟测试技术带入新的发展时期。从一般传统仪器的设计模型看,一种仪器无非是由数据采集、分析处理、人机交互和显示等几部分功能模块组成的整体。因此,我们可以设想在必要的数据采集硬件和通用