基于单片机的三相信号发生器的设计【文献综述】

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毕业设计文献综述电气工程及其自动化基于单片机的三相信号发生器的设计一、前言单片机全称为单片微型计算机，是一种集成在电路，采用超大规模集成电路技术将CPU、ROM、RAM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能集成到一个硅片上构成的小而完善的计算机系统。单片机应用非常广泛,可以分为独立的应用程序及多机的应用程序。所谓的独立的应用程序是指在一个应用系统中只使用一块单片机,这是目前绝大多数领域中的应用现状。独立的应用程序的主要领域有:智能产品、测量及控制系统、CNC控制机、智能仪表、智能接口。多机的应用程序是高科技领域应用的主要模式,单片机的控制性能和高可靠性、高运行速度,必须使未来的高科技工程系统采用单片机多机的应用系统成为主要的发展方向。随着时代的进步，电力与电子技术在现实生活中的应用越来越广泛，这就需要我们对电路进行更安全、更详细的设计。而在做强、弱电实验的时候，我们也需要进行模拟实际系统或者测试系统的性能。显示、设定、负载监控、热模拟等一些功能现在已经多数被引入实验，而三相信号源的设计与其他部件一样应运而生了。二、单片机的特点、应用和发展概况按模拟电路构成的低频信号源性能不能令人满意，且用于低频其RC要很大，大电阻、大电容在制造上有困难，参数准确度难以保证、体积大、漏电损耗显著等，而单片机的推广应用能解决这些困难。单片机具有如下特点。1、集成度高、功能强。2、结构合理。（1）存储量大。（2）速度快、功能专一。3、抗干扰性强。4、指令丰富。单片机的指令一般有数据传送、算术运算、逻辑运算、控制转移等，有些还具有位操作指令。4 由于它的简单易操作、价格低廉、实现容易使其逐渐得到了广泛的应用。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。（1）在智能仪器仪表上的应用（2）在工业控制中的应用（3）在家用电器中的应用（4）在计算机网络和通信领域中的应用（5）在医疗设备领域中的应用（6）在各种大型电器中的模拟块应用（7）在汽车设备领域中的应用单片机的发展概况：（1）4位单片机（1971年-1974年）（2）低、中档8位机（1974年-1978年）（3）高档8位机（1978年-1982年）（4）16位单片机和超8位单片机（1982年-目前）单片机的发展趋势向着大容量、高性能与小容量、低廉化，外围电路内装化以及I/O接口的的增强和能耗降低等方向发展。三、信号发生器的介绍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。4 凡是产生测试信号的仪器，统称为信号源，也称为信号发生器，它用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号。在测试、研究或调整电子电路及设备时，为测定电路的一些电参量，如测量频率响应、噪声系数，为电压表定度等，都要求提供符合所定技术条件的电信号，以模拟在实际工作中使用的待测设备的激励信号。当要求进行系统的稳态特性测量时，需使用振幅、频率已知的正弦信号源。当测试系统的瞬态特性时，又需使用前沿时间、脉冲宽度和重复周期已知的矩形脉冲源。并且要求信号源输出信号的参数，如频率、波形、输出电压或功率等，能在一定范围内进行精确调整，有很好的稳定性，有输出指示。信号源可以根据输出波形的不同，划分为正弦波信号发生器、矩形脉冲信号发生器、函数信号发生器和随机信号发生器等四大类。正弦信号是使用最广泛的测试信号。这是因为产生正弦信号的方法比较简单，而且用正弦信号测量比较方便。正弦信号源又可以根据工作频率范围的不同划分为若干种。信号发生器是一种常用的信号源，广泛应用于科学研究、生产实践和教学实验等领域。特别是在通信系统的科研实验中，常常需要用到多种不同频率和相位的信号，如正弦波、三角波、方波和锯齿波等，因此多功能信号发生器应用十分广泛。在数字化时代的今天，经典的由模拟电路组成的信号发生器已经渐渐远离了人们，取而代之的是电路简洁、功能多样、功耗低的数字电路。在以后的时间里，将会有越来越多的数字化的信号发生器运用在各种科学技术领域和工程实践中，给人们的日常生活带来更多的便利。信号发生器用来产生频率为20Hz～200kHz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。主振级产生低频正弦振荡信号，经电压放大器放大，达到电压输出幅度的要求，经输出衰减器可直接输出电压，用主振输出调节电位器调节输出电压的大小。四、总结基于单片机的三相信号发生器的设计，将采用编程的办法来实现三角波、锯齿波、矩形波、正弦波的发生。选择AT89C51单片机扩展了三片DAC0832数模转换器进行数字量到模拟量的转换，产生三相信号。通过A/D转换器ADC0809对三相信号进行采样处理，从而调整三相信号的电压幅度。系统通过键盘进行各功能的设定，并通过4位数码显示器显示出频率、相位、幅度、波形。[参考文献][1]康华光．电子技术基础[M]．高等教育出版社，2002年．[2]眭碧霞．单片机及其应用[M]．西安电子科技大学，2000年．[3]BUSHBYST．AstandardcommunicationinfrastructureforintelligentBuildings[J]．AutomationinConstruction，1997，6：529～540．[4]CHOYCS．Aninfra-redremotecontrolsystemdesignedforuniversal4 control[J]．ConsumerElectronics，1995，11：1089～1094．[5]顾滨等．单片微计算机原理开发及应用[M]．高等教育出版社，2000年．[6]李华等．MCS-51系列单片机应用接口技术单片机应用从零开始[M]．北京航空航天大学出版社，2001年．[7]徐安等．单片机原理及应用[M]．北京希望电子出版社，2003年．[8]清源计算机工作室．Protel99SE原理图与PCB设计[M]．机械工业出版社，2002年．[9]李光飞、楼然苗．单片机课程设计实例指导[M]．北京航空航天大学出版社，2003年．[10]李东生．PROTEL99SE电子设计技术入门与应用[M]．电子工业出版社，2002年．[11]杨欣等．51单片机应用从零开始[M]．清华大学出版社，2006年．4