毕业设计(论文)题目

全数字信号发生器设计

学生姓名

班级

电气2108班

学号

研究目的和意义：

目的：本开题旨在设计一款全数字信号发生器。以 STC89C52 单片机为核心，借助 DDS 技术，利用 AD9850 等芯片实现正弦波与方波的稳定输出。通过程控衰减、模拟调幅及调频等电路设计，达成信号幅度调整与多种调制功能。同时，实现红外遥控与液晶显示，构建功能较完备的信号发生系统，满足多领域对信号源的需求，为相关测试与研究提供实用设备。

意义:全数字信号发生器在电子技术发展进程中意义重大。理论上，深化对 DDS 等技术的理解与应用；实践中，为通信、教学等领域提供高性价比信号源，降低设备采购成本。其设计过程还能提升个人综合能力，为后续电子技术工作积累宝贵经验，推动电子测量仪器的发展与创新。

相关国内外研究现状（文献综述）：

国内发展研究的现状：

近年来，国内在信号发生器设计领域取得了显著进展，众多学者基于不同单片机平台开展了深入研究。马启晟[1]基于 STM32 单片机设计了信号发生器，利用 STM32 强大的计算能力和丰富的接口资源，实现了较为复杂的信号生成功能。申庆华[2]则聚焦于高精度 PWM 信号发生器的设计，通过优化软件算法和硬件电路，提高了 PWM 信号的精度，为信号发生器的精度提升提供了参考。

杜路泉[3]以 STC89C52 为核心设计信号发生器，该单片机成本低、易于开发，为信号发生器的低成本实现提供了思路。陈杰毫[4]研制的多功能核脉冲信号发生器，在特定领域具有重要应用价值，拓展了信号发生器的应用范围。吴智浩[5]结合单片机平台与 AD9851 设计高频信号发生器，利用 AD9851 的高性能实现了高频信号的稳定输出。

傅仁轩和王庆华[6]基于单片机进行可调正弦波的 Proteus 设计，通过仿真验证了设计的可行性，为实际电路设计提供了前期参考。周诗玲等[7]将物联网技术融入信号发生器设计，实现了信号发生器的远程控制和数据传输，推动了信号发生器的智能化发展。涂国强等[8]基于 MCS - 51 设计高精度信号发生器并进行仿真验证，提高了信号发生器的精度和可靠性。

申庆华[9]还基于 AD9833 设计了高精度函数信号发生器，进一步丰富了函数信号发生器的设计方法。方淼[10]设计了一种基于 STC89C52 的函数信号发生器实验，为教学实验提供了实用的设计方案。王勤和程辉[11]基于 MSP430 设计多功能信号发生器，利用 MSP430 的低功耗特性，实现了低功耗的信号发生器设计。杜威等[12]基于 STM32 设计多功能函数信号发生器，充分发挥了 STM32 的优势，实现了多种功能的集成。海涛等[13]设计并检测了基于 STM32 的方波信号发生器，为方波信号的生成提供了可靠的设计方案。于晓辉等[14]基于单片机设计数字示波器实验，虽然重点在示波器，但对信号发生器与示波器的配合使用提供了参考。田吉等[15]同样基于 STM32 设计多功能函数信号发生器，进一步推动了多功能信号发生器的发展。

国外发展研究现状：

国外在信号发生器设计领域也有诸多研究成果。Lv M 等[16]基于单片机和 FPGA 设计音频信号分析仪，将单片机与 FPGA 结合，发挥了两者的优势，提高了音频信号分析的效率和精度。Karakulak E[17]基于 ARM 单片机利用内部 DAC 和 PWM 输出设计实验性脑电图信号发生器，为生物医学领域的信号发生提供了新的设计思路。Rubiano - Muriel B 等[18]开发基于光学信号的室内定位系统（IPS），从单片机系统级芯片（MCU - SoC）出发，推动了信号发生器在定位领域的应用。

参考文献:

[1] 马启晟.基于STM32单片机的信号发生器设计[J].中国军转民, 2022(11):64 - 68.

[2] 申庆华.基于STM32的高精度PWM信号发生器的设计[J].电子测试, 2021(17):3.DOI:10.3969/j.issn.1000 - 8519.2021.17.008.

[3] 杜路泉.基于STC89 C52的信号发生器设计[J].湖北师范学院学报（自然科学版）, 2020, 040(002):69 - 73.

[4] 陈杰毫.多功能核脉冲信号发生器的研制[D].成都理工大学,2021.

[5] 吴智浩.基于单片机平台与AD9851的高频信号发生器的设计[J].电子技术与软件工程, 2021(14):3.

[6] 傅仁轩,王庆华.基于单片机的可调正弦波的Proteus设计[J].电子设计工程, 2021, 29(10):5.DOI:10.14022/j.issn1674 - 6236.2021.10.032.

[7] 周诗玲,张琥石,林伟龙,等.基于物联网的信号发生器设计[J].物联网技术, 2025(7).

[8] 涂国强,周来宏,朱双霞,等.基于MCS - 51的高精度信号发生器设计与仿真验证[J].仪器仪表标准化与计量, 2024(1):22 - 25.

[9] 申庆华.基于AD9833的高精度函数信号发生器的设计[J].电子测试, 2021(19):3.

[10] 方淼.一种基于STC89 C52的函数信号发生器实验设计[J].洛阳师范学院学报, 2022, 41(2):4.

[11] 王勤,程辉.基于MSP430的多功能信号发生器设计[J].成都大学学报:自然科学版, 2021, 40(3):6.DOI:10.3969/j.issn.1004 - 5422.2021.03.007.

[12] 杜威,孟丽囡,宁武.基于STM32的多功能函数信号发生器设计[J].电子制作, 2024(004):032.DOI:10.3969/j.issn.1006 - 5059.2024.04.002.

[13] 海涛,陆代泽,韦文,等.基于STM32的方波信号发生器的设计与检测[J].广西科技大学学报, 2021, 32(1):7.DOI:10.16375/j.cnki.cn45 - 1395/t.2021.01.004.

[14] 于晓辉,许礼昆,李新波,等.基于单片机的数字示波器实验设计[J].实验室科学, 2021, 024(003):53 - 56,60.

[15] 田吉,张坤,李成.基于STM32的多功能函数信号发生器设计[J].黄山学院学报, 2021(005):023.DOI:10.3969/j.issn.1672 - 447X.2021.05.010.

[16] Lv M , Gao T , Yan D ,et al.Design of Audio Signal Analyzer Based on MCU and FPGA[J].Journal of Physics Conference Series, 2020, 1544:012111.DOI:10.1088/1742 - 6596/1544/1/012111.

[17] Karakulak E .ARM MCU - Based Experimental EEG Signal Generator Using Internal DAC and PWM Outputs[J].Gazi University Journal of Science, 2022, 35(3).DOI:10.35378/gujs.860994.

[18] Rubiano - Muriel B ,Lázaro - Galilea, José Luis, Gardel - Vicente A ,et al.Development of an Optical Signal - Based IPS from an MCU - SoC[J].Electronics (2079 - 9292), 2020, 9(5).DOI:10.3390/electronics9050782.

研究主要内容及方法：

研究内容：

1.信号发生器核心算法设计：对全数字信号发生器所采用的核心算法展开研究与选择，对比不同算法（如直接数字频率合成（DDS）算法、查表法等）在频率精度、相位噪声、输出波形质量等方面的优缺点。结合全数字信号发生器对于高精度、多样化波形输出的实际需求，确定最为适宜的核心算法，并深入剖析其工作原理与实现机制。

2.硬件系统设计：涵盖关键芯片的选型，包括数字信号处理器（DSP）、现场可编程门阵列（FPGA）等，根据所选核心算法与性能要求进行合理选择；设计信号产生电路，确保能够准确生成所需的数字信号；构建控制电路，实现对信号发生器各项参数的灵活控制；同时设计电源电路，为整个硬件系统提供稳定可靠的电力支持，保证各部分电路能够紧密配合、协同工作，实现全数字信号发生器的基本功能。

3.软件系统设计：开发适用于全数字信号发生器的控制软件，实现用户界面设计，方便用户对信号发生器的参数进行设置与操作；完成算法实现代码编写，将选定的核心算法转化为可在硬件平台上运行的程序；设计通信接口程序，实现信号发生器与外部设备（如计算机等）的数据交互，以便进行远程控制与数据传输。

4.性能测试与优化：搭建全数字信号发生器的实验测试平台，对设计完成的信号发生器进行全面的性能测试，包括频率范围、频率精度、输出幅度、波形失真度等关键指标的测试。根据测试结果，分析存在的问题与不足，对硬件系统与软件系统进行针对性的优化和改进，提升全数字信号发生器的整体性能。

研究方法：文献调研法，通过查阅国内外相关文献资料，了解全数字信号发生器的研究现状与发展趋势，为课题研究提供理论支持；理论分析法，运用信号处理、数字电路等相关理论知识，对核心算法、硬件电路设计以及软件系统架构进行深入分析；实验研究法，搭建实验平台，对设计的全数字信号发生器进行实际测试，获取实验数据以验证设计的正确性与可行性；对比分析法，对比不同算法、不同硬件方案以及不同软件实现方式在实际应用中的效果，从而选择最优方案。”

指导教师意见：

指导教师签字：

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