毕设之数字信号生器开题报告.doc

洛阳理工学院 毕业设计（论文）开题报告 系（部）： 计算机与信息工程系 2013 年 3月 9 日 课题名称 基于MATLAB和声卡的数字信号发生器设计 学生姓名 李艳芳 专业班级 B090505 课题类型 软件工程 指导教师 李京秀 职称 教授 课题来源 自拟 综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 随着计算机软硬件技术的发展，越来越多普通仪器不能达到或不完全能实现的功能能够由计算机实现。信号发生器也称信号源，是用来产生振荡信号的一种仪器，早在20年代电子设备刚出现时就产生了。随着通信和雷达技术的发展，40年代出现了主要用于测试各种接收机的标准信号发生器。随着信号发生器的迅速发展，利用微处理器、模数转换器和数模转换器，硬件和软件信号发生器的功能扩大，产生比较复杂的波形。这时期的信号发生器多以软件为主，实质是采用微处理器对DAC的程序控制，就可以得到各种简单的波形，实现不同频率的输出,是电子测试系统的重要部件。这其中由以数字信号发生器的设计是应用最快、成效最显著的新科学之一。数字信号发生器是一种数据信号发生器，提高了信号测量的准确度、精度和变换速度，克服了模拟信号处理的诸多缺点，模拟信号发生器随之被数字信号发生器所取代。传统的台式仪器如任意函数发生器等加工工艺复杂、价格高、仪器面板单调、数据存储、处理不方便。以MATLAB和LabVlEW为代表的软件的出现，轻松地用虚拟仪器技术解决了这些问题。 Matlab是美国MathWorks公司自20世纪80年代中期推出的数学软件，优秀的数值计算能力和卓越的数据可视化能力使其很快在数学软件中脱颖而出。到目前为止，其最高版本7.1版已经推出。随着版本的不断升级，它在数值计算及符号计算功能上得到了进一步完善。在欧美等高校，Matlab已经成为线性代数、自动控制理论、概率论及数理统计、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真等高级课程的基本教学工具，是攻读学位的大学生、硕士生、博士生必须掌握的基本技能。在设计研究单位和工业部门,MATLAB已经走出实验室, 并被广泛地用于研究和解决各种具体的工程问题。Matlab的主要特点是：有高性能数值计算的高级算法，特别适合矩阵代数领域；有大量事先定义的数学函数，并且有很强的用户自定义函数的能力；有强大的绘图功能以及具有教育、科学和艺术学的图解和可视化的二维、三维图；适合个人应用的强有力的面向矩阵(向量)的高级程序设计语言；与其它语言编写的程序结合和输入输出格式化数据的能力；有在多个应用领域解决难题的工具箱。 本课题采用MATLAB来实现是因为MATLAB已成为国际上最流行的计算机仿真软件设计工具。它不再仅仅是一个矩阵实验室，而是一种功能强大的的实用高级计算机编程语言。MATLAB 语言有强大的音频处理函数和数据处理功能，能够方便地产生各种波形的数据数组，利用这些函数和命令可以很容易地实现对外部物理世界的信号输出和输入。根据声卡输出信号的原理，采用MATLAB软件编程，可以方便地输出所需要的正弦波、三角波、方波等多种信号，有效地实现信号发生器的基本功能并且完全支持可视化编程。声卡是将音频输入数据转换为立体声输出的一种设备。现在,声卡作为多媒体计算机系统中最基本最常用的硬件之一, 其技术已经发展成熟,它同时具有A/D和D/A转换功能。通常PC机配置的声卡提供了麦克风输入和扬声器输出2个接口,它集成了信号输入/输出需要的模/数转换器(ADC)和数/模转换器(DAC),因此,利用Matlab软件产生的各种虚拟信号通过声卡的DAC单元就可以直接输出。MATLAB与声卡两者结合，我们可以较方便地实现信号发生器的功能。 目前，我国已研究出的有基于MATLAB和声卡的低频信号发生器和虚拟信号发生器等，研究空间依然非常广阔。MATLAB的数据采集工具箱和图形用户接口提供了十分简便的实现声卡输出功能的命令和函数, 利用MATLAB和声卡设计数字信号发生器十分方便,而在硬件上只需要一块声卡, 无需添加任何其他设备, 价格十分便宜。虽然声卡的设计是产生声音为目的, 有效的音频范围和输出电压的幅度在一定程度上限制了他的使用, 但这已完全能满足产生基本信号源的要求。在本设计的基础上, 通过进一步的MATLAB编程或硬件上的改进和扩展, 可以实现一些常规仪器设备不能产生的信号, 这在实际应用中具有广泛的推广应用前景。 2. 研究的基本内容，拟解决的主要问题 研究内容：MATLAB是一个数据分析和处理功能十分强大的工程实用软件, 它的数据采集工具箱为实现数据的输入和输出提供了十分方便的函数和命令。数字信号发生器能产生正弦波, 方波, 锯齿波等标准信号,并可以根据用户的需要生成各种波形。声卡是多媒