悦情幽鹏---波形发生器
2010-03-21 05:54:06 阅读14 评论0 字号：大中小
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| 1.1 设计目的 1．掌握电子系统的一般设计方法 2．掌握模拟IC器件的应用 3．培养综合应用所学知识来指导实践的能力 4．掌握常用元器件的识别和测试 5．熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法 1.2设计任务 设计方波——三角波——正弦波函数信号发生器 1.3课程设计的要求及技术指标 1．设计、组装、调试函数发生器； 2．输出波形：正弦波、方波、三角波； 3．频率范围 ：在50－1000Hz范围内可调 ； 4．输出电压： 输出方波幅值为±6V； 输出三角波幅值±3V； 输出正弦波的峰值大于2V。 2．方波、三角波、正弦波发生器方案 2.1 方案一原理框图 图 图1 方波、三角波、正弦波、信号发生器的原理框图 首先由555定时器组成的多谐振荡器产生方波，然后由积分电路将方波转化为三角波，{zh1}用低通滤波器将方波转化为正弦波，但这样的输出将造成负载的输出正弦波波形变形，因为负载的变动将拉动波形的崎变。 2.2方案二原理框图 图 图2 正弦波、方波、三角波信号发生器的原理框图 RC正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同组成的正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法，电路框图如上。先通过RC正弦波振荡电路产生正弦波，再通过电压比较器产生方波，{zh1}通过积分电路形成三角波。此电路具有良好的正弦波和方波信号。但经过积分器电路产生的同步三角波信号，存在难度。原因是积分器电路的积分时间常数是不变的，而随着方波信号频率的改变，积分电路输出的三角波幅度同时改变。若要保持三角波幅度不变，需同时改变积分时间常数的大小。 ...... |
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| 目 录 摘要………………………………………………………Ⅰ 关键词………………………………………………Ⅰ 1课程设计的目的和设计的任务…………………………………………1 1.1 设计的目的……………………………………………………1 1.2 设计任务……………………………………………1 1.3课程设计的要求及技术指标………………………………1 2方波、三角波、正弦波发生器方案……………………………2 2.1方案一原理框图………………………………2 2.2方案二原理框图………………………………………………2 2.3函数发生器的选择方案……………………3 3各组成部分的工作原理…………………………………4 3.1 方波发生电路的工作原理……………………4 3.2 方波--三角波转换电路的工作原理…………………5 3.3 三角波--正弦波转换电路的工作原理………………………5 3.4总电路图……………………………………………6 4用Multisim10电路仿真…………………………7 4.1输出方波电路的仿真……………………………7 4.2方波—三角波电路的仿真…………………………7 4.3方波—正弦波电路的仿真…………………………8 5 protel制图及PCB板的制作和电路的安装…………………10 5.1 protel制图……………………………………10 5.1.1 PCB原理图…………………………………10 5.1.2．PCB布线图…………………………………………10 5.1.3．PCB板三维图……………………………………11 5.1.4. PCB板底层布线图………………………11 5.2 PCB板的制作……………………………12 5.3将各元件安装到PCB板上…………………12 6电路的实验结果及分析…………………………………14 6.1方波波形产生电路的实验结果……………………14 6.2方波---三角波转换电路的实验结果………………14 6.3正弦波发生电路的实验结果………………………………15 6.4实验结果分析…………………………15 7 实验总结…………………………………16 8 仪器仪表清……………………………17 9 参考文献……………………………………………………18 10致谢……………………………………………………19 |
| 参考资料： |
| [1] 康华光.电子技术基础（数字部分）[M].第五版.北京：高等教育出版社，2006.414-424 [2] 稻叶保【日本】.振荡电路的设计与应用[M].北京：科学出版社，2004.29-99 [3] 王立欣，杨春玲.电子技术实验与课程设计[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2003.98-99 [4] 陶桓奇，张小华，彭其胜.模拟电子技术[M]. 武汉：华中科技大学出版社，2007.170-230 [5] 何宝祥，朱正伟，刘训飞，储开斌.模拟电路及其应用[M].北京：清华大学出版社，2008.104-195 [6] David A .Johns Ken Martin 【加拿大】.模拟集成电路设计[M]. 北京：机械工业出版社，2005.213-495 |
含原理图+电路图+程序的波形发生器:在工作中，我们常常会用到波形发生器，它是使用频度很高的电子仪器。现在的波形发生器都采用单片机来构成。单片机波形发生器是以单片机核心，配相应的外围电路和功能软件，能实现各种波形发生的应用系统，它由硬件部分和软件部分组成，硬件是系统的基础，软件则是在硬件的基础上，对其合理的调配和使用，从而完成波形发生的任务。
波形发生器的技术指标：
（1） 波形类型：方型、正弦波、三角波、锯齿波；
（2） 幅值电压：1V、2V、3V、4V、5V；
（3） 频率值：10HZ、20HZ、50HZ、100HZ、200HZ、500HZ、1KHZ；
（4） 输出极性：双极性
操作设计
1、 机器通电后，系统进行初始化，LED在面板上显示6个0，表示系统处于初始状态，等待用户输入设置命令，此时，无任何波形信号输出。
2、 用户按下“F”、“V”、“W”，可以分别进入频率，幅值波形设置，使系统进入设置状态，相应的数码管显示“一”，此时，按其它键，无效；
3、 在进入某一设置状态后，输入0~9等数字键，（数字键仅在设置状态时，有效）为欲输出的波形设置相应参数，LED将参数显示在面板上；
4、 如果在设置中，要改变已设定的参数，可按下“CL”键，xx所有已设定参数，系统恢复初始状态，LED显示6个0，等待重新输入命令；
5、 当必要的参数设定完毕后，所有参数显示于LED上，用户按下“EN”键，系统会将各波形参数传递到波形产生模块中，以便控制波形发生，实现不同频率，不同电压幅值，不同类型波形的输出；
6、 用户按下“EN”键后，波形发生器开始输出满足参数的波形信号，面板上相应类型的运行指示灯闪烁，表示波形正在输出，LED显示波形类型编号，频率值、电压幅值等波形参数；
7、 波形发生器在输出信号时，按下任意一个键，就停止波形信号输出，等待重新设置参数，设置过程如上所述，如果不改变参数，可按下“EN”键，继续输出原波形信号；
8、 要停止波形发生器的使用，可按下复位按钮，将系统复位，然后关闭电源。
硬件组成部分
通过综合比较，决定选用获得广泛应用，性能价格高的常用芯片来构成硬件电路。单片机采用MCS-51系列的89C51（一块）,74LS244和74LS373（各一块）,反相驱动器 ULN2803A（一块）,运算放大器 LM324（一块）
波形发生器的硬件电路由单片机、键盘显示器接口电路、波形转换（D/ A）电路和电源线路等四部分构成。
1.单片机电路
功能：
形成扫描码，键值识别，键功能处理，完成参数设置；
形成显示段码,向LED显示接口电路输出；
产生定时中断；
形成波形的数字编码,并输出到D/A接口电路；
如电路原理图所示： 89C51的P0口和P2口作为扩展I/O口，与8255、0832、74LS373相连接，可寻址片外的寄存器。单片机寻址外设，采用存储器映像方式，外部接口芯片与内部存储器统一编址，89Ｃ51提供16根地址线P0（分时复用）和P2，P2口提供高8位地址线，P0口提供低8位地址线。P0口同时还要负责与8255，0832的数据传递。P2.7是8255的片选信号，P2.6是0832（1）的片选，P2.5是0832（2）的片选，低电平有效，P0.0、P0.1经过74LS373锁存后，送到8255的A1、A2作，片内A口，B口，C口，控制口等寄存器的字选。89C51的P1口的低4位连接4只发光三极管，作为波形类型指示灯，表示
正在输出的波形是什么类型。
单片机89C51内部有两个定时器/计数器，在波形发生器中使用T0作为中断源。不同的频率值对应不同的定时初值，定时器的溢出信号作为中断请求。
控制定时器中断的特殊功能寄存器设置如下：
定时控制寄存器TCON＝（０００１００００）
工作方式选择寄存器（TMOD）＝（００００００００）
中断允许控制寄存器（IE）＝（１０００００１０）
2、键盘显示器接口电路
功能：驱动6位数码管动态显示；
提供响应界面；
扫面键盘；
提供输入按键。
由并口芯片8255，锁存器74LS273，74LS244，反向驱动器ULN2803A，6位共阴极数码管（LED）和4×4行列式键盘组成。8255的C口作为键盘的I/O接口，C口的低4位输出到扫描码，高4位作为输入行状态，按键的分布如图所示。8255的A口作为LED段码输出口，与74LS244相连接，B口作为LED的位选信号输出口，与ULN2803A相连接。8255内部的4个寄存器地址分配如下：控制口:7FFFH , A口:7FFFCH , B口:7FFDH , C口:7FFEH
3、D/A电路
功能：将波形样值的数字编码转换成模拟值；
完成单极性向双极性的波形输出；
构成由两片0832和一块LM324运放组成。0832（1）是参考电压提供者，单片机向0832（1）内的锁存器送数字编码，不同的编码会产生不同的输出值，在本发生器中，可输出1V、2V、3V、4V、5V等五个模拟值，这些值作为0832（2）的参考电压，使0832（2）输出波形信号时，其幅度是可调的。0832（2）用于产生各种波形信号，单片机在波形产生程序的控制下，生成波形样值编码，并送到0832（2）中的锁存器，经过D/A转换，得到波形的模拟样值点，假如N个点就构成波形的一个周期，那么0832（2）输出N个样值点后，样值点形成运动轨迹，就是波形信号的一个周期。重复输出N个点后，由此成第二个周期，第三个周期……。这样0832（2）就能连续的输出周期变化的波形信号。运放A1是直流放大器，运放A2是单极性电压放大器，运放A3是双极性驱动放大器，使波形信号能带得起负载。
地址分配：0832（1）：DFFFH ，0832（2）：BFFFH
4、电源电路：
功能：为波形发生器提供直流能量；
构成由变压器、整流硅堆，稳压块7805组成。220V的交流电，经过开关，保险管（1.5A/250V），到变压器降压，由220V降为10V，通过硅堆将交流电变成直流电，对于谐波，用4700μF的电解电容给予滤除。为保证直流电压稳定，使用7805进行稳压。{zh1}，＋5V电源配送到各用电负载。
