课程设计(论文)
题目名称基于单片机的波形发生器设计
课程名称单片机原理及在电气与测控学科中的应用学生姓名
学号0941201090
系、专业电气工程系、电气测控类
指导教师
2011年6月16日
邵阳学院课程设计(论文)评阅表
学生姓名学号0941201090
系电气工程系专业班级测控2班
题目名称基于单片机的波形发生器设计课程名称单片机原理及在电气与测控学科中的应用一、学生自我总结
二、指导教师评定
注:1、本表是学生课程设计(论文)成绩评定的依据,装订在设计说明书(或论文)的“任务书”页后面;
2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。
目录
摘要 (Ⅰ)
1 课程设计的意义 (1)
2 设计方案简介 (1)
2.1波形发生器原理 (2)
2.2总体设计方案 (2)
3硬件设计简介 (2)
3.1硬件电路 (2)
3.2复位电路 (2)
3.3晶振电路 (4)
4软件设计简介 (4)
4.1主程序流程 (4)
4.2三角波流程 (5)
4.3方波流程 (6)
4.4正弦波流程 (7)
4.5程序清单 (8)
5 仿真调试 (15)
5.1Proteus简介 (15)
5.2仿真结果 (15)
6 课程设计体会 (17)
参考文献 (20)
摘要
本系统是基于AT89C51单片机的波形发生器。采用AT89C51单片机作为控制核心,外围电路包括数字/模拟转换电路(DAC0832)、运放电路(LM324)、按钮和显示器等。通过子程序设计产生方波、三角波、正弦波、锯齿波四种波形,通过扫描程序得到按钮信息从而选择输出波形,通过开关可以调节频率,调节滑动变阻器可以改变幅度,最终波形显示在显示器上。其设计简单、性能良好,可用于多种需要低频波形信号的场所,具有一定的实用性。
关键词:单片机;按钮;显示器
1 课程设计的意义
在平时的学习中,我们所学的知识大都是课本上的,在机房的练习大家也都是分散的对各个章节的内容进行练习。因此,缺乏一种系统的设计锻炼。在课程所学结束以后,做这样的课程设计其意义在于:
(1)利用所学单片机的理论知识进行软硬件整体设计,锻炼学生理论联系实际、提高我们的综合应用能力。
(2)我们这次的课程设计是以单片机为基础,设计并开发能输出多种波形(正弦波、三角波、锯齿波、方波、梯形波等)且频率、幅度可变的函数发生器。
(3)掌握各个接口芯片(如0832等)的功能特性及接口方法,并能运用其实现一个简单的微机应用系统功能器件。
(5)通过这几个波形进行组合形成了一个函数发生器,使得我对系统的整个框架的设计有了一个很好的锻炼。这不仅有助于大家找到自己感兴趣的题目,更可以锻炼大家单片机知识的应用。
2设计方案简介
2.1波形发生器的原理
本文利用AT89C51单片机接数模转换器和运算放大电路,用用户通过按钮选择输出4种基本波形:方波、锯齿波、正弦波和三角波。
方波由单片机将最大值和最小值输出给D/A转换器进行转换,并由用户通过按钮开关选择波形周期。与微处理器兼容的8位数模转换器DAC8032进行转换为模拟电压信号,通过运放电路得到方波、锯齿波、正弦波和三角波,波形保证了它的精度、平滑、稳定。
以产生正弦波为例,采用定点法来产生波形,即将一个周期的正弦波按360度等分为若干点,计算出各点的正弦函数值,并转换相应的D/A转换器输入数值,这样得到一个正弦函数表。通过程序将该表程序存储器中,利用单片机的定时器来产生定时,每当定时时间到,查表的该点对应的输出值,然后通过D/A转换器转换得到该点的对应电压值。如此,反复的查表输出,就得到所谓的正弦波。由于一个周期正弦波的点数固定,改变定时器的定时值,就可以改变正弦波的频率值。
锯齿波和三角波的产生类似于正弦波。方波的产生较简单,只要交替地将最大值和最小值输出给D/A转换器进行转换即可,它们的延续时间为周期的一半。
2.2总体设计方案
根据设计需要,可采用单片机程序产生4种波形,并通过一片D/A转换器输出。另外,采用一个滑动变阻器来改变参考电压,从而改变输出波形幅值,见图2.1所示。通过按钮或开关来设定波形的类型、频率。
图2.1 波形发生器原理框图
3硬件设计
3.1硬件电路
波形的产生是通过AT89S52单片机执行某一波形发生程序,向D/A转换器的输入端按一定的规律发生数据,从而在D/A转换电路的输出端得到相应的电压波形。AT89S52单片机的最小系统有三种联接方式。一种是两级缓冲器型,即输入数据经过两级缓冲器型,即输入数据经过两级缓冲器后,送D/A转换电路。第二种是单级缓冲器型,输入数据经输入寄存器直接送入DAC寄存器,然后送D/A转换电路。第三种是两个缓冲器直通,输入数据直接送D/A转换电路进行转换。
3.2复位电路
当MCS-5l系列单片机的复位引脚RST(全称RESET)出现2个机器周期以上的高电平时,根据应用的要求,复位操作通常有两种基本形式:上电复位和上电或开关复位。上电复位要求接通电源后,自动实现复位操作。上电或开关复位要求电源接通后,单片机自动复位,并且在单片机运行期间,用开关操作也能使单片机复位。上电后,由于电容C3的充电和反相门的作用,使RST持续一段时间的高电平。当单片机已在运
行当中时,按下复位键K后松开,也能使RST为一段时间的高电平,从而实现上电或开关复位的操作,复位电路如图3.2所示,硬件电路如图3.1所示。
图3.1 硬件电路
图3.2 复位电路
3.3 晶振电路
为什么要用晶振电路?
单片机工作,是一条一条的从ROM中取指令,然后一步一步的运行。单片机访问一次存储器的时间,就是一个机器周期,这是一个时间基准。一个机器周期包括12个时钟周期。因为没有晶振,就没有时钟周期,没有时钟周期,就没有机器周期,没有机器周期,就无法运行程序代码,单片机就无法工作。由此可见,必须要有晶振电路。
单片机的晶振电路是一种典型的电路,晶振频率一般选择在4MHZ-12MHZ之间,外接两个晶振电容,该电容的典型值为30pF,电路图如图3.3所示。
图3.3 晶振电路
4 软件设计
4.1主程序流程
系统软件由主程序和产生波形的子程序组成,软件设计重点是设计各种波形的子程序的程序,通过编程可得到各种波形,波形产生原理可参照2.1波形发生器原理一节。波形周期的改变可采用插入延时子程序的方法来实现。主程序开始后通过读取按钮状态,判别是哪种波形需求,然后调用相应的子程序,输出相应的波形。
利用8位D/A转换器DAC0832,可以将8位数字量转换成模拟量输出。数字量输入的范围为0~255,对应的模拟量输出的范围在VREF-到VREF+之间。根据这一特性,可以利用单片机的并行口输出的数字量,产生常用的波形。波的幅度调节范围:0.87v~9.54v。
主程序流程图如图4.1所示。
图4.1 主程序流程图
4.2 三角波流程
三角波的流程是设置一个初值,然后进行加数,同样是加到某个数之后再进行减数,减到初值之后就再返回到先前的操作,这个操作跟锯齿波的实现是相似的。此程序输入的VREF的电压是+5V,因此该波形输出的最大频率是初值为00H和最终值为0FFH,且步数为1,这样输出的波形是最大的。
程序流程图如图4.2所示:
图4.2 程序流程图
4.3 方波流程
此波形的实现更加简单,只需开始的时候设置一个初值然后直接输出这个值就行了,输出一段时间后,然后再重新置一个数据,然后再输出这个数据一段时间,但是此时的时间一定要等于前面那段时间。这样才是一个方波,如果两个时间不相同,那就相当于一个脉冲波了。流程图如图4.3所示:
图 4.3 方波流程图
4.4 正弦波流程
正弦波的实现则相对比较复杂,因为正弦波的实现是输出各个点的值就行了,可是各个点值则要通过正弦函数来求出,不过这些值直接去网上下载下来使用就可以了。输出的数据刚好是256个数据,这样则可以直接相加就行了。
流程图如4.4所示
图4.4 正弦波流程图4.5程序清单如下
ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 0100H
MAIN: JNB P1.0,p10
JNB P1.1,P11
JNB P1.2,P12
LJMP MAIN
p10: MOV R7,#00H LCALL SQU
LJMP MAIN
P11: MOV R7,#01H LCALL SAW
LJMP MAIN
P12: MOV R7,#02H LCALL TRI
LJMP MAIN
P13: MOV R7,#03H LCALL SIN
LJMP MAIN SQU: JNB P1.1,N1
JNB P1.2,N2
JNB P1.3,N3
LJMP SSQU
N1: MOV R7,#01H
LJMP TC0
N2: MOV R7,#02H
LJMP TC0
N3: MOV R7,#03H
LJMP TC0 SSQU: CJNE R7,#00H,TC0
MOV R0,#00H ;MOV DPTR,#7FFFH K00: MOV A,#0FFH
MOVX @DPTR,A
MOV P2,#0FFH
MOV A,P2
CPL A
MOV R3,A
L00: DEC R3
CJNE R3,#255,L00
INC R0
INC R0
CJNE R0,#254,K00
MOV R0,#00H
K01: MOV A,#00H
MOVX @DPTR,A
MOV P0,#00H
MOV P2,#0FFH
MOV A,P2
CPL A
MOV R3,A
L01: DEC R3
CJNE R3,#255,L01
INC R0
INC R0
CJNE R0,#254,K01
LJMP SQU
TC0: RET
SAW: JNB P1.0,N4
JNB P1.2,N5
JNB P1.3,N6
LJMP SSAW
N4: MOV R7,#00H
LJMP TC1
N5: MOV R7,#02H
LJMP TC1
N6: MOV R7,#03H
LJMP TC1 SSAW: CJNE R7,#01H,TC1 MOV R0,#0FFH
MOV DPTR,#7FFFH K10: MOV A,R0
MOVX @DPTR,A
MOV P0,R0
MOV P2,#0FFH
MOV A,P2
CPL A
MOV R3,A
L10: DEC R3
CJNE R3,#255,L10
INC R0
CJNE R0,#255,K10
LJMP SAW
TC1: RET
TRI: JNB P1.0,N7
JNB P1.1,N8
JNB P1.3,N9
LJMP TTRI
N7: MOV R7,#00H
LJMP TC2
N8: MOV R7,#01H
LJMP TC2
N9: MOV R7,#03H
LJMP TC2
TTRI: CJNE R7,#02H,TC2 MOV R0,#00H
MOV DPTR,#7FFFH K20: MOV A,R0
MOVX @DPTR,A
MOV P0,R0
MOV P2,#0FFH
MOV A,P2
CPL A
MOV R3,A
L20: DEC R3
CJNE R3,#255,L20
INC R0
INC R0
CJNE R0,#254,K20 K21: MOV A,R0
MOVX @DPTR,A
MOV P0,R0
MOV P2,#0FFH
MOV A,P2
CPL A
MOV R3,A
L21: DEC R3
CJNE R3,#255,L21
DEC R0
DEC R0
LJMP TRI
TC2: RET
SIN: JNB P1.0,N10
JNB P1.1,N11
JNB P1.2,N12
LJMP SSIN
N10: MOV R7,#00H
LJMP TC3
N11: MOV R7,#01H
LJMP TC3
N12: MOV R7,#02H
LJMP TC3
SSIN: CJNE R7,#03H,TC3 MOV R0,#00H
MOV DPTR,#7FFFH K30: MOV A,R0
MOV DPTR,#TAB
MOVC A,@A+DPTR
MOV DPTR,#7FFFH
MOVX @DPTR,A
MOV P0,A
INC R0
MOV P2,#0FFH
MOV A,P2
CPL A
MOV R3,A
L30: DEC R3
CJNE R3,#255,L30
LJMP SIN
TC3: RET
TAB:
DB 80H,82H,84H,86H,88H,8AH,8CH,8EH,90H,92H,94H,96H,98H,9AH,9CH,9EH DB
0A0H,0A2H,0A4H,0A6H,0A8H,0AAH,0ABH,0ADH,0AFH,0B1H,0B2H,0B4H,0B6H,0B7H,0B9 H,0BAH
DB
0BCH,0BDH,0BFH,0C0H,0C1H,0C3H,0C4H,0C5H,0C6H,0C8H,0C9H,0CAH,0CBH,0CCH,0CD H,0CEH
DB
0CEH,0CFH,0D0H,0D1H,0D1H,0D2H,0D2H,0D3H,0D3H,0D4H,0D4H,0D4H,0D4H,0D5H,0D5 H,0D5H
DB
0D5H,0D5H,0D5H,0D5H,0D4H,0D4H,0D4H,0D4H,0D3H,0D3H,0D2H,0D2H,0D1H,0D1H,0D0 H,0CFH
DB
0CEH,0CEH,0CDH,0CCH,0CBH,0CAH,0C9H,0C8H,0C6H,0C5H,0C4H,0C3H,0C1H,0C0H,0BF H,0BDH
DB
0BCH,0BAH,0B9H,0B7H,0B6H,0B4H,0B2H,0B1H,0AFH,0ADH,0ABH,0AAH,0A8H,0A6H,0A4 H,0A2H
DB 0A0H,9EH,9CH,9AH,98H,96H,94H,92H,90H,8EH,8CH,8AH,88H,86H,84H,82H
DB 80H,7DH,7BH,79H,77H,75H,73H,71H,6FH,6DH,6BH,69H,67H,65H,63H,61H
DB 5FH,5DH,5BH,59H,57H,55H,54H,52H,50H,4EH,4DH,4BH,49H,48H,46H,45H
DB 43H,42H,40H,3FH,3EH,3CH,3BH,3AH,39H,37H,36H,35H,34H,33H,32H,31H
DB 31H,30H,2FH,2EH,2EH,2DH,2DH,2CH,2CH,2BH,2BH,2BH,2BH,2AH,2AH,2AH
DB 2AH,2AH,2AH,2AH,2BH,2BH,2BH,2BH,2CH,2CH,2DH,2DH,2EH,2EH,2FH,30H
DB 31H,31H,32H,33H,34H,35H,36H,37H,39H,3AH,3BH,3CH,3EH,3FH,40H,42H
DB 43H,45H,46H,48H,49H,4BH,4DH,4EH,50H,52H,54H,55H,57H,59H,5BH,5DH
DB 5FH,61H,63H,65H,67H,69H,6BH,6DH,6FH,71H,73H,75H,77H,79H,7BH,7DH
END
5.仿真调试
5.1Proteus简介
Proteus是一款仿真软件。它能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具,从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真,一键切换到PCB设计,真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台,其处理器模型支持AT89系列单片机。
5.2仿真结果
四种波形仿真结果分别如图5.1,图5.2,图5.3,图5.4所示。
图5.1 方波仿真结果
图5.2 锯齿波仿真结果
图5.3 三角波仿真结果
沈阳理工大学课程设计专用纸No I
1 引言 波形发生器是一种常用的信号源,广泛应用于通信、雷达、测控、电子对抗以及现代化仪器仪表等领域,是一种为电子测量工作提供符合严格技术要求的电信号设备。随着现代电子技术的飞速发展,现代电子测量工作对波形发生器的性能提出了更高的要求,不仅要求能产生正弦波、方波等标准波形,还能根据需要产生任意波形,且操作方便,输出波形质量好,输出频率范围宽,输出频率稳定度、准确度及分辨率高,频率转换速度快且频率转换时输出波形相位连续等。可见,为适应现代电子技术的不断发展和市场需求,研究制作高性能的任意波形发生器十分有必要,而且意义重大。 波形发生器的核心技术是频率合成技术,主要方法有:直接模拟频率合成、锁相环频率合成(PLL),直接数字合成技术(DDS)。 传统的波形发生器一般基于模拟技术。它首先生成一定频率的正弦信号,然后再对这个正弦信号进行处理,从而输出其他波形信号。早期的信号发生器大都采用谐振法,后来出现采用锁相环等频率合成技术的波形发生器。但基于模拟技术的传统波形发生器能生成的信号类型比较有限,一般只能生成正弦波、方波、三角波等少数的规则波形信号。随着待测设备的种类越来越丰富,测试用的激励信号也越来越复杂,传统波形发生器已经不能满足这些测试需要,任意波形发生器(AWG)就是在这种情况下,为满足众多领域对于复杂的、可由用户自定义波形的测试信号的日益增长的需要而诞生的。随着微处理器性能的提高,出现了由微处理器、D/A以及相关硬件、软件构成的波形发生器。它扩展了波形发生器的功能,产生的波形也比以往复杂。实质上它采用了软件控制,利用微处理器控制D/A,就可以得到各种简单波形。但由于微处理器的速度限制,这种方式的波形发生器输出频率较低。目前的任意波形发生器普遍采用DDS(直接数字频率合成)技术。基于DDS技术的任意波形发生器(AWG)利用高速存储器作为查找表,通过高速D/A转换器对存储器的波形进行合成。它不仅可以产生正弦波、方波、三角波和锯齿波等规则波形,而且还可以通过上位机编辑,产生真正意义上的任意波形。
内蒙古工业大学本科生毕业设计(论文)开题报告
注:表格根据所填内容可进行调整,可多页。 一、设计总体方案 利用AT89S52 单片机采用程序设计方法产生锯齿波,正弦波,矩形波,方波四种波形,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,通过键盘来控四种波形的类型,频率变化,最终输出显示其各自的类型及数值
图4.1 硬件原理框图 二.硬件各单元电路方案设计与选择 1、单片机的选择 方案一:AT89S52芯片中只有一路模拟输出或几路模拟信号非同步输出,这种情况下CPU对DAC0832 执行一次写操作,则把一个数据直接写入DAC寄存器,DAC0832的输出模拟信号随之对应变化。输出波形稳定,精度高,滤波好,抗干扰效果好,连接简单,性价比高。 方案二:C8051F005单片机是完全集成的混合信号系统级芯片,具有与8051兼容的微控制器内核,与MCS-51指令集完全兼容。除了具有标准8052的数字外设部件,片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其他数字外设及功能部件,而且执行速度快。但其价格较贵 方案三:采用单片机编程的方法来实现。该方法可以通过编程的方法来控制信号波形的频率和幅度,而且在硬件电路不变的情况下,通过改变程序来实现频率的变换。此外,由于通过编程方法产生的是数字信号,所以信号的精度可以做的很高。 以上两种方案综合考虑,选择方案一 2.键盘设计方案比较 方案一:矩阵式键盘。矩阵式键盘的按键触点接于由行、列母线构成的矩阵电路的交叉处。当键盘上没有键闭合时,所有的行和列线都断开,行线都呈高电平。当某一个键闭合时,该键所对应的行线和列线被短路。 方案二:独立式键盘。独立式键盘具有硬件与软件相对简单的特点,其缺点是按键数量较多时,要占用大量口线。 以上两种方案综合考虑,选择方案二。 3、D/A转换部分
电子信息工程学院 硬件课程设计实验室课程设计报告题目:波形发生器设计 年级:13级 专业:电子信息工程学院学号:201321111126 学生姓名:覃凤素 指导教师:罗伟华 2015年11月1日
波形发生器设计 波形发生器亦称函数发生器,作为实验信号源,是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。 波形发生器一般是指能自动产生方波、三角波、正弦波等电压波形的电路。产生方波、三角波、正弦波的方案有多种,如先产生正弦波,再通过运算电路将正弦波转化为方波,经过积分电路将其转化为三角波,或者是先产生方波-三角波,再将三角波变为正弦波。本课程所设计电路采用第二种方法,利用集成运放构成的比较器和电容的充放电,实现集成运放的周期性翻转,从而在输出端产生一个方波。再经过积分电路产生三角波,最后通过正弦波转换电路形成正弦波。 一、设计要求: (1) 设计一套函数信号发生器,能自动产生方波、三角波、正弦波等电压波形; (2) 输出信号的频率要求可调; (3) 根据性能指标,计算元件参数,选好元件,设计电路并画出电路图; (4) 在面包板上搭出电路,最后在电路板上焊出来; (5) 测出静态工作点并记录; (6) 给出分析过程、电路图和记录的波形。 扩展部分: (1)产生一组锯齿波,频率范围为10Hz~100Hz , V V 8p -p =; (2)将方波—三角波发生器电路改成矩形波—锯齿波发生器,给出设计电路,并记录波形。 二、技术指标 (1) 频率范围:100Hz~1kHz,1kHz~10kHz ; (2) 输出电压:方波V V 24p -p ≤,三角波V V 6p -p =,正弦波V V 1p -p ≥; (3) 波形特性:方波s t μ30r < (1kHz ,最大输出时),三角波%2V <γ ,正弦波y~<2%。 三、选材: 元器件:ua741 2个,3DG130 4个,电阻,电容,二极管 仪器仪表: 直流稳压电源,电烙铁,万用表和双踪示波器 四、方案论证 方案一:用RC 桥式正弦波振荡器产生正弦波,经过滞回比较器输出方波,方波在经过积分器得到三角波。
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/a510175421.html, 基于51单片机的函数信号发生器的设计 作者:朱兆旭 来源:《数字技术与应用》2017年第02期 摘要:本文所设计的系统是采用AT89C51单片机和D/A转换器件DAC0832产生所需不 同信号的低频信号源,AT89C51 单片机作为主体,采用D/A转换电路、运放电路、按键和LCD液晶显示电路等,按下按键控制生成方波、三角波、正弦波,同时用LCD显示相应的波形,输出波形的周期可以用程序改变,具有线路简单、结构紧凑、性能优越等特点。 关键词:51单片机;模数转换器;信号发生器 中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2017)02-0011-01 1 前言 波形发生器,是一种作为测试用的信号源,是当下很多电子设计要用到的仪器。现如今是科学技术和设备高速智能化发展的科技信息社会,集成电路发展迅猛,集成电路能简单地生成各式各样的波形发生器,将其他信号波形发生器于用集成电路实现的信号波形发生器进行对比,波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标,集成电路实现的信号波形发生器都胜过一筹,随着单片机应用技术的不断成长和完善,导致传统控制与检测技术更加快捷方便。 2 系统设计思路 文章基于单片机信号发生器设计,产生正弦波、方波、三角波,连接示波器,将生成的波形显示在示波器上。按照对作品的设计研究,编写程序,来实现各种波形的频率和幅值数值与要求相匹配,然后把该程序导入到程序存储器里面。 当程序运行时,一旦收到外界发出的指令,要求设备输出相应的波形时,设备会调用对应波形发生程序以及中断服务子程序,D/A转换器和运放器随之处理信号,然后设备的端口输出该信号。其中,KEY0为复位键,KEY1的作用是选择频率的步进值,KEY2的作用是增加频 率或增加频率的步进值,KEY3的作用是减小频率或减小频率的步进值,KEY4的作用是选择三种波形。103为可调电阻,用于幅值的调节。自锁开关起到电源开关的作用。启动电源,程序运行的时候,选择正弦波,红色LED灯亮起;选择方波,黄色LED灯亮起;选择三角波,绿色LED灯亮起。函数信号发生器频率最高可达到100Hz,最低可达到10Hz,步进值0.1- 10Hz,幅值最高可到3.5V。系统框图如图1所示。 3 软件设计
一、设计题目 波形发生电路 二、设计任务和要求 要求:设计并制作用分立元件和集成运算放大器组成的能产生方波、三角波和正弦波的波形发生器。 指标:输出频率分别为:102H Z、103H Z和104Hz;输出电压峰峰值V PP≥20V 三、原理电路设计: (1)方案的提出 方案一: ①先由文氏桥振荡产生一个正弦波信号(右图) ②把文氏桥产生的正弦波通过一个过零比较器 从而把正弦波转换成方波。 ③把方波信号通过一个积分器。转换成三角波。 方案二: ①由比较器和积分器构成方波三角波产生电路。(下图) ②然后通过低通滤波把三角波转换成正弦波信号。 方案三: ①由比较器和积分器构成方波三角波产生电路。(电路图与方案二相同) ②用折线法把三角波转换成正弦波。(下图)
(2)方案的比较与确定 方案一: 文氏桥的振荡原理:正反馈RC网络与反馈支路构成桥式反馈电路。当R1=R2、时,F=1/3、Au=3。然而,起振条件为Au略大于3。实际操作时,C1=C2。即f=f 如果要满足振荡条件R4/R3=2时,起振很慢。如果R4/R3大于2时,正弦波信号顶部失真。调试困难。RC串、并联选频电路的幅频特性不对称,且选择性较差。因此放弃方案一。 方案二: 把滞回比较器和积分比较器首尾相接形成正反馈闭环系统,就构成三角波发生器和方波发生器。比较器输出的风波经积分可得到三角波、三角波又触发比较器自动翻转形成方波,这样即可构成三角波和方波发生器。 通过低通滤波把三角波转换成正弦波是在三角波电压为固定频率或频率变化范围很小的情况下使用。然而,指标要求输出频率分别为102H Z、103H Z和104Hz。因此不满足使用低通滤波的条件。放弃方案二。 方案三: 方波三角波发生器原理如同方案二。 比较三角波和正弦波的波形可以发现,在正弦波从零逐渐增大到峰值的过程中,与三角波的差别越来越大;即零附近的差别最小,峰值附近差别最大。因此,根据正弦波与三角波的差别,将三角波分成若干段,按不同的比例衰减,就可以得到近似与正弦波的折线化波形。而且折线法不受频率范围的限制,便于集成化。 综合以上三种方案的优缺点,最终选择方案三来完成本次课程设计。 (3)单元电路设计
运放组成的波形发生器电 路设计 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
运放组成的波形发生器电路设计、装配与调试 1. 运放组成的波形发生器的单元电路 运放的二个应用:⑴ 线性应用-RC 正弦波振荡器 ⑵ 非线性应用-滞回比较器 ⑴ RC 正弦波振荡器 RC 桥式振荡电路如图3-9所示。 图3-9 RC 桥式振荡电路 RC 桥式振荡电路由二部分组成: ① 同相放大器,如图3-9(a )所示。 ② RC 串并联网络,如图3-9(b )所示。 或图3-9(c )所示,RC 串并联网络与同相放大器反馈支路组成桥式电路。 同相放大器的输出电压uo 作为RC 串并联网络的输入电压,而将RC 串并联网络的输出电压作为放大器的输入电压,当f=f 0时, RC 串并联网络的相位移为零,放大器是同相放大器,电路的总相位移是零,满足相位平衡条件,而对于其他频率的信号,RC 串并联网络的相位移不为零,不满足相位平衡条件。由于RC 串并联网络在 f=f 0 时的传输系数F =1/3,因此要求放大器的总电压增益Au 应大于3,这对于集成运放组成的同相放大器来说是很容易满足的。由R 1、R f 、V 1、V 2及R 2构成负反馈支路,它与集成运放形成了同相输入比例运算放大器。 只要适当选择R f 与R 1的比值, 就能实现Au>3的要求。其中,V1、V2和R 2是实现自动稳幅的限幅电路。 1 1R R A f u + =RC f π210=
① 振荡原理 RC 桥式振荡电路如图3-9所示。根据自激振荡的条件,φ=φa+Φf=2πn ,其中RC 串并联网络作为反馈电路,当f=fo 时,φf=0°,所以放大器的相移应为φa=0°,即可用一个同相输入的运算放大器组成。又因为当f=fo 时,F=1/3,所以放大电路的放大倍数A ≥3。起振时A>3,起振后若只依靠晶体管的非线性来稳幅,波形顶部容易失真。为了改善输出波形,通常引入负反馈电路。其振荡频率由RC 串并联网络决定,图3-9(c )为RC 桥式振荡电路的桥式画法。RC 串并联网络及负反馈电路中的Rf+'2 R 、R1正好构成电桥四臂,这就是桥式振荡器名称的由来。在RC 串并联网络中, 取C C C R R R ====2121, 当虚部为零,即)/(11221C R C R ωω=时,3/1=F ② 稳幅原理 V 1、V 2和R 2是实现自动稳幅的限幅电路。V 1、V 2仅一只导通,导通的二极管和R 2并联等 效电阻为'2R 。根据同相放大器的放大倍数计算公式:1 ' 2 1R R R A f ++=可知输出电压幅度与 '2 R 有关。 )1()1(1 11111// 1 2 121211222211 222 2122 22 2221 11C R C R j R R C C C R j R C j R C R j R Z Z Z U U F C R j R C j R Z C j R Z o f ωωωωωωωω-+++ =++ ++= +==+= =+=?? ?
基于51单片机的函数信号发生器 设计方案 利用单片机AT89C52采用程序设计方法产生锯齿波、三角波、正弦波、方波四种波形,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,能产生10Hz—10kHz 的波形。通过键盘来控制四种波形的类型选择、拨码开关控制频率的变化,并通过液晶屏1602显示其各自的类型以及数值,系统大致包括信号发生部分、数/模转换部分以及液晶显示部分三部分,其中尤其对数/模转换部分和波形产生和变化部分进行详细论述。 设计要求 1)、利用单片机采用软件设计方法产生四种波形 2)、四种波形可通过键盘选择 3)、波形频率可调 4)、需显示波形的种类及其频率 方案设计 1 信号发生电路方案
通过单片机控制D/A,输出四种波形。此方案虽输出的波形不够稳定,抗干扰能力弱,不易调节,但此方案电路简单、成本低。因此选用此方案。 2 单片机的选择 AT89C52单片机是一种高性能8位单片微型计算机。它把构成计算机的中央处理器CPU、存储器、寄存器、I/O接口制作在一块集成电路芯片中,从而构成较为完整的计算机、而且其价格便宜。 3 显示方案 采用LCD液晶显示器1602。其功率小,效果明显,显示编程容易控制,可以显示字母。 4 键盘方案论证 采用独立式键盘。独立式键盘具有硬件与软件相对简单的特点,其缺点是按键数量较多时,要占用大量口线。 总体系统设计 该系统采用单片机作为数据处理及控制核心,由单片机完成人机界面、系统控制、信号的采集分析以及信号的处理和变换,采用按键
输入,利用液晶显示电路输出数字显示的方案。将设计任务分解为按键电路、液晶显示电路等模块。下图为系统的总体框图: 总体方框图 硬件实现及单元电路设计 1单片机最小系统的设计 AT89C52是片内有ROM/EPROM的单片机,因此,这种芯片构成的最小系统简单﹑可靠。用80C51单片机构成最小应用系统时,只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可,如图(2) 89C51单片机最小系统所示。由于集成度的限制,最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。其应用特点: (1)有可供用户使用的大量I/O口线。
课程设计 课程名称模拟电子技术基础课程设计题目名称波形发生电路_ 学生学院物理与光电工程学院 专业班级电子科学与技术(5)班 学号 学生姓名 指导教师 2013-12-10
一、题目: 波形发生电路 二、设计任务与技术指标 要求:设计并制作用分立元件和集成运算放大器组成的能产生正弦波、方波和三 角波的波形发生器。 基本指标: 1、输出的各种波形基本不失真; 2、频率范围为50H Z ~20KH Z ,连续可调; 3、方波和正弦波的电压峰峰值V PP >10V ,三角波的V PP >20V 。 三、电路设计及其原理 1) 方案的提出 方案一 ①用RC 桥式振荡器产生正弦波。 ②正弦波经过一个过零比较器产生方波。 ③方波通过积分运算产生三角波。 方案二 ①由滞回比较器和积分运算构成方波和三角波发生电路。(如图1所示) ②再由低通滤波把三角波转成正弦波。 方案三 ①由滞回比较器和积分运算构成方波和三角波发生电路。(同方案二) ②利用折线法把三角波转换成正弦波。(如图2所示) 图1 图3 图2
2)方案的比较 方案一中以RC串并联网络为选频网络和正反馈网络、并引入电压串联负反馈,从而产生正弦波。为了稳定正弦波幅值,一般要在反馈电阻一边串联一对反向的并联二极管,但这样会使正弦波出现交越失真。R1/R2=2时,起振很慢; R1/R2>2时,正弦波会顶部失真。调试困难。还有,RC桥式振荡器对同轴电位器的精确度要求较高,否则,正弦波很容易失真。 方案二的低通滤波产生正弦波适宜在三角波频率固定或变化小时使用,而本次课程设计要求频率50Hz-20KHz,显然不适合。 方案三滞回比较器和积分比较器首尾相接形成正反馈闭环系统,这样就形成方波发生器和三角波发生器。滞回比较器输出的方波经积分产生三角波,三角波又触发比较器自动翻转成方波。 另外,根据正弦波与三角波的差别,将三角波分成若干段,按不同的比例衰减,就可以得到近似与正弦波的折线化波形。而且折线法不受频率范围的限制,便于集成化。虽然反馈网络中电阻的匹配困难,但可以通过理论计算出每个电阻阻值后再调试。这样可以省下很多功夫。 综合以上三种方案的优缺点,最终选择方案三来完成本次课程设计。 3)单元电路设计 方波---三角波产生电路
基于51单片机的信号发生器设计报告 二零一四年十二月十一日
摘要 根据题目要求以及结合实际情况,本文采用一种以AT89C51单片机为核心所构成的波形发生器,可产生方波、三角波、正弦波、锯齿波等多种波形,波形的频率可用程序改变,并可根据需要选择单极性输出或双极性输出,具有线路简单、结构紧凑、性能优越等特点。本设计经过测试,性能和各项指标基本满足题目要求。 关键词:信号发生器 DAC0832芯片 LM358运放 89C51芯片
目录 摘要...................................................................... 目录...................................................................... 第一章绪论................................................................. 1.1单片机概述........................................................... 1.2信号发生器的概述和分类.............................................. 1.3问题重述及要求....................................................... 第二章方案的设计与选择................................................... 2.1方案的比较........................................................... 2.2设计原理 ............................................................. 2.3设计思想 ............................................................. 2.4实际功能 ............................................................. 第三章硬件设计............................................................ 3.1硬件原理框图......................................................... 3.2主控电路 ............................................................. 3.3数、模转换电路....................................................... 3.4按键接口电路......................................................... 3.5时钟电路 ............................................................. 3.6显示电路 ............................................................. 第四章软件设计............................................................ 4.1程序流程图........................................................... 参考文献.................................................................... 附录1 电路原理图 .......................................................... 附录2 源程序............................................................... 附录3 器件清单......................................................
课题三 多种波形发生器的设计与制作 方波、三角波、脉冲波、锯齿波等非正弦电振荡信号是仪器仪表、电子测量中最常用的波形,产生这些波形的方法较多。本课题要求设计的多种波形发生器是一种环形的波形发生器,方波、三角波、脉冲波、锯齿波互相依存。电路中应用到模拟电路中的积分电路、过零比较器、直流电平移位电路和锯齿波发生器等典型电路。通过对本课题的设计与制作,可进一步熟悉集成运算放大器的应用及电路的调试方法,提高对电子技术的开发应用能力。 1、 设计任务 设计并制作一个环形的多种波形发生器,能同时产生方波、三角波、脉冲波和锯齿波,它们的时序关系及幅值要求如图3-3-1所示。 图3-3-1 波形图 设计要求: ⑴ 四种波形的周期及时序关系满足图3-3-1的要求,周期误差不超过%1±。 ⑵ 四种波形的幅值要求如图3-3-1所示,幅值误差不超过%10±。 ⑶ 只允许采用通用器件,如集成运放,选用F741。
要求完成单元电路的选择及参数设计,系统调试方案的选取及综合调试。 2、设计方案的选择 由给定的四种波形的时序关系看:方波决定三角波,三角波决定脉冲波,脉冲波决定锯齿波,而锯齿波又决定方波。属于环形多种波形发生器,原理框图可用3-3-2表示。 图3-3-2 多种波形发生器的方框图 仔细研究时序图可以看出,方波的电平突变发生在锯齿波过零时刻,当锯齿波的正程过零时,方波由高电平跳变为低电平,故方波发生电路可由锯齿波经一个反相型过零比较器来实现。三角波可由方波通过积分电路来实现,选用一个积分电路来完成。图中的u B电平显然上移了+1V,故在积分电路之后应接一个直流电平移位电路,才能获得符合要求的u B波形。脉冲波的电平突变发生在三角波u B的过零时刻,三角波由高电平下降至零电位时,脉冲波由高电平实跳为低电平,故可用一个同相型过零比较器来实现。锯齿波波形仍是脉冲波波形对时间的积分,只不过正程和逆程积分时常数不同,可利用二极管作为开关,组成一个锯齿波发生电路。由上,可进一步将图3-3-2的方框图进一步具体化,如图3-3-3所示。 图3-3-3 多种波形发生器实际框图 器件选择,设计要求中规定只能选用通用器件,由于波形均有正、负电平,应选择由正、负电源供电的集成运放来完成,考虑到重复频率为100Hz(10ms),故选用通用型运放F741(F007)或四运放F324均可满足要求。本设计选用F741。其管脚排列及功能见附录三之三。
摘要: 本系统利用单片机AT89S52采用程序设计方法产生锯齿波、正弦波、矩形波三种波形,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,能产1Hz—3kHz的波形。通过键盘来控制三种波形的类型选择、频率变化,并通过液晶屏1602显示其各自的类型以及数值,系统大致包括信号发生部分、数/模转换部分以及液晶显示部分三部分,其中尤其对数/模转换部分和波形产生和变化部分进行详细论述。 关键词:单片机AT89S52、DAC0832、液晶1602 Abstract: this system capitalize on AT89s52,it makes use of central processor to generate three kinds of waves, they are triangle wave, and use D/A conversion module, wave generate module and liquid crystal display of 1602, it can have the 1Hz-3KHz profile. In this system it can control wave form choosing, frequency, range,can have the sine wave, the square-wave, the triangular wave. Simultaneously may also take the frequency measurement frequency,and displays them through liquid crystal display of 1602. this design includes three modules. They are D/A conversion module, wave generate module and liquid crystal display of LED module. In this design, the wave generator into wave form module and D/A conversion module are discussed in detail. key word: AT89S52, DAC0832, liquid crystal 1602. 目录
1.概述 波形发生器是一种常用的信号源,广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。函数信号发生器是一种能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波(含方波)、正弦波的电路。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。通过对函数波形发生器的原理以及构成分析,可设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的函数波形发生器。本课程采用采用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。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,最后通过积分电路形成三角波。
2.设计方案 采用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。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,最后通过积分电路形成三角波。文氏桥振荡器产生正弦波输出,其特点是采用RC串并联网络作为选频和反馈网络,其振荡频率f=1/2πRC.改变RC的值,可得到不同的频率正弦波信号输出。用集成运放构成电压比较器,将正弦波变换成方
3. 设计原理 3.1正弦波产生电路 正弦波由RC 桥式振荡电路(如图3-1所示),即文氏桥振荡电路产生。文氏桥振荡器具有电路简单、易起振、频率可调等特点而大量应用于低频振荡电路。正弦波振荡电路由一个放大器和一个带有选频功能的正反馈网络组成。其振荡平衡的条件是AF =1以及ψa+ψf=2n π。其中A 为放大电路的放大倍数,F 为反馈系数。振荡开始时,信号非常弱,为了使振荡建立起来,应该使AF 略大于1。 放大电路应具有尽可能大的输入电阻和尽可能小的输出电阻以减少放大电路对选频特性的影响,使振荡频率几乎仅决定于选频网络,因此通常选用引入电压串联负反馈的放大电路。正反馈网络的反馈电压U f 是同相比例运算电路的输入电压,因而要把同相比例运算电路作为整体看成电路放大电路,它的比例系数是电压放大倍数,根据起振条件和幅值平衡条件有 31 1≥+ =R Rf Av (Rf=R2+R1//D1//D2) 且振荡产生正弦波频率 Rc f π210= 图中D1、D2的作用是,当Vo1幅值很小时,二极管D1、D2接近开路,近似有Rf =9.1K +2.7K =11.8K ,,Av=1+Rf/R1=3.3>=3,有利于起振;反之当Vo 的幅值较大时,D1或D2导通,Rf 减小,Av 随之下降,Vo1幅值趋于稳定。
课程设计(论文)任务书 电气学院电力系统及其自动化专业12(1 )班 一、课程设计(论文)题目:简易信号发生器设计 二、课程设计(论文)工作自 2015年1 月12 日起至2015 年 1月16 日止。 三、课程设计(论文) 地点:电气学院机房 10-303 四、课程设计(论文)内容要求: 1.课程设计的目的 (1)综合运用单片机原理及应用相关课程的理论知识和实际应用知识,进行单片机应用系统电路及程序设计,从而使这些知识得到进一步的巩固,加深和发展;(2)熟悉和掌握单片机控制系统的设计方法,汇编语言程序设计及proteus 软件的使用; (3)通过查阅图书资料、以及书写课程设计报告可提高综合应用设计能力,培养独立分析问题和解决问题的能力。 2.课程设计的内容及任务 (1)可产生频率可调的正弦波(64个点)、方波、锯齿波或三角波。 (2)显示出仿真波形。 (3)通过按键选择输出波形的种类。 (4)在此基础上使输出波形的幅值可控。
3.课程设计说明书编写要求 (1)设计说明书用A4纸统一规格,论述清晰,字迹端正,应用资料应说明出处。(2)说明书内容应包括(装订次序):题目、目录、正文、设计总结、参考文献等。应阐述整个设计内容,要重点突出,图文并茂,文字通畅。 (3)报告内容应包括方案分析;方案对比;整体设计论述;硬件设计(电路接线,元器件说明,硬件资源分配);软件设计(软件流程,编程思想,程序注释,) 调试结果;收获与体会;附录(设计代码放在附录部分,必须加上合理的注释)(4) 学生签名: 2015年1月16 日 课程设计(论文)评审意见 (1)总体方案的选择是否正确;正确()、较正确()、基本正确()(2)程序仿真能满足基本要求;满足()、较满足()、基本满足()(3)设计功能是否完善;完善()、较完善()、基本完善()(4)元器件选择是否合理;合理()、较合理()、基本合理()(5)动手实践能力;强()、较强()、一般()(6)学习态度;好()、良好()、一般()(7)基础知识掌握程度;好()、良好()、一般()(8)回答问题是否正确;正确()、较正确()、基本正确()、不正确() (9)程序代码是否具有创新性;全部()、部分()、无() (10)书写整洁、条理清楚、格式规范;规范()、较规范()、一般()总评成绩优()、良()、中()、及格()、不及格() 评阅人:
创新性实验研究报告实验项目名称_简易函数信号发生器
四、实验内容
2、实验内容 1、运用keil软件对程序进行编写,运行程序,并进行程序修改。 2、运用protues软件进行硬件电路仿真设计。 3、将程序下载到仿真单片机中,并观测输出波形。 4、对程序进行修改,再次运行仿真软件,直到输出理想的波形。 5、仿照仿真软件进行硬件电路的焊接。 6、将程序下载到单片机,并用示波器测试输出波形。 7、对程序进行修改,直到输出满意的波形为止。
3、实验步骤 1、首先打开keil软件. 2、运用keil软件对程序进行编写,程序见附件。 3、打开protues软件. 4、运用protues软件对硬件电路进行设计。 9C51单片机是该信号发生器的核心,具有2个定时器,32个并行I/O口,1个串行I/O口,5个中断源。由于本设计功能简单,数据处理容易,数据存储空间也足够,因为我们采用了片选法选择芯片,进行芯片的选择和地址的译码。在单片机最小最小系统中,单片机从P1口接收来自键盘的信号,并通过P0口输出控制信号,通过DA转换芯片最终由示波器显示输出波形。单片机引脚分配如下:?XTAL1,XTAL2:外接晶振,产生时钟信号。 ?RST:复位电路; ?P2口:8位数字信号输出输出,外接DAC0832; ?P3.6口和P3.7口:DAC0832的时钟信号; 单片机模块 单片机输出的是数字信号,因为要得到模拟信号的波形就必须对其进行数模转换。我们采用了DAC0832数模转换器,该芯片具由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换器及转换控制电路四部分构成。由于其输出为电流输出,因为外加运算放大器LM324使之转换为电压输出。最后通过示波器显示输出的波形。
基于单片机的信号发生器设计
基于单片机的信号发生器 设计
摘要 在介绍MAX038 芯片特性的基础上,论述了采用MAX038 芯片设计数字函数信号发生器的原理以及整机的结构设计。对其振荡频率控制、信号输出幅度控制以及频率和幅度数显的实现作了较详细的论述。该函数信号发生器可输出三角波,方波和正弦波。 本文重点论述了整机通过D/A转换电路控制MAX038的实现过程,D/A转换电路采用了8位4通道的MAX505来实现。在幅度的控制上采用数字电位器AD5171,该芯片是I2C总线方式控制,文中给出了I2C总线的读写控制程序。系统支持按键操作和上位机操作两种模式。 关键词:函数信号;D/A ;单片机控制
Design of Signal Generator System Based on SCM Zisu zhou (College of Zhangjiajie, Jishou University, Jishou,Hunan 416000) Abstract Based on the introduction of MAX038 , we discussed the principle and the whole frame of the digital function signal generator. We described the control of the oscillatory frequent , amplitude and the digital display in detail. Thegenerator can output three kinds of waves : sine wave , square wave , triangle wave. This text has exposition the mirco-computer controls the D/A electric circuit of conversion realize the process. In D/A changing electric circuit adopt the 8 bit 4 channel come to realize. Porentiometer AD5171 is adopted in the control of length. This chip is that I2C bus control way. This system supports key-control or computer-control modes. Key words : function signal ;D/A ;single - chip microprocessor control ;
目录 第一章单片机开发板 (1) 1.1 开发板制作 (1) 1.1.1 89S52单片机简介 (1) 1.1.2 开发板介绍 (2) 1.1.3 89S52的实验程序举例 (3) 1.2开发板焊接与应用 (4) 1.2.1开发板的焊接 (4) 1.2.2开发板的应用 (5) 第二章函数信号发生器 (7) 2.1电路设计 (7) 2.1.1电路原理介绍 (7) 2.1.2 DAC0832的工作方式 (9) 2.2 波形发生器电路图与程序 (10) 2.2.1应用电路图 (10) 2.2.2实验程序 (11) 2.2.3 调试结果 (15) 第三章参观体会 (16) 第四章实习体会 (17) 参考文献 (18)
第一章单片机开发板 1.1 开发板制作 1.1.1 89S52单片机简介 图1.1 89s52 引脚图 如果按功能划分,它由8个部件组成,即微处理器(CPU)、数据存储器(RAM)、程序存储器(ROM/EP ROM)、I/O口(P0口、P1口、P2口、P3口)、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器(SF R)的集中控制方式。 各功能部件的介绍: 1)数据存储器(RAM):片内为128个字节单元,片外最多可扩展至64K字节。 2)程序存储器(ROM/EPROM):ROM为4K,片外最多可扩展至64K。 3)中断系统:具有5个中断源,2级中断优先权。 4)定时器/计数器:2个16位的定时器/计数器,具有四种工作方式。 5)串行口:1个全双工的串行口,具有四种工作方式。 6)特殊功能寄存器(SFR)共有21个,用于对片内各功能模块进行管理、监控、监视。 7)微处理器:为8位CPU,且内含一个1位CPU(位处理器),不仅可处理字节数据,还可以进行位变量的处理。 8)四个8位双向并行的I/O端口,每个端口都包括一个锁存器、一个输出驱动器和一个输入缓冲器。这四个端口的功能不完全相同。 A、P0口既可作一般I/O端口使用,又可作地址/数据总线使用; B、P1口是一个准双向并行口,作通用并行I/O口使用; C、 P2口除了可作为通用I/O使用外,还可在CPU访问外部存储器时作高八位地址线使用; D、P3口是一个多功能口除具有准双向I/O功能外,还具有第二功能。 控制引脚介绍: 1)电源:单片机使用的是5V电源,其中正极接40引脚,负极(地)接20引脚。 2)时钟引脚XTAL1、XTAL2时钟引脚外接晶体与片内反相放大器构成了振荡器,它提供单片机的时钟控制信号。时钟引脚也可外接晶体振荡器。 振蒎电路:单片机是一种时序电路,必须提供脉冲信号才能正常工作,在单片机内部已集成了振荡器,
摘要:本系统利用单片机AT89S52采用程序设计方法产生锯齿波、正弦波、矩形波三种波形,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,能产1Hz—3kHz的波形。通过键盘来控制三种波形的类型选择、频率变化,并通过液晶屏1602显示其各自的类型以及数值,系统大致包括信号发生部分、数/模转换部分以及液晶显示部分三部分,其中尤其对数/模转换部分和波形产生和变化部分进行详细论述。 关键词:单片机AT89S52、DAC0832、液晶1602 Abstract: this system capitalize on AT89s52,it makes use of central processor to generate three kinds of waves, they are triangle wave, and use D/A conversion module, wave generate module and liquid crystal display of 1602, it can have the 1Hz-3KHz profile. In this system it can control wave form choosing, frequency, range,can have the sine wave, the square-wave, the triangular wave. Simultaneously may also take the frequency measurement frequency,and displays them through liquid crystal display of 1602.this design includes three modules. They are D/A conversion module, wave generate module and liquid crystal display of LED module. In this design, the wave generator into wave form module and D/A conversion module are discussed in detail. key word: AT89S52, DAC0832, liquid crystal 1602.
1.设计题目:波形发生电路 2.设计任务和要求: 要求:设计并用分立元件和集成运算放大器制作能产生方波和三角波波形的波形发生器。 基本指标:输出频率分别为:102H Z 、103H Z ;输出电压峰峰值V PP ≥20V 3.整体电路设计 1)信号发生器: 信号发生器又称信号源或振荡器。按信号波形可分为正弦信号、函数(波形)信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示,如三角波、锯齿波、矩形波(含方波)、正弦波。通过模拟电子技术设计的波形发生器是一个不需要外加输入信号,靠自身振荡产生信号的电路。2)电路设计: 整体电路由RC振荡电路,反相输入的滞回比较器和积分电路组成。 理由:a)矩形波电压只有两种状态,不是高电平,就是低电平,所以电压比较器是它的重要组成部分; b)产生振荡,就是要求输出的两种状态自动地相互转换,所以电路中必须引入反馈; c)输出状态应按一定的时间间隔交替变化,即产生周期性变化,所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间。 RC振荡电路:即作为延迟环节,又作为反馈电路,通过RC充放电实现输出状态的自动转换。 反相输入的滞回比较器:矩形波产生的重要组成部分。 积分电路:将方波变为三角波。 3)整体电路框图: 为实现方波,三角波的输出,先通过 RC振荡电路,反相输入的滞回比较器得到方波,方波的输出,是三角波的输入信号。三角波进入积分电路,得出的波形为所求的三角波。其电路的整体电路框图如图1所示:
图1 4)单元电路设计及元器件选择 a ) 方波产生电路 根据本实验的设计电路产生振荡,通过RC 电路和滞回比较器时将产生幅值约为12V 的方波,因为稳压管选择1N4742A (约12V )。电压比较电路用于比较模拟输入电压与设定参考电压的大小关系,比较的结果决定输出是高电平还是低电平。滞回比较器主要用来将信号与零电位进行比较,以决定输出电压。图3为一种滞回电压比较器电路,双稳压管用于输出电压限幅,R 3起限流作用,R 2和R 1构成正反馈,运算放大器当u p >u n 时工作在正饱和区,而当u n >u p 时工作在负饱和区。从电路结构可知,当输入电压u in 小于某一负值电压时,输出电压u o = -U Z ;当输入电压u in 大于某一电压时,u o = +U Z 。运算放大器在两个饱和区翻转时u p =u n =0,由此可确定出翻转时的输入电压。u p 用u in 和u o 表示,有 2 1o 1in 22 1o 2 in 1p 111 1R R u R u R R R u R u R u ++= ++= 根据翻转条件,令上式右方为零,得此时的输入电压 th Z 2 1 o 21in U U R R u R R u ==-= U th 称为阈值电压。滞回电压比较器的直流传递特性如图4所示。设输入电压初始值小于-U th ,此时u o = -U Z ;增大u in ,当u in =U th 时,运放输出状态翻转,进入正饱和区。如果初始时刻运放工作在正饱和区,减小u in ,当u in = -U th 时,运放则开始进入负饱和区。 RC 振荡电路 积分电路 方波 三角波 反相输入的滞回比较 生成 生成 输入 积分电路 输入