占空比可调的方波发生器
555占空比可调的方波函数发生器
1、课程设计目的（1）掌握电子系统的一般设计方法；（2）理解555定时器的工作原理，掌握多谐振荡器的设计原理；（3）理解迟滞比较器的设计原理，掌握方波函数发生器的设计原理；（4）熟练运用workbench仿真软件设计和仿真电路；（5）提高综合应用所学知识来指导实践的能力。
2、课程设计总文2.1总体概述2.1.1 设计任务使用555定时器、电容、二极管、滑动变阻器、电阻等器件设计方波函数发生器。
2.1.2 设计要求（1）根据技术要求和现有开发环境，分析课设题目；（2）设计系统实现方案；（3）要求占空比可调；输出电压：8V<|Vo|<15V；周期：2ms<T<10ms；（4）通过workbench仿真软件进行仿真；（5）记录仿真结果、修改并完善设计；（6）编写课程设计报告和总结。
2.2系统方案分析用555定时器组成的多谐振荡器如图（a）所示。
接通电源后，电容C被充电，当Vc上升到2Vcc/3时，使Vo为低电平，同时放电三极管T导通，此时电容C通过R2和T放电，Vc下降。
当Vc下降到Vcc/3时，Vo翻转为高电平。
电容器C放电所需的时间为Tpl=R2Cln2=0.7R2C当放电结束时，T截止，Vcc将通过R1、R2向电容C充电，Vc由Vcc/3上升到2 Vcc/3所需的时间为Tph=（R1+R2）Cln2=0.7（R1+R2）C当Vc上升到2 Vcc/3时，电路又翻转为低电平。
如此周而复始，于是，在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波。
电路的工作波形如图（b），其振荡频率为f=1/(Tph+Tpl)=1.43/(R1+R2)C图（a）图（b）由于555定时器内部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，用555定时器组成的多谐振荡器的振荡频率受电源电压和温度变化的影响很小。
图（b）所示的Tph不等于Tpl，而且占空比固定不变。
如果要实现占空比可调，可采用图（c）所示电路。
由于电路中二极管D1、D2的单向导电性，使电容器C的充放电回路分开，调节电位器，就可调节多谐振荡器的占空比。
可变占空比方波发生器的设计与应用
摘要方波发生器在我们的学习生活中具有广泛的应用。
在实验室中我们经常将方波作为信号源应用到各种电路中，同样在生活中，一些电子、电气设备的控制模块也需要方波，因此对于方波的产生与控制的研究具有现实意义。
本文研究了可变占空比方波发生器的电路原理及组成结构，利用Multisim仿真工具进行电子电路的设计和仿真分析，并利用最终的设计方案进行简单应用分析。
主要采用模拟电路、数字电路以及数模结合的方式进行设计，其中模拟电路主要是利用迟滞电压比较器，数字电路主要是利用555定时器。
另外对于所设计电路产生方波信号占空比的改变，主要是通过控制电路中电阻R参数来相应进行调节。
最终设计出集成运放电路方波发生器、555定时器方波发生器、555定时器+集成运放方波发生器三种设计方案。
综合比较三种方案的优缺点，最终确定555定时器+集成运放方波发生器最为合适进行应用，并设计出LED灯光控制器、四相激励电机电路调速控制器、断线报警器等应用。
关键词：Multisim，方波发生器，占空比，迟滞电压比较器，555定时器ABSTRACTSquare wave generator has widely used in our study and life. In the lab, we often make square wave as signal source that is applied to various circuits. Meanwhile, some of the electrical and electronic equipment control module also need the square wave signal in our life. So, the research on the engendering and controlling of square wave has practical significance. This paper discusses the circuit’s principle and structure about the square wave generator of variable duty cycle, and the Multisim simulation tools is used to design electronic circuit and analyze simulation experiment result. Besides, the final design is used to make some simple application analysis. The paper mainly adopts artificial circuit, digital circuit and digilogue circuit. Artificial circuits mainly use the hysteresis voltage comparator, and the digital circuit mainly use the 555 timer. In addition, the circuit of design generates a square wave signal whose duty cycle is adjusted by the parameter of resistance R. Finally, I design three kinds of plans which comprise the square wave generator of integrated operational amplifier , the square wave generator of 555 timer and the square wave generator of integrated operational amplifier + 555 timer. Comparing the advantages and disadvantages of three kinds of solutions, I choose a design that is the square wave generator of integrated operational amplifier + 555 timer to make some applications. Finally, I design three applications which comprise LED lights controller, four-phases speed of motor controller and wire break alarm.Key words:Multisim, square wave generator, duty cycle, the hysteresis voltage comparator, 555 timer目录1绪论 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 11.1 课题的背景 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 11.2 课题研究的现状与意义 ----------------------------------------------------------------------------------- 11.3 课题研究的内容与难点 ----------------------------------------------------------------------------------- 12 Multisim 软件的介绍----------------------------------------------------------------------------------------- 32.1 Multisim简介------------------------------------------------------------------------------------------------- 32.2 Multisim 软件发展----------------------------------------------------------------------------------------- 32.3 Multisim 软件特点----------------------------------------------------------------------------------------- 32.4 Multisim 软件的电路设计应用----------------------------------------------------------------------- 42.5 Multisim 软件的教学应用 ------------------------------------------------------------------------------ 52.6 Multisim 电路仿真步骤---------------------------------------------------------------------------------- 63 电路方案的设计 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 73.1 集成运放电路方波发生器-------------------------------------------------------------------------------- 73.2 555定时器方波发生器 ------------------------------------------------------------------------------------ 93.3 555定时器+集成运放方波发生器 ------------------------------------------------------------------ 124 可变占空比方波发生器的仿真设计---------------------------------------------------------------- 144.1 集成运放电路方波发生器的仿真设计------------------------------------------------------------ 144.2 555定时器方波发生器的仿真设计 ---------------------------------------------------------------- 174.3 555定时器+集成运放方波发生器的仿真设计 ------------------------------------------------ 195 可变占空比方波发生器的应用 ------------------------------------------------------------------------ 235.1 应用一：LED灯光控制器------------------------------------------------------------------------------- 235.2 应用二：四相激励电机电路调速控制器 -------------------------------------------------------- 235.3 应用三：断线报警器------------------------------------------------------------------------------------- 266 结论 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 27 参考文献------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 28 致谢 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 291绪论1.1 课题的背景方波作为一种信号源，在我们的日常生活中经常用到。
占空比可调的方波发生器电路设计(0~100%可调)
华中师范大学武汉传媒学院课程设计课程名称__________________题目__________________专业__________________ 班级__________________ 学号__________________ 姓名__________________ 成绩__________________ 指导教师_________________________年_______ 月_______日实现占空比可调发生器1.目标（1）占空比可调范围0<D<100%（2）输出方波电压值：Vo=2v（3）振荡频率：f=1kHz（4）波形稳定2.思路根据555定时器改变阀值电压的值使之输出高电平或低电平的原理，就可以产生方波，通过电位器改变电阻的阻值来控制高低电平的时间就可以调节占空比了；通过调节输入的电压值，再通过万用表测量输出的电压值就可以保证输出幅度为某一定值；根据振荡频率公式，已知电阻值和输出振荡频率就可以算出需要电容值，以保证振荡频率为某一定值；为保证波形稳定，采用差分电路形式，用555定时器组成的多谐振荡器的振荡频率受电源电压和温度变化的影响很小；而为了简化电路及运算，采用两个二极管的单向导电特性，使电容器的充放电回路分开，回路不再重复，计算更加简便。
3.电路图（1）输入模块二极管D1，D2的单向导电性，使电容器C的充放电回路分开，调节电位器，就可以调节多谐振荡器的占空比。
（2）处理模块：555定时器各引脚功能如下：1脚：外接电源负极或接地（GND）。
2脚：TR触发输入。
3脚：输出端（OUT或Vo）。
4脚：RD复位端，移步清零且低电平有效，当接低电平时，不管TR、TH输入什么，电路总是输出“0”。
要想使电路正常工作，则4脚应与电源相连。
5脚：控制电压端CO(或VC)。
若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。
占空比可调方波发生器电路及其原理分析
占空比可调方波发生器电路及其原理分析在电气专业及日常生活中，常常会用到方波信号。
有很多方法可以实现方波的产生，为方便以后实验和生活中遇到产生方波的情况，需要设计出通过改变参数以实现占空比可调的方波产生器。
利用到模拟电子技术和数字电子技术的相关知识，如波形发生器原理、555定时器原理以及更多的扩展。
将理论运用于实践，设计出切实可行的电路来，并用Multisim仿真软件进行电路的模拟运行。
这就要求我们也必须熟练地掌握Multisim的运用，用它来仿真出各种电路。
设计一个占空比可调的方波发生器；其占空比调节范围为：minD=%3.8；maxD=%7.91。
方波频率约为1KHz。
分析用555定时器设计的方案：555定时器是一种多用途的单片中规模集成电路。
该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。
因而在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器和电子玩具等许多领域中都得到了广泛的应用。
目前生产的定时器有双极型和CMOS两种类型，其型号分别有NE555（或5G555）和C7555等多种。
通常，双极型产品型号最后的三位数码都是555，CMOS产品型号的最后四位数码都是7555，它们的结构、工作原理以及外部引脚排列基本相同。
一般双极型定时器具有较大的驱动能力，而CMOS定时电路具有低功耗、输入阻抗高等优点。
555定时器工作的电源电压很宽，并可承受较大的负载电流。
双极型定时器电源电压范围为5～16V，最大负载电流可达200mA；CMOS定时器电源电压变化范围为3～18V，最大负载电流在4mA以下图为555集成电路内部结构框图：其中由三个5KΩ的电阻1R、2R和3R组成分压器，为两个比较器C1和C2提供参考电压，当控制端MV悬空时（为避免干扰MV端与地之间接一0.01μF左右的电容），3/2CCAVV=，3/CCBVV=，当控制端加电压时MAVV=，2/MBVV=。
放电管TD的输出端Q‘为集电极开路输出，其集电极最大电流可达50mA，因此具有较大的带灌电流负载的能力。
占空比可调方波发生器
燕山大学课程设计说明书题目：低通FIR滤波器设计与应用学院（系）：电气工程学院年级专业： 10级精仪二班学号：学生姓名：王舟济指导教师：孟宗教师职称：副教授电气工程学院《课程设计》任务书院（系）：电气工程学院基层教学单位：仪器科学与工程系说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。
年月日目录摘要................................................................. 第1章绪论..........................................................设计内容.....................................................设计基本要求.................................................第2章总体方案论证与设计..........................................方案论述.....................................................方波发生器的硬件组成框图.....................................第3章方波发生器原理.................................................................................................方波发生器的原理与功能................................................................................键盘控制原理....................................................................................................程序框图............................................................................................................方波波形显示............................................................................................ 第4章系统硬件设计...........................................................................................最小单片机系统...............................................小键盘接口电路...............................................显示电路..................................................八段数码管原理.............................................................................................第5章系统软件设计................................................主程序......................................................系统初始化子程序............................................显示子程序..................................................键盘扫描程序................................................定时中断子程序..............................................汇编总程序.....................................................................................................第6章系统调试与测试结果分析......................................硬件调试.....................................................软件调试.....................................................结论............................................................参考文献....................................................................................................................... 附录:仿真效果图摘要随着大规模集成电路技术和计算机技术的飞速发展，把计算机的运算器和控制器（即CPU）、存储器和多种接口集成在一块芯片上而成的芯片为单片机。
基于555定时器的占空比可调方波发生器设计
基于555定时器的占空比可调方波发生器设计
占空比可调电路的设计是很多新人工程师在入门阶段的必修课，在目前的应用过程中也是比较常见的设计课题。
在今天的文章中，我们将会为大家分享一种基于555定时器的占空比可调方波发生器设计方案，希望能够对各位工程师的研发工作提供一定的帮助。
在进行这种占空比可调方波发生器的设计之前，我们首先需要了解一下，555定时器在该电路中的运行状态和工作特性。
555定时器在平时的工作中，其主要功能主要是由两个比较器C1和C2的工作状况决定的。
由下图图1可知，当V6>VA、V2>VB时，比较器C1的输出VC1=0、比较器C2的输出VC2=1，基本RS触发器被置0，TD导通，同时VO为低电平。
当V6VB时，VC1=1、VC2=1，触发器的状态保持不变，因而TD和输出的状态也维持不变。
当V6在了解了555定时器的工作特性之后，我们基于该型号定时器所
设计的占空比可调的方波信号发生器电路图，如下图图2所示。
图2 利用555定时器设计方波电路原理图
从上文中所提供的利用555定时器设计的方波电路原理图可以看到，在该电路系统中，只要一加上电压VDD，那幺系统中的振荡器便会起振。
刚通电时，由于C上的电压不能突变，即2脚电位的起始电平为低电位，使555置位，3脚呈高电平。
C通过RA、D1对其充电，充电时间t充=0.7RAC压充
到阈值电平2/3VDD时，555复位，3脚转呈低电平，此时C通过
Dl、RB、555内部的放电管放电，放电时间t放=0.7RBC，则振荡周期为T=t。
占空比可调的方波函数发生器
西北民族大学电气工程学院课程设计说明书（2011/2012学年第二学期）课程名称：模电课程设计题目：正弦波发生器设计专业班级：10级自动化一班学生姓名：杨香林学号：P101813404指导教师：刘明华设计成绩：二〇一二年六月二十三日目录1.课程设计的目的2.课程设计内容2.1总体概述2.11 设计任务2.12 设计要求2.2系统方案分析2.3系统设计及仿真2.4硬件设计3.课程设计总结4.参考文献1、课程设计目的1．掌握电子系统的一般设计方法。
2．理解迟滞比较器的设计原理，掌握方波函数发生器的设计原理。
3．理解555定时器的工作原理，掌握多谐振荡器的设计原理。
4．熟练运用multisim仿真软件设计和仿真电路。
5．提高综合应用所学知识来指导实践的能力。
2、课程设计总文2.1总体概述2.11 设计任务使用集成运算放大器、稳压二极管、二极管、电阻等器件设计方波函数发生器。
2.12 设计要求1、根据技术要求和现有开发环境，分析课设题目；2、设计系统实现方案；3、要求占空比可调；输出电压：8V<|Vo|<15V；周期：2ms<T<10ms；4、通过multisim仿真软件进行仿真；5、记录仿真结果、修改并完善设计；6、编写课程设计报告和总结。
2.2系统方案分析迟滞比较器，是将集成运放比较器的输出电压通过反馈网络加到同相端，形成正反馈，如图2.21（a ）所示，待比较电压I 加在反相输入端。
在理想情况下，它的比较特性如图2.11（b ）所示。
由图可见，它有两个门限电压，分别称为上门限电压OHU 和下门限电压OLU ，两者的差值称为门限宽度。
图2.2(a ）图2.2（b ）设比较器输出高电平OHU ，则OH U 和refU 共同加到同相输入端的合成电压为ref2112121U R R R U R R R U OH +++=+当I ν由小增大地通过1+U 时，输出电压由OH U 下跃到OL U 。
定时器构成的占空比可调的方波发生器实验报告
定时器构成的占空比可调的方波发生器实验报告实验目的：1.理解定时器在电子电路中的作用及原理；2.学会使用定时器构成占空比可调的方波发生器；3.掌握调节占空比的方法和技巧；4.通过实验验证定时器构成的方波发生器的实际性能。
实验器材：1.集成定时器IC（比如NE555或CD4011等）；2.陶瓷电容；3.电阻；4.二极管；5.频率计；6.示波器；7.万用表；8.电源供电器；9.连接线等。
实验原理：定时器是一种特殊的集成电路，可以实现各类定时和脉冲调制功能。
定时器通常由电阻、电容和比较器组成，根据输入的控制信号及内部连接方式形成多种功能的输出。
占空比可以用来描述方波的高电平和低电平之间的时间比例关系。
占空比可通过改变定时器的输入电流、电压、电阻和电容等参数来实现。
实验步骤：1.接线部分：根据电路图连接电路。
2.搭建电路：根据电路原理图，将定时器IC、陶瓷电容、电阻、二极管等元件按正确的极性和参数连接在一起。
3.调节电容和电阻：根据需要调整电容的值和电阻的值，以改变方波的频率和占空比。
4.接通电源：将电源连接到电路上，调节电源电压为正常工作电压。
5.测量频率：将频率计连接到方波输出端口，使用频率计测量方波的频率。
6.调节占空比：通过调节电容的值和电阻的值，控制方波的高电平和低电平时间，从而改变占空比。
7.测量输出电压：使用示波器测量方波的高电平和低电平的幅值，记录测量结果。
8.结果分析：根据测量结果，分析电路的性能，并与理论值进行对比。
实验结果及分析：通过实验测得的数据，我们可以绘制出频率和占空比的关系图。
在理论值的基础上，分析实际测量值与理论值之间的偏差。
可能出现的误差及原因有：1.元件参数的偏差：电阻和电容的参数可能存在一定的偏差，导致实际测量值与理论值不完全一致。
2.电源电压的稳定性：电源电压的稳定性对方波的频率和占空比有一定的影响。
3.仪器测量误差：使用的频率计和示波器等测量设备本身可能存在一定的误差。
占空比可调的方波函数发生器硬件电路设计剖析
科信学院电子信息工程CDIO三级项目（2014/2015学年第二学期）课程名称：电子线路课程设计题目：占空比可调的方波函数发生器硬件电路设计专业班级：电子信息工程二班学号：130072217学生姓名：屈笑男指导教师：王海江马永强马小进吴开兴设计成绩：2015年7月9 日一、课程设计目的（焊接）1、熟悉电路板，元器件的功能及正确使用方法；2、掌握基本焊接技能，熟练使用电烙铁；3、分析电路图，并将元器件正确安放，焊接，使其正常运行。
二、课程设计正文1、实验器材表12、实验原理2.1、555电路的工作原理（1）555电路的工作原理555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路，该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容原件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。
因而广泛用于信号的产生、变换、控制和检测。
555定时器的内部结构和外部引脚图如图1示。
由图知，它由3个阻值为5K的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电BJT T以及缓冲器G组成。
各引脚功能如下示：1脚：外接电源负极或接地（GND）。
2脚：TR触发输入。
3脚：输出端（OUT或Vo）。
4脚：RD复位端，移步清零且低电平有效，当接低电平时，不管TR、TH输入什么，电路总是输出“0”。
要想使电路正常工作，则4脚应与电源相连。
5脚：控制电压端CO(或VC)。
若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。
6脚：TH高触发端（阈值输入）。
7脚：放电端。
8脚：外接电源VCC（VDD）（2）555功能介绍555定时器的功能主要是由两个比较器C1和C2的工作状况决定的。
由图1可知，当V6>V A、V2>V B时，比较器C1的输出VC1=0、比较器C2的输出VC2=1，基本RS触发器被置0，TD导通，同时Vo为低电平。
当V6<V A、V2>V B，VC1=1、VC2=1，触发器的状态保持不变，因而TD和输出的状态也维持不变。
《单片机原理与应用》频率占空比可调的方波发生器
《单片机原理与应用》频率占空比可调的方波发生器1 单片机介绍及仿真原理MSP430系列单片机是美国德州仪器（TI）1996年开始推向市场的一种16位超低功耗、具有精简指令集（RISC）的混合信号处理器（Mixed Signal Processor）。
称之为混合信号处理器，是由于其针对实际应用需求，将多个不同功能的模拟电路、数字电路模块和微处理器集成在一个芯片上，以提供“单片”解决方案。
该系列单片机多应用于需要电池供电的便携式仪器仪表中。
单片机有集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗地、使用方便、价格低廉等一系列优点，目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面，几乎“无处不在，无所不为”。
单片机的应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等迅速发展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC机外围以及网络通讯等广大领域。
单片机有两种基本结构形式:一种是在通用微型计算机中广泛采用的，将程序存储器和数据存储器合用一个存储器空间的结构，称为普林斯顿结构。
另一种是将程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻址的结构，一般需要较大的程序存储器，目前的单片机以采用程序存储器和数据存储器截然分开的结构为多。
本课题讨论的方波发生器的核心是目前应用极为广泛的 51系列单片机。
本次课程设计运用的仿真软件是Proteus。
Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，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8051ARM、8086和MSP430等。
在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。
2 设计原理本设计通过单片机80C51的P3口的P3.0和P3.1两个引脚输出两路方波信号，通过P1口的矩阵键盘（只用到其中4个）来控制输出方波的相位和频率变化以及复位。
可调占空比的方波发生电路
可调占空比的方波发生电路
可调占空比的方波发生电路是指可以实现方波输出信号的占空比（即高电平与低电平时间的比值）可调的电路。
这种电路在通信、控制、测量等领域有广泛的应用。
以下是一种常见的可调占空比的方波发生电路：
该电路主要由555定时器、电阻R1、R2、电容C1和可调电阻R3组成。
555定时器具有双稳态特性，可以产生稳定的矩形脉冲信号。
当555定时器的输出信号为高电平时（Uo=1），R1上的电压会通过C1进行充电，当电压达到2.5V时，555定时器输出信号跳变为低电平（Uo=0）。
此时，R2上的电压通过C1进行放电。
当555定时器的输出信号为低电平时，可调电阻R3的阻值会影响电路的充放电时间常数，从而改变输出信号的占空比。
通过调整R3的阻值，可以实现占空比的可调。
此外，还可以通过改变R1、R2、C1的值来调整电路的频率和输出信号的幅值。
总之，该电路利用555定时器的双稳态特性实现占空比可调的方
波输出，通过调整可调电阻R3的值，可以实现占空比的可调。
占空比可调方波发生器
占空比可调方波发生器 Corporation standardization office #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8燕山大学课程设计说明书题目：低通FIR滤波器设计与应用学院（系）：电气工程学院年级专业： 10级精仪二班学号： 100103020148学生姓名：王舟济指导教师：孟宗教师职称：副教授电气工程学院《课程设计》任务书院（系）：电气工程学院基层教学单位：仪器科学与工年月日目录摘要.................................................................第1章绪论..........................................................1.1设计内容.....................................................1.2设计基本要求.................................................第2章总体方案论证与设计..........................................2.1方案论述.....................................................2.2方波发生器的硬件组成框图.....................................第3章方波发生器原理................................................................... ..............................3.1方波发生器的原理与功能................................................................... .............3.2键盘控制原理................................................................... .................................3.3程序框图................................................................... .........................................3.4方波波形显示................................................................... ......................... 第4章系统硬件设计 ................................................................ ...........................4.1最小单片机系统...............................................4.2小键盘接口电路...............................................4.3LED显示电路..................................................4.4八段数码管原理................................................................... ..........................第5章系统软件设计................................................5.1主程序......................................................5.2系统初始化子程序............................................5.3显示子程序..................................................5.4键盘扫描程序................................................5.5定时中断子程序..............................................5.6汇编总程序................................................................... ..................................第6章系统调试与测试结果分析......................................6.1硬件调试.....................................................6.2软件调试.....................................................结论............................................................参考文献................................................................... ....................................................附录:仿真效果图摘要随着大规模集成电路技术和计算机技术的飞速发展，把计算机的运算器和控制器（即CPU）、存储器和多种接口集成在一块芯片上而成的芯片为单片机。
最新单片机课程设计---占空比可调的方波发生器
单片机课程设计---占空比可调的方波发生器东 北 石 油 大 学课 程 设 计2011年 7 月 22日课 程 单片机课程设计 题 目 占空比可调的方波发生器 院 系 电气信息工程学院测控系 专业班级 测控08-02 学生姓名 项鸿雁 学生学号 080601240201 指导教师 路敬祎（讲师）、段志伟（讲师）东北石油大学课程设计任务书课程单片机课程设计题目占空比可调的方波发生器专业测控技术与仪器姓名项鸿雁学号 080601240201一、任务设计一款基于AT89C51单片机的占空比可调的方波发生器，实现方波发生器占空比可调。
二、设计要求[1] 通过电位器产生电压，控制占空比可调的方波。
[2] 通过对AT89C51单片机的编程，实现占空比可调的方波发生器。
[3] 写出详细的设计报告。
[4] 给出全部电路和源程序。
三、参考资料[1] 李正发.电工电子技术基础实验[M].北京:科学出版社,2005.110-115.[2] 李群芳,张士军,黄建.单片微型计算机与接口技术（第2版）[M].北京:电子工业出版社.2005.68-76.[3] 周永金.模拟电子技术与应用[J].西安：陕西国防学院电子教研室.2005.34-56.[4] 朱志伟,刘湘云.单片机及嵌入式系统的应用[J].北京:北京航空航天大学出版社,2010.（06）.[5] 张毅刚.单片机原理及应用[M].高等教育出版社.2003:160-190.完成期限 2011.7.13 至 2011.7.22指导教师路敬祎（讲师）、段志伟（讲师）专业负责人曹广华2011年 7月 13 日目录第1章绪论 (1)1.1 占空比可调的方波发生器概述 (1)1.2占空比可调的信号发生器技术状况 (1)1.2.1中断技术 (1)1.2.2 定时器技术 (1)1.3 本设计任务 (1)第2章总体方案论证与设计 02.1 方案设计与选择 02.2总体硬件组成框图 0第3章系统硬件设计 03.1 AT89C51芯片介绍 03.2 LED显示电路设计 03.3时钟电路的设计 (1)图3-3 时钟电路 (1)3.4按键接口电路 (1)3.5复位电路 (1)第4章系统的软件设计 (1)4.1主程序设计 (1)4.2定时器中断子程序 (1)图4-3定时器1中断流程图 (1)4.3按键及显示子程序设计 (1)第5章系统调试与测试结果分析 (1)5.1使用的仪器仪表 (1)5.2系统调试 (1)5.2.1软件调试 (1)5.2.2仿真调试 (1)5.3 测试结果 (1)结论 0参考文献 0附录1 程序 (1)附录2 仿真效果图 0第1章绪论信号发生器是为进行电子测量提供符合一定技术要求的电信号的设备。
555芯片设计占空比可调的方波信号发生器
占空比可调的方波信号发生器三、实验原理：1、555电路的工作原理（1）555芯片引脚介绍图1 555电路芯片结构和引脚图555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路，该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容原件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。
因而广泛用于信号的产生、变换、控制和检测。
1脚：外接电源负极或接地（GND）。
2脚：TR触发输入。
3脚：输出端（OUT或Vo）。
4脚：RD复位端，移步清零且低电平有效，当接低电平时，不管TR、TH输入什么，电路总是输出“0”。
要想使电路正常工作，则4脚应与电源相连。
5脚：控制电压端CO(或VC)。
若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF 电容接地，以防引入干扰。
6脚：TH 高触发端（阈值输入）。
7脚：放电端。
8脚：外接电源VCC （VDD ）。
（2）555功能介绍555定时器的功能主要是由两个比较器C1和C2的工作状况决定的。
由图1可知，当V6>VA 、V2>VB 时，比较器C1的输出VC1=0、比较器C2的输出VC2=1，基本RS 触发器被置0，TD 导通，同时VO 为低电平。
当V6<VA 、V2>VB 时，VC1=1、VC2=1，触发器的状态保持不变，因而TD 和输出的状态也维持不变。
当V6<VA 、V2<VB 时，VC1=1、VC2=0，故触发器被置1，VO 为高电平，同时TD 截止。
这样我们就得到了表1 555定时器的功能表。
2、占空比可调的方波信号发生器（1）占空比可调的方波信号发生器电路图放电管状态T D表1 555定时器的功能表输 入 <V A 阈值输入V 6 输 出触发输入V 2输出V O复位D R× 不变截止 导通 0 0 0 1 1 1 1× >V A <V A<V B >V B >V B不变导通图2 利用555定时器设计方波电路原理图（2）占空比可调的方波信号发生器分析如图2所示，电路只要一加上电压VDD ，振荡器便起振。
占空比可调的方波发生器
二、课程设计正文
2.1总体论述
2.1.1设计任务
1、根据技术要求和现有开发环境，分析课设题目；
2、设计系统实现方案；
3、设计绘制电路原理图并选择元器件；
4、焊接电路、调试；
5、记录结果、修改并完善设计；
6、编写课程设计报告。
2.1.2、技术要求
（1）设计要求：设计一方波产生电路。输出要求：占空比可调；输出方波电压值：8v<|V0|<15v;振荡周期：2ms<T<10ms。
通过此次对占空比可调方波函数发生器硬件电路的设计，使我们深刻认识到了“理论联系实际”的这句话的重要性与真实性。而且通过对此课程的设计，我们不但知道了以前不知道的理论知识，而且也巩固了以前知道的知识。最重要的是在实践中理解了书本上的知识，明白了学以致用的真谛，也明白了老师为什么要求我们做好这个课程设计的原因，他是为了教会我们如何运用所学的知识去解决实际的问题，提高我们的实际操作的能力并且提高同学之间合作的能力。
在仿真软件上完成原理图，并开始仿真。电器的工作电压为5V~15V之间，调整各个元件的参数，直至在示波器上输出不失真的方波波形。满足输出方波不失真的情况，.继续调整各个元件的参数，使输出波形满足输出方波电压值：8V<| |<15V；振荡周期：2ms<T<10ms。由T=( )C可知，参数 、 、C的改变将影响振荡周期T。
lm358方波发生器调占空比计算
lm358方波发生器调占空比计算
LM358是一种双通道操作放大器，可以用于构建方波发生器，并且可以通过控制输入信号的幅度来实现调节方波的占空比。
假设我们使用一个电路将 LM358 构成方波发生器，其中正反馈电阻为 R2，负反馈电阻为 R1，电容 C 用于产生延迟，输入信号的幅度为 Vp，那么该电路产生的方波频率可以表示为：
f = 1 / (2.197 * R1 * C)
占空比D的表达式为：
D = (R1+R2)/R2
因此，当我们需要调节方波的占空比时，可以通过改变 R1 和 R2 的值来实现。
例如，当 R1=R2 时，方波的占空比为50%；当 R2 的值增大时，占空比会变小，反之占空比会变大。
可以使用占空比计算公式进行计算。
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目录一、课程设计目的 (2)二、课程设计正文 (2)2.1总体论述 (2)2.2方案选型 (2)2.2.1总体方案 (2)2.2.2各单元电路方案及集成电路 (2)2.3电路原理图 (4)2.4运行详细描述 (8)2.5制作调试过程 (9)2.6器件清单 (14)三、实验设计总结或结论 (15)四、参考文献 (15)一、课程设计目的1、掌握电子系统的一般设计方法。
2、理解占空比可调的方波发生器的设计原理，掌握占空比的设计原理和计算。
3、提高综合应用所学只是来指导实践的能力。
二、课程设计正文2.1总体论述2.1.1设计任务1、根据技术要求和现有开发环境，分析课设题目；2、设计系统实现方案；3、设计绘制电路原理图并选择元器件；4、焊接电路、调试；5、记录结果、修改并完善设计；6、编写课程设计报告。
2.1.2、技术要求（1）设计要求：设计一方波产生电路。
输出要求：占空比可调；输出方波电压值：8v<|V0|<15v;振荡周期：2ms<T<10ms。
（2）设计方法：使用集成运算放大器555定时器、稳压二极管、二极管、电阻等器件。
2.2方案选型2.2.1总体方案图（1）总体方案2.2.2各单元电路方案及集成电路图（2）555定时器内部结构图（3）555定时器的输出波形接通V CC后瞬间，V CC通过R 对C充电，当u c上升到2V CC/3时，将触发器置0，u o＝0，放电管T导通，C通过T放电，电路进入稳态。
u I到来时，因为u I＜V CC/3，使u O又由0变为1，电路进入暂稳态。
放电管T截止，V CC经R对C充电。
直到u C上升到2V CC/3时，u O＝0，T导通，C放电，电路恢复到稳定综合上述分析，可得555定时器功能表如表（1）：输入输出阈值输入(V11) 触发输入(V12) 复位(Rd) 输出(Vo) 放电管T X X 0 0 导通<2/3Vcc <1/3Vcc 1 1 截止>2/3Vcc >1/3Vcc 1 0 导通<2/3Vcc >1/3Vcc 1 不变不变表（1）2.3电路原理图图（3）555定时器实现占空比可调的方波发生器电路图（4）555定时器占空比可调的方波电路实物图方案二图（5）总体方案（2）本方案采用电压比较器作为基础元件构成电路，完成占空比可调的方波函数发生器电路。
当集成运放用作比较器时，它不施加负反馈，而是开环工作。
因此，不需要为保证闭环工作稳定而施加相位补偿电路。
这种集成器件可以与各种数字电路要求的逻辑电平相匹配，一般具有迟滞特性和锁定功能。
当电压比较器处于锁定状态时，输出电平保持不变，与输入电压大小无关。
图（6）电压比较器选择电压比较器构成的迟滞比较器构成方波函数发生器的电路，输出无失真的脉冲波形。
图（7）迟滞比较器电路图（8）迟滞比较器产生方波的电路图中，占空比是恒定不变的，不符合占空比可调的设计要求，所以，要对图8进行改进，获得占空比可调的电路。
采用图（9）电路进行设计，可以满足占空比可调的方波函数发生器要求。
图（9）迟滞比较器实现占空比可调的方波电路图（10）迟滞比较器实现占空比可调的方波电路实物图2.4 运行详细描述(1)电路组成及其引脚如图（7）图（11）555定时器内部结构及引脚图(2)555的工作原理它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关T，比较器的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器C1同相比较端和低电平比较器C2的反相输入端的参考电平为Vcc 32和Vcc 31。
C1和C2的输出端控制RS 触发器状态和放电管开关状态。
当输入信号输入并超过Vcc 32时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于Vcc 31时，触发器置位，555的(3)脚输出高电平，同时放电，开关管截止。
D R 是复位端，当其为0时，555输出低电平。
平时该端开路或接Vcc 。
Vco 是控制电压端（5脚），平时输出Vcc 32作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01F μ的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。
T 为放电管，当T 导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路.电压比较器的作用是对两个输入电压进行比较，并根据比较结果输出高、低两个电平的电压，以满足后面连接的数字电路对1和0两个逻辑电平的要求。
如图所示，I V 为待比较的输入信号电压，REF V 为输入参考电压。
REF V 是比较的门限电压。
若集成运放是理想的，则当I V 通过REF V 时，输出电压O V 发生突变，即：I V 由大减小通过REF V 时，O V 由低电平值m in O V 上跃到高电平值m ax O V ，而I V 由小增大通过REF V 时，O V 则由m ax O V 下跃到m in O V ，相应的比较特性如图所示。
其中，m ax O V 和m in O V 事集成运放输出的两个极限电压。
（4）利用迟滞比较器构成方波发生器如下图所示，图中R 和C 为定时元件。
比较器的两个门限电压分别为IH V =OHV 212R R R +,IL V =OL V 212R R R +.假设t=0时，O V =OH V ，且C 上起始电压为零，这时，OH V 通过R 向C 充电，C 上电压按指数规律上升，直到其值等于IH V 时，O V 由OH V 下跃到OL V 。
C 将通过R 放电。
C 上电压按指数规律下降，直到其值等于IL V 时，O V 由OL V 上跃到OH V 。
之后C 又充电，如此重复，得到下图所示方波。
可以证明，振荡周期为T=2RCln(1+12R R 2).图（12）迟滞比较器构成方波发生器2.5制作调试过程2.5.1电路板焊接（1）依照原理图将各个元器件安放在电路板上并布局。
（2）进行焊接。
焊接过程中要边焊接边检查，防止漏焊、连焊。
2.5.2电路调试（1）555定时器实现占空比可调方波电路调试如电路原理图所示，电路只要一加上直流电压V DD，振荡器便起振。
刚通电时，由于C上的电压不能突变，即2脚点位的起始电平为地电位，使555置位，3脚呈高电平。
C通过RA、D1对其充电，充电时间T充=0.693RaC。
电压充到阈值电平2/3V DD时，555复位，3脚转呈低电平，此时C通过D1、RB、555内部的放电管放电，放电时间T放=0.693RbC设占空比为D,则D=Ra/(Ra+Rb)=Ra/RpRP1：当其中心头滑向最上端时，Dmin=0/Rp=0RP1中心头滑向最下端时，Dmax=10K/10K=100%调试结果如下图：图（13）555定时器实现占空比可调电路调试结果（2）迟滞比较器实现占空比可调方波调试在迟滞比较器构成的方波函数发生器的基础上进行改进，使占空比可调，电路图如上所示。
显然为了改变输出方波的占空比，应改变电容器C的充电和放电时间常数。
占空比可调的矩形波电路见上图。
C充电时，充电电流经电位器的下半部、二极管D2、R1，输出为高电平段。
C放电时，放电电流经R1、二极管D1、电位器的上半部，输出为低电平段图（14）555定时器实现占空比可调电路波形。
图（15） 输出方波信号由原理图得出如上图所示波形。
占空比为：2111T T τττ+=,1τ为高电平脉宽，2τ为低电平脉宽。
)C R R (R 1D2'61++=τ, )C R R R -(R 1D1'662++=τ， T=(16R 2R +)C ，其中'6R 是电位器中点到下端电阻,D1R 、D2R 是二极管导通电阻。
根据公式)C R R (R 1D2'61++=τ、)C R R R -(R 1D1'662++=τ，T=(16R 2R +)C 可知，高、低电平的脉冲宽度与电容、1R 和电位器6R 的取值有关。
进而由2111T T τττ+=可知，改变上述三个参数，将会改变占空比。
迟滞比较器可以构成方波函数发生器，根据设计要求占空比是可调的，则需要添加两个二极管和一个电位器对原始电路进行改进，改进后如原理图所示。
.根据修改后的电路，C 充电时，充电电流经电位器的下半部、二极管D2、R1；C 放电时，放电电流经电位器的上半部、R1、二极管D1。
根据公式)C R R (R 1D2'61++=τ、)C R R R -(R 1D1'662++=τ，T=(16R 2R +)C 可知，高、低电平的脉冲宽度与电容、1R 和电位器6R 的取值有关。
进而由2111T T τττ+=可知，改变上述三个参数，将会改变占空比，实现原理图功能。
在仿真软件上完成原理图，并开始仿真。
电器的工作电压为5V~15V 之间，调整各个元件的参数，直至在示波器上输出不失真的方波波形。
满足输出方波不失真的情况，.继续调整各个元件的参数，使输出波形满足输出方波电压值：8V<|o V |<15V ；振荡周期：2ms<T<10ms 。
由T=(16R 2R +)C 可知，参数1R 、6R 、C 的改变将影响振荡周期T 。
完成上述操作后，验证占空比可调及其正确性，根据公式)C R R (R 1D2'61++=τ、)C R R R -(R 1D1'662++=τ，2111T T τττ+=，保持1R 、6R 、C 值不变，调节电位器，即改变'6R 的值，进而影响1τ，2τ，达到占空比可调的目的。
C 充电时，充电电流经电位器的下半部、二极管D2、R1，输出为高电平段。
C 放电时，放电电流经R1、二极管D1、电位器的上半部，输出为低电平段。
首先，将电位器向下端滑动，'6R 减小，结果1τ减小，2τ增加，则占空比减小；同理，将电位器向上端滑动，'6R 增大，结果1τ增大，2τ减小，则占空比增大。
最后得到的是符合要求的占空比可调的方波函数发生器。
图（16） 迟滞比较器实现占空比可调的方波电路调试结果图（17）迟滞比较器实现占空比可调的方波电路波形2.6器件清单器件名称大小（型号）数目电阻2k 11k 5 滑动变阻器2k 110k 1二极管 4电容1uF 11F 1 极性电容1uF 1稳压二极管 2555定时器 1直流电源5V～15V 1导线，直流电源5~15V，一个电烙铁，松香，焊锡，排针若干，烙铁架，钳子，排线，镊子一个三、实验设计总结或结论作为整个学习体系的有机组成部分，此次课程设计虽然只安排短短一周时间，但并不具有绝对独立的意义。
它的意义很广泛可是对于我们而言，其中最重要的一个功能，在于运用学习成果，检验学习成果，看一看课堂学习与实际动手到底有多大距离，并通过综合分析，找出学习中存在的不足，以便为完善学习计划，改变学习内容与方法提供实践依据。