课程设计——波形发生器要点
课程设计——波形发生器
波形发生器设计一．摘要本文以AT89C51单片机为核心，采用C语言的编程方法，外加DAC0832数模转换模块与集成运放模块，构成了函数波形发生器。
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，并可根据需要选择输出波形。
其中运用软硬件结合的方法实现设计功能，具有线路简单、结构紧凑、性能优越等特点。
关键词：51单片机；DAC；函数波形发生器二．设计要求1.产生正弦波、方波、三角波；2.幅度可以设定；3.出频率能达到1MHZ。
4. 发挥部分（自选）三．设计目的1、巩固、加深和扩大单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决实际课题设计的能力。
2、培养针对课题需要，选择和查阅有关手册、图表及文献资料的能力，提高组成系统、编程、调试的动脑动手能力。
3、通过对课题设计方案的分析、选择、比较，熟悉运用单片机系统开发、软硬件设计的方法内容及步骤。
4，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单片机应用系统功能器件。
四．设计方案波形发生器的实现方法通常有以下几种：方案一：采用模拟电路搭建函数信号发生器，它可以同时产生方波、三角波、正弦波。
但是这种模块产生的不能产生任意的波形（例如梯形波），并且频率调节很不方便。
方案二：采用锁相式频率合成器，利用锁相环，将压控振荡器（VCO）的输出频率锁定在所需频率上，该方案性能良好，但难以达到输出频率覆盖系数的要求，且电路复杂。
方案三：采用AT89S52单片机和DAC0832芯片，直接连接键盘和显示。
该种方案主要对AT89S52单片机的各个I/O口充分利用。
P1口是连接键盘, P2口接显示电路，P0口连接DAC0832输出波形。
这样总体来说，能对单片机各个接口都利用上，而不在多用其它芯片，从而减小了系统的成本。
也对按照系统便携式低频信号发生器的要求所完成。
占用空间小，使用芯片少，低功耗。
综合考虑，方案三各项性能和指标都优于其他几种方案，能使输出频率有较好的稳定性，充分体现了模块化设计的要求，而且这些芯片及器件均为通用器件，在市场上较常见，价格也低廉，样品制作成功的可能性比较大，所以本设计采用方案三。
波形发生器课程设计vhdl
波形发生器课程设计vhdl一、教学目标本课程旨在通过学习VHDL（硬件描述语言），让学生掌握波形发生器的设计与仿真。
通过本课程的学习，学生应能理解VHDL的基本语法和编程技巧，能够运用VHDL设计简单的数字电路，特别是波形发生器。
此外，通过课程实践，培养学生分析问题、解决问题的能力，以及团队合作和沟通交流的能力。
具体来说，知识目标包括：1.掌握VHDL的基本语法和编程技巧。
2.理解波形发生器的工作原理和设计方法。
技能目标包括：1.能够运用VHDL设计简单的数字电路。
2.能够独立完成波形发生器的设计与仿真。
情感态度价值观目标包括：1.培养学生的创新意识和实践能力。
2.培养学生团队合作和沟通交流的能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括VHDL基本语法、数字电路设计方法和波形发生器的设计与仿真。
1.VHDL基本语法：包括数据类型、信号声明、实体和架构、过程和函数、线网和赋值语句等。
2.数字电路设计方法：包括组合逻辑电路、时序逻辑电路和触发器的设计方法。
3.波形发生器的设计与仿真：包括正弦波、方波、三角波等波形发生器的设计方法，以及相应的仿真测试。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、案例分析法、实验法和讨论法等。
1.讲授法：用于讲解VHDL基本语法和数字电路设计方法。
2.案例分析法：通过分析实际案例，让学生学会波形发生器的设计与仿真。
3.实验法：让学生动手实践，独立完成波形发生器的设计与仿真。
4.讨论法：在课堂上引导学生进行思考和讨论，培养团队合作和沟通交流的能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：《数字电路设计与VHDL编程》等。
2.参考书：《VHDL完全学习手册》、《数字电路与逻辑设计》等。
3.多媒体资料：包括PPT课件、教学视频、在线课程等。
4.实验设备：计算机、VHDL仿真软件（如ModelSim）、示波器等。
波形发生器课程设计
一、方案论证与比拟
方案一：先用一块LM358运放做出方波经过积分电路获得三角波，再由三角波经过低通滤波转为正弦波。
.原理图与PCB图
电 路 图
PCB原 理 图
ＰＣＢ 封 装 图
没有接通时， ，滞回比拟器V0=+UZ，如此集成运放同相输入端 ，同时 给C充电，使VR由0上升，在 Vi 之前， 不变；当 时，V0跳变到-VZ。
总设计框图：
1.系统的全部功能、要求与技术指标
1.可实现正弦波，并且正弦波在信号频率X围20Hz～20kHz连续可调；频率稳定度较高。实现了方波，三角波，锯齿波，并且信号幅度可以在一定X围内连续可调
2.各种输出波形幅值均连续可调，方波占空比可调
2．确定设计框图〔系统包含的单元电路与结构〕和总体设计方案
指导教师：孟洁
2011年11月13日
一、设计题目：波形发生器
二、设计目的
1、研究正弦波等振荡电路的振荡条件。
2、学习波形产生、变换电路的应用与设计方法以与主要技术指标的测试方法。
三、设计要求与主要技术指标
设计要求：设计并仿真能产生方波、三角波与正弦波等多种波形信号输出的波形发生器。
1、方案论证，确定总体电路原理方框图。
考虑电路翻转：Vn=Vp=0得
Vi=Vt=-(R1/R2)Vo1
得上门限电压为Vt=(R1/R2)Vz
得下门限电压为Vt=-(R1/R2)Vz
门限宽度为上门限与下门限之差。
工作原理：
设t=0时接通电源，有Vo1=-Vz经R4向C充电，使输出电压按线性规律增长。当Vo上升到门限电压Vt，使Vp=Vn=0时，比拟器输出Vo1由-Vz上升到+Vz,同时门限电压下跳到Vt-值。以后Vo1=+Vz经R4和D、R6两支路向C反向充电，由于时间常数减小，Vo迅速下降到负值。当Vo下降到门限电压Vt-使Vp1=Vn1=0时，比拟器输出Vo1又由+Vz下跳到-Vz。如此周而复始，产生振荡。由于电容C的正向与反向充电时间常数不相等，输出波形Vo为锯齿波电压，Vo1为矩形波电压。
protel课程设计波形发生器
protel课程设计波形发生器一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握Protel软件的使用，能够设计并制作波形发生器电路板。
具体分为三个部分：1.知识目标：使学生了解波形发生器的基本原理和电路组成，熟悉Protel软件的操作界面和功能。
2.技能目标：培养学生使用Protel软件进行电路设计的能力，能够独立完成波形发生器电路板的设计和制作。
3.情感态度价值观目标：培养学生对电子技术的兴趣，提高学生动手实践的能力，培养学生的创新精神和团队合作意识。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括三个部分：1.波形发生器的基本原理和电路组成：介绍波形发生器的工作原理，讲解其电路组成和功能。
2.Protel软件的操作和使用：讲解Protel软件的操作界面和功能，示范如何使用Protel软件进行电路设计。
3.波形发生器电路板的设计和制作：引导学生使用Protel软件设计波形发生器电路板，讲解电路板制作的步骤和注意事项。
三、教学方法为了达到本节课的教学目标，将采用以下教学方法：1.讲授法：讲解波形发生器的基本原理和电路组成，让学生掌握相关理论知识。
2.案例分析法：分析实际案例，让学生了解Protel软件的操作和使用。
3.实验法：引导学生动手实践，设计并制作波形发生器电路板，培养学生的实际操作能力。
4.小组讨论法：分组让学生进行讨论和合作，培养学生的团队协作能力和创新精神。
四、教学资源为了支持本节课的教学内容和教学方法的实施，将准备以下教学资源：1.教材：选用与Protel软件和波形发生器设计相关的教材，为学生提供理论知识的学习。
2.多媒体资料：制作课件和教学视频，为学生提供直观的学习材料。
3.实验设备：准备计算机和Protel软件，以及波形发生器电路实验所需的元器件和设备，为学生提供动手实践的机会。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，将采用以下评估方式：1.平时表现：观察学生在课堂上的参与程度、提问回答情况以及团队合作表现，以了解学生的学习态度和掌握程度。
单片机课程设计———波形发生器
课程设计任务书题目波形发生器专业、班级学号姓名主要内容：设计一个产生各种波形的波形发生器基本要求：利用单片机P1.0引脚输出频率范围1Hz – 1000Hz的正弦波、方波、三角波、梯形波、锯齿波，并用示波器观察。
目录一、设计目的及意义 ........................................................................... - 3 -1.1设计目的 (3)1.2设计意义 (3)二、方案论证 ....................................................................................... - 3 -2.1设计要求 (3)2.2方案论证 (4)三、硬件电路设计 ............................................................................... - 4 -3.1设计思路、元件选型 (4)3.2原理图 (5)3.3主要芯片介绍 (5)3.4硬件连线图 (8)四、软件设计 ....................................................................................... - 9 -4.1锯齿波的产生过程 (10)4.2梯形波的产生过程 (11)4.3三角波的产生过程 (13)4.4方波的产生过程 (14)4.5正弦波的产生过程 (15)五、调试与仿真 ................................................................................. - 16 -六、总结.............................................................................................. - 19 -七、参考文献： ................................................................................. - 19 -一、设计目的及意义1.1设计目的（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。
波形发生器课程设计
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：102HZ 、103HZ；输出电压峰峰值VPP≥20V3.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14）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。
波形发生器单片机课程设计
波形发生器单片机课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解波形发生器的基本原理，掌握单片机在波形发生器中的应用；2. 学会使用编程软件进行单片机程序设计，实现常见波形的生成；3. 了解波形发生器的性能指标，如频率、幅度、相位等，并能进行简单计算。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识，设计并实现波形发生器单片机程序的能力；2. 提高学生动手实践能力，能够独立完成波形发生器的硬件连接与调试；3. 培养学生团队协作能力，通过小组合作完成课程设计。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对单片机及电子技术的兴趣，激发学生的学习热情；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的真实性，遵循实验操作规范；3. 培养学生的创新意识，鼓励学生勇于尝试，不断优化波形发生器设计。
分析课程性质、学生特点和教学要求：1. 课程性质：本课程属于电子技术领域，涉及单片机原理、编程及硬件设计；2. 学生特点：学生已具备一定的电子技术基础，熟悉单片机的基本操作，具有一定的编程能力；3. 教学要求：注重理论与实践相结合，强调动手实践，培养学生解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 波形发生器原理：介绍波形发生器的功能、分类及其在电子技术中的应用，重点讲解单片机波形发生器的原理及组成。
教材章节：《单片机原理与应用》第四章第三节2. 单片机程序设计：讲解如何使用编程软件（如Keil）进行单片机程序设计，实现常见波形（如正弦波、方波、三角波等）的生成。
教材章节：《单片机原理与应用》第五章3. 硬件设计与连接：介绍波形发生器硬件电路的设计方法，包括单片机、晶振、滤波器等元件的选型与连接。
教材章节：《电子电路设计》第二章4. 波形发生器性能指标：讲解波形发生器的主要性能指标，如频率、幅度、相位等，并进行简单计算。
教材章节：《电子测量与仪器》第三章5. 实践操作与调试：指导学生进行波形发生器硬件连接、程序下载和调试，确保波形发生器正常工作。
教材章节：《单片机原理与应用》第六章6. 课程设计：要求学生以小组为单位，设计并实现一个具有特定功能的波形发生器，完成课程设计报告。
proteus波形发生器课程设计
proteus波形发生器课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解波形发生器的原理，掌握Proteus软件中波形发生器的使用方法；2. 学会分析波形发生器的电路图，并能够描述各部分功能；3. 掌握如何调整波形发生器的参数，以实现不同波形（如正弦波、方波、三角波等）的输出。
技能目标：1. 能够运用Proteus软件设计并搭建简单的波形发生器电路；2. 学会使用示波器等工具观察波形发生器输出的波形，并进行分析；3. 能够针对实际需求，调整波形发生器的参数，实现特定波形的输出。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子电路的兴趣，激发学习热情；2. 增强学生的团队合作意识，培养在团队中沟通、协作的能力；3. 引导学生认识到波形发生器在电子技术中的应用价值，提高学生的创新意识和实践能力。
课程性质：本课程为电子技术实践课程，以实验操作和实际应用为主，注重培养学生的实际操作能力和创新能力。
学生特点：学生为高年级电子专业或相关专业的学生，具有一定的电子电路基础和实际操作能力。
教学要求：结合Proteus软件和实际电路，引导学生从理论到实践，逐步掌握波形发生器的原理和应用。
在教学过程中，注重启发式教学，鼓励学生思考、提问、创新，提高学生的综合素养。
通过课程学习，使学生能够独立完成波形发生器的设计与搭建，为后续相关课程和实际工作打下基础。
二、教学内容1. 波形发生器原理介绍：讲解波形发生器的概念、种类、工作原理及其在电子电路中的应用。
- 教材章节：第二章第二节“波形发生器的基本原理”- 内容列举：正弦波、方波、三角波等常见波形的产生原理，集成波形发生器的特点。
2. Proteus软件使用：介绍Proteus软件的基本功能，重点讲解波形发生器的搭建、参数设置和仿真操作。
- 教材章节：第三章“Proteus软件的使用”- 内容列举：软件界面、基本操作、波形发生器组件、仿真分析等。
3. 波形发生器电路分析与设计：- 教材章节：第四章“波形发生器电路分析与设计”- 内容列举：电路图分析、各部分功能、参数调整、波形观察与调试。
单片机简易波形发生器课程设计
单片机简易波形发生器课程设计一、引言波形发生器是电子工程中常用的实验设备，用于产生各种类型的电信号波形。
在电子技术教学中，波形发生器是学习和理解信号波形特性的重要工具之一。
本篇文章将介绍一个基于单片机的简易波形发生器的课程设计。
二、设计目标本课程设计的目标是利用单片机设计并实现一个简易的波形发生器。
通过该波形发生器，学生可以学习和掌握以下知识点：1. 单片机的基本原理和应用；2. 数字信号处理的基本概念和方法；3. 波形的产生和调节；4. 信号波形的观测和分析；5. 电子电路的设计和调试。
三、设计内容1. 系统框图设计根据设计目标，首先需要设计波形发生器的系统框图。
系统框图包括单片机、外部时钟源、数模转换器、数字信号处理模块、输出缓冲器等。
其中，单片机作为控制核心，通过外部时钟源提供时钟信号，控制数模转换器按照预设的波形参数生成模拟信号，然后经过数字信号处理模块和输出缓冲器输出到外部设备。
2. 单片机程序设计根据系统框图，需要编写单片机的程序实现波形的生成和控制。
程序设计主要包括以下几个步骤：（1）初始化：设置单片机的工作模式和各个引脚的功能；（2）波形参数设置：根据用户输入或预设的参数，设置波形的类型、频率、幅度等；（3）波形生成：利用单片机的定时器，按照设定的频率和幅度，产生相应的数字信号；（4）波形输出：将数字信号经过数模转换器和输出缓冲器转化为模拟信号，输出到外部设备。
3. 外部电路设计为了保证波形发生器的稳定性和信号质量，还需要设计一些外部电路。
例如，时钟源的选择和连接，数模转换器的选型和电路连接，输出缓冲器的电路设计等。
四、实验步骤1. 准备实验所需材料和设备，包括单片机开发板、外部时钟源、数模转换器、电阻、电容等元件；2. 根据设计框图，连接各个模块和电路，注意接线的正确性和稳定性；3. 编写单片机程序，根据要求设置波形参数和生成算法；4. 将程序烧录到单片机中，并连接外部设备；5. 调试和测试，观察波形输出是否符合预期，调整参数进行波形的变换和调节；6. 完成实验报告，总结实验结果和心得体会。
波形发生器(课程设计)
波形发生器的设计1．设计目的（1）掌握用集成运算放大器构成正弦波、方波和三角波函数发生器的设计方法。
（2）学会安装与调试由分立器件与集成电路组成的多级电子电路小系统。
2．设计任务设计一台波形信号发生器，具体要求如下：（1）输出波形：正弦波、方波、三角波。
（2）频率范围：3Hz －30Hz ，30Hz －300Hz ，300Hz －3KHz ，3KHz －30KHz 等4个波段。
（3）频率控制方式：通过改变RC 时间常数手控信号频率。
（4）输出电压：方波峰—峰值V U pp 24≤；三角波峰-峰值V 8U pp =，正弦波峰-峰V 1U pp >。
3.设计要求（1）完成全电路的理论设计（2）参数的计算和有关器件的选择（3）PCB 电路的设计（4）撰写设计报告书一份；A3 图纸2张。
报告书要求写明以下主要内容：总体方案的选择和设计 ；各个单元电路的选择和设计；PCB 电路的设计4、参考资料（l ）李立主编. 电工学实验指导. 北京：高等教育出版社，2005（2）高吉祥主编. 电子技术基础实验与课程设计. 北京：电子工业出版社，2004（3）谢云，等编著.现代电子技术实践课程指导.北京：机械工业出版社，2003目录一. 设计的方案的选择与论证 (3)1.1 设计方案 (3)1.1.1 设计方案1 (3)1.1.2 设计方案2 (4)1.1.3 设计方案3 (5)1.2 方案选择 (6)二. 单元电路的设计 (6)2.1 方案设计 (6)2.1.1 正弦波电路 (6)2.1.2 方波电路 (11)2.1.3 三角波电路 (12)2.2 参数的选择 (13)三、仿真 (14)3.1 软件介绍 (14)3.2 仿真的过程与结果 (15)四、PCB制版 (15)4.1 软件简介 (15)4.2 PCB电路板设计步骤 (20)五、总结与心得 (21)六、附录 (22)6.1 材料清单 (22)6.2 原理图 (23)6.3 PCB板图 (24)七、参考文献 (25)一．设计方案的选择与论证产生正弦波、三角波、方波的电路方案有多种。
波形发生器函数信号发生器设计课程设计
目录一、设计要求------------------------------------------------2二、设计的作用与目的------------------------------------2三、波形发生器的设计------------------------------------31、函数波形发生器原理和总方案设计-------------------32、方案选择及单元电路的设计---------------------------53、仿真与分析----------------------------------------------94、PCB版电路制作-----------------------------------------13四、心得体会-----------------------------------------------15五、参考文献-----------------------------------------------16附录波形发生器的设计电路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。
一、设计要求设计一台波形信号发生器，具体要求如下：1.该发生器能自动产生正弦波、三角波、方波。
2.指标：输出波形：正弦波、三角波、方波。
频率范围：1Hz~10Hz，10Hz~100Hz ,100Hz~1KHz,1KHz~10KHz。
输出电压：方波VP-P≤24V，三角波VP-P=8V，正弦波VP-P＞1V；3.频率控制方式：通过改变RC时间常数手控信号频率。
4.用分立元件和运算放大器设计的波形发生器要求用EWB进行电路仿真分析，然后进行安装调试。
二、设计的作用与目的1.通过这次课程设计从而掌握方波——三角波——正弦波函数发生器的原理及设计方法。
调频波形发生器课程设计
调频波形发生器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解调频波形发生器的基本原理，掌握其工作流程。
2. 学生能够运用所学知识，分析并设计简单的调频波形发生器电路。
3. 学生掌握调频技术的基本概念，了解其在通信领域的应用。
技能目标：1. 学生能够运用示波器、信号发生器等实验设备进行调频波形发生器的调试与测试。
2. 学生具备独立设计、搭建和调试简单调频波形发生器的能力。
3. 学生能够通过实际操作，提高解决实际问题的能力和动手实践能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术的兴趣，激发他们探索未知、勇于创新的科学精神。
2. 学生通过小组合作，培养团队协作意识，增强沟通与表达能力。
3. 学生能够认识到调频波形发生器在实际应用中的价值，增强社会责任感和使命感。
课程性质：本课程为电子技术学科的一门实践性较强的课程，旨在让学生通过理论学习和实践操作，掌握调频波形发生器的原理和应用。
学生特点：学生处于高中年级，具有一定的电子技术基础，对实际操作和动手实践有较高的兴趣。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调动手实践能力，培养创新意识和团队协作精神。
通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际电路设计，提高解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 理论知识：- 调频原理及其在通信系统中的应用- 调频波形发生器的电路结构和工作原理- 调频信号的特点及其调制与解调方法2. 实践操作：- 使用信号发生器产生调频信号- 搭建并测试简单的调频波形发生器电路- 利用示波器观察调频信号的波形及其特性3. 教学大纲：- 第一周：调频原理及其在通信系统中的应用- 第二周：调频波形发生器的电路结构和工作原理- 第三周：调频信号的特点及其调制与解调方法- 第四周：实践操作一，使用信号发生器产生调频信号- 第五周：实践操作二，搭建并测试简单的调频波形发生器电路- 第六周：实践操作三，利用示波器观察调频信号的波形及其特性4. 教材关联：- 教科书第四章第二节：调频技术及其应用- 教科书第五章第三节：波形发生器及其设计教学内容注重科学性和系统性，结合课程目标，合理安排教学进度。
微机原理课程设计波形发生器
微机原理课程设计波形发生器波形发生器是微机原理课程设计的一个重要内容，它是一种能够产生各种复杂波形信号的电子设备。
在微机原理课程设计中，波形发生器的设计和实现是一个非常有挑战性的任务。
本文将详细介绍波形发生器的标准格式文本。
一、引言波形发生器是一种能够产生各种复杂波形信号的电子设备，它在各个领域中都有广泛的应用，如通信、测量、音频处理等。
在微机原理课程设计中，波形发生器的设计和实现是一个非常重要的任务，它能够帮助学生更好地理解和应用微机原理的相关知识。
二、设计目标本次波形发生器的设计目标是实现一个能够产生多种波形信号的电子设备。
具体要求如下：1. 支持产生正弦波、方波、三角波等常见的基本波形信号；2. 支持调节波形的频率、幅度和相位等参数；3. 支持输出波形信号的显示和保存。
三、设计原理波形发生器的设计原理主要包括以下几个方面：1. 信号发生器：使用定时器模块产生一个基准频率的方波信号，通过改变定时器的计数值来调节频率。
2. 波形生成：通过对基准信号进行变换和处理，生成不同的波形信号。
例如，通过改变方波的占空比来产生三角波信号，通过加入谐波成分来产生正弦波信号。
3. 参数调节：通过用户界面或控制面板，实现对波形的频率、幅度和相位等参数进行调节。
4. 输出显示：将生成的波形信号通过示波器或其他显示设备进行输出显示，并能够保存波形数据。
四、设计步骤波形发生器的设计步骤如下：1. 确定所需波形信号的类型和参数范围，如频率范围、幅度范围等。
2. 设计信号发生器模块，包括定时器的设置和计数值的调节。
3. 设计波形生成模块，根据所需波形信号的类型和参数，进行相应的变换和处理。
4. 设计参数调节模块，实现对波形的频率、幅度和相位等参数进行调节。
5. 设计输出显示模块，将生成的波形信号通过示波器或其他显示设备进行输出显示，并能够保存波形数据。
6. 进行模块的集成和测试，确保波形发生器能够正常工作并满足设计要求。
波形发生器(实验重点)
充电过程发生在恒定电流下，而放电 过程发生在恒定电压下，从而形成锯 齿波。
03
波形发生器的实验重点
波形发生器的调整与校准
调整信号源
校准频率
根据实验需求，选择合 适的信号源，如正弦波、
方波、三角波等。
确保波形发生器的输出 频率准确，以满足实验
要求。
调整幅度和偏置
根据实验需要，调整输 出信号的幅度和偏置参
在实验过程中，应注意观察和记录波 形的变化，如波形失真、噪声等。
将波形发生器的输出信号连接到示波 器上，调整示波器的垂直灵敏度和扫 描速度，以便观察和记录波形。
在操作过程中，应避免随意更改实验 参数或断开连接线，以免对实验结果 造成影响或损坏设备。
实验结果分析与总结
01
根据实验记录的数据和波形，分 析不同波形在不同频率和幅度下 的变化规律和特点。
数。
校准相位
确保输出信号的相位准 确，以满足实验要求。
波形发生器的输出信号质量分析
01
02
03
04
信号稳定性
分析输出信号的稳定性，确保 信号在长时间内保持稳定。
信号失真度
测量输出信号的失真度，以确 保信号质量符合实验要求。
信号噪声水平
评估输出信号的噪声水平，以 确保信号纯净度。
信号线性度
分析输出信号的线性度，以确 保信号在幅度变化时保持线性
方波发生器的工作原理
方波发生器利用比较器或门电 路产生方波信号，其输出信号 的占空比为50%。
当输入信号在阈值上下波动时， 比较器会输出高电平或低电平 信号，从而形成方波。
方波发生器的输出频率取决于 电路的反馈系数和阈值电压。
三角波发生器的工作原理
三角波发生器通常由RC电路和 比较器组成，其输出信号是介于
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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，将正弦波变换成方波输出。
用运放构成积分电路，将方波信号变换成三角波。
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311≥+=R RfAv （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。
3-1正弦波产生电路3.2 正弦波——方波产生电路如图,Vo1为正弦信号输入，经过迟滞比较器u2后输出方波Vo2。
电路工作原理：运放同相端接基准电压，即U+=0,反相端输入电压Vo1，R8称为平衡电阻。
当比较器的U+=U-=0时，输出Vo2从高电平跳到低电平,或从低电平跳到高电平。
此时Vo276V Vo1R R th -==由于Vo2=±Vz,可得上、下门限电压为Vz 76V R R t =+ Vz76V R R t =-正弦波输入信号Vo1在上升到Vt+之前，Vo2保持不变，超过Vt+后Vo2翻转，直到Vo1下降到Vt-，Vo2再翻转，如此反复便形成Vo2方波输出。
图3-2 正弦波——三角波产生电路3.3 方波——三角波变换电路图3-3 方波——三角波变换电路此电路由反相输入的过零比较器和RC电路组成。
RC回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。
设某一时刻输出电压Uo=+Uz,则同相输入端电位Up=+U。
Uo通过R3对电T容C正向充电，如图中实线箭头所示。
反相输入端电位n随时间t的增长而逐渐增高，当t 趋于无穷时，Un 趋于+Uz ；但是，一旦Un ≥0,Uo 从+Uz 跃变为-Uz,与此同时Up 从+Ut 跃变为-Ut 。
随后，Uo 又通过R3对电容C 反向充电，如图中虚线箭头所示。
Un 随时间逐渐增长而减低，当t 趋于无穷大时，Un 趋于-Uz ；但是，一旦Un ≤0,Uo 就从-Uz 跃变为+Uz ，Up 从-Ut 跃变为+Ut ，电容又开始正相充电。
上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。
±U T =±R 2∕(R 6+R W )U 02m T=2R 6(R 6+R W )C 3∕R 7运放的反相端接基准电压，即U-=0，同相输入端接输入电压Uia ，R6称为平衡电阻。
比较器的输出Uo1的高电平等于正电源电压+Vcc ，低电平等于负电源电压-Vee （|+Vcc|=|-Vee|）, 当比较器的U+=U-=0时，比较器翻转，输出Uo1从高电平跳到低电平-Vee,或者从低电平Vee 跳到高电平Vcc 。
由以上公式可得比较器的电压传输特性. 当输入信号为方波Uo1，则积分器的输出Uo3为214221()O O U U dt R RP C -=+⎰Uo=+Uz,D 5导通,D 6截止，Uo 3=-1/(R 6C)Uz(t1-t0)+Uo(t 0)Uo=-Uz,D 6导通,D 5截止,Uo 3=1/(R6+Rw')Uz(t2-t1)+Uo(t 1)可见积分器的输入为方波时，输出是一个上升速度与下降速度不相等的占空比可调的三角波.经计算，如果选R 6=1k,则R 7=10K ，C=100nF.三角波图与方波图3-4所示：图3-4 方波与三角波3.4正弦波——方波——三角波发生电路图4-5 完整波形发生器电路图3.5 电源电路设计制作方法是利用桥式整流器与稳压IC搭配适当规格之电容构成整流电路，将一般常用之220伏特电源转为±15Vdc之电源，其电路图如图8所示，220伏特电源经桥式整流器后，利用三端稳压IC7815与7915将电压值调整至±15Vdc，其中7815为正电压调整器用以稳定电压至＋15V,7915则进行负电压调整。
图3-6 供电电路4 主要元器件的工作原理及参数4.1 变压器变压器是电子电路，用来升压降压的电力变压器，变压器的原理是电磁感应技术,变压器有两个分别独立的共用一个铁芯的线圈。
分别叫作变压器的次级线圈和初级线圈。
电流的方向和大小随时间变化的,变压器初级通上交流电时,变压器的铁芯中产生了交变的磁场（其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈），在次级就感应出频率相同的交流电压.变压器的初次级线圈的匝数比等于电压比。
变压器只能改变交流电压,不能改变直流电压,因为直流电流是不会变化的,电流通过变压器不会产生交变的磁场，所以次级线圈只能在直接接通的一瞬间产生一个瞬间电流和电压。
变压器的主要参数： 电压比 n=U1/U2=N1/N2 效 率 η=P2/P1*100%额定功率 P4.2 桥式整流电路桥式整流电路由四个二极管组成，如图4-1所示。
图4-1 桥式整流电路工作原理：U2正半周时: D1、D3导通， D2、D4截止 U2负半周时：D2、D4 导通， D1 、D3截止1u 220V主要参数：输出电压平均值：UL=0.9U2输出电流平均值:IL =UL/RL=0.9U2/ RL流过二极管的平均电流：ID =IL/2二极管承受的最大反向电压：25V–1000V4.3 三端稳压器该稳压器内部设有电流过流﹑过热和调整管安全区保护电路，以防止过载而损坏，用它来组成稳压电源只需很少的外围元件，电路简单，且安全可靠。
4.4 稳压二极管稳压器二极管也叫齐纳二极管，稳压原理：给稳压二极管施加反向电压并使其值增大，当反向电压之值达到稳压二极管的稳定电压时，其正常雪崩击穿，若在此情况下，一定范围内改变电源电压的波动或改变负载电流的大小，齐纳电流IZ和动态电阻随之而改变，然而，齐纳电压UZ却稳定不变。
稳压二极管串联一个电阻来提供一个稳定的参考电压VREF，其中稳压二极管选用1N4735，其稳定电压为6.2V，限流电阻R13选用1K。
稳压二极管1N4735的重要参数：最大工作电流IZM稳定电压UZ动态电阻RZ4.5 集成运算放大器集成电路运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻和低输入电阻的多级直接耦合放大电路，它的种类很多，电路也不一样，但结构具有共同之处，如下图4-2表示集成运放的内部电路组成的原理框图。
图4-2 集成运放的内部电路组成的原理框图如图4-2集成运放的输入级一般是由BIT、JFET或MOSFET组成的差分式放大电路，利用它的对称特性可以提高整个电路的共模抑制比和其他方面的性能。
它的两个输入端构成整个电路的反相输入端和同相输入端。
电压放大级的主要作用是提高电压增益，它可由一级或多级放大电路组成。
输出级一般由电压跟随器或互补电压跟随器所组成，以降低输出电阻，提高带负载能力。
偏置电路是为个级提供合适的工作电流。
其代表符号和输入输出传输特性如图4-3所示。
图4-3 集成运放符号和传输特性5. 心得体会一周的课程设计很快就结束了，但其过程可谓曲折艰难，通过本周的课程设计，我认识到课本上的知识的实际应用，激发了学习兴趣，增强了思考和解决实际问题的能力。
这是我第一次做课程设计，给我留下了很深的印象。
虽然只是短暂的一周，但在这期间，却让我受益匪浅。
这次课程设计让我认识到了知识和实践的重要性。
只有牢固掌握了所学的知识，才能有清晰的思路，知道每一步该怎样走。
才能顺利的解决每一个问题。
就以这次课程设计为例，刚拿到题目的时候，大致看一下要求，根据平时所学的知识，脑海中就立刻会想到应该用到的元器件，然后再去图书馆去查这些元器件的资料，很快地初步方案以及大概的电路原理图就出来了。
但是，在具体的细节设计上，我却不知道为什么，从而明白了自己基础知识掌握得不牢固。
还好由老师的指导和同学们的帮助，才使我顺利的完成此次课程设计所以，这次课程设计在让我认识了知识的重要性之外，更让我明白了自己理论知识和实践知识的欠缺，让我坚定了以后努力学习知识的决心。
参考文献[1] 何小艇，电子系统设计.浙江大学出版社，2001年6月[2] 姚福安，电子电路设计与实践.山东科技技术出版社，2001年10月[3] 王澄非，电路与数字逻辑设计实践.东南大学出版社，1999年10月[4] 李银华，电子线路设计指导.北京航空航天大学出版社，2005年6月[5] 康华光，电子技术基础.高教出版社，2003附录一总电路图附录二原件清单附录三集成运放UA741管脚分布图。