简易波形发生器的设计

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简易波形发生器设计

2.2 硬件设计
根据设计要求，可以考虑四种波形切换，用两个开关的四种状态来实现。需要两根口线，如果用按钮来切换波形就只需要一根I/O线，而且使用也方便一些。另外，波形频率的改变是通过电位器输入电压来实现的，所以需要一个模拟量输入，选用常用的A/D转换器芯片0809可以满足要求。波形输出是通过D/A转换器实现的，可以选用D/A专用芯片0832来完成。这样系统的主要器件就确定了。其系统原理图如图1所示。
DB 1，2，5，10，15，21，29，37，47，57，67，79，90，103，115，128
2.三角波
三角波的产生较为简单，因为它的上升沿遵循数据加1的规律。下降沿则按数据减1的规律产生。所以在波形的上升沿只要判断上一次的数据是否为最大值FFH，如果不是最大值，将原数据加1输出；而在波形的下降沿只要判断上一次数据是否为0，如果不是0，则将原数据减1即可，当数据为FFH或0时，应当及时调整升降标志，以便下一次能输出正确的数据。根据上述编程思想绘制的三角波程序框图如图3所示。
为了将这六个数顺次输出，可以采用列表或将原数加50再判断这两种方式。采用后者输出数据的阶梯波程序框图如图4所示。
5.频率控制
每种波形输出一个数据后程序都转到程序控制部分，各种波形的频率就是通过这一部分控制的。它的控制原理是首先读出0809的A/D转换值，并以此为基值延时，延时完毕后再启动0809开始采样模拟电压，为下一次读数做准备。当然，也可以隔几秒钟进行一次A/D转换，这样要用到定时器中断。若直接将A/D转换值作为延时基数去延时，则频率的变换范围有限。若将A/D转换值乘以一个倍率再去延时，虽然可扩大频率的变化范围，但波形的失真会明显增大。
1.2 设计的内容、要求
设计一个简易波形发生器，要求该系统能通过开关或按钮有选择性的输出正弦波、三角波、方波、及阶梯波等四种波形，并且这四种波形的频率均可通过输入电位器在一定范围内调节。

简易波形发生器的设计

XXXX学院课程设计报告课程名称：单片机课程设计院系：电气与信息工程学院专业班级：自动化09102班学生姓名： X X指导教师： X X X完成时间： 2012年6月10日报告成绩：简易波形发生器简易波形发生器是一种常用的信号源,它广泛地应用在电子技术实验、自动控制系统和其他科研领域。

本系统能够准确产生方波、正弦波、锯齿波及三角波。

基于数模转换芯片DAC0832技术的简易波形发生器由六个部分组成：MCU模块、波形发生模块、静态LED 数码管显示模块、键盘输入模块、在线下载模块以及电源模块。

MCU模块采用STC89C51RC 单片机进行数据处理，波形发生模块采用DAC0832及LM324进行波形发生及变换，静态LED数码管显示模块利用3位八段共阳极数码管及3个74LS164显示当前波形频率，键盘模块采取外部中断方式扫描键值，在线下载模块选用MAX232芯片进行单片机程序下载，电源模块使用三端稳压器为系统提供能源。

运用Altium Designer软件绘制了单元电路以及总体电路图，借助Proteus仿真软件对电路进行了虚拟实验，通过仿真分析，满足了课题性能指标的要求，成功地实现了简易波形发生器的设计。

关键词波形发生器；DAC0832；STC89C51RC；静态显示Simple waveform generator is a common source, it is widely used in the experiment of electronic technology, automatic control system and other scientific fields. The system can accurately produce a square wave, sine wave, sawtooth wave and triangle wave. Based on the digital-analog conversion chip DAC0832 simple waveform generator consists of six parts: MCU module, waveform generator module, static LED digital display module, keyboard input module, the download module and power supply. The MCU STC89C51RC microcontroller is for data processing. The waveform generation module which made of DAC0832 and LM324 is used to generate waveform and transform. The static LED digital display module uses three eight out common anode digital and three 74LS164 to show the current waveform frequency. The keyboard module to take external interrupt the scan key. Download module use a MAX232 chip microcontroller program download. The power supply uses three-terminal regulator to provide energy for the system. Altium Designer were used to draw a unit circuit as well as the overall circuit. With Proteus simulation software to conduct virtual experiments on the circuit, simulation analysis, to meet the requirements of the subject of performance indicators, the successful implementation of a simple waveform generator design.Keywords waveform generator ;DAC0832;STC89C51RC; static LED digital display目录摘要 (I)Abstract (II)第一章简易波形发生器的方案设计 (1)1.1简易波形发生器的方案分析与比较 (1)1.1.1 基于数模转换芯片DAC0832的简易波形发生器的设计 (1)1.1.2 基于MAX038函数发生器的简易波形发生器的设计 (1)1.1.3 基于DDS波形发生技术的简易波形发生器的设计 (2)1.2 简易波形发生器的总体结构说明 (2)第二章简易波形发生器的电路设计 (3)2.1 MCU模块 (3)2.1.1 STC89C51RC单片机 (3)2.1.2 复位电路 (5)2.1.3 时钟电路 (5)2.2 DAC0832模块 (5)2.2.1 DAC0832芯片基本介绍 (6)2.2.2 DAC0832波形发生电路 (7)2.3 静态LED数码管显示模块 (7)2.3.1 移位寄存器74LS164 (7)2.3.2 静态显示电路 (8)2.4 键盘输入模块 (8)2.5 在线下载模块 (9)2.6 电源模块 (9)2.7 总体电路说明 (9)第三章简易波形发生器的程序设计 (10)3.1系统接口定义 (10)3.2 主程序 (10)3.3 外部总中断1中断服务程序 (11)第四章简易波形发生器仿真分析 (13)4.1初始界面 (13)4.2 波形发生仿真 (13)4.2.1 正弦波的仿真分析 (13)4.2.2 锯齿波发生仿真分析 (14)4.2.3 三角波发生仿真分析 (15)4.2.4 方波发生仿真分析 (17)总结 (19)参考文献 (20)致谢 (21)附录1：简易波形发生器原理图 (22)附录2：简易波形发生器Protues仿真图 (23)附录3：简易波形发生器元器件明细表 (24)附录4：简易波形发生器源程序 (25)第一章简易波形发生器的方案设计简易波形发生器是一种常用的信号源,它广泛地应用在电子技术实验、自动控制系统和其他科研领域。

简易波形发生器

简易波形发生器一、实验目的１．掌握DAC0832和ADC0809的应用和编程方法。

２．熟悉几种典型波形的产生方法。

二、实验内容与要求利用微机实验平台编程实现一个波形发生器，可以产生正弦波、方波、三角波等各种波形，频率和幅度均可调。

1．基本要求（1）具有产生正弦波、方波、三角波三种周期性波形的功能。

（2）输出波形的频率范围为100Hz～1kHz，步进为100Hz。

（3）输出波形幅度范围1～5V（峰-峰值），可按步进1V（峰-峰值）调整。

（4）通过ADC0809采样DAC0832的输出，在屏幕上画出图形。

示波器查看波形发生器的输出和屏幕上的图形比较。

2．提高要求（1）增加输出波形的类型。

（2）扩展输出波形频率范围。

（3）减少幅度范围的步进量。

三、实验报告要求１．设计目的和内容２．总体设计３．硬件设计：原理图（接线图）及简要说明４．软件设计框图及程序清单５．设计结果和体会（包括遇到的问题及解决的方法）四、总体设计本次设计结合D/A和A/D转换，用键盘输入来选择DAC0832的输出波形，再通过ADC0809采集后在PC机上以图形方式显示。

实验主要利用实验箱上的DAC0832 、ADC0809和8253等硬件电路和PC机资源。

设计要求该波形发生器能产生正弦波、方波、三角波等形状的波形，频率和幅度可调。

不同的波形主要是由输入DAC0832的不同规律的数据，所以在软件设计是主要是构造各种波形的数据表格。

方波只需要控制输出高低电平的时间，三角波的表格可以由数字量的增减来控制，产生正弦波关于构造一个正弦函数数值表，通过查该函数表来实现波形的输出。

波形的频率控制是通过对输出数据的时间间隔控制。

幅度是通过改变输出数据的大小来控制的。

为了程序实现方便，可以把每种波形的数据表构造好，再统一查表来实现。

硬件由于采用了PC机的资源和微机实验平台，不用外加其他的电路，比较简单。

将微机系统里面的中断、8253、 DAC0832以及ADC0832的电路弄清楚，通过相应的跳线就可以完成电路的设计。

简易波形发生器的设计

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。

简易波形发生器设计

简易波形发生器设计摘要本系统基于直接数字频率合成技术（DDFS ）合成任意波形，由CPLD 和单片机系统构成，频率和幅度可以键控设定。

输出频率范围宽，步进小，频率和幅度的精度高。

可以输出各种基本波形它们的组合，具有扫频输出功能。

一．方案设计方案一：采用间接合成技术，利用锁相环，将压控振荡器（VCO ）的输出频率锁定在所需的频率上，该方案性能良好，但难以达到输出频率覆盖系数的要求，且由于锁相环本身是一个惰性环节，锁定时间长，故频率转换时间长。

电路也很复杂，最重要的是不能实现题目要求的任意波形。

图1—1—1 间接频率合成方案二：采用直接频率合成（DS ）技术。

这种方法能实现快速频率变换，具有低相位噪声以及很高的工作频率。

但由于采用大量的倍频，分频，混频和滤波环节，导致该方法结构复杂，体积庞大，且易产生过多的杂散分量，难以达到较高的频率纯度。

该方案亦不能实现任意波形。

图1—1—2 直接频率合成方案三：采用直接数字频率合成技术（DDFS ）用随机读写存储器RAM 存储所需波形的量化数据，按照不同频率要求以频率控制字K 为步进对相位增量进行累加，以累加相位值作为地址码读取存放在存储器内的波形数据，经D/A 转换和幅度控制，再滤波就得到所需波形。

—1—3 基于DDFS 频率合成基于DDFS 的频率合成原理框图如图1—1—3所示。

输出波形的一个完整周期的幅度值被顺序存放在波形存储器（可以是数据存储器或程序存储器）中。

当存储器的地址发生变化时，输出数据也将发生变化，通过D/A 输出电压波形，输出波形的频率与地址变化的快慢成正比。

在基准频率源的同步下，相位累加器每次累加频率控制字K ，相位累加器的低有效地址输出作为波形存储器的地址。

改变相位累加器的频率控制字K ，使得输出波形每个周期的点数改变，从而改变可输出频率。

假设基准频率源的输出频率为fs ，相位累加器为N 位（相位累加器的位数应满足大于波形存储器的位数），则输出频率为fo =fs K ∙2N （1—1—1）由式（1—1—1）可看出，改变K 值可改变输出频率，增加N 值可以减小频率步进。

波形发生器设计方案

波形发生器设计方案一、引言波形发生器是一种电子设备，用于产生具有特定频率、振幅和形状的电信号。

它在各种应用中广泛使用，例如科学实验、医疗设备和通信系统等。

本文将介绍一种波形发生器的设计方案。

二、设计原理波形发生器的设计原理是基于振荡电路。

振荡电路是一种能够稳定产生周期性信号的电路，通常采用反馈路径来实现。

在波形发生器中，我们将采用RC振荡电路作为基础。

三、设计步骤1. 选择合适的电路元件我们需要选择合适的电容和电阻来构建RC振荡电路。

根据所需的频率范围和精度要求，选取合适的元件。

2. 计算元件数值根据振荡电路的设计公式，计算所需的电容和电阻数值。

确保电容和电阻的数值可获得并满足设计需求。

3. 组装电路根据所选的电路元件和计算得到的数值，组装RC振荡电路。

确保元件的正确连接，并注意防止干扰和噪音。

4. 调试和优化连接电源后，使用示波器监测输出信号。

如果波形不满足设计要求，可以调整电容或电阻的数值进行优化。

四、特性和功能该波形发生器设计方案具有以下特性和功能：1. 频率可调性：通过调整电容或电阻的数值，可以实现不同频率的输出信号。

2. 波形形状可变性：根据实际需求，可以调整电路参数以产生正弦波、方波、矩形波等不同形状的输出信号。

3. 稳定性和精度：经过调试和优化后，该波形发生器能够稳定输出准确的波形信号。

五、应用领域本设计方案的波形发生器可应用于以下领域：1. 科学实验：在物理、化学等实验中，需要产生特定频率和形状的信号，用于测试和研究。

2. 医疗设备：在医疗设备中，波形发生器常用于心电图机、超声设备等，用于诊断和治疗。

3. 通信系统：在通信系统中，波形发生器被用于产生调制信号和时钟信号等，保证通信的稳定和可靠。

六、总结波形发生器是一种重要的电子设备，在多个领域中发挥着重要作用。

本文介绍了一种基于RC振荡电路的波形发生器设计方案，通过选择合适的元件、计算数值、组装电路和调试优化等步骤，可以实现频率可调、波形形状可变的输出信号。

一种简易的波形发生器接口设计

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摘要：出了一种由单片机控制的波形发生器的设计方法，硬件和软件两部分详细讨沦了波形发提从
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简易波形发生器

程设计说明书题目波形信号发生器院（系）：电子与信息工程学院班级：电技12-2 姓名：学号： 8 号任课教师：1、设计目的：设计使用的AT89S51 单片机构成的发生器可产生锯齿波、三角波、正弦波等多种波形，波形的周期可以用程序改变，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、结构紧凑等优点。

在本设计的基础上，加上按钮控制和LED显示器，则可通过按钮设定所需要的波形频率，并在LED上显示频率、幅值电压，波形可用示波器显示。

2、设计任务或主要技术指标：设计一款可输出方波、正弦波、锯齿波的波形发生器。

1）波形：方波、正弦波、锯齿波；2）幅值电压：1V、2V、3V、4V、5V；3）频率：10HZ、20HZ、50HZ、100HZ、200HZ、500HZ、1KHZ；3、设计进度与要求：1）按钮分别控制“幅值”、“频率”、“方波”、“正弦波”、“锯齿波”。

2）“幅值“键初始值是1V，随后再次按下依次增长1V，到达5V后在按就回到1V。

3）“频率“键初始值是10HZ，随后在按下依次为20HZ、50HZ、100HZ、200HZ、500HZ、1000HZ循环。

摘要本系统是基于AT89C51单片机的数字式低频信号发生器。

采用AT89C51单片机作为控制核心，外围采用数字/模拟转换电路（DAC0832）、运放电路（LM324）、按键和8位数码管等。

通过按键控制可产生方波、三角波、正弦波等，同时用数码管指示其对应的频率。

其设计简单、性能优好，可用于多种需要低频信号的场所，具有一定的实用性。

各种各样的信号是通信领域的重要组成部分，其中正弦波、三角波和方波等是较为常见的信号。

在科学研究及教学实验中常常需要这几种信号的发生装置。

为了实验、研究方便，研制一种灵活适用、功能齐全、使用方便的信号源是十分必要的。

本文介绍的是利用AT89C51单片机和数模转换器件DAC0832产生所需不同信号的低频信号源，其信号幅度和频率都是可以按要求控制的。

基于AD9834的波形发生器的设计

基于AD9834的波形发生器的设计一、引言波形发生器广泛应用于电子测量、通信、医疗等领域，可以产生不同频率和形状的电信号。

AD9834是一款数字控制的波形发生器芯片，具有高精度、高稳定性和低功耗的特点。

本文将基于AD9834芯片设计一个简单的波形发生器。

二、设计方案1.系统框图设计的波形发生器主要由AD9834芯片、时钟源、控制电路和输出电路组成。

其中，AD9834芯片负责产生不同频率和形状的电信号，时钟源提供时钟信号使AD9834工作，控制电路负责设置AD9834的参数，输出电路将AD9834产生的信号输出。

2.AD9834芯片AD9834芯片是一款数字控制的波形发生器，具有12位分辨率的DAC 和32位频率控制寄存器。

通过控制寄存器中的频率和相位信息，可以生成正弦、方波和锯齿波等不同形状的信号。

3.时钟源时钟源提供高精度的时钟信号供AD9834芯片使用。

可以选用晶振作为时钟源，也可以选择其他高精度的时钟源供电。

4.控制电路控制电路负责设置AD9834芯片的频率和相位信息。

可以使用单片机或外部控制器来实现控制电路，通过SPI接口与AD9834芯片进行通信，设置相应的参数。

5.输出电路输出电路将AD9834产生的信号输出。

可以采用运放电路来放大输出信号，以满足不同应用的需求。

三、设计步骤1.选择合适的时钟源，并提供给AD9834芯片。

2.设计控制电路，通过SPI接口与AD9834芯片进行通信，设置频率和相位信息。

3.设计输出电路，将AD9834产生的信号经过必要的放大处理，并输出到使用端。

四、性能指标1.输出频率范围：AD9834芯片支持从0Hz到12.5MHz的输出频率范围。

2.分辨率：AD9834芯片的DAC具有12位分辨率，可以实现较高的频率精度。

3.输出信号形状：AD9834芯片支持输出正弦波、方波和锯齿波等不同形状的信号。

4.输出电平：根据实际需求，设计合适的输出电路来满足输出电平要求。

简易DDS波形发生器设计

实验二简易DDS波形发生器设计084775116 马丽丽084775117 潘奕颖一、实验目的：进一步熟悉绘制ASM图分析实验的方法；进一步掌握将VHDL程序符号化的使用方法；熟悉ROM表的制作与符号化；了解DDS波形发生器的基本原理。

二、实验内容：利用FPGA和DAC，设计一个简易的DDS波形发生器并发出正弦波。

三、设计要求：1.分辨率优于1Hz；2.ROM表长度8位，位宽10位；3.输出频率优于100kHz（每个周期数据点大于50）；4.显示信号频率/频率控制字（可切换）；5.直接输入频率控制字或输出频率。

四、实验仪器：计算机1台；QUARTUS II软件一套；试验箱1台。

五、方法步骤：1.绘制ASM图；阅读实验要求，分析实验过程，然后绘制ASM图如下页：2. 建立一个工程；打开QUARTUS II 软件，Files → New Project Wizard → 选择储存路径→ next → next → 选择芯片Cyclone II EP2C5T144C8 → next → finish 。

3. 编写累加器的VHDL 文件,并将其转换成图形文件；①Files → New → VHDL File → 开始编写程序； ②经过编写后，进行编译(Tools → Compiler Tool →Strart),改错，再编译，改错直至编译成功，保存文件名为“dds1.vhd ”；程序如下:library ieee;library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity dds1 isport(m:in std_logic_vector(19 downto 0);cp,r:in std_logic;q:out std_logic_vector(7 downto 0));end dds1;architecture z of dds1 issignal t:std_logic_vector(22 downto 0);signal n:std_logic_vector(22 downto 0);beginprocess(cp)beginn<="000"&m;if cp'event and cp='1' thenif r='1' thent<="00000000000000000000000";elsif t+n>8388607 thent<="00000000000000000000000";elset<=t+n;end if;end if;q<=t(22 downto 15);end process;end z;③编译通过以后，File → Create/Update → Create Symbol Files For Current File。

简易波形发生器

题目：简易波形发生器的设计设计理念：利用单片机AT89C51采用程序设计方法产生锯齿波、正弦波、矩形波，三角波四种波形，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。

通过键盘来控制四种波形的类型选择，使用按键开关调节频率变化，并通过数码管显示，系统大致包括信号发生部分、数/模转换部分以及数码管显示部分三部分，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。

1.信号发生电路方案论证方案一：通过单片机控制D/A，输出四种波形。

优点：此方案电路简单、成本低。

缺点：输出的波形不够稳定，抗干扰能力弱，不易调节。

方案二：使用锁相频率合成方法。

通过芯片IC145152，压控振荡器搭接的锁相环电路输出稳定性极好的正弦波，再利用过零比较器转换成方波，积分电路转换成三角波。

缺点：此方案，电路复杂，干扰因素多，不易实现。

方案三：利用MAX038芯片组成的电路输出波形。

MAX038是精密高频波形产生电路，能够产生准确的三角波、方波、正弦波三种周期性波形。

但此方案成本高，程序复杂度高。

以上三种方案综合考虑，选择方案一。

2.单片机的选择论证方案一：AT89C51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。

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。

但其价格较贵以上两种方案综合考虑，选择方案一。

3.显示方案论证方案一：采用LED数码管。

LED数码管由8个发光二极管组成，每只数码管轮流显示各自的字符。

使用数码管显示编程较易。

方案二：采用LCD液晶显示器1602。

波形发生器的设计

正文1 选题背景波形发生器又名信号源,广泛应用于电子电路、自动控制和科学试验等领域;雷达、通信、宇航、遥控遥测技术和电子系统等领域都随处可见波形发生器的应用;如今作为电子系统心脏的信号源的性能很大程度上决定了电子设备和系统的性能的提高,因此随着电子技术的不断发展,现今对信号源的频率稳定度、频谱纯度和频率范围以及信号波形的形状提出越来越高的挑战;指导思想利用NE555构成多谐振荡器产生方波,根据LM324输出的锯齿波分别通入低通滤波器和高通滤波器就可以输出正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ;方案论证方案一：使用NE555芯片构成多谐振荡器,输出方波,通过锯齿波发生电路产生锯齿波,然后通过一个KHz f H 10=的低通滤波器,通过滤波产生一次,8KHz 到10KHz 的正弦波,然后再让锯齿波通过一个24KHz~30KHz 的带通滤波器,输出三次正弦波;其中滤出三次谐波的理论依据是,由于锯齿波是一个关于t 的周期函数,并且满足狄里赫莱条件：在一个周期内具有有限个间断点,且在这些间断点上,函数是有限值；在一个周期内具有有限个极值点；绝对可积;方案二：使用功放构成文森桥式震荡电路,产生出8KHz~10KHz 的正弦波;接着是用NE555芯片,搭建出施密特触发电路,产生脉冲波输出；将脉冲波分别输入一个KHz f H 10=的低通滤波器和24KHz~30KHz 的带通滤波器电路中,产生一次和三次正弦波;最初方案设计的大体思路在方案一和方案二之间犹豫不决,于是将两个电路的大体电路都进行了简单的设计,发现方案二存在很多的问题很难解决;问题一：如果使用文森桥式震荡器产生正弦波,改变震荡频率就需要改变RC 常数,要同时改变两个R 在实际电路中,同时改变两个电容的值是很复杂的,而且这样也无法得到一个8KHZ~10KHz的连续的频率,需要双滑动变阻器并且要保证滑动变阻器改变的值完全相同,有一定困难;问题二：NE555芯片搭建出来的是一个简单的施密特触发器,输入正弦波之后,输出的脉冲波的占空比是不可以调整的,不满足实验要求的占空比可调的条件;要是施密特触发器产生的脉冲波的占空比可调会是该电路进一步复杂化;问题三：LM324芯片的功放不够,由于有600负载电阻的限制,输出波形的峰峰值不能简单的通过电阻的分压来实现;鉴于方案二存在的问题能以解决,我们就确定选择方案一的整体思路进行方案的设计;基本设计任务用555 定时器和四运放LM324 设计并制作一个频率可变的、能够同时输出脉冲波、锯齿波、正弦波I 和正弦波II 的波形产生电路;1四通道同时输出;每通道输出脉冲波、锯齿波、正弦波I 和正弦波II 中的一种波形,通道负载电阻均为600 欧姆;2四通道输出波形的频率关系为1：1：1：3三次谐波;脉冲波、锯齿波、正弦波I 输出频率范围为8kHz~10kHz,正弦波II 的输出频率范围为24kHz~30kHz;输出波形无明显失真;3频率误差不大于10%,通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于5%;2 电路设计工作原理NE555构成了多谐振荡器,内部可以产生脉冲波和锯齿波,将锯齿波经过LM324一个比例运算放大电路,就可以得到所需的锯齿波;然后让锯齿波输出分别通入由LM324组成的低通滤波器电路和高通滤波器电路,就可得到一次正弦波和二次正弦波;3 各主要电路及部件工作原理脉冲波产生电路脉冲波由NE555芯片搭建的多稳态谐振器振动产生,频率可调,为KHz10;参考8~KHzNE555芯片使用手册可知,芯片输出波形的峰峰值为10V左右;使用Multisim仿真的脉冲波产生电路如下图1所示;图1 脉冲波发生电路利用软件进行波形的仿真,得到脉冲波的图形如图2所示图2 脉冲波仿真波形锯齿波发生电路在锯齿波发生电路的设计中,原始方案是采用教材中的锯齿波发生电路,是通过调整积分电路的正向和反向时间常数的不同,对输入信号的脉冲波进行积分产生锯齿波该电路是需要二极管的;开始是按照这个思路进行仿真的;因为要同时调整正向和反向积分的时间常数,于是我们就想可以在调整脉冲波的输出频率的时候,只改变高电平或者低电平的持续时间,然后在锯齿波发生电路中选取合适的电容值,然后就可以讲正向或者反向的电阻值固定,只改变另一方向的电阻值就可以了;见图3是该方案的仿真电路图3 锯齿波产生电路见图1,是用NE555产生出脉冲波,然后通过锯齿波产生电路,这里仿真没有选择功放为LM324,未考虑600的负载电阻以及输出的峰峰值;脉冲波和锯齿波发生电路的参数取值如下根据NE555芯片的使用手册,有以下有用公式：根据以上的公式,就可以计算出理论上的各种参数：在对锯齿波进行仿真的时候,发现波形有些失真,上网查阅资料后得知要是RC 常数跟脉冲波的时间相匹配才行;去锯齿波发生电路的参数选择及计算过程如下：如图1所示,1R 为一个ΩK 9电阻和一个ΩK 3电位器组成,2R 取Ω700仿真结果见图4的锯齿波;图4 锯齿波仿真波形从图4的波形中算出锯齿波的峰峰值为由于要求负载电阻为Ω600,不能直接进行分压来控制峰峰值为V 1,再用功放来满足峰峰值的要求的话,LM324的四功放无法满足整个电路的需求,因此这种锯齿波的单元电路就被放弃了,需要进行改进;查阅资料发现了在NE555芯片构成的脉冲波发生电路中就有锯齿波,只需要在该处输出,然后调整峰峰值便可以得到要求的锯齿波;改进后的电路仿真图如下图5;图5 改进后的脉冲波和锯齿波发生电路改进后的电路对脉冲波发生电路的参数也进行了调整,让脉冲波的占空比接近一半;锯齿波发生电路是一个反向比例运算电路,由公式参数的选择如下：对该电路进行软件仿真得到理论上的锯齿波波形,见图6;图中另一个波形是NE555芯片的输出波形;图6 改进电路后的脉冲波和锯齿波的仿真波形得到的锯齿波的峰峰值约为V 1,频率与NE555芯片产生的脉冲波频率保持一致,满足实验要求,就完成了锯齿波波形发生电路的理论设计;正弦波发生电路在电路的设计初期,一次正弦波,也就是KHz 8~KHz 10的正弦波发生电路是采用的是截止频率为KHz f c 10=的二阶压控电压源低通滤波器,电路图见下图图7 二阶压控电压源低通滤波器原理图根据截至频率KHz f c 10=,查图确定电容的标称值图8 二阶压控电压源低通滤波电路参数选取参考图取nF C 3.3=查表确定电容1C 的值,以及1=K 时对应的电阻;表1 -1 二阶压控电压源低通滤波器参数表因为低通滤波器的输入直接从锯齿波发生电路的输出端引入,峰峰值为V 1,所以将上列阻值乘以计算出来的K 值进行电路仿真后电路图如图图9 二阶压控电压源低通滤波器仿真电路图9下部分就是二阶压控电压源低通滤波器电路一次正弦波产生电路,蓝色的线分别是滤波器的输入和输出端,其中输入端是锯齿波发生电路的输出端,即输入峰峰值为V 1的锯齿波;仿真的波形如下图9所示图10 一次正弦波仿真波形图中,上部分波形是输入的峰峰值为V 1的锯齿波,下部分是一次正弦波,频率与锯齿波保持一致,但是峰峰值没有达到实验要求的V 1,有所衰减;于是对电路的参数重新选择; 修改后的仿真电路图如下图11 改进后的二阶压控电压源低通滤波电路再次进行波形的仿真,结果如下图：图12 改进后的一次正弦波仿真波形从仿真结果可以发现,波形的峰峰值又超过了V 1,对电路进行理论分析,发现因为使用的单电源,偏置电阻ΩK 10影响了原本与地直接只有ΩK 10的3R 的阻值,串上了偏置电阻;根据二阶压控电压源电路的放大倍数公式341R R A v +=进行电阻的调整;取Ω=K R 1003得到的满足条件的峰峰值为V 1的一次正弦波;上面的波形是从锯齿波发生电路输出的锯齿波,下面的是经过低通滤波器之后产生的一次正弦波波形,两个波形的峰峰值单位都是Div V /5,可知波形在KHz KHz 10~8的仿真结果都满足实验要求;该部分的仿真设计就完成了;图13 一次正弦波仿真波形二次正弦波发生电路二次正弦波的电路的设计思路是通过一个通带为zKH的带通滤波器;设计z24KH30~该滤波器是采用的无限增益多路反馈MFB电路;该电路的电路图如下所示;图14 无限增益多路反馈电路原理图该电路有以下公式方便参数选择为了使通带更加平坦,应该尽量使Q值大,查二阶无限增益多路反馈带通滤波器设计用表表1-2 无限增益多路反馈电路参数选择表参数选择如下：仿真的电路图如下图所示：图15 无限增益多路反馈电路带通滤波器对电路进行波形仿真时发现,当接入一个波形发生器进行测试的时候,输出的波形不会随着输入信号的频率变化而变化,始终为z17KH左右,于是想到没有接输入信号,直接查看输入端和输出端的波形,结果如下：图16 无限增益多路反馈电路的自激振荡仿真波形仿真的波形图中上面的波形是A 端,即输入端的波形,下面的波形是输出端的波形,两个探针A/B 分别放在输入和输出端;这里没有输入的信号,输出却稳定在将近z 18KH ,可知电路产生了自激震荡;对电路进行改进,重新选取参数对电路的波形进行仿真,发现峰峰值比较小,与实验要求差距较大,由13232121202R R A C R R R R R w v -=+=，,可知,缩小1R 的值会使放大倍数v A 增大,而且对通带的中心频率0w 影响也较小;电容值取实验室有的电容nF C 3.3=;改进后的电路图如下所示图17 改进后的无限增益多路反馈电路对电路进行仿真,查看仿真出的波形结果如下图,由波形可以知道该电路产生的三次正弦波的频率是满足实验要求的,但是峰峰值没有达到要求的9V;两个波形的峰峰值单位分别是Div V /1和Div V /5图18 三次正弦波仿真波形4 原理总图图19 总体方框图5 元器件清单表1-3 元器件清单6 调试过程及测试数据或者仿真结果为使电路便于调试我们采用分块调试的方法;通电前检查电路安装完毕后,经检查电路各部分接线正确,电源、元器件之间无短路,器件无接错现象;仿真结果图20 总体仿真波形图实验结果分析观察示波器上显示波形,可以看出方波和锯齿波以及正弦波波形良好,没有失真现象,达到了课题的要求;7 小结本次实验时间较长,在仿真设计电路的阶段占了很大一部分时间,拖慢了实验进度;在电路仿真设计中,开始没有选取实验要求使用的LM324运放,导致在设计无限增益多路反馈电路时出现了自激振荡而找不到具体的原因;掌握了单电源的使用方法,以及对单电源电路的参数选择,以及尽量减小单电源偏执电路对原电路影响的方法;了解了运放的型号不同,参数会有所不同,会很大地影响电路仿真的结果;在实际电路的制作过程中,因为电阻、电容值的误差,实际需要进行参数的再次调整,而且有些电路焊接的影响在电路仿真阶段是无法预知的;8 体会通过这次课设使我学到了很新的东西,知道了怎样去设计电路、调试电路以及对电路进行修正,体会到了理论与实践的差异;课程设计虽然有点难．但是确实能锻炼我们对知识的掌握以及运用理论指实践的能力;当我一着手清理自己的设计成果,一种少有的成功喜悦即刻使倦意顿消．虽然这是我刚学会走完的第一步,也是人生的一点小小的胜利,然而它令我感到自己成熟的许多,通过课程设计,使我深体会到,干任何事都必须耐心,细致．通过这次课程设计,加强了我们动手、思考和解决问题的能力,同时也是我们懂得小心谨慎的重要性;参考文献1阎石.数学电子技术基础.清华大学.高等教育出版社.20062康华光.电子技术基础模拟部分.华中科技大学. 高等教育出版社.20063马全喜.电子元器件与电子实习.机械工业出版社.20064何杜成、袁跃进.电机-光电显示-改进应用电路.山东科学技术出版社.2007 5李志健. 数字电子技术基础实验任务书.陕西科技大学教务处.20076杨刚、周群.电子系统设计与实践.电子工业出版社.2004。

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。

简易波形发生器设计报告

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： 6学生：覃凤素指导教师：罗伟华2015年11月12 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，频率围为10Hz~100Hz ，V V8p-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）频率围：100Hz~1kHz,1kHz~10kHz ；（2）输出电压：方波V V24p-p ≤，三角波V V6p-p =，正弦波V V1p-p ≥；（3）波形特性：方波s tμ30r< (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。

单片机波形发生器设计

单片机波形发生器设计引言：波形发生器是一种电子仪器，可用于产生不同类型的电子波形。

在电子系统设计和实验中，波形发生器起着至关重要的作用。

传统的波形发生器通常有很多旋钮和开关，而现代的波形发生器则大多通过单片机或其他微控制器来实现。

本文将介绍如何通过单片机设计一个简单的波形发生器。

设计方案：1.硬件设计：单片机选择常见的8051系列单片机，因为其性能稳定、功能强大且易于编程。

可以使用Keil等集成开发环境进行程序编写。

电路主要由单片机、晶振、电源电路、按键和LCD显示屏组成。

2.基本波形发生：首先，我们需要设计一个能够产生基本波形的波形发生器。

单片机通过PWM（脉宽调制）技术来实现波形发生。

通过改变脉冲的占空比，可以产生不同频率的方波。

通过将方波依次通过RC滤波电路和运算放大器，可以得到正弦波和三角波。

运算放大器可以选择常见的OPA2134等。

3.频率调节和触发方式：波形发生器需要能够实现频率的调节和触发方式的选择。

频率的调节可以通过旋钮或按键来实现。

可以通过改变控制单片机的定时器参数来改变频率。

触发方式可以选择为外部触发或内部触发，通过开关来实现切换。

4.显示：为了方便用户观察波形，我们可以在电路中添加LCD显示屏。

通过编写程序，可以在显示屏上实时显示波形的参数和波形形状。

5.扩展功能：在基本波形发生器的基础上，可以进一步扩展功能。

例如，可以添加DAC芯片，实现更精确的波形输出。

还可以通过增加存储器，实现波形的存储与回放。

另外，还可以添加数字接口，实现与计算机的通信和控制。

总结：通过单片机设计的波形发生器具有灵活性和可扩展性强的优点。

通过改变软件程序，可以实现不同类型的波形输出，满足不同实验和设计的需求。

注：本文中字数未满1200字，请根据实际需要进行补充。

基于LM324的简易波形发生器

目录摘要 (1)一、课程设计的目标和设计的任务 (1)1.1设计培养的目标 (1)1.2设计任务 (1)1.3课程设计的要求及技术要求 (2)二、电路设计原理方案及电路图 (2)2.1设计方案及电路图 (2)2.2Multisim 仿真结果 (3)三、电路板的制作 (4)四、电路的安装与调试 (4)五、波峰焊、回流焊 (5)5.1波峰焊 (5)5.2回流焊 (6)六、心得体会 (6)附录：仪器仪表及元件清单 (7)摘要在电子系统中，经常要使用到方波、三角波等波形的波形信号产生电路，常用于产生各种电子信号，完成电子系统间的通信以及自动测量和自动控制等系统中。

本系统采用LM324集成运放芯片，外加电阻、电容等元器件调整、滤波，构成简易波形发生器。

该波形发生器具有效率高、体积小、重量轻，输出稳定，能产生方波、三角波和正弦波等电子信号，可以作为其它电子系统的信号发生模块电路。

一、课程设计的目标和设计的任务1.1设计培养的目标1、总体目标：本课程的目标是让学生在掌握模拟和数字电子技术的基础上，通过典型实践题目的设计与实现，使其加深对模拟和数字电子技术知识的理解，初步掌握现代电子系统的设计方法和调试方法，培养分析、解决实际问题的能力，提高工程设计的技能。

2、知识目标：（1）熟悉各种模拟电路和数字电路的内容；（2）按要求完成整个电路的分析和设计；（3）对整个系统制作和调试；3、能力目标：（1）能熟练掌握操作万用表、信号发生器、示波器、稳压电源等常用电子仪器仪表；（2）能熟练查阅常用电子元器件和芯片的规格、型号等资料；（3）能熟练运用线路板设计软件制作电路图；（4）完成电路板制作和硬件连接，并学会排错、解决故障；1.2设计任务在电子系统中，经常要使用到方波、三角波等波形的波形信号产生电路，常用于产生各种电子信号，完成电子系统间的通信以及自动测量和自动控制等系统中。

本系统采用LM324集成运放芯片，外加电阻、电容等元器件调整、滤波，构成简易波形发生器。