占空比可调的方波函数发生器硬件电路设计
占空比可调的方波振荡电路工作原理及案例分析
占空比可调的方波振荡电路工作原理及案例分析参考电路图5.12所示，测试电路，计算波形出差频率。
电容图5.12 方波发生电路(multisim)通过上述电路调试，发现为方波发生器。
一、电路组成如图5.13，运算放大器按照滞回比较器电路进行链接，其输出只有两种可能的状态：高电平或低电平，所以电压比较器是它的重要组成部分；因为产生振荡，就是要求输出的两种状态自动的产生相互变换，所以电路中必须引入反馈；因为输出状态应按一定的时间，间隔交替变化，即产生周期性的变化，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间。
电路组成：如图所示为矩形波发生电路，它由反相输入的滞回比较器和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。
电压传输特性如图6.8所示：U 0U NU P U zU cR 3R 2R 1R图5.13方波发生电路二、工作原理从图5.13可知，设某一时刻输出电压U O =+U Z ，则同相输入端电位U P =+U T 。
U O 通过R 对电容C 正向充电。
反相输入端电位U N 随时间t 增长而逐渐升高，当t 趋近于无穷时，U N 趋于+U z ;当U N =+U T ，再稍增大，U O 就从+U Z 越变为-U Z ，与此同时U p 从+U T 越变为-U T 。
随后，U O 又通过R 对电容C 放电。
反相输入端电位U N 随时间t 增长而逐渐降低，当t 趋近于无穷时，U N 趋于-U Z ；当U N =-U T ，稍减小，U O 就从-U Z ，于此同时，U p 从-U T 跃变为+U T ,电容又开始正向充电。
上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。
三、波形分析及主要参数由于矩形波发生电路中电容正向充电与反向充电的时间常数均等于R3C,而且充电的总幅值也相等因而在一个周期内U O =+U Z 的时间与U O =-U Z 的时间相等，U O 对称的方波，所以也称该电路为对称方波发生电路。
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。
占空比可调方波发生器
东北石油大学课程设计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学生姓名学生学号指导教师2012年3 月19日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学号一、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。
二、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] 频率可调，用一个变阻器来调整波形的频率，频率调节范围为20Hz~2000Hz[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]何立民.MCS51单片机应用系统设计[M].北京：北京航空航天大学出版社,2003.[2]徐君毅.单片微型机原理与应用[M].上海：上海科技出版社,1995[3]公茂法.单片机人机接口实例集[M].北京：航空航天大学出版社,1998.[4]沈红卫.基于单片机的智能系统设计与实现[M].北京：电子工业出版社,2005.[5] 李广弟，朱月秀等.单片机基础[M].北京：北京航空航天大学出版社,2003.完成期限2012.3.19至2012.3.30指导教师专业负责人2012年3月19 日目录第1章绪论 (3)1.1 设计内容 (3)1.2 设计基本要求 (3)第2章总体方案论证与设计 (3)2.1 方案论述 (4)2.2 方波发生器的硬件组成框图 (4)第3章系统硬件设计 (5)3.1 最小单片机系统 (5)3.2 小键盘接口电路 (6)3.3 LED显示电路 (6)第4章系统的软件设计 (8)4.1 主程序 (8)4.2 系统初始化子程序 (8)4.3 显示子程序 (8)4.4 键盘扫描程序 (9)4.4 定时中断子程序 (11)第5章系统调试与测试结果分析 (12)5.1 硬件调试 (12)5.2 软件调试 (12)结论 (13)参考文献 (14)附录1 程序 (15)附录2 仿真效果图 (18)第1章绪论单片机集成度高、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”。
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。
占空比可调的方波振荡电路工作原理及案例分析
占空比可调的方波振荡电路工作原理及案例分析方波振荡电路是一种常见的信号发生器，其主要原理是利用RC（电容电阻）网络来产生周期性的方波信号。
在方波振荡电路中，通过不断充放电的过程，可以产生具有可调节占空比的方波信号。
本文将介绍方波振荡电路的工作原理，并通过案例分析来进一步说明其应用。
一、方波振荡电路的工作原理方波振荡电路通常由信号源、比较器和反馈网络组成。
信号源产生一个周期性的信号输入到比较器中，比较器将信号与一个特定的阈值进行比较，然后输出一个相应的方波信号。
反馈网络通过将一部分输出信号反馈到输入端来实现自激振荡。
在方波振荡电路中，一个常见的结构是基于RC多谐振荡器。
在这种电路中，RC网络实现了信号的充放电过程，从而产生周期性的方波波形。
通过调节RC的参数（如电容和电阻的数值），可以实现方波信号的占空比调节。
当RC网络的时间常数足够短时，振荡频率可以达到几十千赫兹以上。
二、方波振荡电路的案例分析为了更好地理解方波振荡电路的工作原理，我们可以通过一个具体的案例来进行分析。
假设我们需要设计一个可调节占空比的方波振荡器，其频率为1kHz，占空比可在20%至80%之间调节。
首先，我们可以选择合适的电容和电阻数值来构建RC振荡网络。
通过计算公式得知，当频率为1kHz时，RC的时间常数应为1ms。
因此，我们可以选择一个1000pF的电容和一个1kΩ的电阻来构建RC网络。
接下来，我们需要设计一个比较器电路来实现方波信号的输出。
可以选择一个双稳态触发器作为比较器，并通过一个可调节的电位器来调节阈值电压，从而实现占空比的调节。
最后，将反馈网络连接到输出端，实现自激振荡。
通过对反馈电阻和电容进行调节，可以实现振荡频率和占空比的微调。
通过上述步骤，我们可以设计一个可调节占空比的方波振荡器，用于实现特定频率和波形要求的信号发生。
这种方波振荡器在许多领域都有广泛的应用，如通信、测试仪器、音频处理等。
总之，方波振荡电路是一种常见的信号发生器，通过RC网络和比较器来实现周期性的方波输出。
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 。
设计并实现占空比可调的信号发生器
目录1 仿真软件介绍 (1)1.1 Proteus软件介绍 (1)1.2 Keil软件介绍 (1)2 设计原理和方案 (1)2.1方案的选择和设计 (1)2.2 设计原理 (2)2.3 系统硬件线路图设计图 (3)2.3.1 51单片机介绍 (3)2.3.2 LCD1602简介 (4)2.3.3 系统硬件电路简介......................... 错误！未定义书签。
3系统软件设计........................................ 错误！未定义书签。
3.1 主程序 (6)3.2 系统初始化子程序 (6)3.3 键盘扫描程序 (7)3.4 系统的资源分配表 (7)3.5 源程序 (8)4 系统软件仿真 (13)5 性能分析 (15)5.1定时器中断分析 (15)5.2系统性能分析 (15)5.3误差分析 (15)6 心得体会 (16)7 参考文献 (17)1 仿真软件介绍1.1 Proteus软件介绍Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。
它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还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。
虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。
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8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。
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 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 281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。
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。
频率占空比可调的方波发生器PPT课件
2011.5.5
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2
实现功能
• 此设计主要为产生频率、占空比可调的方波信号。 • 频率、占空比的输入信号（即调解旋钮）主要有AD采集
完成，对两路AD通道分别进行频率、占空比的采集（实 际上是转换为电压值来进行采集）。 • 将采集到的值送入到ADC12模数转换模块，使用软件对 ADC12模数转换模块的相关寄存器进行设置，采集的信号 经ADC12模数转换模块处理后转换为数字值反馈给定时器 A模块（也可以说是PWM波模块）。 • 再对定时器A模块进行软件编程来产生所需（一定占空比、 一定频率范围的）PWM波形，最后再对IO口定义引脚功 能，使其将波形输出送入数字示波器显示。
2011.5.5
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频率占空比可调的方波发生器
制作：朱静、丁思龙 电气与自动化工程学院
2011.5.5
2011.5.5
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1
系统简介
• 本次设计主要将MSP430F149作为核心控 制器，利用其强大的功能，包括ADC12模 数转化模块、定时器A模块，来产生一定频 率范围内频率可调、占空比可调的方波信 号， 并通过1602显示方波频率与占空比。
2011.5.5
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系统硬件设计结构
电源稳压模块 USB 7805
2011.5.5
MSP430单片机 ADC数模转换模块
PWM模块
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4
系统软件设计结构
频率
AD2 占空比
ADC12
定时器A
PWM模块 I/O端口
LCD 1602
2011.5.5
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5
频率占空比可调的方波发生器
演示结束！
谢谢！
基于proteus的占空比可调的方波和三角波发生器设计报告书
基于proteus的占空比可调的方波和三角波发生器设计报告书武汉理工大学《基础强化训练》课程设计说明书摘要Proteus是一个完整的嵌入式系统软硬件设计仿真平台，其中我们经常用的ISIS为功能强大的原理布线工具，ARES PCB设计为PCB设计系统，由于其强大的功能，灵活方便的使用方法，越来越受到电子工程师的青睐，其最大的特色在于可以提供嵌入式系统单片机应用系统、ARM应用系统的仿真实验，这也是其它任何仿真软件无力所及的。
这次基础强化，我们将用proteus实现占空比可调的方波信号发生器的仿真设计及实验。
关键字: proteus，占空比可调，方波发生器I武汉理工大学《基础强化训练》课程设计说明书 1 proteus软件简介及应用1.1 proteus软件介绍Proteus是一个完整的嵌入式系统软硬件设计仿真平台，其中我们经常用的ISIS为功能强大的原理布线工具，ARES PCB设计为PCB设计系统，软件已有近20年的历史，在全球拥有庞大的企业用户群，是目前唯一能够对各种处理器进行实时仿真、调试与测试的EDA工具，真正实现了在没有目标原型时就可对系统进行设计、测试与验证。
由于Proteus软件包括逼真的协同仿真功能，得到了包括剑桥大学在内的众多大学用户作为电子学或嵌入式系统的课程教学、实验和水平考试平台。
目前，Proteus在国内单片机开发者及单片机爱好者之中已开始普及，有很多开发者已经开始用此开发环境进行仿真。
Proteus 软件性能完善而且功能强大，使用起来也非常方便，充分考虑了人机之间的交互，采用了windows应用界面，对操作者来说容易上手，它是一种功能强大的电子设计自动化软件，提供智能原理图设计系统、SPICE模拟电路、数字电路及MCU器件混合仿真系统和PCB设计系统功能。
其不仅可以仿真传统的电路分析实验、模拟电子线路实验、数字电路实验等，而且可以仿真嵌入式系统的实验，其最大的特色在于可以提供嵌入式系统（单片机应用系统、ARM 应用系统）的仿真实验，这也是其它任何仿真软件无力所及的。
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。
占空比可调的方波振荡电路工作原理及案例分析
占空比可调的方波振荡电路工作原理及案例分析参考电路图5.12所示，测试电路，计算波形出差频率。
电容图5.12 方波发生电路(multisim)通过上述电路调试，发现为方波发生器。
一、电路组成如图5.13，运算放大器按照滞回比较器电路进行链接，其输出只有两种可能的状态：高电平或低电平，所以电压比较器是它的重要组成部分；因为产生振荡，就是要求输出的两种状态自动的产生相互变换，所以电路中必须引入反馈；因为输出状态应按一定的时间，间隔交替变化，即产生周期性的变化，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间。
电路组成：如图所示为矩形波发生电路，它由反相输入的滞回比较器和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。
电压传输特性如图6.8所示：U 0U NU PU z U c R 3R 2R 1R图5.13方波发生电路二、工作原理从图5.13可知，设某一时刻输出电压U O =+U Z ，则同相输入端电位U P =+U T 。
U O 通过R 对电容C 正向充电。
反相输入端电位U N 随时间t 增长而逐渐升高，当t 趋近于无穷时，U N 趋于+U z ;当U N =+U T ，再稍增大，U O 就从+U Z 越变为-U Z ，与此同时U p 从+U T 越变为-U T 。
随后，U O 又通过R 对电容C 放电。
反相输入端电位U N 随时间t 增长而逐渐降低，当t 趋近于无穷时，U N 趋于-U Z ；当U N =-U T ，稍减小，U O 就从-U Z ，于此同时，U p 从-U T 跃变为+U T ,电容又开始正向充电。
上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。
三、波形分析及主要参数由于矩形波发生电路中电容正向充电与反向充电的时间常数均等于R3C,而且充电的总幅值也相等因而在一个周期内U O =+U Z 的时间与U O =-U Z 的时间相等，U O 对称的方波，所以也称该电路为对称方波发生电路。
占空比可调的方波产生器设计报告
占空比可调的方波产生器设计姓 名学 号 院、系、部 班 号 完成时间※※※※※※※※※ ※※※※※※※※※※※※※※※2013级模拟电子技术课程设计摘要本实验就是运用555定时器的波形产生与转换功能，与占空比可调的方波产生电路相组合，简单而方便的制成了占空比可调的方波产生器。
此占空比可调的方波产生器，结构简单，电路清晰，功能一目了然，符合制作的要求，完全达到了理论到实践的过度。
是我的实践动手能力得到了加强，同样使我的理论知识更加扎实和牢固。
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。
关键字：占空比频率NE555方波目录第1章设计任务与要求 (1)第2章设计方案及原理框图 (1)2.1 分析用555定时器设计的方案 (1)2.2 利用555定时器设计方波的原理电路 (2)第3章单元电路设计与参数计算 (3)第4章电路图及波形图 (4)第5章仿真与调试 (6)第6章结论与心得 (7)参考文献 (7)第1章 设计任务与要求深刻体会方波的产生；掌握方波函数发生器的设计原则；掌握电子系统的一般设计方法；掌握方波函数发生器的设计原理；理解555定时器的工作原理；掌握多谐振荡器的设计原理；熟练运用Multisim 仿真软件和仿真电路；利用555定时器的波形的产生与变换的功能，与占空比可调的方波产生电路相组合，制成占空比可调的方波产生器，完成学习要求。
提高综合运用所学的模电数电知识指导动手实践能力，为以后设计和工作打下坚实的基础。
对于设计要求是设计一个占空比可调的方波发生器；其占空比调节范围为：min D =%3.8；max D =%7.91。
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
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。
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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
所用器件名称型号及大小个数
电阻1k 3个
滑动变阻器10k 1个
二极管1N4148 2个
555定时器NE555 1个
电容1μF 1个
10μF 1个
电源VDD 12v 1个
导线—若干
焊接板—1个
电烙铁—1个
示波器—1个
万用表—1个
表1
2、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。
当V6<V A、V2<V B时，VC1=1、VC2=0，故触发器被置1，Vo为高电平，同时TD截止。
所得到功能表如下：
输入输出阈值输入V6触发输入V2复位Rd 输出V o 放电管状态Td X X X 0 导通
<V A<V B 1 1 截止
>V A>V B 1 0 导通
<V A>V B 1 不变不变
表2 555定时器的功能表
2.2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的电路图
（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。
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R A、D1对其充电，充电时间t充=0.7R A C。
压充到阈值电平2/3 VDD时，555复位，3脚转呈低电平，此时C通过D l、R B、555内部的放电管放电，放电时间t放=0.7R B C。
则振荡周期为T=t充+t放。
占空比：D=t充/T=R A/R A+R B频率：f=1/T≈1.43/(R A+R B)C
2.3、电路组装及测试
2.3.1、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。
焊接过程中要边焊边检查，防止漏焊、连焊。
2.3.2、电路调试
检查电路中各个元件是否接的可靠、大小是否合理，特别是NE555必须接正确。
在一切都正常的情况下，给电路提供+12v电源，此时立即触摸NE555是否发烫，若发烫应立即断电。
若NE555没有发烫，则说明NE555工作正常，这时开始实验数据测试。
通过示波器观察NE555输出的方波信号。
依据555定时器的工作原理调节电位器以改变阈值电压，调节充放电的时间，实现在周期不变的情况下，改变占空比。
观察结束后，断电。
2.3.3、焊接出现的问题
（1）焊接出现短路现象：原因是电路连接导线的时候，导线连接到一起导致短路了；
（2）有各点间虚焊，焊接不成功，直接影响电路板的使用；
（3）由于电烙铁温度过高，导致元器件受损，不能正常使用；
（4）剥离导线的时候，导线里面的细铜线特别容易断，影响连接。
3、实验内容及数据
3.1、设计内容及任务
（1)内容：①给出集成电路芯片的主要技术参数,熟悉555芯片各引脚的功能,并逐个说明；
②简要说明电路的工作原理及本电路能达到的实用功能。
（2任务：①设计电路原理图；
②用555芯片、二极管、电阻等器件设计占空比可调的方波信号发生器，并在实验室提供的设备上安装电路并模拟运行。
3.2、实验数据
（1）仿真电路图
图3 Multisim电路图
图4 实物图
（2）仿真结果
图5 占空比为50%的方波波形
图6 占空比小于50%的方波波形
图7 占空比大于50%的方波波形
（3）操做实验结果
图8 占空比为50%的方波波形
图9 占空比小于50%的方波波形
图10 占空比大于50%的方波波形
三、实验总结
为期两周的课程设计具有很大的意义。
它的意义很广泛，但是对我们而言，其中最重要的一个功能在于，运用课堂上学习的基础理论知识，检验我们课堂的学习成果，看一看课堂学习与实际动手操作之间的距离，并通过综合分析，找出学习中存在的不足，以便以后更好的完善学习计划。
这次课程设计，我负责的是焊接，虽然之前有上过电子工艺实训课，学习了焊接的知识，但是这次焊接过程中还是遇到了一些问题。
比如：电弧拉得太长，融化的金属不能及时填补融化的缺口；焊丝停留的时间过长导致两点之间连在一起；经过查阅资料改正了错误，真正认识到动手操作不同于理论知识的意义。
通过这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。
而且通过此次课程设计，我们不但知道了以前不知道的理论知识，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。
在这次课设中，更是让我认识到，团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。
为期两周的课程设计结束，我们所学到的，想到的，远远不止在课堂上能做到的。
通过这次课程设计，不仅让我们掌握我们所学的理论知识，更是提高了我们实际动手操作的能力。
做完这次试验，我们只有在以后的时间里更加努力学习理论知识，利用自己的课余时间充实自己，争取在下一次设计中发挥更好的水平。
最后，理论结合实际，是亘古不变的真理。
四、参考文献
[1]谢嘉奎《电子线路》（线性部分）
[2]康光华《电子技术基础》（数字部分）
课程设计评语
课程设计成绩指导教师
（签字）年月日。