实用信号源的设计和制作
历届电子设计大赛题目(一至六)1994-2003
第一届（1994年）全国大学生电子设计竞赛题目题目一简易数控直流电源一、设计任务设计出有一定输出电压范围和功能的数控电源。
其原理示意图如下：二、设计要求1．基本要求（1）输出电压：范围0～＋9.9V，步进0.1V，纹波不大于10mV；（2）输出电流：500mA；（3）输出电压值由数码管显示；（4）由“＋”、“－”两键分别控制输出电压步进增减；（5）为实现上述几部件工作，自制一稳压直流电源，输出±15V，＋5V。
2．发挥部分（1）输出电压可预置在0～9.9V之间的任意一个值；（2）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V不变）；（3）扩展输出电压种类（比如三角波等）。
三、评分意见项目得分基本要求方案设计与论证、理论计算与分析、电路图30实际完成情况50总结报告20 发挥部分完成第一项 5完成第二项15完成第三项20题目二多路数据采集系统一、设计任务设计一个八路数据采集系统，系统原理框图如下：主控器能对50米以外的各路数据，通过串行传输线（实验中用1米线代替）进行采集的显示和显示。
具体设计任务是：（1）现场模拟信号产生器。
（2）八路数据采集器。
（3）主控器。
二、设计要求1．基本要求（1）现场模拟信号产生器：自制一正弦波信号发生器，利用可变电阻改变振荡频率，使频率在200Hz～2kHz范围变化，再经频率电压变换后输出相应1～5V直流电压（200Hz对应1V，2kHz对应5V）。
（2）八路数据采集器：数据采集器第1路输入自制1～5V直流电压，第2～7路分别输入来自直流源的5，4，3，2，1，0V直流电压（各路输入可由分压器产生，不要求精度），第8路备用。
将各路模拟信号分别转换成8位二进制数字信号，再经并/串变换电路，用串行码送入传输线路。
（3）主控器：主控器通过串行传输线路对各路数据进行采集和显示。
采集方式包括循环采集（即1路、2路……8路、……1路）和选择采集（任选一路）二种方式。
实用新型专利申请书(集成电路)
名称：一种同时匹配的低噪声放大器说明书摘要本实用新型公开了一种同时匹配的低噪声放大器(Low Noise Amplifier-LNA)，特别涉及一种应用在集成电路(Integrated Circuit)设计中的同时匹配的低噪声放大器。
本实用新型首先通过一个源简并电感(Source Degeneration Inductance)串联在MOS 晶体管的源极以提供串联负反馈效应，使得MOS 管栅极的输入阻抗in Z 和噪声最优源阻抗opt Z 满足*in opt Z Z ；然后利用一个L 型输入匹配网络，将MOS 管的栅极匹配到信号源，从而使得本低噪声放大器的输入级同时实现了噪声匹配和功率增益匹配，不仅能够达到低噪声放大器的最小噪声系数min NF ，而且实现了功率的最大传输；最后利用一个L 型输出匹配网络，实现MOS 管的漏极与负载之间的匹配。
本实用新型能够利用功耗约束噪声优化技术(Power-Constrained Noise Optimization Technique)选择MOS 管M1的适当尺寸，在功耗约束条件下实现低噪声放大器输入端的同时匹配。
摘要附图权利要求书1、一种同时匹配的低噪声放大器，其特征在于，用集成电路(Integrated Circuit)工艺实现，即将有源和无源元器件制作在同一块半导体基片上来实现低噪声放大器的设计，并且在输入级能够同时实现噪声匹配和功率匹配设计。
2、如权利要求1所述的一种同时匹配的低噪声放大器，其特征在于，包括：MOS 晶体管M1作为放大器件按照共源结构连接；源简并电感s L (Source Degeneration Inductance)连接在MOS 管的源极和地电位之间，其提供的串联负反馈效应使MOS 管栅极的输入阻抗等于或近似等于噪声最优源阻抗的共轭；电容1C 和电感1L 组成一个L 型输入匹配网络，其中一端与MOS 管栅极相连，另一端通过隔直电容c C 与信号源连接；电容2C 和电感d L 组成一个L 型输出匹配网络，其中一端与MOS 管漏极相连，另一端与负载连接；限流电阻d R 一端于电源dd V 相连，另一端与d L 相连；一个电流镜电路由晶体管M2、电阻器1R 和2R 组成，M2的栅极和漏极相连，源极接地电位，1R 的一端与电源Vdd 相连，另一端与M2的漏极相连，2R 的一端与M2的栅极相连，另一端连接在c C 和1L 的公共连接点上。
全国大学生电子设计竞赛培训系列教程
全国大学生电子设计竞赛培训系列教程《全国大学生电子设计竞赛培训系列教程——基本技能训练与单元电路设计》内容简介本书是全国大学生电子设计竞赛培训系列教程之一——《基本技能训练与单元电路设计》分册。
全书共7章，主要介绍了“全国大学生电子设计竞赛”的基本情况、设计竞赛命题原则及要求、历届考题的类型、考题所涉及的知识面和知识点、竞赛培训流程，以及赛前、竞赛期间的注意事项等内容；并较详细地讲解了电子竞赛制作的基础训练、单片机最小系统和可编程逻辑器件系统设计制作；最后介绍了单元电路的工作原理、设计与制作。
本书内容丰富实用，叙述简洁清晰，工程性强，可作为高等学校电子信息科学与工程类专业、电气工程及自动控制类专业的大学生参加“全国大学生电子设计制作竞赛”的培训教材，也可作为各类电子制作、详程设计、毕业设计的教学参考书，以及电子工程技术工程师的参考书。
前言全国大学生电子设计竞赛是由教育部高等教育司、信息产业部人事司共同主办的面向大学生、大专生的群众性科技活动，目的在于推动普通高等学校的信息电子类学科面向21世纪的课程体系和课程内容改革，引导高等学校在教学中培养大学生的创新意识、协作精神和理论联系实际的学风，加强学生工程实践能力的训练和培养，鼓励广大学生踊跃参加课外活动，把主要精力吸引到学习和能力培养上来，促进高等学校形成良好的学习风气，同时也为优秀人才脱颖而出创造条件。
全国大学生电子设计竞赛自1994年至今已成功举办了七届。
深受全国大学生的欢迎和喜爱，参赛学校、队和学生逐年递增。
全国大学生电子设计竞赛组委会为了组织好这项竞赛事，编写了电子设计竞赛获奖作品选编，深受参赛队员的喜爱。
有许多参赛队员和辅导教师反映，若能编写一部从基本技能训练、单元电路设计直至综合设计系列教程，那将是锦上添花。
2006年北京理工大学罗伟雄教授在湖南指导工作时也曾提出这个设想。
当时就得到了国防科技大学的领导和教员响应。
立即组建了“全国大学生电子设计竞赛培训系列教程编写委员会”。
C8051F020单片机完成16路信号源的输出
二、系统方案论证
本系统有 DA 输出部分、AD 反馈部分、串口输出部分组成，系统框图下：
URAT输 出
电脑上 位机
DA
单片机
AD
多路模 拟开关
跟随输 入
采样保 持部分
滤波电 路
放大部 分
16选1开 关
16路信 号输入
输出
1.单片机部分
图 1.系统流程图
单片机选用 C8051F020，是完全集成的混合信号系统级 MCU 芯片，具有 64
图 14.放大输出电路
图 15.仿真波形
5.串行通信方式的选择与上位机的选择
单片机通过 URAT 发送数据至上位机长采用以下 2 种方法即通过蓝牙或 TTL 转串口线将单片机数据发送到电脑上位机。其中由于蓝牙使用较为方便， 故采用集成蓝牙模块。上位机需要直观显示单片机发出数据，故采用 Serial_Digital_Scope V2。
系统集成与应用 实验报告
2013/2014 学年第 2 学期
学生姓名:
*杰
学 号：
*
学 院:
仪器与电子学院
专 业:
电子科学与技术
题 目 : 用 C8051F020 单片机完成 16 路信号源的输出
指导教师： 焦新泉 2014 年 5 月 15 日
一、 设计任务与要求
有源隔离型4-20mA信号变换电路
有源隔离型4-20mA信号变换电路的设计1、设计基本要求：1、电源供电24Vdc，输入电流4-20ma，输出电流4-20ma。
2、输出电流4-20ma带负载能力达到300欧姆。
3、电源供电24Vdc，输入电流4-20ma，输出电流4-20ma三者相互隔离。
4、输出电流跟踪输入电流变化，跟踪精度达到1%。
2、发挥部分：直接以PT100的电阻输入替代输入电流4-20ma电流，实现隔离型热电阻变送器功能。
即100欧电阻输入，输出4毫安，138.5欧姆电阻输入，输出20毫安。
具体电路请记笔记。
可参考：/more.asp?name=xinjihua&id=37300的相关资料提高题1：无源二线制隔离型4-20mA信号变换电路的设计1、无源供电，输入电流4-20ma负载能力达到500欧姆。
2、输入电流4-20ma，输出电流4-20ma。
3、输出电流4-20ma负载能力达到200欧姆。
4、输入电流4-20ma既作为信号传递，又作为设备供电电源。
5、输入电流4-20ma，输出电流4-20ma二者相互隔离。
下面是对“2009年全国大学生电子设计竞赛题目分析”请您参考。
这是北京理工大学一个电子竞赛组委会专家分析的情况，现跟您分享一下，如果需要什么资料可及时联系王浩。
首先，09年题目应该与往年差异不大。
无非是仪器类、电源类、放大器类、控制类等几大块。
所以现在老师用以前的训练模式给学生打基础应该没什么问题。
但有一下几点要注意：1、因为推荐全国都有笔试考核，笔试多数以电子基础、模电知识为主，所以09年全国题目应该会继续在模电题目上下功夫，而数字电路，因为现在出题难度、芯片功能等原因，可能会不再考。
2、频谱仪、信号发生器、相位仪等相关题目都基本出过，所以如果仪器类继续出题目的话，可能还是在原先的基础上加强功能或者增加难度，但是这类型题目出的次数都比较多，不怀疑换类型的可能。
仪器方面也要根据实验常用的仪器来判断哪些仪器在往年还没有涉及，而有可能当做新的方向来考核的,比如失真度仪什么的。
基于FPGA的实用多功能信号发生器的设计与制作
基于FPGA的实用多功能信号发生器的设计与制作基于FPGA的实用多功能信号发生器的设计与制作摘要多功能信号发生器已成为现代测试领域应用最为广泛的通用仪器之一，代表了信号源的发展方向。
直接数字频率合成(DDS)是二十世纪七十年代初提出的一种全数字的频率合成技术，其查表合成波形的方法可以满足产生任意波形的要求。
由于现场可编程门阵列(FPGA)具有高集成度、高速度、可实现大容量存储器功能的特性，能有效地实现DDS技术，极大的提高函数发生器的性能，降低生产成本。
本文首先介绍了函数信号发生器的研究背景和DDS的理论。
然后详尽地叙述了利用Verilog HDL描述DDS模块的设计过程，以及设计过程中应注意的问题。
文中详细地介绍了多种信号的发生理论、实现方法、实现过程、部分Verilog HDL代码以及利用Modelsim仿真的结果。
文中还介绍了Altera公司的DE2多媒体开发平台的部分功能及使用，并最终利用DE2平台完成了多功能信号发生器的大部分功能。
包括由LCD显示和按键输入构成的人机界面和多种信号的发生。
数字模拟转换器是BURR-BROWN 公司生产的DAC902。
该信号发生器能输出8种不同的信号，并且能对输出信号的频率、相位以及调制信号的频率进行修改设定。
关键词：信号发生器；DDS；FPGA；DE2Practical FPGA-based multi function signal generatordesign and productionAbstractMulti function signal generator has become the most widely used in modern testing field of general instrument, and has represented one of the development direction of the source. Direct digital frequency synthesis (DDS) is a totaly digital frequency synthesis technology, which been put forward in the early 1970s. Using a look-up table method to synthetic waveform, it can satisfy any requirement of waveform produce. Due to the field programmable gates array (FPGA) with high integrity, high speed, and large storage properties, it can realize the DDS technology effectively, increase signal generator’s performance and reduce production costs.Firstly, this article introduced the function signal generator of the research background and DDS theory. Then, it described how to design a DDS module by Verilog HDL, and introduced various signal occurs theory, method and the implementation process, Verilog HDL code and simulation results.This paper also introduces the function of DE2 multimedia development platform, and completed most of the functions of multi-function signal generator on DE2 platform finally. Including the occurrence of multiple signal and the man-machine interface which composed by LCD display and key input. Digital-to-analog converters is DAC902, which produced by company BURR-BROWN.This signal generator can output eight different kinds of signals, and the frequency of the output signal, phase and modulation frequency signal also can be modifyed.Key Words: Signal generator; DDS; FPGA; DE2目录论文总页数：34页1 引言 (1)1.1课题背景 (1)1.2国内外波形发生器的发展现状 (1)1.3本文研究的主要内容 (2)2 信号发生器原理 (2)2.1直接数字频率合成技术的基本原理 (2)2.2相位偏移控制 (3)2.3多种信号的发生 (3)2.3.1方波的发生 (3)2.3.2三角波发生 (4)2.2.3锯齿波发生 (4)2.3.4 PWM信号发生 (4)2.3.5 SPWM信号发生 (5)2.3.6 AM信号发生 (5)2.3.7 FM信号发生 (6)2.4DDS的特点 (7)2.4.1 DDS 的优点 (7)2.4.2 DDS 系统的缺点 (7)3 系统整体设计 (8)3.1硬件部分 (8)3.1.1 DE2实验板 (8)3.1.2 LCD模块 (9)3.1.2 DAC902 (11)3.2基于VERILOG的FPGA设计 (12)3.3软件工具 (12)3.3.1 Modelsim (12)3.3.2 Quartus (12)3.4系统设计 (13)3.4.1 系统初始化模块 (13)3.4.2按键模块和LCD模块 (13)3.4.3 RAM模块 (14)3.4.4数据转换模块 (15)3.4.5 DAC驱动模块 (15)3.4.6系统的运行 (15)4 VERILOG HDL代码实现与仿真 (15)4.1信号发生器模块 (15)4.1.1频率控制字和相位累加器 (15)4.1.2 相位偏移控制 (16)4.1.3正弦波发生模块 (17)4.1.4 方波发生模块 (17)4.1.5 三角波发生模块 (18)4.1.6 锯齿波发生模块 (18)4.1.7 PWM信号发生模块 (19)4.1.8 SPWM信号发生模块 (19)4.1.9 AM信号发生模块 (20)4.1.10 FM信号发生模块 (21)4.2按键输入模块 (22)4.3LCD显示模块 (23)4.4RAM模块 (24)4.5数据转换模块 (25)5 系统测试 (26)5.1控制及显示部分测试 (27)5.2输出频率测试 (27)5.3信号发生测试 (28)5.3.1 正弦波、方波、三角波、锯齿波测试 (28)5.3.2 PWM信号测试 (29)5.3.3 SPWM信号测试 (29)5.3.4 AM信号测试 (29)5.3.5 FM信号测试 (30)结论 (31)参考文献 (32)致谢...................................................... 错误!未定义书签。
实用信号源的设计和制作(严俊宇)
电子系统设计报告设计课题：实用信号源的设计和制作学院：机械与电子工程学院专业：自动化姓名：***学号：*********实用信号源的设计和制作一、设计任务及主要技术指标设计任务：在给定±15V电源电压条件下，设计并制作一个正弦波和脉冲波信号源。
设计要求：1．基本要求（1）正弦波信号源①信号频率：20Hz～20kHz步进调整，步长为5Hz,②频率稳定度：优于10-4③非线性失真系数≤3%（2）脉冲波信号源①信号频率：20Hz～20kHz步进调整，步长为5Hz②上升时间和下降时间：≤1μs③平顶斜降：≤5%④脉冲占空比：2%～98%，步进可调，步长为2%（3）上述两个信号源公共要求①频率可预置。
②在负载为600Ω时，输出幅度为3V。
③完成5位频率的数字显示。
2．发挥部分（1）正弦波和脉冲波频率步长改为1Hz。
（2）正弦波和脉冲波幅度可步进调整，调整范围为100mV～3V，步长为100mV。
（3）正弦波和脉冲波频率可自动步进，步长为1Hz。
（4）降低正弦波非线性失真系数。
二、本设计总体方案由于本设计要求不能采用专用信号发生芯片和可编程器件，并且要求达到的频率范围为20Hz～20KHz，为低频信号发生器，因此拟采用方法一，即由分立器件构建频率产生单元，产生振荡后再实现正弦波和脉冲波，这种方法有以下两种信号输出方案。
方案一：如图2.1所示。
图2.1 信号输出方案一方案二：如图2.2所示。
图2.2 信号输出方案二考虑电路结构和实现方便，拟采用方案二。
系统总体框图如图2.3所示。
所设计的信号发生器由振荡电路、稳幅电路、正弦波调幅电路、电压比较电路、脉冲波调幅电路组成。
频率产生单元由振荡电路和电压放大电路构成，能够产生频率可调的正弦波信号，正弦波信号的幅度调整后经电压比较器和脉冲调幅电路输出要求的脉冲波。
图2.3系统总体框图三、正弦波信号生成方案信号发生器的工作频率范围、频率稳定度、频率设置精度、相位噪声、信号频谱纯度是信号发生器性能的重要指标，都与频率产生单元有关，在本设计中频率产生单元首先生成正弦波信号，正弦波信号的频率大小直接影响后面脉冲波信号的步进，因此正弦波信号的产生方法十分重要。
电子设计竞赛(单片机应用)
在这类赛题中，单片机系统完成的主要功能有：
信号的输入、输出辅助控制； 信号的存储； 人机交互功能； 多机通讯功能等； 信号的处理过程由专用芯片或可编程器件完成。
B R T
单片机系统应用指导
3. 还有少量的赛题单片机系统仅起一个辅助作用，主要功能由 纯硬件电路完成，如：
放大器类的“测量放大器设计”、 “实用低频功率放大器设计”等。
B R T
单片机系统应用指导
B R T
单片机系统应用指导
5.
单片机系统通道设计
前向通道设计
前向通道是被测对象信号输出到单片机CPU信号输入的通道，其结构形式取 决于被测对象的环境和输出信号的类型、数量、大小等； 对于模拟量信号，应将小信号放大到能满足A/D转换、V/F转换要求的输入电 压； 对于频率信号和开关信号，能满足TTL电平要求时可直接接入单片机的I/O口、 扩展I/O口或中断入口，否则也应通过放大、整形变换成TTL电平的方波信号 后再送入单片机系统。
B R T
单片机系统应用指导
四、单片机系统硬件设计 单片机系统硬件设计 系统
1. 单片机系统组成
基本系统
（信号处理） 最小系统 基本系统扩展
单片机系统 通道接口
（信号传输）
前向通道 后向通道 人机通道 相互通道
B R T
单片机系统应用指导
2.
了解单片机的主要应用特性
片内结构
MCS－51系列单片机由8个部件组成：微处理器(ALU)、数据存储器 (RAM)、程序存储器(ROM/EPROM)、I/O口(P0～P3)、串行口、定时/ 计数器、中断系统及特殊功能寄存器(SFR)。
D CLK
CPU
锁存器
D
缓冲器
有效实用信号与噪声的区别
噪声的种类、来源及电磁兼容
在一个音响系统中，由于信号是串联的，因此一件设备的噪声会进入下面的设备中被放大，所以系统最后的噪声是系统中所有设备噪声的累加。但是，当我们了解了系统中每一件器材的信噪比指标后，是否就可以确定整个系统的信噪比指标了呢？不，远远不能。这就要从我们对噪声有了一些了解，那么我们如何来分辨这么多种类的噪声呢？当然是靠听了。我这里总结一下我们经常听到的噪声以及它们的来源： 稳定的咝咝声或沙沙声：这是放大器电路元器件产生的固有噪声，一般非常轻微而且稳定，不会随着音量调节而变化。除了改变放大器的电路设计，这种噪声无法消除。 嗡声：这是通常所说的“交流声”，来源非常复杂，器材工艺设计的不合理、连接线缆的屏蔽能力等都会产生这样的声音。有时，供电电压过低导致内部电路工作不正常也会产生交流声。 噼啪声：所谓的放电声，器材内部积累灰尘过多是产生这种声音的主要原因。有时元器件超过使用寿命而失效也会产生这种声音。遇上这种情况应该立即修理检查，否则有可能产生更大的问题。 流水声：这是一种高频自激的现象，是电路设计不良造成的，属于质量问题。 啸叫声、汽船声：典型的高频、低频自激，应该马上关闭你的系统电源，检查器材之间的连接是否有误。 偶尔的滋滋声：交流供电线路的串扰。当交流电的供电质量非常糟糕的时候，也会产生这种现象。 噗噗声：内部元器件出现故障的现象。 广播声：电路设计不良，放大器的开环频响很差，非线性失真严重，并且没有进行适当的处理就会产生这种现象。这种现象往往是设计者片面追逐过宽的闭环频响，而放大器电路本身开环性能不良产生矛盾造成的。这种情况很多时候会引发高频自激，严重时会导致喇叭或者耳机烧毁。
全国大学生电子设计竞赛题目类型简介
全国大学生电子设计竞赛题目分析全国大学生电子设计竞赛题目类型简介由国家教委高教司倡导并组织的全国大学生电子设计竞赛从1994年的首届试点到2003年已经成功地举办了6届。
从6届电子设计竞赛的试题来看，可以归纳成7类，即：（1）电源类：简易数控直流电源（第一届），直流稳压电源（第三届）；（2）信号源类：实用信号源的设计和制作（第二届），波形发生器（第五届），电压控制LC振荡器（A题）（第六届）；（3）高频无线电类：简易无线电遥控系统（第二届），调幅广播收音机（第三届），短波调频接收机（第四届），调频收音机（第五届）；（4）放大器类：实用低频功率放大器（第二届），高效率音频功率放大器（第五届），宽带放大器（B题）（第六届）；（5）仪器仪表类：简易电阻、电容和电感测试仪（第二届），简易数字频率计（第三届），频率特性测试仪（第四届），数字式工频有效值多用表（第四届），简易数字存储示波器（第五届），低频数字式相位测量仪（C题）（第六届），简易逻辑分析仪（D题）（第六届）；（6）数据采集与处理类：多路数据采集系统（第一届），数字化语音存储与回放系统（第四届），数据采集与传输系统（第五届）。
（7）控制类：水温控制系统（第三届），自动往返电动小汽车（第五届）；简易智能电动车（E题）（第六届）；液体点滴速度监控装置（F题）（第六届）。
从以上试题可见，试题具有实用性强、综合性强、技术水平发挥余地大的特点。
涉及到的电子信息类专业的课程有：低频电路、高频电路、数字电路、微机原理、电子测量、单片机、可编程逻辑器件、EDA设计等；实践性教学环节有：电子线路实验课、微机原理实验课、课程设计、生产实习等；可选用的器件有：晶体管、集成电路、大规模集成电路、单片机、可编程逻辑器件等；设计手段必须采用现代电子设计方法与开发工具，如VHDL语言、Xilinx Foundation Series EDA工具、单片机编程器等。
不难看出，电子设计竞赛的试题既反映了电子技术的先进水平，又引导高校在教学改革中应注重培养学生的工程实践能力和创新设计能力。
课程设计 方波信号发生器设计
目录一、概述 (2)二、技术性能指标 (2)2.1设计内容及技术要求 (2)2.2设计目的 (3)2.3设计要求 (3)三、方案的选择 (3)3.1方案一 (4)3.2方案二 (5)3.3最终方案 (6)四、单元电路设计 (6)4.1矩形波产生电路 (6)4.2三角波产生电路 (9)4.3正弦波产生电路 (11)五、总电路图 (13)六、波形仿真结果 (13)6.1矩形波仿真结果 (13)6.2三角波仿真结果 (14)6.3正弦波仿真结果 (15)6.4三种波形同时仿真结果 (15)七、PCB版制作与调试 (16)结论 (17)总结与体会 (18)致谢 (18)附录1 元件清单 (19)附录2 参考文献 (20)函数信号发生器设计报告一、概述信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。
能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。
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。
例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。
在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。
二、技术性能指标2.1设计内容及技术要求设计并制作一个信号发生器，具体要求如下：1、能够输出正弦波、方波、三角波；2、输出信号频率范围为1——10Hz，10——100Hz；3、输出信号幅值：方波Up-p=24V，三角波Up-p=0——20V，正弦波U>1V；4、波形特征：方波Tr<10s（100Hz，最大输出时），三角波失真系数THD<2%，正弦波失真系数THD<5%；5、电源：±13V直流电源供电；按照以上技术完成要求设计出电路，绘制电路图，对设计的电路用Multisim进行必要的仿真，用PROTEL软件进行制板、焊接，然后对制作的电路完成调试，撰写设计报告测，通过答辩。
2019_全国大学生电子设计竞赛题目与分析_
实用低频功率放大器(第二届),高效率音 频功率放大器(第五届),宽带放大器(B 题)(第六届);
信息工程学院 16
(5) 仪器仪表类 简易电阻、电容和电感测试仪（第二
届），简易数字频率计（第三届），频率 特性测试仪（第四届），数字式工频有效 值多用表（第四届），简易数字存储示波 器（第五届），低频数字式相位测量仪（C 题）（第六届），简易逻辑分析仪（D题） （第六届）；
信息工程学院 3
2．竞赛特点与特色 全国大学生电子设计竞赛的特点是
与高等学校相关专业的课程体系和课程 内容改革密切结合，以推动其课程教学、 教学改革和实验室建设工作。竞赛的特 色是与理论 联系实际学风建设紧密结合， 竞赛内容既有理论设计，又有实际制作， 以全面检验和加强参赛学生的理论基础 和实践创新能力。
1．指导思想与目的 全国大学生电子设计竞赛是教育部倡导的大学
生学科竞赛之一，是面向大学生的群众性科技活动， 目的在于推动高等学校促进信息与电子类学科课程 体系和课程内容 的改革，有助于高等学校实施素质 教育，培养大学生的实践创新意识与基本能力、团 队协作的人文精神和理论联系实际的学风；有助于 学生工程实践素质的培养、提 高学生针对实际问题 进行电子设计制作的能力；有助于吸引、鼓励广大 青年学生踊跃参加课外科技活动，为优秀人才的脱 颖而出创造条件。
信息工程学院 17
（6）数据采集与处理类 多路数据采集系统（第一届）；数字
化语音存储与回放系统（第四届），数据 采集与传输系统（第五届）。 （7）控制类
水温控制系统采集系统（第三届）， 自动往返电动小气车（第五届）；简易智 能电动车（E题）（第六届）；液体点滴 速度监控装置（F题）（第六届）。
自动化赛事
自动化专业可以参加的赛事1、全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛简介：全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛起源于韩国，是韩国汉阳大学汽车控制实验室在飞思卡尔半导体公司资助下举办的以HCS12单片机为核心的大学生课外科技竞赛。
组委会提供一个标准的汽车模型、直流电机和可充电式电池，参赛队伍要制作一个能够自主识别路径的智能车，在专门设计的跑道上自动识别道路行驶，最快跑完全程而没有冲出跑道并且技术报告评分较高为获胜者。
其设计内容涵盖了控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械、能源等多个学科的知识，对学生的知识融合和实践动手能力的培养，具有良好的推动作用。
承办学校及全国总决赛特等奖学校第一届（2006年）：承办：清华大学特等奖：清华大学第二届（2007年）：承办：上海交通大学特等奖：上海交通大学第三届（2008年）：承办：东北大学摄像头组冠、亚、季军：东北大学、北京科技大学、上海交通大学光电组冠、亚、季军：武汉科技大学、北京科技大学、东北大学第四届（2009年）：承办：北京科技大学摄像头组冠、亚、季军：北京科技大学、上海交通大学、上海大学光电组冠、亚、季军：北京科技大学、清华大学、杭州电子科技大学第五届（2010年）：承办：杭州电子科技大学摄像头组冠、亚、季军：北京科技大学、杭州电子科技大学信息工程学院、南京师范大学光电组冠、亚、季军：杭州电子科技大学、杭州电子科技大学信息工程学院、乐山师范学院电磁组冠、亚、季军：广东技术师范学院、清华大学、杭州电子科技大学第六届（2011年）：承办：西北工业大学摄像头组冠、亚、季军：湖南大学、北京科技大学、山东大学光电组冠、亚、季军：西北工业大学、电子科技大学、乐山师范学院电磁组冠、亚、季军：杭州电子科技大学、北京科技大学、西北工业大学第七届（2012年）：承办：南京师范大学摄像头组冠、亚、季军：北京科技大学、常熟理工学院、电子科技大学光电组冠、亚、季军：北京科技大学、山东大学、乐山师范学院电磁组冠、亚、季军：中南民族大学、浙江大学、华中科技大学第八届（2013年）：承办：哈尔滨工业大学摄像头组冠、亚、季军：北京科技大学、武汉科技大学、西安交通大学光电组冠、亚、季军：北京科技大学、厦门大学、厦门大学嘉庚学院电磁组冠、亚、季军：电子科技大学、北京科技大学、东北大学秦皇岛分校2、大学生iCAN物联网创新创业大赛中国大学生iCAN物联网创新创业大赛，是教育部计算机教学指导委员会、全球华人微纳米分子系统学会联合主办的一项全国性物联网技术的年度创新赛事，是教育部质量工程支持项目之一，同时也是国际大学生物联网创新创业大赛（International Contest of Applications in Network of Things，简称iCAN）的中国选拔赛。
(完整word版)基于LM324的简易信号发生器的设计
模拟电子技术研究性学习论文基于LM324的简易函数发生器的设计学院：电子信息工程学院专业：通信工程学生姓名：学号：指导教师：白双2014 年06 月03 日中文摘要信号发生器广泛应用于电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域。
本文设计了以运算放大器LM324为核心器件的一个能产生正弦波、矩形波、三角波的简易低频信号发生器。
通过对电路分析，确定了元器件的参数，并利用Multisim软件仿真电路的理想输出结果。
关键词：信号发生器、RC桥式振荡电路、运算放大器AbstractSignal generator is widely used in measurement, communication, auto-control and other electric fields. This paper using operational amplifier LM324 as core device to design a simple low-frequency signal generator, which can generate sine, square, triangular. The parameters of the circuit are tested and recognized. Multisim software simulates the output of the three waves.Keywords：signal generator, RC bridge oscillator circuit, operational amplifier目录第一章引言 (3)第二章原理分析 (3)2.1RC振荡电路 (3)2.2过零比较器 (4)2.3积分运算电路 (5)2.4LM324运算放大器 (5)第三章电路设计 (7)3.1正弦波发生模块 (7)3.2矩形波发生模块 (7)3.3三角波发生模块 (8)第四章电路的仿真与调试 (8)第五章总结 (10)参考文献 (11)第一章引言信号发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。
基于单片机的超声波信号源设计
湖南科技大学单片机课程设计题目基于单片机的超声信号源的设计姓名学院机电工程学院专业测控技术与仪器学号指导教师成绩二〇一一年五月二十九日单片机课程设计任务书一、设计题目：基于单片机的超声信号源设计二、引言超声波就是频率超过声波频率的机械波，一般频率在20KHz—40KHz的范围内[1]。
由于超声波的速度较光速小，其传播时间容易检测，且其传播方向性及强度均好，易于控制等，使得超声波检测技术在物体位置测量、物体识别、空间导航等方面应用越来越广泛。
因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。
展望未来，超声波作为一种新型的非常重要有用的机械波在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高实用高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求。
随着科技的发展，人们生活水平的提高，城市发展建设加快，城市各类大型系统也有较大发展，其状况不断改善。
国家或个人对各类实用系统的需求也在加大，而超声波能在很多领域为人们的生活带来方便。
例如：超声波测距仪，超声波驱鼠，超声波驱蚊等各种应用也越来越广。
因此，一种简单实用的超声波发射装置将越来越得到广泛应用。
三、设计要求：1、设计一种能够发射超声波的信号源。
2、利用89C51单片机控制脉冲波的发射。
3、通过脉冲波信号的变化控制由反相器和超声波发生器构成的超声波产生电路生产超声波。
4、要清楚了解单片机的循环控制程序的编写。
四、摘要本超声波信号源是由单片机控制发射超声波。
由单片机芯片89C51为主的计时及控制系统和由反向器74LS04和超声波发射换能器T构成的发射系统组成。
采用AT89C51单片机作为计时及主控制器、用TCT40—l0Fl作超声波发射器。
采用硬件电路和软件控制相结合，电路结构简单，低成本，操作方便，工作稳定。
其设计思想可以应用于超声波杀蚊虫等。
因此，我的题目是基于单片机的超声信号源设计。
关键词：超声波；单片机；信号源；控制目录一、功能要求 (1)二、方案论证 (1)三、系统硬件电路的设计 (1)3.1超声波信号源硬件电路设计 (1)3.2超声波发射电路设计 (4)3.3电源电路设计 (6)3.4总体硬件结构与工作原理 (7)四、系统程序的设计 (7)4.1系统的主控制程序设计 (7)4.2超声波发生子程序设计 (7)五、调试及性能分析 (8)六、结束语 (8)七、参考文献 (9)八、附录一元件清单 (10)九、附录二电路总原理图 (12)十、附录三电路PROTUES仿真图 (13)十一、附录四超声波信号源源程序清单 (14)正文一、功能要求1、设计一种能够发射超声波的信号源。
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实用信号源的设计和制作（综合课程设计报告）目录一、实验要求 (3)1.任务： (3)2.技术指标： (3)3.要求： (4)4.主要参考元件： (4)二、方案设计及论证 (4)【总体方案设计】 (4)【可行性分析】 (4)1.信号发生芯片选取 (4)2.频率调节及方波占空比调节 (5)3.测频及数码管显示 (7)三、理论分析及计算 (7)1)ICL8038外围电路电阻电容选取 (7)2）LM318运算放大部分 (9)3）NE555时基电路 (9)4）CD4026时序分析 (10)四、测试方法、数据及现象 (11)五、问题分析及解决 (18)六、实验总结 (20)一、实验要求1. 任务：在给定15V电源电压条件下, 设计并制作一个信号源。
2. 技术指标：【要求1】：(1) 正弦波信号源（20HZ~10KHZ）a、信号频率：20HZ~10KHZ连续可调；b、频率稳定度：优于10-4c、非线性失真系数：≤3%；(2) 脉冲波信号源（20HZ~10KHZ）a、信号频率：20HZ~10KHZ连续可调，b、上升和下降时间：≤1us；c、平顶斜降：≤ 5%。
d、脉冲占空比：2%到98%连续可调。
(3) 上述两个信号源公共要求a、频率可预置，b、在负载为600Ω时，输出幅度为3V，c、完成5位频率的数字显示d、在信号频率：20HZ~10KHZ连续可调时，占空比不变，波形对称不失真。
【要求2】1)正弦波和脉冲波频率可连续调整。
2)正弦波和脉冲波幅度可调整，调整范围可分为3档，（100mV～1V，1V～2V, 2V～3V），在负载为600Ω时。
（峰-峰值6V）3) 降低正弦波非线性失真系数。
3. 要求：设计及总结报告：有方案设计及论证，理论分析及计算，完整的电路原理图，测试方法及数据，结果分析。
要有特色及创新。
4. 主要参考元件：ICL8038, CD4026, NE556或NE555, CD4001或CD4004,LF356 或LM318,等 注：1不采用单片机控制， 2请不要选用ICM7216芯片二、 方案设计及论证【总体方案设计】实用信号源框图如右，实用信号源电路采用ICL8038芯片产生正弦波和脉冲波，并实现占空比可调、频率可调、信号频率预置；运放电路采用LM318芯片，实现波形幅度可调；时钟触发电路采用NE555和CD4001芯片，以接收信号，并为频率显示电路中的计数器提供时钟信号；频率显示电路包括CD4026计数器芯片和数码管，用以对信号频率计数并显示。
【可行性分析】1.信号发生芯片选取ICL8038为精密函数信号发生芯片，带宽调节可达0.001Hz 到300kHz ，正弦波输出失真低于1%，三角波线性失真低于0.1%，方波输出TTL 电平到28V ，上升时间180ns ，下降时间40ns ，足以满足本次实验的任务和技术指标。
实用信号源电路运放电路时钟触发电路频率显示电路2.频率调节及方波占空比调节1）仅使用ICL8038芯片，并通过简单的外围电路同时实现频率调节及方波占空比调节两个功能。
典型电路有下面两类：图一频率及占空比调节如图一电路，Ra和Rb两电阻的阻值，由下面两公式可确定输出波形的上升时间t1和下降时间t2，从而决定周期T=t1+t2，占空比为t1:(t1+t2)。
但此电路或其修改的派生电路存在占空比调节时频率受影响，且频率调节范围不足，需要切换电阻和电容，不能满足频率连续调节的要求，所以不可取。
公式：2）图二可变音频振荡器，20Hz到20kHz如图二电路，为扫频电路改进的音频振荡器，1N457引入的压降可以增大频率调节范围，但实际实验中为了减少器件未加入1N457亦可达到要求。
该电路可以产生稳定的频率控制，但如果想同时实现占空比的调节，需要在5脚和4脚上使用较大的可变电阻，而固定电阻的值作为限流保护可适可而止就好。
从理论上看本方案除了调节占空比的时候频率会受到一定的扰动，而且正弦波也会在调节方波占空比时发生失真这两点，其他方面都没有问题。
从电路的简洁上看，是可行的。
但通过实验测试，由于上述所提到的在占空比调节过程中5脚和4脚分配电流发生变化，使输出频率受到影响，最终在某些频段占空比并不能实现理想调节，满足不了2%到98%连续可调的要求，所以将模块功能分开设计：ICL8038负责占空比为50%的波形产生，力求使失真达到最小；而将方波占空比的调节交给比较器LM318完成，如图三，电源用5V电压足矣，其余的电阻阻值在实验过程中可修改使其达到理想的放大效果。
图三 LM318产生占空比可调的方波3.测频及数码管显示由于数码管显示精度为1Hz，所以测频时采用等精度算法，在1s钟内计数，计数值就是信号的频率值。
定时器选取NE555，输出通过反相器产生1s的低电平。
计数器使用CD4026，输出即使7段数码管显示值。
三、理论分析及计算1) ICL8038外围电路电阻电容选取电路图【占空比调节】芯片使用±15V供电，扫频电压通过滑动变阻器R8可为8脚提供5V～15V 的控制电压，电阻R4、R5分别为2k，滑动变阻器R2为100k用于调节占空比，由下述公式：占空比=[（R5+R2左）-（R4+R2右）]/2（R5+R2左）【正弦波失真度调节】1,2脚连接R1，R12的100k欧滑动变阻器和各自10k欧电阻构成的分压网络可用于调节正弦波失真度。
【频率调节】由手册公式可知大体的电容选取f=200Hz对应473f=2kHz对应472f=10kHz对应471（由于实验过程中未能找到471，可用681亦能很方便地调节到10kHZ）2）LM318运算放大部分两个电容，104和105 为防止自激干扰去交流所用。
3）NE555时基电路NE555的3脚输出占空比，即跳动的高低电平控制计数。
根据手册提供的公式：T1=0.683*(R A+R B)*C T2=0.683*R B*CF=1.443/((R A+2R B)*C)由6、7脚间和7、8脚间电阻阻值决定，由于后者阻值相对2M电位器可以忽略，T1=T2=0.683*R*C，F=1.443/(2*R*C)，经计算可得知当F大致取0.5Hz时，C取值为约为1uF。
由于是使用电位器，阻值可调所以电容取1uf数量级的电容都可以的。
在实现计数和清零的功能后，手动调整电位器，使其输出的频率值能和示波器上的频率值对应，而且一段时间内稳定不变。
即让其在1s计数。
4）CD4026时序分析电路图：30Ω（在数码管的接地端加电阻，目的是限流，防止LED温度升高时导致的电流增加而发生过流，那样有可能烧毁LED本身或是芯片甚至电源。
）时序图如下：易知Count(2脚)输入的上升沿计数器计数，Carry Out（5脚）为十进制进位输出用于级联，reset（15脚）为高电平时芯片计数复位，Display Enable （3脚）为高电平时将输出显示信号电平，Clock Innibit为高时计数将暂停。
使用时将Display Enable拉高，Clock Innibit拉低，Count(2脚)接输入信号。
reset（15脚）和锁存器的触发端相连，两者连接NE555输出经过反相器后的信号，在1s计数复位信号到达，此时进行复位，并将输出锁存，刷新七段数码管。
四、测试方法、数据及现象（1）正弦波信号A、更换电容档位，分别由电容474、472、681，调节8038的8脚电位器达到20hz、500hz、10khz三个频率B、频率稳定度基本符合要求C、通过调节8038的1脚和12脚可使其非线性失真系数符合要求D、频率调节时波形对称基本保持不变（2）脉冲波信号A、更换电容档位，分别由电容474、472、681，调节8038的8脚电位器达到20hz、500hz、10khz三个频率B、频率稳定度基本符合要求C、占空比可通过8038的4、5脚之间的电位器在2%--98%之间连续可调D、平顶斜率符合要求（3）放大电路A、在负载为600Ω时，调节放大电路的10k电位器，使正弦波和脉冲波输出幅度可在100mv~3v之间连续可调B、频率以及占空比同8038的信号输出（4）显示电路A、调节NE555的2M电位器，可使得显示频率及示波器一致B、改变频率，数码管显示稳定且基本仍及示波器一致。
实验现象脉冲波20Hz 峰峰值200mV20Hz 峰峰值6V1kHz 峰峰值6V1kHz 峰峰值200mV10kHz 峰峰值200mV10kHz 峰峰值6V正弦波20Hz 峰峰值200mV20Hz 峰峰值6V1kHz 峰峰值200mV1kHz 峰峰值6V10kHz 峰峰值200mV10kHz 峰峰值6V五、问题分析及解决1. 问题：ICL8038输出无波形。
现象：波形显示为恒定直流值故障分析：频率、占空比或失真度调节的某一电位器过偏。
解决方法：先反复检查电路是否连接正确，确定电路连接无误后，将各电位器移至大体中间位置，使得频率、占空比、失真度的调节均在可见可调范围内，先将示波器连接至ICL8038的9脚，调节8脚的电位器，当看到示波器显示的波形有跳动而不是一条直线时，再配合调节4、5脚之间的电位计调节占空比，当方波的波形基本成型后示波器接到ICL8038的2脚查看正弦波，调节ICL8038的1脚和12脚的电位器使波形失真度达到误差范围内。
2. 问题：运放输出波形自激严重。
现象：输出波形时正弦波波峰有毛刺故障分析：信号经过放大产生自激现象，需通过选择合适的电容进行滤波，才可得到平整连续的波形，消除自激现象。
解决方法：调整LM3184脚和4、7脚之间的电容，在保证正弦波不失真的前提下尽量减小自激的毛刺。
调整后为105和2.2μf。
３.问题：波形不稳定现象：输出的波形会随着数码管的闪烁抖动故障分析：各模块之间没有共源解决方法：首先要将各芯片接地端都连接到一起，其次要注意将CD4026的８脚直接接共地端，不能先串联电阻再接地，这样共地就没有意义，波形仍旧会抖动。
4.问题：CD4001输出无波形现象：示波器检测到CD4001的3脚为恒定的5V直流输出。
故障分析：6、7脚之间的电容太大，导致如何调整电位计也无法使周期变小，在示波器上看不到现象。
解决方法：将CD4001的6、7脚之间的电容换为1μF的105，将示波器的扫描频率调整为500ms，观察光点的跳动，先粗调至接近1s，之后当整个电路调配完毕后根据数码管的显示调整NE556的1、2脚的之间的电位计。
5. 问题：数码管不计数。
现象：数码管会闪烁，但是一直为00000.故障分析：CD4026的1脚输入电压不足，导致其无法识别信号。
解决方法：之前第一模块测试时提供5v电压即可出现，但5V和10V下，CD4026的1脚输入电压不足，使得数码管无法计数，于是加大第一模块的供电电压。