低频信号发生器设计论文

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简易低频信号源设计毕业论文

简易低频信号源设计毕业论文

简易低频信号源设计毕业论文摘要信号发生器是一种经常使用的设备,由纯粹物理器件构成的传统的设计方法存在许多弊端,如体积较大、重量较沉、移动不方便、信号失真较大,无法满足用户对精度、便携性、稳定性等要求。

本课题设计一种基于单片机控制技术与数模转化技术的低频信号发生系统,涉及单片机最小系统、D/A转换电路、放大电路及电源电路等硬件模块,涉及主程序、三角波产生函数、方波产生函数、正弦波产生函数、键处理函数及显示函数等软件模块。

通过硬件电路和软件程序相结合,,输出自定义波形,波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变。

从调试结果看,该系统能控制产生方波、三角波、正弦波,频率范围1-1KHz、信号幅度0-5V,实现了设计任务规定的功能。

该低频信号发生器具有频率稳定、准确、波形质量好、操作方便、体积小、耗电少等特点, 满足了工业领域对信号源的要求。

关键词:低频信号, D/A转换,单片机ABSTRACTSignal generator is a kind of device that is used frequently,design method is constituted by a purely physical and traditional device that has many drawbacks, such as the larger weight than the sink, mobile inconvenient larger, the signal distortion, and can not meet the user on the accuracy, portable and stability requirements. This topic is to design a low-frequency signal generation system which based on the single-chip control technology and digital-to-analog conversion techniques, involving hardware module of the micro controller minimum system, D / A conversion circuit, amplifier circuit, and a power supply circuit, and relates to the main program, the triangle wave generating function, square wave generating function, sine wave generator function, a function of the key processing and display functions such as software modules. Combination of hardware circuitry and software program, the output of the custom waveform, frequency and amplitude of the waveform within a certain range can be arbitrarily changed. From the debug result, the system can be controlled to generate a square wave, triangle wave, sine wave, the frequency range 1-1KHz signal amplitude 0-5V, to achieve design mandate. The low frequency signal generator with a frequency stability, accurate, waveform quality, easy operation, small size, low power consumption and other features to meet the requirements of the industrial areas of the signal source.Key words: low-frequency signal, D/A converter, single-chip system目录1 绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2设计目的和意义 (1)1.3相关领域国内外技术的历史和发展 (1)1.4单片机在低频信号发生器中的应用 (3)2系统总体设计 (5)2.1 硬件系统方案 (5)2.2软件系统方案 (7)3硬件电路设计 (9)3.1 单片机最小系统 (9)3.2 D/A转换电路 (13)3.3按键和液晶显示 (15)3.4放大电路 (16)4 软件设计 (21)4.1 主程序 (21)4.2方波程序 (21)4.3三角波程序 (22)4.4锯齿波程序 (23)4.5正弦波程序 (24)4.6 按键处理程序 (24)5 调试结果与分析 (25)5.1 调试环境: (25)5.2 调试过程与结果 (27)6 结论 (34)参考文献 (35)致谢 (36)附录 (37)1 绪论1.1课题背景随着电子测量及其他部门对各类信号发生器的广泛需求及电子技术的循环发展,促使了信号发生器的种类增多,性能提高并且开始向着自动化、智能化方向发展。

低频信号发生器.

低频信号发生器.

郑州铁路职业技术学院毕业论文论文题目:基于单片机的低频信号发生器的设计作者姓名:佘振威班级学号:070453020系部:信息工程系专业:电子信息工程技术指导教师:曹冰2010年5月18日摘要以单片机为核心设计了一个低频函数信号发生器。

信号发生器采用数字波形合成技术,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出自定义波形,如正弦波、方波、三角波及其他任意波形。

波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变。

介绍了波形的生成原理、硬件电路和软件部分的设计原理。

介绍了单片机控制D/A转换器产生上述信号的硬件电路和软件编程、DAC0832 D/A转换器的原理和使用方法、AT89C52以及与设计电路有关的各种芯片、关于产生不同低频信号的信号源的设计方案。

该信号发生器具有体积小、价格低、性能稳定、功能齐全的优点。

关键词:低频信号发生器;单片机;D/A转换;任意波形。

目录摘要 (2)引言 (4)1、工作原理 (5)2、硬件电路设计 (7)2.1 AT89C52单片机简介 (7)2.2 D/A转换器 (8)2. 3与AT89C52单片机的接口 (8)2. 4键盘控制和显示电路 (9)3、软件设计 (10)3. 1初始化模块设计 (10)3. 2键盘扫描程序的设计 (10)3. 3波形产生模块的设计 (11)结束语 (13)致谢 (14)参考文献 (15)引言波形发生器亦称函数信号发生器,作为实验用信号源,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。

目前,市场上常见的波形发生器多为纯硬件搭接而成,且波形种类有限,多为锯齿、正弦、方波、三角等波形。

如555振荡电路便是产生正弦波、三角波和方波可取的途径之一。

但是这种电路存在波形质量差、控制难、可调范围小、电路复杂和体积大等缺点。

利用单片机通过程序设计方法来产生低频信号,其频率底线很低,具有线路相对简单、结构紧凑、体积小、价格低廉、频率稳定度高、抗干扰能力强、用途广泛等优点。

基于单片机的低频信号发生器的设计毕业论文

基于单片机的低频信号发生器的设计毕业论文

基于单片机的低频信号发生器的设计毕业论文燕山大学本科生毕业设计(论文)摘要本文是基于单片机的低频信号发生器的设计。

我所设计的信号发生器是由单片机AT89C51,D/A转换器DAC0832,低频放大器LM324和四位一体数码管实现的。

本系统输出的电压范围是0~5V,频率范围是1~1000Hz,以电压的方式输出正弦波、三角波和方波信号,用数码管显示信号的频率。

可通过键盘选择输出波形和调节频率的大小。

该信号发生器具有操作简便、灵活,性价比高和智能化的特点,可广泛用于电子测量、调试工程中。

本文首先对信号发生器的原理,发展历史进行了较全面的介绍,为本次设计奠定了扎实的基础。

其次,介绍了信号发生器的种类,通过对几种不同低频信号发生器的比较从中确定本次设计方案,并介绍其基本设计原理。

其次,通过学习AT89C51和DAC0832的主要结构和功能,设计了一种以这两个芯片为核心的低频信号发生器。

本次设计主要是通过软件控制整个电路系统,最后通过软件的主程序流程图和子程序流程图介绍本系统软件的工作过程。

关键词信号发生器;单片机AT89C51;D/A转换;低频放大器I燕山大学本科生毕业设计(论文)AbstractThis article is according to the low-frequency signal generator single-chip design. I designed the signal generator is made up with a single-chip microcomputer of AT89C51, D/A converter of DAC0832, low-frequency amplifier of LM324 and four-in-one digital control to achieve. The system can output the electric voltage biggest be worth for the 0-5 V. The frequency is a 1-1000 Hz Of rectangle wave, triangle wave, and sine wave,for third kinds of form signal.,output voltage waveform signal with a digital display signal frequency. The signal generator is simple, flexible, cost-effective and intelligent features, can be widely used in electronic measurement and testing work.This article first introduce signal generating device principle, the historical development has been carrying on the comprehensive introduction, has laid the solid foundation for this design. Secondly, introduced signal generating device's type, through to several kind of different low-frequency signal generator's comparison definite this design proposal, and introduces its important job principle. Thridly, through studies AT89C51 and the DAC0832 primary structure and the function, has designed one kind of these two chips as the core low-frequency signal generator. This design is mainly through the software control entire circuitry, finally introduces this system software work process through software's master routine flow chart and the subroutine flow chart.Keywords The signal occurrence machine;Monolithic machine AT89C51;D/A conversion;low noise amplifierII目录摘要 ........................................................................... .. (I)Abstract ..................................................................... ........................................... II 第1章绪论 ........................................................................... .. (1)1.1 课题背景 ........................................................................... .. (1)1.2 信号发生器的发展历史 (1)1.3 信号发生器发展趋势及现状 ............................................................... 3 1.4 课题主要内容和章节安排 ................................................................... 4 第2章低频信号发生器的设计原理 (6)2.1 信号发生器的种类 ........................................................................... .... 6 2.1.1 按输出信号频率范围分类 ............................................................ 6 2.1.2 按输出波形分类 ............................................................................6 2.1.3 按信号发生器的性能分类 ............................................................ 7 2.2 低频信号发生器的方案设计 ............................................................... 7 2.2.1 方案一 ........................................................................... ................. 7 2.2.2 方案二 ........................................................................... ................. 8 2.2.3 方案三 ........................................................................... ................. 9 2.3 基于AT89C51信号发生器的方案设计及原理 ................................. 9 2.3.1 信号发生器的硬件电路设计方案 ................................................ 9 2.3.2 信号发生器的软件电路设计方案 ............................................... 11 2.4 本章小结 ........................................................................... .................. 12 第3章信号发生器的硬件部分 (13)3.1 主要器件 ........................................................................... .................. 13 3.1.1 单片机芯片AT89C51 (13)3.1.2 数模转换器DAC0832 (16)3.1.3 LM324的结构与功单元电路设计 ........................................................................... .......... 19 3.2.1时钟电路 ........................................................................... ............ 19 3.2.2复位电路 ........................................................................... ............ 20 3.2.3 电源电路 ........................................................................... .. (20)III3.2.4 数码管显示接口电路 (21)3.2.5 键盘接口电路 ........................................................................... .... 22 3.2.6 D/A转换电路 ........................................................................... ..... 23 3.2.7 I/V转换电路 ........................................................................... ...... 24 3.3 本章小结 ........................................................................... ................... 25 第4章信号发生器的软件部分 (26)4.1 主程序流程图 ........................................................................... ........... 26 4.2 子程序流程图 ........................................................................... ........... 27 4.2.1 显示子程序流程图 (27)4.2.2 正弦波产生流程图 (28)4.2.3 方波和三角波产生流程图 ........................................................... 29 4.2.4 中断子程序流程图 (30)4.3.5 键扫描子程序流程本章小结 ........................................................................... ................... 33 结论 ........................................................................... ....................................... 34 参考文献 ........................................................................... ................................. 35 致谢 ........................................................................... ....................................... 57 附录1 ............................................................................ ..................................... 37 附录2 ............................................................................ ..................................... 42 附录3 ............................................................................ ..................................... 46 附录4 ............................................................................ . (56)IV燕山大学本科生毕业设计(论文)第1章绪论1.1 课题背景随着社会科学的进步,电力电子技术的发展,人们对于一些电路分析所需的仪器种类越来越多,同时要求其的精度也越来越高。

基于dds的低频信号发生器的设计研究

基于dds的低频信号发生器的设计研究

数字技术的不断发展促进了高精度转换器的形成,直接数字合成技术即DDS 技术,是通过数字技术通过将标准的参考频率源产生不同的频率信号。

实际造作中DDS 技术具有以下几个方面的优势:(1)频率转换快,DDS 技术通常是在纳秒之内完成转换,其消耗的时间很短;频率转换时间短,相同时间内的转换频率高;(2)分辨率高,通过DDS 技术可将频率的分辨率提高至1Hz 数量级,甚至可以达到0.001Hz ;(3)相位噪声低,信号纯度高;(4)频率合成范围宽等。

基于以上优势,在电子测量及雷达系统、电子应用等领域中,通过DDS 技术可以得到高频率、高分辨率以及相位可控的电子信号。

1 DDS 技术概述作为最主要的数字化技术,DDS 具有诸多优势,对比传统的频率合成器,DDS 技术其功耗比较低,花费的成本也低,并且转换的频率快,分辨率较高,对于设备数字化的发展至关重要。

一般情况下,DDS 技术可以通过以下几种方法来产生信号:(1)一般来说,可利用IC-函数信号发生器来产生信号,但是这种方式产生电信号具有功能不全、可利用性低,并且其精度低,不能满足高频率信号要求等弊端。

(2)利用单片机集成芯片的函数发生器实现:例如MAX038,其优势是可以产生高频率的信号,并且能够制造不同的波形.但MAX038需要通过模拟信号来对输出频率进行控制,不但要将处理器输出的信号进行转换,还需要控制转换出的信号,由于步骤增多,降低了频率的精度,使得电路更加复杂。

相对于上述几种实现信号发生器的方法,DDS 技术作为新型频率合成技术,可以直接合成DDS 芯片,使用便捷,可节省资源。

本文以的单片机的DDS 芯片为AD9833,匹配相对参数,输入相关的数值,得到幅值、波形以及频率的信号的变化情况。

如图1所示,鉴于矩形键盘有利于信号频率、幅值以及波形参数的输入,所以输入键盘采用4*4的矩形键盘。

一般情况下,输出波形的过程中会有干扰出现,应采取措施避免干扰,文中采取限幅滤波法进行滤波。

基于DDS的低频信号发生器的设计

基于DDS的低频信号发生器的设计

基于DDS的低频信号发生器的设计发布时间:2023-07-21T07:08:48.136Z 来源:《科技潮》2023年14期作者:沙莎[导读] 信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备,在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。

各种波形曲线以用三角函数方程式来表示。

长春电子科技学院吉林长春 130012摘要:随着现代测量技术和现代通信技术的发展,信号源通常都要求要有具备高稳定度和高精度。

直接数字频率合成(DDS)技术的出现为新一代信号发生器的设计与实现提供了理论依据和技术支持。

本文将在概述信号发生器以及DDS的基础上,对基于DDS的低频信号发生器设计展开探讨。

关键词:DDS;低频信号发生器;设计1相关概述1.1信号发生器信号发生器是一种能提供各种频率、波形和输出电平电信号的设备,在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。

各种波形曲线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。

1.2 DDSDDS一般指DDS信号发生器,DDS信号发生器采用直接数字频率合成(Direct Digital Synthesis,简称DDS)技术,把信号发生器的频率稳定度、准确度提高到与基准频率相同的水平,并且可以在很宽的频率范围内进行精细的频率调节。

采用这种方法设计的信号源可工作于调制状态,可对输出电平进行调节,也可输出各种波形。

2基于DDS的低频信号发生器设计2.1系统设计的基本原理系统采用单片机的MSP430F149为控制核心,对DDS芯片AD9833进行控制和配置,匹配相对参数,输入相关的数值,得到幅值、波形以及频率的信号的变化情况。

如图1所示,鉴于矩形键盘有利于信号频率、幅值以及波形参数的输入,所以输入键盘采用4*4的矩形键盘。

一般情况下,输出波形的过程中会有干扰出现,应采取措施避免干扰,文中采取限幅滤波法进行滤波。

AD9833的波形幅值为0.65V,远远小于实际应用中所需的幅值,不能满足需求,应将过滤之后的波幅值放大。

低频函数信号发生器_

低频函数信号发生器_

信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)设计(论文)题目:低频函数信号发生器的设计专业: 通信技术班级: 通技06-2 学号:姓名:指导教师:二ΟΟ八年十二月三十日四川信息职业技术学院毕业设计(论文)任务书目录摘要 0第1章方案设计 (1)设计任务 (1)方案选择 (1)第2章电路设计 (3)方波—三角波产生电路 (3)比较器电路原理 (3)积分电路原理 (4)参数计算与元件选择 (7)三角波—正弦波转换电路 (8)差分放大器电路原理 (8)参数计算与元件选择 (9)第3章电路安装与调试技术 (11)方波—三角波发生器的装调 (11)三角波—正弦波变换电路的装调 (11)结论 (12)致谢 (13)参考文献 (14)附录三角波—方波—正弦波函数发生器 (15)摘要在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时,都需要有信号源,由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上,用其它仪器观察、测量被测仪器的输出响应,以分析确定它们的性能参数。

信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。

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。

本设计是信号发生器的设计,主要由比较器、积分器、差分放大器构成,它能产生频率范围为1Hz~10Hz,10Hz~100Hz的各种波形,其中方波Vp-p≤24V;三角波Vp-p=8V;正弦波Vp-p>1V;波形特性:方波tr<30μs;三角波非线性失真系数 <2%;正弦波非线性失真γ<5%。

关键词方波;正弦波;三角波;函数发生器第1章方案设计设计任务在无线电通信、测量、自动控制等技术领域中广泛应用着各种类型的信号发生器,最常用的有正弦波信号发生器、方波信号发生器、三角波发生器。

随着集成技术的发展,集成电路在波形发生器电路中已被广泛采用,并且已制造出了能同时产生正弦波、方波、三角波专用集成电路。

基于单片机的简易低频信号发生器的设计

基于单片机的简易低频信号发生器的设计

第1章绪论1.1 信号发生器的现状与发展信号发生器是一种常用的信号源,广泛的应用于电子电路、自动控制和科学实验等领域。

它是一种为电子测量和计量工作提供符合严格技术要求的电信号设备。

因此,信号发生器和示波器、电压表、频率计等仪器一样是最普通、最基本的,也是应用最广泛的电子仪器之一,几乎所有的电参量的测量都需要用到信号发生器。

自六十年代以来,信号发生器就有了迅速的发展,出现了函数发生器、扫描信号发生器、合成信号发生器、控制信号发生器等种类。

各种信号发生器的主要性能指标也都有了大幅度的提高,同时在简化机械结构、小型化、多功能等各方面也有了显著的发展。

1.2 设计内容及方案的确定本课题要求以MCS-51系列单片机为核心,设计一个简易低频信号发生器。

要求能输出0.1~50HZ的正弦波、三角波和方波信号,能方便的用键盘选择不同的输出并在LED显示器上显示。

单片机通过查表的方法完成波形数据要求,输出的正弦波、三角波和方波信号频率在0.1~50HZ可调,系统有启动、调频和不同波形选择按键,转速显示要求至少4位。

根据要求我们组讨论如下:直接采用8位DA转换芯片,让单片机对8位DA芯片进行控制,从而输出波形。

第2章 基于单片机的简易低频信号发生器的设计2.1 总体设计框图图2.1.1总体设计框图如方框图所示根据要求我们组讨论如下:通过C 程序的编译,频率档位选择按键UP 、DOWN 以及波形选择按键SWITCH ,通过数码管显示频率档位和波形。

并且通过DAC0832实现数模转换,最后用示波器观察输出的结果。

2.2 单片机结构及系统工作原理数模转换器器工作原理就是模拟信号数字化的逆过程,模拟信号数字化通过采样、量化、编码完成,那么数字信号模拟化的过程读取二进制码、二进制码权值相加、输出一个总的电流或电压。

这其实就是一个模拟电子计数中的加法器。

量化电平个数相对于数模转换的分辨率,对于低频低成本的信号发生器,为了简化程序设计,所以直接采用8位DA转换芯片DAC0832,让单片机AT89C51对8位DA芯片进行控制,从而输出波形。

低频三相正弦信号发生器毕业设计论文

低频三相正弦信号发生器毕业设计论文

2012年“迅通杯”海南省大学生电子设计竞赛试题参赛注意事项(1)2010年11月5日8:00竞赛正式开始。

本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题;高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题,也可以选择【本科组】题目。

(2)参赛队认真填写《登记表》内容,填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。

(3)参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生,应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件(如学生证)随时备查。

(4)每队严格限制3人,开赛后不得中途更换队员。

(5)参赛队必须在学校指定的竞赛场地内进行独立设计和制作,不得以任何方式与他人交流,包括教师在内的非参赛队员必须迴避,对违纪参赛队取消评审资格。

(6)2010年11月7日20:00竞赛结束,上交设计报告、制作实物及《登记表》,由专人封存。

低频三相正弦信号发生器(C题)一、任务设计制作一个低频三相正弦信号发生器,能产生频率和相位可调的三相正弦波,并具有数字显示频率、相位和电压的功能。

二、要求1、基本要求(1)三相正弦波输出频率范围:10Hz~100Hz,相位差120°;(2)具有单相移相功能,移相步进:1°;(3)具有频率设置功能,频率步进:1Hz;(4)输出信号频率稳定度:优于10-4;(5)输出电压幅度:在10负载电阻上的电压峰-峰值V opp≥3V;k(6)失真度:用示波器观察时无明显失真。

(7)数字显示预置的频率、相位差。

2、发挥部分在完成基本要求任务的基础上,增加如下功能:(1)增加输出电压幅度可调功能,实现双极性电压输出;(2)增加电压峰峰值、有效值显示功能;(3)增加改变相序功能;(4)设计TFT液晶显示屏,实现输出波形显示;(5)其他。

三、说明1、不能使用微机虚拟仪器系统,可使用集成电路、嵌入式板、单片机等最小系统。

2、设计报告正文应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图和主要的测试结果。

完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果可用附件给出。

基于FPGA低频信号发生器的设计

基于FPGA低频信号发生器的设计
周次
第1~4周
第5~8周
第9~12周
第13~16周
第17~18周






收集资料,了解FPGA的基本原理,阅读相关文献。
确定总体方案,确定技术路线。
FPGA信号发生器系统设定
软件设计及调试
设计总结撰写论文
指导教师:
职称:2009年1月6日
系级教学单位审批:
年月日
摘要
本设计利用FPGA器件实现低频信号发生器,以完成正弦波、方波和三角波信号的发生,并对其各系统组成部分的原理和实现方法进行了说明。基于FPGA的低频信号发生器对比于传统信号发生器具有系统稳定度高,控制方便,功能强大,可扩展性强的特点。信号发生器编程部分采用硬件描述语言(HDL)来实现,能够完成信号的产生以及波形的选择等多种控制功能。
The thesis introduced Field Programmable Gate Array(FPGA), it is a new type of high-density PLD, and it is one of the most widely used PLD devices in the world. Next, This thesis studied the structural aspects of signal generator, the working principle and realization method. And gives the FPGA-based multi-waveform signal generator of the design process and the surrounding part of the theory and structure.Afterwards,It shows the process howto realize the waveform in the software.As the FPGA design to achieve, it has many advantages, such as: do not modify the hardware circuit in the case of adjustable frequency, sinusoidal waveform can choose, triangle waveform, etc., and the circuit structure is simple, scalable, and has a wide frequency range , high frequency resolution, phase-continuous, and fast switching.The frequency can be adjusted from 100Hz to 20KHz,its interval is 100Hz.It can gratify the request of the design.

低频信号发生器的设计.

低频信号发生器的设计.

低频信号发生器的设计摘要:实现了一种全集成可变带宽中频宽带低通滤波器,讨论分析了跨导放大器-电容(OTA—C)连续时间型滤波器的结构、设计和具体实现,使用外部可编程电路对所设计滤波器带宽进行控制,并利用ADS软件进行电路设计和仿真验证。

仿真结果表明,该滤波器带宽的可调范围为1~26 MHz,阻带抑制率大于35 dB,带内波纹小于0.5 dB,采用1.8 V电源,TSMC 0.18μm CMOS工艺库仿真,功耗小于21 mW,频响曲线接近理想状态。

关键词:Butte张晓增,赵日峰,董鸿江(1.山东师范大学物理与电子科学学院山东济南 250014;2.山东滕州卷烟厂山东滕州 277500)0 引言信号发生器一般指能自动产生正弦波、方波、三角波电压波形的电路或者仪器。

电路形式可以采用由运放及分离元件构成;也可以采用单片集成函数发生器。

这里,采用分立元件设计出能够产生3种常用实验波形的信号发生器,并确定了各元件的参数,通过调整和模拟输出,该电路可产生频率低于10 Hz的3种信号输出,具有原理简单、结构清晰、费用低廉的优点。

该电路已经用于实际电路的实验操作。

1波形转换原理1.1方波和三角波的产生方波-三角波-正弦波信号发生器电路由运算放大器电路及分立元件构成,其结波形变换原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性,波形变换过程如图2所示。

由图2可以看出,传输特性曲线越对称,线性区域越窄越好;三角波的幅度Uim应正好使晶体接近饱和区域或者截至区域。

2电路设计及参数调整根据设计功能,电路的设计过程分为正弦波、方波、三角波3部分。

2.1 方波与三角波的产生及转换电路图3中U1构成同相输入迟滞比较器电路,用于产生输出方波。

运算放大器U2与电阻Rp2及电容构成积分电路,用于将U1电路输出的方波作为输入,产生输出三角波。

正弦波产生电路如图4所示。

由于选取差分放大电路对三角波一正弦波进行变换,选择KSP2222A型的管,其静态曲线图像如图5所示。

低频信号发生器设计正文

低频信号发生器设计正文

前言科技的日新月异和电子化产品的日益普及,电子产品的体积和规模与上个世纪相比变化巨大。

各种复杂电路不断涌现,体积不断缩小,产品更新的速度不断加快。

这些新的变化使得电路的设计工作变得复杂和繁重。

如果在电子产品设计时仍然使用常规的人工方法,则需要耗费大量的人力和财力。

电子设计自动化(Electronic Design Automatic,简称EDA)的优越之处在这里得到体现,于是快速发展,计算机电子技术的发展大大减轻了人工的设计压力,同时缩短了设计开发时间,是电子开发人员必须掌握的技术。

本次设计中应用的Multisim软件是目前高校中应用最高的仿真软件之一。

它强大的功能和友好的界面、形象的“虚拟仪表”,使它成为目前使用最方便的、最直观的仿真软件之一。

Protel软件是Protel公司(也就是现在的Altium公司)开发的用于电子线路开发的软件。

它的功能十分强大,具有电路原理图设计和电路印刷板图设计的功能。

Protel 99 SE是Protel Technolog公司1999年推出的功能强大的EDA综合设计环境。

本次设计主要使通过对低频信号发生器的计算机仿真设计研究,初步掌握电路分析、仿真以及印刷电路板图的过程与步骤。

此次设计的低频信号发生器的计算机仿真设计研究,主要分为以下几个部分:1.低频信号发生器的电路分析2.Multisim 9和Protel99 SE软件介绍以及两个软件的联合3.低频信号发生器的仿真和PCB制板第1部分概述1.1 简介凡是产生测试信号的仪器,统称为信号源,也称为信号发生器,它用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号。

在测试、研究或调整电子电路及设备时,为测定电路的一些电参量,如测量频率响应、噪声系数,为电压表定度等,都要求提供符合所定技术条件的电信号,以模拟在实际工作中使用的待测设备的激励信号。

当要求进行系统的稳态特性测量时,需使用振幅、频率已知的正弦信号源。

当测试系统的瞬态特性时,又需使用前沿时间、脉冲宽度和重复周期已知的矩形脉冲源。

(完整word版)基于LM324的简易信号发生器的设计

(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。

低频正弦信号发生器设计论文

低频正弦信号发生器设计论文

低频正弦信号发生器1.摘要正弦信号发生器是信号中最常见的一种,它能输出一个幅度可调、频率可调的正弦信号在这些信号发生器中,又以低频正弦信号发生器最为常用,在科学研究及生产实践中均有着广泛应用。

目前,常用的信号发生器绝大部分是由模拟电路构成的,电路的组成主要包括选频网络,反馈网络,以及放大部分。

所以,从结构上看,正弦信号发生器就是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大电路。

分析RC串并联选频网络的特性,根据正弦波振荡电路的两个条件,即振幅平衡与相位平衡,来选择合适的放大电路指标,来构成一个完整的振荡电路。

很多应用中都要用到范围可调的LC 振荡器,它能够在电路输出负载变化时提供近似恒定的频率、几乎无谐波的输出。

电路必须提供足够的增益才能使低阻抗的LC 电路起振,并调整振荡的幅度,以提高频率稳定性,减小THD(总谐波失真)。

但是,在一般的情况下,RC选频电路用于输出中频信号,LC选频电路用于输出高频信号,当需要这种模拟信号发生器用于输出低频率信号往往需要的RC值很大(LC输出高频,更难以满足要求),这样不但参数准确度难以保证,而且体积大和功耗都很大,低频性能难以满足要求。

而由数字电路构成的低频信号发生器,多是由一些芯片组成,其低频性能比模拟信号发生器好得多,并且体积较小,输出的信号谐波较少,频率和振幅相对比较稳定。

本文借助555定时器和两个4518级联的方式产生正弦信号,这种电路运算速度较高,系统集成度强,且实现更加简便。

2.题目分析:任务要求设计一个正弦信号发生器,根据题目要求,该正弦信号发生器应具有如下功能及主要技术指标:a.输出一个纯净的正弦波,频率范围为20HZ~20KHZ,其电压幅值为±5V,且频率可以调节。

b.输出信号的频率和电压要求数字显示,需要分别设计能够显示频率和电压的电路。

关键词:正弦波;振荡电路;稳幅;频率显示,电压显示。

3.系统论证正弦信号发生器又称正弦波振荡器,产生其信号的振荡器种类繁多,下面介绍三种切实可行的方案。

简易低频信号发生器设计

简易低频信号发生器设计

绪论单片机全称为单片微型计算机(Single Chip Microcomputer),又称微控制器(Microcontroller Uint)或嵌入式控制器(Embedded Controller)。

它是将计算机的基本部件微型化并集成到一块芯片上的微型计算机,通常片内都含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断控制、系统时钟及系统总线等。

单片机是随着超大规模集成电路技术的发展而诞生的。

随着技术的发展,单片机片内集成的功能越来越强大,并朝着SoC(片上系统)方向发展。

单片机有着体积小、功耗低、功能强、性能价格比高、易于推广应用等显著优点,所以广泛应用于电子仪表、家用电器、节能装置、机器人、工业控制等诸多领域,使产品小型化、智能化,既提高了产品的功能和质量,又降低了成本,简化了设计。

可以发现,单片机的应用与开发,在时代发展中所占的重要位置。

所以,我们以一简易的低频信号设计为例,了解单片机的基本原理。

编者2008年6月19日目录一.要求与设计方案 (3)二.硬件电路设计 (4)1.原理图 (4)2.控制部分 (4)3.AT89C2051的主要分析 (5)4.数/模转换部分 (7)5.DAC0832的主要分析 (7)三.软件电路设计 (10)1.初始化子程序 (10)2.键扫描子程序 (10)3.波形数据产生子程序 (11)4.主程序 (11)四.调试及性能分析 (12)五.控制源程序清单 (13)六.心得体会 (17)一.要求与设计方案1.要求:输出0.1----50HZ的正弦波,三角波和方波信号,其中正弦波和三角波信号可通过按键选择输出,输出信号的频率可以从0.1----50HZ范围内调整.2由于输出信号的频率较低,因此考虑使用单片机作为控制器,用中断查表法完成波形数据的输出,再用D/A转换输出规定的波形信号.方波信号直接由单片机的端口输出.结合功能要求情况,决定使用AT89C2051单片机作为控制器,用DAC0832作为D/A转换器功能按键使用单片机的三个端口。

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基于单片机的低频信号发生器设计论文要摘单片机为核心设计了一个低频函数信号发生器。

本文以STC89C52可输出正弦波、方波、信号发生器通过硬件电路和软件程序相结合,波形和三角波、三角波、梯形波,波形的频率在一定范围内可改变.硬件电路和软件频率的改变通过软件控制。

介绍了波形的生成原理、该信号发1440HZ的波形。

部分的设计原理。

本系统可以产生最高频率生器具有体积小、价格低、性能稳定、功能齐全的优点。

;D /A单片机转换; 关键词:低频信号发生器;Abstracta of microcontroller as the core design This paper takes STC89C52 frequency function generator.The signal generator through a combination of hardware circuit and software program.Can output sine wave, square of frequency triangle wave, trapezoidal wave,The wave, triangle wave, and 。

The waveform certain waveform can be changed in a rangethe frequency are changed by software control,This paper introduces design of software part generating principle, hardware circuit and of principlewaveforms,This system can produce the maximum frequency of 1440HZ waveform,The signal generator has the advantages of small volume, low price, stable performance, complete functions.microcomputer low-frequency Keywords: chipsignalgeneratorD /A conversion一、设计选题及任务设计题目:基于单片机的信号发生器的设计与实现.任务与要求:设计一个由单片机控制的信号发生器。

运用单片机系统控制产生方波、三角波、正弦波。

信号发生器所产生的波形的频率可调节。

并可通过软件任意改变信号的波形。

基本要求:1.产生三种以上波形。

如正弦波、三角波、矩形波等。

2.信号频率小于50KHz。

并且频率可调节。

二、系统概述2.1方案论证和比较方案一: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波形偏差较大,并且频率不易调节。

方案二:使用集成信号发生器发生芯片,它可以生成最高几十MHZ的波形。

但是该方案所用芯片价格昂贵,不适合本次设计。

方案三:采用STC89C52单片机和DAC0832数模转换器生成波形,加上一个低通滤波器,生成的波形比较纯净。

它的特点是可产生满足条件的波形,频率容易调节,频率能达到设计的1KHZ以上。

在低频范围内稳定性好、操作方便、体积小、耗电少。

经比较,方案四既可满足课程设计的基本要求又能充分发挥其优势,电路简单,易控制,性价比高,所以采用该方案。

2.2工作原理数字信号可以通过数/模转换器转换成模拟信号,因此可通过产生数字信号再转换成模拟信号的方法来获得所需要的波形。

89C51单片机本身就是一个完整的微型计算机,具有组成微型计算机的各部分部件,只要将89C51再配置按键以及数模转换及波形输出、放大电路等部分,即可构成所需的波形发生器,其信号发生器构成系统框图如下图所示:波形数模转换电路单片机按键电路表ROM放大电路电低通滤波形输出系统框图STC89C52是整个波形发生器的核心部分,通过程序的编写和执行,产生满足条件的信号,并从按键接收命令,进行各种波形的转换。

当数字信号电路到达转换电路,将其转换成模拟信号也就是所需要的输出波形。

波形ROM表是将信号一个周期等间距地分离成64个点,储存在单片机得RON内,具体ROM表是通过MATLAB软件生成的。

三、系统设计与分析3.1系统硬件电路设计3.1.1主控电路设计中主要采用STC89C52型单片机,它具有如下优点:(1)拥有完善的外部扩展总线,通过这些总线可方便地扩展外围单元、外围接口等;(2)该单片机内部拥有4K字节的FLASH ROM程序存储器空间和256字节的RAM数据存储空间,完全可以满足程序的要求。

由于该芯片可电擦写,故可重复使用。

如果更改程序内容,可将芯片拿下重新烧写;(3)该单片机与工业标准的MCS-51型机的指令集和输出引脚兼容。

中断系统是使处理器具有对外界异步事件的处理能力而设置的。

当中央处理器CPU正在处理某件事的时候外界发生了紧急事件,要求CPU暂停当前的工作,转而去处理这个紧急事件。

在波形发生器中,用两个开光直接与外部中断0和外部中断1的开光用来改变频率。

在程S2开光用来改变波形,S1管脚相连,其中序主函数中,我们写了个死循环一直输出一个默认的波形,在本程序中设定为正弦波。

当S1或S2按下又抬起时,程序会暂时跳出死循环,进入中断处理程序,从而对波形和频率进行改变。

时钟电路。

由于频率较大时,三角波、正弦波、方波等波中每一点延时时间为几微秒,故延时时间还要加上指令时间即可得到指定频率的波形,该电路用11.0592MHz晶振。

主控电路图3.1.2 数/模转换电路由于单片机产生的是数字信号,要想得到所需要的波形,就要把数字信号转换成模拟信号,所以该文选用价格低廉、接口简单、转换控制容易并具有8位分辨率的数模转换器DAC0832。

DAC0832主要由8位输入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换器以及输入控制电路四部分组成。

但实际上,DAC0832输出的电量也不是真正能连续可调,而是以其绝对分辨率为单位增减,是准模拟量的输出。

DAC0832是电流型输出,在应用时外接运放使之成为电压型输出。

根据对DAC0832的数据锁存器和DAC寄存器的不同的控制方式,本单缓冲方式和双缓冲方式。

直通方式、有三种工作方式:DAC0832.设计选用直通方式。

DAC0832的数据口和单片机的P0口相连。

CSDA:片选信号输入线(选通数据锁存器),低电平有效;WR:数据锁存器写选通输入线,负脉冲(脉宽应大于500ns)有效。

由ILE、CS、WR1的逻辑组合产生LE1,当LE1为高电平时,数据锁存器状态随输入数据线变换,LE1的负跳变时将输入数据锁存。

数模转换电路3.1.3运算放大电路和低通滤波电路LM324的5管脚与DAC0832的(IOUT2)12管脚相连,LM324的6管脚与DAC0832的(IOUT1)11管脚相连,LM324的7管脚与DAC0832的REF(9)管脚相连。

第一级运算放大器的作用是将DAC0832输出的电流信号转化为-通过反向放大电路V1,第二级运算放大器的作用是将V1电压信号.(R2/R1)倍。

在第二个运算放大器的输出端连了一个低通滤波器。

如果不加低通滤波器,也能够生成波形,但是产生的信号中毛刺很多,加一个低通滤波器不仅起到的滤波的作用,还起到了平滑的作用。

实验表明,此时的输出波形效果不错。

3.2系统软件设计软件设计上,根据功能分了几个模块编程。

模块主要有:主程序模块,外部中断0模块,外部中断1模块,液晶显示模块。

主程序:主程序先是进行一些初始化的工作,然后根据波形标志a,b,c,d,e的值进入相应的while 循环。

这样写的好处是输出的波形频率可以达到1K多HZ。

在while循环中,单片机根据地址标志位不停地查表,然后把查得的值赋给DAC0832的数据口,然后地址标志位加一,并判断地址标志位是否等于64,如果是就置0再往下执行,如果不是直接往下执行。

然后根据频率标志位进行相应的延时。

开始输出数字量给DAC0832数据口初始化地址标志位加1根据a,b,c,d,e的值进入相应的while循环地址标志位是否64否等于while循环地址标志位置0根据地址标志位查表相应延时(对应频率)主程序流程图中断服务程序:本程序中两个外部中断分别起到了控制波形和频率的作用。

在程序中还加入了消抖部分。

根据波形标志波形标志位相应处是否有中断波形标志位是是0外部中断波形标志位加1号5否等于否根据频率标志做频率标志位置0相应处理否频率标志位是是否有中断信是是1外部中断1频率标志位加8否等于号否四、安装调试及测量数据分析4.1调试过程1、不通电,用万用表根据电路图仔细检查各线路连接是否正常;2、首先是调试单片机部分,DA转换芯片和运算放大器芯片不接。

用STC_ISP_V483软件通过串口下程序。

看是否可以正常下载程序;3、装上DA装换芯片和运算放大器芯片,给单片机下一个输出正弦波的测试程序,通过示波器看输出是否正常;4、给单片机下载一个完整的程序,分别按下S1,看波形是否改变,按下S2,看频率是否改变。

4.3出现的问题与解决的方法:1、刚开始写的测试程序输出的波形失真很大。

我们想可能是波转换芯片输出的误差很大。

DA表里的数据值过小,导致ROM形的.因而将波形的ROM表里的数据值调大,在测试时发现波形偏差小了许多。

2、调试波形的时候我们发现矩形波的失真比较大,于是我们想到可能是低通滤波器的截止频率太低了,因而我们将RC低通滤波器的电阻由1K换成了100欧姆,效果好了很多。

4.4系统仿真波形:矩形波三角波正弦波4.5调试所用仪器1、示波器2、直流稳压电源3、万用表五、结语在本次信号发生器的设计中,涉及到一个典型的控制过程,通过单片机控制一个模数转换器DAC0832产生所需要的电流,然后使用可以将其电流输出线性地转换成电压输出,再将LM324运算放大器.电压经过运算放大器的放大,可以得到足够幅度的信号。

通过程序的控制,可以产生一系列有规律的波形。

这样一个信号发生装置在控制领域有相当广泛的应用范围。

最终做出来的信号发生器满足了题目中的所有要求:1.产生满足条件的波形,正弦波、三角波、矩形波;2.最大频率为1440Hz,并且频率可以通过按键控制变化。

当然在本次系统中,还是存在不足的地方,比如不能实现频率的按一个小的步进调整。

并且当频率太小时矩形波会出现失真。

实物图参考文献:【1】郭天翔.新概念51单片机C语言教程入门、提高、开发、拓展全.北京.电子工业出版社2009.1【2】童诗白.模拟电路技术基础[M].北京:高等教育出版社,2000.171~202.【3】张金.电子系统设计基础.电子工业出版社.2011.1附录:源程序#include <reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit dacs=P2^2;sbit dawr=P2^1;sbit lcden=P3^5;sbit lcdrs=P3^6;1 //键盘sbit s1=P3^2;2 sbit s2=P3^3; //键盘按下的次数用于记录uchar k=0,p=0;//ps2uchar bxxz=0,num,pinglv; 用于记录//bxxzs1按下的次数的组合分别表示不同的波a,b,c,d,e用// uchar a=1,b=0,c=0,d=0,e=0; 形用于记录定时器进入中断的次数,//num0 uchar num0=0,delay; delay用于记录修改的频率数值VE:; uchar code table[]=WAHz; uchar code table1[]=F:; uchar code table2[]=sine; uchar code table7[]=angbo; uchar code table4[]=jvchibouchar code table5[]=ixingbo ;uchar code table6[]=sanjiaobo;uchar code table3[]=d0720 480 360 288 240 205 180 160 144 ;uchar code sin[64]={135,145,158,167,176,188,199,209,218,226,234,240,245,249,252,254,254,253,251,247,243,237,230,222,213,204,193,182,170,158,146,133,121,108,96,84,72,61,50,41,32,24,17,11,7,3,1,0,0,2,5,9,14,20,28,36,45,55,66,78,90,102,114,128}; //正弦波编码uchar code juxing[64]={255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0}; //方波编码uchar code juchi[64]={0,4,8,12,16,20,24,28,32,36,40,45,49,53,57,61,65,69,73,77,81,85,89,93,97,101,105,109,113,117,121,125,130,134,138,142,146,150,154,158,162,166,170,174,178,182,186,190,194,198,202,206,210,215,219,223,227,231,235,239,243,247,251,255}; 锯齿波编码// uchar code tixing[64]={0,13,26,39,52,65,78,91,104,117,130,143,156,169,182,195,208,221,234,247,247,247,247,247,247,247,247,247,247,247,247,247,247,247,247,247,247,247,247,247,247,247,247,247,247,242,229,216,203,190,177,164,151,138,125,112,99,86,73,60,47,34,21,8}; 梯形波编码//uchar code sanjiao[64]={0,8,16,24,32,40,48,56,64,72,80,88,96,104,112,120,128,136,144,152,160,168,176,184,192,200,208,216,224,232,240,248,248,240,232,224,216,208,200,192,184,176,168,160,152,144,136,128,120,112,104,96,88,80,72,64,三角波编码// 56,48,40,32,24,16,8,0};即为延时的毫秒数,x延时函数void delayms(uint x) // {uint i,j;for(i=x;i>0;i--)for(j=110;j>0;j--);}初始化函数// void init(){dacs=0;dawr=0;EA=1;IT0=1;EX0=1;IT1=1;EX1=1;进行定时2使用定时器方式// TMOD=0x02;ET0=1;TR0=1;TH0=246;TL0=246; //设定计时数位10}void int0() interrupt 0 //外部中断0中断函数{EX0=0;delayms(1);if(s1==0){bxxz++;if(bxxz==5)bxxz=0;switch(bxxz){case 0:{a=1,b=0,c=0,d=0,e=0;}break;case 1:{a=0,b=1,c=0,d=0,e=0;}break;case 2:{a=0,b=0,c=1,d=0,e=0;}break;case 3:{a=0,b=0,c=0,d=1,e=0;}break;case 4:{a=0,b=0,c=0,d=0,e=1;}}delayms(1);while(!s1);}while(!s1);EX0=1;}void int1() interrupt 2 中断函数1外部中断//{ EX1=0;delayms(1);if(s2==0){p++;if(p==10)p=0;switch(p){case 0:pinglv=1;case 1:pinglv=2;break;case 2:pinglv=3;break;case 3:pinglv=4;break;case 4:pinglv=5;break;case 5:pinglv=6;break;case 6:pinglv=7;break;case 7:pinglv=8;break;case 8:pinglv=9;break;case 9:pinglv=10;break;}delayms(1);while(!s2);}while(!s2);EX1=1;}定时器中断函数//void T0_time() interrupt 1 {num0++;}void write_com(uchar com) 给液晶写命令//{ lcdrs=0;P1=com;delayms(5);lcden=1;delayms(5);lcden=0;}给液晶写数据//void write_data(uchar date) {lcdrs=1;P1=date;delayms(5);lcden=1;delayms(5);lcden=0;}初始化液晶void init_lcd() //{lcden=0;write_com(0x38);write_com(0x0c);write_com(0x06);write_com(0x01);}扫描函数// void desplay_pl(){write_com(0x80+0x40+0x02);if(delay==1){for(num=0;num<4;num++){write_data(table3[num]);delayms(5);}if(delay==2){for(num=4;num<8;num++){write_data(table3[num]);delayms(5); 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