第七章波形发生器
波形发生器课程报告
单片机课程设计之波形发生器姓名:赵涛班级:20121102学号:2012110249 同组同学姓名:高倩目录1 引言 (2)1.1 单片机波形发生器概述 (2)1.2 设计任务 (2)1.3 波形发生器的设计所需器件 (2)2 系统的总体设计 (2)2.1总体设计思想 (3)2.2 总体设计框图 (3)2.3 设计所需芯片及介绍 (3)2.4 总体设计功能图 (5)3 软件设计流程 (6)3.1 锯齿波的产生过程 (6)3.2 三角波产生过程 (7)3.3 方波的产生过程 (8)3.4 正弦波的产生过程......................................................................... 错误!未定义书签。
3.5 通过开关实现波形切换和调频、调幅 (9)4 系统调试与仿真 (10)4.1 调试与仿真 (10)4.2 仿真结果 (10)总结 (12)参考文献 (13)附录1 程序 (14)附录2 波形发生器电路总设计原理图 (14)1 引言波形发生器是一种常用的信号源,广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。
本次课程设计使用的单片机构成的发生器可产生锯齿波、三角波、方波,波形的周期可以用程序改变,在本设计的基础上,加上按钮控制和示波器,则可通过按钮设定所需要的波形频率。
1.1 单片机波形发生器概述在工作中,我们常常会用到波形发生器,它是使用频度很高的电子仪器。
现在的波形发生器都采用单片机来构成。
单片机波形发生器是以单片机核心,配相应的外围电路和功能软件,能实现各种波形发生的应用系统,它由硬件部分和软件部分组成,硬件是系统的基础,软件则是在硬件的基础上,对其合理的调配和使用,从而完成波形发生的任务。
1.2 设计任务(1)利用单片机输出方波、三角波、锯齿波。
(2)要求频率可调。
1.3 波形发生器的设计所需器件单片机AT89C51系统,DAC0832一片,PC机一台,运算放大器2 系统的总体设计2.1总体设计思想(一)、课设需要各个波形的基本输出。
波形发生器
绪论:函数发生器是一种常用的电子仪器,用于产生标准信号。
它种类繁多,性能各异,广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。
在工业生产和科研中利用信号发生器输出的信号,可以对元器件的性能及参数进行测量,还可以对电工和电子产品进行指数验证、参数调整及性能鉴定。
在某些场合,我们对系统进行测试时需要特殊波形,这是传统的模拟信号发生器和数字信号发生器很难胜任的。
利用单片机的强大功能,设计合适的人机交互界面,使用户能够通过手动的设定,设置所需波形。
任务要求设计一种使用简单、性能优良的波形发生器,该发生器能产生正弦波、方波、三角波、锯齿波等常用的标准信号。
波形的频率、幅值均为连续可调。
实现多功能信号发生器波形种类、波形的频率、幅值的状态及数据的显示。
整个系统采用单片机控制。
一、实验设计方案利用单片机AT89C51外接数模转换器和运算放大器,由用户通过按键选择输出实验室中经常使用到的几种基本波形:锯齿波、正弦波、方波和三角波,再由AT89C51单片机将最大值和最小值输出给D/A,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,能产1Hz—3kHz的波形。
通过键盘来控制三种波形的类型选择、频率变化,并通过液晶屏1602显示其各自的类型以及数值,系统大致包括信号发生部分、数/模转换部分以及液晶显示部分三部分。
原理图及实验选择的单片机二、电路分析(一)、主控电路AT89C51单处机内部设置两个16位可编程的定时器/计数器T0和T1,它们具有计数器方式和定时器方式两种工作方式及4种工作模式。
在波形发生器中,将其作定时器使用,用它来精确地确定波形的两个采样点输出之间的延迟时间。
模式1采用的是16位计数器,当T0或T1被允许计数后,从初值开始加计数,最高位产生溢出时向CPU请求中断。
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。
波形发生器课程设计
教师批阅波形发生器设计摘要波形发生器是一种常用的信号源,广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。
函数信号发生器是一种能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波(含方波)、正弦波的电路。
函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。
通过对函数波形发生器的原理以及构成分析,可设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的函数波形发生器。
目前使用的信号发生器大部分是函数信号发生器,且特殊波形发生器的价格昂贵。
所以本设计使用的是DAC0832芯片构成的发生器,可产生三角波、方波、正弦波等多种特殊波形和任意波形,波形的频率可用程序控制改变。
在单片机上加外围器件距阵式键盘,通过键盘控制波形频率的增减以及波形的选择,并用了LCD显示频率大小。
在单片机的输出端口接DAC0832进行D/A转换,再通过运放进行波形调整,最后输出波形接在示波器上显示。
本设计具有线路简单、结构紧凑、价格低廉、性能优越等优点。
本设计制作的波形发生器,可以输出多种标准波形,如方波、正弦波、三角波、锯齿波等,还可以输出任意波形,如用鼠标创建的一个周期的非规则波形或用函数描述的波形等,输出的波形的频率、幅度均可调,且能脱机输出。
设计的人机界面不但清晰美观,而且操作方便。
关键词:波形发生器;DAC0832;单片机;波形调整教师批阅目录一、设计目的及意义............................................................................. - 3 -1.1设计目的 (3)1.2设计意义 (3)二、方案论证......................................................................................... - 4 -2.1设计要求 (4)2.2方案论证 (4)三、硬件电路设计................................................................................. - 5 -3.1设计思路、元件选型 (5)3.2原理图 (5)3.3主要芯片介绍 (6)3.4硬件连线图 (10)四、软件设计....................................................................................... - 10 -4.1锯齿波的产生过程 (11)4.2三角波产生过程 (13)4.3方波的产生过程 (14)4.4正弦波的产生过程 (16)4.5通过开关实现波形切换和调频、调幅 (18)五、调试与仿真................................................................................... - 20 -5.1仿真结果 (21)六、总结 ............................................................................................... - 22 -七、参考文献:................................................................................... - 23 -教师批阅一、设计目的及意义1.1设计目的(1)利用所学微机的理论知识进行软硬件整体设计,锻炼学生理论联系实际、提高我们的综合应用能力。
波形发生器单片机课程设计
波形发生器单片机课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生理解波形发生器的基本原理,掌握单片机在波形发生器中的应用;2. 学会使用编程软件进行单片机程序设计,实现常见波形的生成;3. 了解波形发生器的性能指标,如频率、幅度、相位等,并能进行简单计算。
技能目标:1. 培养学生运用所学知识,设计并实现波形发生器单片机程序的能力;2. 提高学生动手实践能力,能够独立完成波形发生器的硬件连接与调试;3. 培养学生团队协作能力,通过小组合作完成课程设计。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对单片机及电子技术的兴趣,激发学生的学习热情;2. 培养学生严谨的科学态度,注重实验数据的真实性,遵循实验操作规范;3. 培养学生的创新意识,鼓励学生勇于尝试,不断优化波形发生器设计。
分析课程性质、学生特点和教学要求:1. 课程性质:本课程属于电子技术领域,涉及单片机原理、编程及硬件设计;2. 学生特点:学生已具备一定的电子技术基础,熟悉单片机的基本操作,具有一定的编程能力;3. 教学要求:注重理论与实践相结合,强调动手实践,培养学生解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 波形发生器原理:介绍波形发生器的功能、分类及其在电子技术中的应用,重点讲解单片机波形发生器的原理及组成。
教材章节:《单片机原理与应用》第四章第三节2. 单片机程序设计:讲解如何使用编程软件(如Keil)进行单片机程序设计,实现常见波形(如正弦波、方波、三角波等)的生成。
教材章节:《单片机原理与应用》第五章3. 硬件设计与连接:介绍波形发生器硬件电路的设计方法,包括单片机、晶振、滤波器等元件的选型与连接。
教材章节:《电子电路设计》第二章4. 波形发生器性能指标:讲解波形发生器的主要性能指标,如频率、幅度、相位等,并进行简单计算。
教材章节:《电子测量与仪器》第三章5. 实践操作与调试:指导学生进行波形发生器硬件连接、程序下载和调试,确保波形发生器正常工作。
教材章节:《单片机原理与应用》第六章6. 课程设计:要求学生以小组为单位,设计并实现一个具有特定功能的波形发生器,完成课程设计报告。
波形发生器
课程设计题目:多种波形发生器的设计课程:综合电子设计与实践班级:自动化1001小组成员:何晓娇、何平、冉茂林、黄晓强目录一.设计任务与要求二. 总体方案设计三. 电路设计原理与参考电路3.1 总体电路框图3.2 设计思路3.3 相关集成运放的简介四.单元电路的设计说明4.1 直流稳压电源设计4.2 正弦波发生电路的工作原理及频率控制4.3 正弦波-方波转换电路的工作原理4.4 方波-三角波转换电路的工作原理五.总体电路5.1 总电路图六.总结及心得一.设计任务和要求任务:设计一个能产生方波、三角波、正弦波等多种波形信号输出的波形发生器。
要求:1.输出的各种波形工作频率范围0.02Hz~20kHz连续可调;2.正弦波幅值±10v,失真度小于1.5%3.方波幅值±10v4.三角波波峰峰值20v;各种输出波形幅值均连续可调;5.设计电路所需的直流电源。
6.用分离元件和运放设二.总体方案设计波形产生电路通常可采用多种不同电路形式和元器件获得所要求的波形信号输出。
波形产生的关键部分是振荡器,而设计振荡器电路的关键是选择有源器件,确定振荡器电路的形式以及确定元件参数值等。
具体设计可参考以下思路。
1.用正弦波振荡器产生正弦波输出,正弦波信号通过变换电路得出方波输出(例如用施密特触发器),用积分电路将方波变换成三角波或锯齿波输出;2.利用多谐振荡器产生方波信号输出,用积分电路将方波变换成三角波输出,用折线近似法将三角波变换成正弦波输出;3.用多谐振荡器产生方波输出,方波经滤波电路可得正弦波输出,方波经积分电路可得三角波输出;三.总体框图3.1总体电路框图3.2 设计思路波形产生电路的关键部分是振荡器,而设计振荡器电路的关键是选择有源器件,确定振荡器电路的形式以及确定元件参数值等。
一般思路如下:(1)用正弦波振荡器产生正弦波输出,正弦波信号通过变换电路得方波输出,用积分电路将方波变成三角波输出;(2)利用多谐振荡器产生方波信号输出,用积分电路将方波变换成三角波输出,用折线近似法将三角波变换成正弦波输出;(3)用多谐振荡器产生方波输出,方波经滤波电路可得正弦波输出,方波经积分电路可得三角波输出;3.3 相关集成运放的简介UA741优点:宽大范围的共模电压和无阻塞功能可用于电压跟随器。
《波形发生器》PPT课件
方波发生器<P69图 2.40>
实验内容:<P70>
Uc
将Rw调到中心位的峰
峰值与频率.<要求写出
计算过程〕
方波发生器
实验内容:<P70>
Uc
将Rw调到中心位置,用示
Uo 波器测量Uo〔方波〕
和Uc〔三角波〕的峰
峰值与频率.
将Rw的抽头分别调到上 下两端,用示波器或频 率计测量Uo在这两种 情形下的频率.
测量电阻值应当先将Rw从 电路当中拔下,用万用表进行 测量
临界起振:由完全没有输出 波形开始调节Rw,直到刚 好出现并能维持正弦波输 出〔若往回调节,正弦波 立即消失〕,此即临界起 振状态
RC桥式正弦波振荡器
实验内容:<P70> 记录Rw2〔即Rw移动端到
地的部分〕在临界起振 时的值: 调节Rw使电路出现最大不 失真.分别测量Uo、U+、 U-
这三个电压都是交流信号,应 用交流毫伏表测量.其中Uo 是电路输出,U+和U-分别是 运放同相、反相输入端的对 地电压.
RC桥式正弦波振荡器
实验内容:<P70> 记录Rw2〔即Rw移动端到
地的部分〕在临界起振 时的值:
调节Rw使电路出现最大不 失真.分别测量Uo、U+、 U-
用示波器或频率计测量振 荡频率f0.〔示波器测 量要求写出计算过程〕
波形发生器
给集成运放引入正反馈,配合适当限幅措 施,可以使电路产生稳定的周期性振荡.这 种电路称为波形发生器. 注意:波形发生器电路是自行振荡产生 波形,只需要给电路加直流电源,无需外加 信号源.
RC桥式正弦波振荡器P68图2.39
实验内容:<P70>
波形发生器说明书
1 引言随着单片机功能不断完善,单片机在越来越多的领域得以应用。
按照传统的模式,在单片机应用系统整个项目开发过程中.先根据系统要求设计原理图,绘制PCB电路图,制作电路板,焊接元器件,然后进行软件编程,通过仿真器对系统硬件和软件调试,最后将调试成功的程序固化到单片机的程序存储器中。
无论是从硬件成本上。
还是从调试周期上,传统开发模式的效率都有待提高。
基于Proteus和Keil接口仿真平台是可以进行仿真、调试、制板并最大限度的软件模拟的单片机的开发平台,可极大地提高单片机应用系统的开发过程。
波形发生器是一种常用的信号源,广泛应用于科学研究、生产实践和教学实验等领域。
本次课程设计对基于Proteus和Keil接口的虚拟波形发生器进行了仿真设计.利用AT89C51单片机产生方波、锯齿波、三角波,并可以在不同的波形之间任意切换。
1.1 题目的要求1、设计接口电路,将这些外设构成一个简单的单片机应用系统,画出接口的连接图。
2、编写下列控制程序(1)能输出三角波、锯齿波、方波。
(2)由K0-K2键分别控制以上所述波形的产生。
(3)根据开关对输出波形的频率、幅度进行控制调节。
3、用Protues进行仿真。
1.2 题目的意义(1)利用所学单片机的理论知识进行软硬件整体设计,锻炼学生理论联系实际、提高我们的综合应用能力。
(2)、我们这次的课程设计是以单片机为基础,设计并开发能输出多种波形(三角波、锯齿波、方波)且频率可调的波形发生器。
(3)掌握各个接口芯片(如DAC0832等)的功能特性及接口方法,并能运用其实现一个简单的微机应用系统功能器件。
(4)在平时的学习中,我们所学的知识大都是课本上的,在机房的实验大家也都是分散的对各个章节的内容进行练习。
因此,缺乏一种系统的设计锻炼。
在课程所学结束以后,这样的课程设计十分有助于我们将知识系统地总结到一起。
(5)通过将这几个波形的组合形成了一个函数发生器,使得我对系统的整个框架的设计有了一个很好的锻炼。
波形发生器的整体电路设计
目录第一章绪论- 1 -1 绪论………………………………...- 1 -第二章设计方案- 1 -2.1 方案………………………………- 1 - 2.2方框图…………………………….- 2 - 2.3工作过程………………………….- 2 -第三章波形发生器的基本原理- 2 -3.1 波形发生器的组成………………- 2 - 3.2 正弦波发生器……………………- 2 - 3.3 方波发生器………………………- 4 - 3.4 三角波发生器……………………- 6 - 3.5 直流稳压电源……………………- 8 - 第四章波形发生器的整体电路设计- 10-4.1 整体电路………………………..- 10 - 4.2 原理……………………………..- 11 -参考文献- 11 -附录:器件清单- 11 -第一章绪论1 绪论函数信号发生器是一种能够产生多种波形,通过对函数波形发生器的原理以及构成分析,可设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的函数波形发生器。
信号发生器采用模拟电子技术,由分立元件构成振荡电路和整形电路,产生各种波形,这种信号发生器的特性是受测量对象的要求所制约的。
一般的传统发生器都是采用的谐振法,即用具有频率选择性的回路来产生正弦振荡,获得所需频率。
但也可以根据频率合成技术来获得所需频率。
利用频率合成技术制成的信号发生器,被称为合成信号发生器。
随着微处理器性能的提高,出现了由微处理器、D/A以及相关硬件、软件构成的波形发生器。
它扩展了波形发生器的功能,产生的波形也比以往复杂。
实质上它采用了软件控制,利用微处理器控制D/A,就可以得到各种简单波形。
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。
在测试与测量技术过程中,常用到已知函数波形的数字化生成,它在许多与测量有关的领域有着不可替代的作用。
例如,数字化仿真,常被用于算法研究、模型研究、系统辨识或以蒙特卡罗法搜索模型与算法。
任意波形发生器出现以后,给人们提供的不仅是一个通用的基础技术平台,而是在人们面前打开了通往无限宽广空间的一扇门,使得人们对于信号波形的掌握与应用再也不必局限于简单的正弦波、方波等几种有限的波形了,它可以按照人们提供的测量序列产生出几乎任意形状的连续波形信号。
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。
1.1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。
1.2 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。
波形发生器
Up从 -Ut 跃变为 +Ut,电容又开始正相充电。 上述过程周而复始, 电路产
生了自激振荡。
± UT=± R2∕(R6+RW)U02m
T=2R6(R6+RW)C3∕ R7
运放的反相端接基准电压,即 U-=0,同相输入端接输入电压 Uia ,
R6称为平衡电阻。比较器的输出 Uo1的高电平等于正电源电压 +Vcc,低
正弦波输入信号 Vo1在上升到 Vt+之前, Vo2保持不变,超过 Vt+后
Vo2翻转,直到 Vo1 下降到 Vt- , Vo2 再翻转,如此反复便形成 Vo2方波
输出。
3
简易波形发生器
图 3-2 正弦波——三角波产生电路
3.3 方波——三角波变换电路
图 3-3 方波——三角波变换电路
此电路由反相输入的过零比较器和 RC电路组成。 RC回路既作为延 迟环节,又作为反馈网络,通过 RC充、放电实现输出状态的自动转换。 设某一时刻输出电压 Uo=+Uz,则同相输入端电位 Up=+UT。Uo通过 R3 对电 容 C 正向充电,如图中实线箭头所示。反相输入端电位 n 随时间 t 的增
1. 概述
波形发生器是一种常用的信号源,广泛地应用于电子电路、自动控 制系统和教学实验等领域。函数信号发生器是一种能够产生多种波形, 如三角波、锯齿波、矩形波(含方波) 、正弦波的电路。函数信号发生器 在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。通过对函数波形发生器 的原理以及构成分析,可设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的函 数波形发生器。 本课程采用采用 RC正弦波振荡电路、 电压比较器、 积分 电路共同组成的正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法。先通过 RC正弦波振荡电路产生正弦波,再通过电压比较器产生方波,最后通过 积分电路形成三角波。
波形发生器
单片机课程设计报告书课题名称 波形发生器设计姓 名 王铄 学 号 20106508 院、系、部 电气工程系 专 业 电子信息工程 指导教师 高迎霞,孙秀婷2013年7 月8日※※※※※※※※※ ※※※※ ※※ ※※※※※※※※※2010级单片机课程设计波形发生器设计20106508 王铄一、设计目的设计一个能产生方波,三角波,梯形波,锯齿波,正弦波的波形发生器。
二、设计要求产生指定波形可以通过DAC 来实现,不同波形产生实质上是对输出的二进制数字量进行相应改变来实现的。
方波信号可以利用定时器中断产生的,每次中断时,将输出的信号按位反即可;三角波信号是将输出的二进制数字信号依次加1,达到0xff 时依次减1,并实时将数字信号经D/A 转换得到;锯齿波信号是将输出的二进制数字信号依次加1,达到0xff 时置为0x00,并实时将数字信号经D/A 转换得到的;梯形波是将输出的二进制数字信号依次加1,达到0xff 时保持一段时间,然后依次减1直至0x00,并实时将数字信号经D/A 转换得到的;正弦波可以预先写出正弦波表,通过读出表中的值然后经D/A 转换后输出。
三、硬件电路设计1、系统的结构框图由单片机、波形选择按键、数码显示管、频率选择按键、D/A 转换器和示波器显示波形六部分组成,如图3-1所示。
图3-1系统框图单片机频率选择按键数码管显示波形选择按键波形输出 D/A 转换2、系统最小单位STC89C52单片机及其引脚,如图3-2所示。
图3-2 STC89C52引脚图89C52是一个低电压,高性能CMOS 8位单片机,片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,AT89C52单片机在电子行业中有着广泛应用。
VCC:供电电压。
波形发生器设计实验报告
波形发生器设计实验报告一、实验目的(1)熟悉555型集成时基电路结构、工作原理及其特点。
(2)掌握555型集成时基电路的基本应用。
(3)掌握由555集成型时基电路组成的占空比可调的方波信号发生器。
二、实验基本原理555电路的工作原理555集成电路开始是作定时器应用的,所以叫做555定时器或555时基电路。
但后来经过开发,它除了作定时延时控制外,还可用于调光、调温、调压、调速等多种控制及计量检测。
此外,还可以组成脉冲振荡、单稳、双稳和脉冲调制电路,用于交流信号源、电源变换、频率变换、脉冲调制等。
由于它工作可靠、使用方便、价格低廉,目前被广泛用于各种电子产品中,555集成电路内部有几十个元器件,有分压器、比较器、基本R-S触发器、放电管以及缓冲器等,电路比较复杂,是模拟电路和数字电路的混合体。
555芯片管脚介绍555集成电路是8脚封装,双列直插型,如图2(A)所示,按输入输出的排列可看成如图2(B)所示。
其中6脚称阈值端(TH),是上比较器的输入;2脚称触发端(TR),是下比较器的输入;3脚是输出端(Vo),它有O和1两种状态,由输入端所加的电平决定;7脚是放电端(DIS),它是内部放电管的输出,有悬空和接地两种状态,也是由输入端的状态决定;4脚是复位端(MR),加上低电平时可使输出为低电平;5脚是控制电压端(Vc),可用它改变上下触发电平值;8脚是电源端,1脚是地端。
用555定时器组成的多谐振荡器如图所示。
接通电源后,电容C2被充电,当电容C2上端电压Vc升到2Vcc/3时使555第3脚V0为低电平,同时555内放电三极管T导通,此时电容C2通过R1放电,Vc下降。
当Vc下降到Vcc/3时,V0翻转为高电平。
电容器C2放电所需的时间为t,R1,C,ln2pL2 ( 1-1)当放电结束时,T截止,Vcc将通过R1,R2,R3向电容器C2充电,Vc由Vcc/3 上升到2Vcc/3所需的时间为t,(R1,R2,R3)Cln2,0.7(R1,R2,R3)CpH22 (1-2)当Vc上升到2Vcc/3时,电路又翻转为低电平。
波形发生器实验报告
波形发生器实验报告实验仪器本次实验主要使用的仪器是波形发生器和示波器,其中,波形发生器是一种电子工具,可以发出各种波形信号,包括正弦波、方波、三角波等,主要用于测试电路的性能以及信号调试等方面。
示波器则是一种测量电信号的仪器,可以将电信号转化为可视化的波形,方便工程师进行测量和分析。
实验目的本次实验的主要目的是通过对波形发生器进行实验,了解波形发生器的工作原理、掌握波形的产生和调试方法,以及了解不同类型波形对电路的功效影响。
实验内容本次实验主要分为以下几个部分,分别为:正弦波产生、方波产生、三角波产生、调制波产生、频率和振幅调节和FFT 测量。
1. 正弦波产生首先,通过连接电源红黑极线和地线,将波形发生器及示波器连接电源,打开波形发生器开关,进入正弦波发生模式,将正弦波的频率参数设置在1kHz左右,然后将信号输出端连接至示波器通道A的输入端,打开示波器,在垂直方向调整光标,使波形垂直偏移最小,在水平方向调整光标,使波形居中,然后开始观测正弦波形。
2. 方波产生在正弦波产生模式下,通过在波形发生器上打开方波信号开关,设置相应频率和振幅参数,将信号输出端连接至示波器通道A的输入端,打开示波器,在垂直方向调整光标,使波形垂直偏移最小,在水平方向调整光标,使波形居中,然后开始观测方波形。
3. 三角波产生在正弦波产生模式下,通过在波形发生器上打开三角波信号开关,设置相应频率和振幅参数,将信号输出端连接至示波器通道A的输入端,打开示波器,在垂直方向调整光标,使波形垂直偏移最小,在水平方向调整光标,使波形居中,然后开始观测三角波形。
4. 调制波产生在正弦波产生模式下,通过在波形发生器上打开调制波信号开关,将调制波输出端连接至示波器通道B的输入端,然后将信号输出端连接至示波器通道A的输入端,打开示波器,分别观测A、B两路波形,通过观察示波器的显示屏,可以看到调制波对于正弦波的影响。
5. 频率和振幅调节通过在波形发生器上设置相应的频率和振幅参数,可以调节所产生的波形信号的频率和振幅,进一步了解不同频率和振幅对于电路的发挥作用。
波形发生器
波形发生器设计摘要:在科学研究、工程教育及生产实践中,常常要用到波形发生器。
如工业过程控制、教学实验、机械振动、生物医学领域。
目前,长期使用的信号发生器绝大部分都是由模拟电路构成的,这类仪器作为信号源频率达百兆赫兹在高频范围内其频率稳定性高、可调性好。
而用于低频信号输出时,其需要RC值很大,参数准确度难以保证,而且体积大,损耗也大。
目前,有人研究制造了由数字电路构成的波形发生器,其低频性能好,但是体积较大,价格较贵[1]。
本设计采用一片80C51单片机和一片DAC0832数模转换器做成的低频信号波形发生器它的特点是价格低、性能高在低频范围内稳定性好、操作方便、体积小、耗电少等。
关键词:80c51; DAC0832;PROTEUS仿真一、设计内容1、硬件原理设计本设计采用键盘操作控制输出方波、正弦波、三角波,可用键盘方便地控制频率和幅值的变化,并将幅值和频率用六位十进制数通过LED数码管显示出来,硬件原理方框图如图1.1所示:[3]图1.1 硬件原理方框图本设计包括控制器、键盘、D/A转换器、输出四个部分组成。
其中选用80c51单片机作为此次设计的控制器,D/A转换器选用DAC0832模拟转换器,输出用DSCILLOSCOPE示波器观测波形。
设计总框图1.2所示:[4]图1.2 总设计框图2、硬件设计图2.1 波形发生器的硬件设计电路图2.1所需硬件及介绍DAC0832:是8分辨率的D/A转换集成芯片。
与微处理器完全兼容。
这个DA 芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点,在单片机应用系统中得到广泛的应用。
D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成[5]。
* D0~D7:8位数据输入线,TTL电平,有效时间应大于90ns(否则锁存器的数据会出错);* ILE:数据锁存允许控制信号输入线,高电平有效;* CS:片选信号输入线(选通数据锁存器),低电平有效;* WR1:数据锁存器写选通输入线,负脉冲(脉宽应大于500ns)有效。
波形发生器——精选推荐
波形发⽣器d 课题⼆、函数波形发⽣器的设计⼀、实验⽬的拓展模拟集成电路的应⽤。
⼆、实验原理在⽆线电通信,测量,⾃动化控制等技术领域⼴泛地应⽤着各种类型的信号发⽣器,常⽤的波形是正弦波,矩形波(⽅波)和锯齿拨。
随着集成电路技术的发展,已有能⼒同时产⽣同频的⽅波,三⾓波和正弦波的专⽤集成电路,称为函数波形发⽣器,如ICL8038。
1.函数波形发⽣器专⽤集成电路ICL8038就是⼀个函数波形发⽣器,其引出脚的排列及性能见附录⼀。
典型应⽤电路如图5-2-1所⽰。
Rw110kR120k-12v⽅波正弦波三⾓波图5-2-1 ICL8038典型应⽤电路ICL8038的内部原理见图5-2-2所⽰。
6+211V-(或地)CSCSS图5-2-2 ICL8038内部原理框图其基本⼯作原理如下。
CS1和CS2是两个恒流源,它们和外接的定时电容C组成积分电路。
电平⽐较器1和2以及双稳态触发器组成积分电路的控制电路。
定时电容C上的三⾓波经缓冲级后由3脚输出。
双稳态电路输出的⽅波经缓冲级后由9脚输出。
三⾓波再经过⼀个正弦波变换器后边为正弦波由2脚输出。
若要提⾼正弦波输出的带载能⼒,则可再外接⼀级跟随器。
恒流源CS1与外接电容C固定连接在⼀起,⽽恒流源CS2则由双稳态电路控制的开关S来决定是否与电容C接通。
若开关S断开,则只有CS1以电流I向电容C充电,电容C上的电压线性增⼤。
当该电压上升到⽐较器1的阈值电平(电源电压的2/3)时,双稳态电路翻转,S接通,此时,恒流源CS2以电流2I向电容C反向充电,由于同时还存在着CS1的作⽤,所以电容C将以电流I放电,电容C上的电压线形减⼩。
当该电压下降到⽐较器2的阈值电平(电源电压的1/3)时,双稳态电路复位,S断开,仅剩下CS1向电容C充电。
如此反复,从⽽形成振荡。
由上述可见,只有当恒流源CS1=I,CS2=2I时,电容C的充、放电时间常数才相等,这时输出的三种波形均对称。
不然,三⾓波将变为锯齿波,⽅波将变为矩形波(占空⽐>50%),正弦波将严重失真。
波形发生器
4 3
12 V U1A 1
2 11 R2 15kOhm C2 0.01uF R3 10kOhm C1 0.01uF LM324AJ V2
12 V
图4
F |>1,电路便可起振,随着 其中 R4 为小电阻,只要满足 R4+R5 略大于 2R1 使| A
F |=1,使得输出稳定在某一值。通过调整并串谐振网 输出的增大 A 自动降到| A
正弦波
方波
三角波
通过改变积分电路的充放 电时间可以输出锯齿波。
正弦波 发生器
过零 比较器
基本设计原理框图(图 2)
积分器
第三部分:电路原理及电路设计
电路的构成: 1、正弦波
采用 RC 桥式振荡器(如图 3), RC 串并联网络是正反馈网络,Rf 和 R1 为负 反馈网络。
图(3)
F |=1,所以 Af≥3。加入 Rf、R1 支路,构成串联电压 为满足振荡的幅度条件| A
信号输出 参数调整 信号产生 信号放大
设计内容
稳压电源 信号发生器系统框图
第二部分
方案一、
方案比较与论证
以 555 芯片为核心,分别产生方波,三角波,锯齿波,正弦波电路配置如图 1 所示
VCC 6V
LED1
R1 1kΩ
8 VCC 4 7 6 RST DIS THR TRI CON GND 1 OUT
络中的电阻阻值(满足 f f 0
1 )便可调整输出频率的范围。 2πRC
为了使振荡幅度稳定,通常在放大电路的负反馈回路里加入非线性元件来自 动调整负反馈放大电路的增益, 从而维持输出电压幅度的稳定。图中的两个二极 管 D1,D2 便是稳幅元件。当输出电压的幅度较小时,电阻 R4 两端的电压低,二 极管 D1、D2 截止,负反馈系数由 R3、RW 及 R4 决定;当输出电压的幅度增加到 一定程度时,二极管 D1、D2 在正负半周轮流工作,其动态电阻与 R4 并联,使负 反馈系数加大,电压增益下降。输出电压的幅度越大,二极管的动态电阻越小, 电压增益也越小,输出电压的幅度保持基本稳定。 为了维持振荡输出,必须让
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
T1 时间段,电容 C 通过 R´ 放电
T2 时间段,电容 C 通过 R 充电
uo1被嵌位
于±Uz
-
+
+
R1
R2
uo
T1 T2 R + –C R´ -
+ + R2
充放电的 时间T1、T2可通过 R、R'调整。 当R'=0时,则为锯齿第波七章发波形生发生器器 。
t
uo
(7-19)
§7.3 锯齿波发生器
R2 上下门限电压:
UH
R1 R1 R2Βιβλιοθήκη Uom UL第七章波形发生器
R1 R1 R2
Uom
(7-3)
– uc + R
uc
U+H
C
- +
+
uo
R1
0
uo
t
UOM
R2
二、工作原理
t 0 -UOM
1. 设 uo = + UOM 则:u+=UH 此时,输出给C 充电!
在 uc < UH 时, u- < u+ , uo 保持 + UOM 不变; 一旦 uc > UH , 就有 u- > u+ ,
电子技术 模拟电路部分
第七章
波形发生电路
第七章波形发生器
(7-1)
第七章 波形发生电路
§7.1 方波发生器 §7.2 三角波发生器 §7.3 锯齿波发生器 §7.4 压频转换 §7.5 正弦波发生器
第七章波形发生器
(7-2)
§7.1 方波发生器
一、电路结构
– uc + R
C
-
+
+
uo
R1
下行的迟滞比较器, 输出经积分电路再 输入到此比较器的 反相输入端。
(7-7)
三、周期与频率的计算 uc
UH
UH
U L
R1
R1 R2
U
OM
0
UL
uc上升阶段表示式:
t
uc(t)UOM (ULUOM )eRC
t
T1
T2
T2
U H UOM (U L UOM )e RC
T1T2
RCln1(2R1) R2
uc下降阶段表示式:
t
uc(t)UOM (UHUOM )eRC
第七章波形发生器
T 2R1RC R2
(7-21)
§7.4 压频转换
- A1
+
+
R1
R2
ui D1 R
C
uo1
D2 - uo
A2+
+
R3
把锯齿波发生器积分电路的充电电压由uo1变为ui , 则锯齿波发生器转变为压频转换电路。即输出uo的 频率由输入电压ui的大小决定。
|ui | <UZ
UL
R1
U
om
UL
R1 R2
U om
UH 0
UL
t
uo
1 RC
uo1dt
第七章波形发生器
(7-16)
周期和频率的计算:
R01
uo1
-
+
R
+ A1
C
-
+
uo
+ A2
uo
UH UL
T1 T2
t
R02
T
R2
R1
R1C0T1UOM dtUHUL R1C 0T2UOM dtULUH
T1T20.5T
R1C00.5TUOM dt2R R12Uom
R3
-
+
+
R1
R2
R + –C
- +
+ R4
uo
uo uc
改变三角波发生器中 uc
积分电路的充放电时间常
t
数,使放电的时间常数为0, uo
即把三角波发生器转换成
t
了锯齿波发生器。 第七章波形发生器
(7-20)
R3
-
+
+
R1
R2
R + –C
-
+
+ R4
uo
1 T
RC0UZdt2
R R1 2UZ
– uc + R
uc UH
C R1
- +
+
uo
0 UL
t
uo
R2
UOM
输出波形:
t
0
- UOM
T
第七章波形发生器
(7-6)
方波发生器各部分的作用: – uc + R
C
- +
+
uo
R1
R2
RC电路:起反馈和延迟作用,获得一定的频率。
下行迟滞比较器:起开关作用,实现高低电平的 转换。
第七章波形发生器
T 4R1RC
f R2
R2
4R RC 第七章波形发生器 1
(7-17)
电路三:是电路二的改型电路
+E
R01
uo1
C
RW -E
-
+
R
+ A1
-
+
uo
+ A2
R02
R2
R1
调整电位器 RW 可以使三角波上下移 动。即给纯交流的三角波叠加了一个
直流分量。
第七章波形发生器
(7-18)
电路四:是电路二的改进电路
uo 立即由+UOM 变第七成章波-形发U生器OM
(7-4)
2. 当uo = -UOM 时, u+=UL
– uc + R
C
- +
+
R1
R2
此时,C 经输出端放电。
uc
UH
uo
t
UL
uc降到UL时,uo上翻。
当uo 重新回到+UOM 以后,电路又进入另一个 周期性的变化。
第七章波形发生器 (7-5)
T2RCln1(2R1) R2
T1
U L UOM (U H U )e OM 第七R章C波形发生器
f=1/T
(7-8)
方波发生器电路的改进:
–uc + R
C
-
+
+
uo
R1
R2
– uc + R
C
- +
+
R1
R2
第七章波形发生器
uo UZ
(7-9)
思考题:点 b 是电位器 RW 的中点,点 a 和点 c 是 b 的上方和下方的某点 。试定性画出
(7-11)
uc + R
C
C
-
+
uo1 R
- uo
+
+
R1
+ R2
R2
uo1 uo
Uom
1
t
uo RCuo1dt
0
-Uom
三角波的周期由方波发生器确定,其幅值也由周 期T和参数R、C决定第七。章波形发生器
(7-12)
电路二:电路一的改型
反向积分电路
上行迟滞 比较器
R01
uo1
-
+
+ A1
C
Uom
UL
R1 R2
Uo m
第七章波形发生器
(7-14)
回顾: 反相积分器
C
ui
R
-
+
uo
+
R2
uo
+Uom
0 -Uom
uo R1Cuidt
ui=-U t
ui=+U
第七章波形发生器
(7-15)
R01
uo1
-
+
R
+ A1
C
-
+
uo
+ A2
uo1 +UOM
0
t
R02
-UOM
R2
R1
uo
UH
R1 R2
点电位器可动端分别处于 a、b、c 三点
时的 uo - uc 相对应的波形图。
uc
D1 D2
a RW c b
-+
C
-
+
+
uo
R1
R 第七章波形发2 生器
(7-10)
§7.2 三角波发生器
uc + R
C
-
+
+
R1
R2 方波发生器
C
R - uo
+ + R2
反向积分电路
电路一:方波发生器 矩形波积分电路三角波 此电路要求前后电路的时间常数配合 好,不能让积分器第七章饱波形和发生。器
R
-
+
uo
+ A2
R02
R2
R1
特点:由上行的迟滞比较器和反相积分器级联构成, 迟滞比较器的输出作为反相积分器的输入,反 相积分器的输出又作为迟滞比较器的输入。
第七章波形发生器
(7-13)
回顾:
上行的迟滞比较器
R
-
+
uo
+
ui
Uom uo
UL
0
UH ui
R1
R2 上下门限电压:
-Uom
UH
R1 R2
U U Z
H
R第2七章波形发生器
R1 R2