锯齿波发生器

单片机课程设计锯齿波发生器

姓名：杨名想

同组成员：易湘达

班级：电子信息工程2班学号：20086036

指导老师：覃业梅

目录绪论

一、设计要求

二、设计任务和目的

三、硬件部分（分工）

四、调试过程及结果

设计总结

参考文献

附图

绪论

可编程控制器（PLC）是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发出来的，现已广泛应用于工业控制的各个领域。它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、计数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。

如今，PLC在我国各个工业领域中的应用越来越广泛。在就业竞争日益激烈的今天，掌

握PLC设计和应用是从事工业控制研发技术人员必须掌握的一门专业技术。

任何生产机械电气控制系统的设计，都包括两个基本方面：一个是满足生产机械和工艺的各种控制要求，另一个是满足电气控制系统本身的制造、使用以及维修的需要。因此，电气控制系统设计包括原理设计和工艺设计两个方面。前者决定一台设备使用效能和自动化程度，即决定着生产机械设备的先进性、合理性，而后者决定着电气控制设备生产可行性、经济性、外观和

维修等方面的性能。

在现代控制设备中，机-电、液-电、气-电配合得越来越密切，虽然生产机械的种类繁多，其电气控制设备也各不相同，但电气控制系统的设计原则和设计方法基本相同。

在最大限度满足生产设备和生产工艺对电气控制系统要求的前提下，力求运行安全、可靠，动作准确，结果简单、经济，电动机及电气元件选用合理，操作、安装、调试和维修方便。

要完成好电气控制系统的设计系统，除要求我们掌握必要的电气设计基础知识外，还要求我们必须经过反复实践，深入生产现场，将我们所学的理论知识和积累的经验技术应用到设计中来。本次课程设计正是本着这一目的而着手实施的实践性环节，它是一项初步的模拟工程训练。通过这次课程设计，我感到更深地了解一般电气控制系统的设计要求、设计内容和设计方法。

一、设计要求

（1）设计一个锯齿波发生器，要求输出频率范围为1KHz～10KHz；幅度范围Vp p≈10v连续可调；上升斜率连续可调；直流偏置±5V连续可调

…………

（2）选择电路方案，确定电路方案的设计。计算电路元件参数与元件选择、并画出总体电路原理图，阐述基本原理。

二、设计任务和目的

根据任务书的要求，需要设计锯齿波发生器环节，输出波形还需要一种可调节电路。

（1）小组制订工作计划。

（2）完成锯齿波发生器的逻辑电路设计。 （3）画出布线图。

（4）完成锯齿波发生器的电路所需元器件的购买与检测。 （5）根据布线图制作锯齿波发生器。

（6）完成锯齿波发生器电路的功能检测和故障排除。

（7）通过小组讨论完成电路的详细分析及编写项目实训报告。

锯齿波发生器原理图 1. 锯齿波发生器

主要有迟滞比较器和RC 充放电电路组成。比较器属于信号处理的一种，他的作用是将输入信号的电平进行比较，然后把比较的结果输出。实验采用的迟滞比较器的特点是：单输入增大及减少时，两种情况下的门限电压不相等，传输特性呈现出“滞回”曲线的形状。

2. 可调放大

由于结果光看的是输出波形，故采用同向比例运算电路，以便观察时方便可靠。

3. 直流偏置

由设计要求知，要输出±5V 直流偏置，利用求和运算电路，调节合适的阻值，就可得到偏置的效果，因此选择多个直流电压输入，达到求和的目的。

控制

旋钮

CP u O

整体电路工作原理

单元电路设计：计算、元器件选择及电路图

1、 锯齿波发生器电阻、电容的计算

锯齿波发生器电路如下：

设二极管导通的等效电阻可忽略不计，电位器的滑动端移到最上端。当U01=+Uz 时，D1导通，D2截止，输出电压的表达式为：

100031

()()O Z u U t t u t R C

=-

-+ 0u 随时间线性下降。当01Z U u =-时，D2导通，D1截止，输出电压的表达式为：

0210131()()()Z W U t t u t R R C

u -++=

0u 随时间线性上升。由于Rw 远大于R3，01u 和0u 的波形如图（b ）所示。

根据三角波发生电路震荡周期的计算方法，可以得出下降时间和上升时间分别为：

1

1

1

322

R R C R T t t ∙=-≈ 1

2

2213()2W R R R C R T t t ∙+=-≈

所以震荡周期为： 132

2(2)W R R R C

R T +=

将1R 和2R 设为电位器，则调整1R 和2R 、W R 的阻值以及C 的容量，可以改震荡周期。

调整W R 的值可以改变的输出波形的占空比，以及锯齿波上升和下降斜率。

根据积分器的特点，锯齿波的转换须将时间常数设置的尽量小一点，可以选择C 为0.01uf 和0.1uf,稳压管稳压值为5V ，电位器1R 取20K Ω，2R 取10K Ω，W R 取5K Ω，3R 取100Ω，4R 取100Ω，5R 取100Ω。

…………

2、可调放大电阻的计算

可调放大电路如下：

在同向比例运算电路中，输入为上一级锯齿波。根据“虚短”和“虚断”的概念，得：

P u =N u =I u 。净输入电压为零，因而得：

067

0N N

U U U R R --=⇒

7

06

(1)P R R U U =+

⇒ 706

(1)

I

R R U U =+