产生脉冲的程序的PLC程序梯形图 （1）周期可调的脉冲信号发生器 如图5-6所示采用定时器TO产生一个周期可调节的连续脉冲。当 X0常开触点闭合后，第一次扫描到 TO常闭触点时，它是闭合的，于是 TO线圈得电，经过1s的延时，TO常闭触点断开。TO常闭触点断开后的下一个扫描周期中，当扫描到TO常闭触点时，因它已断开，使 TO线圈失电，TO常闭触点又随之恢复闭合。这样，在下一个扫描周期扫描到TO常闭触点时，又使TO线圈得电，重复以上动作，TO的常开触点连续闭合、断开，就产生了脉宽为一个扫描周期、脉冲周期为 1s的连续脉冲。改变TO的设定值，就可改变脉冲周期。 @5-6 图5-6周期可调的脉冲信号发生器 a）梯形图b）时序图 （2）占空比可调的脉冲信号发生器 如图5-7所示为采用两个定时器产生连续脉冲信号，脉冲周期为5秒，占空比为3： 2 （接通时间：断开时间）。接通时间3s，由定时器T1设定，断开时间为2s，由定时器TO设定，用丫0作为连续脉冲输出端。
图5-7占空比可调的脉冲信号发生器 a)梯形图b)时序图 (3) 顺序脉冲发生器 如图5-8a 所示为用三个定时器产生一组顺序脉冲的梯形图程序，顺序脉冲波形如图 5-8b 所示。当X4接 通，T40开始延时，同时丫31通电，定时10s 时间到，T40常闭触点断开，丫31断电。T40常开触点闭合，T41 开始延时，同时Y32通电，当T41定时15s 时间到，Y32断电。T41常开触点闭合，T42开始延时.同时Y33通 电，T42定时20s 时间到，丫33断电。如果X4仍接通，重新开始产生顺序脉冲，直至 X4断开。当X4断开时， 所有的定时器全部断电，定时器触点复位，输出 丫31、Y32及丫33全部断电。 X4 T42 T —— K1QC 屈 T40 T —― T40 T --------- m K190 WO T41 T _p T41 十、 T ------ 摘要：单片机主要面对的是测控对象，突出的是控制功能，所以它从功能和形态上来说都是应测控领域应用的要求而诞生的。随着单片机技术的发展，它在芯片内部集成了许多面对测控对象的接口电路，如ADC、DAC、高速I/O接口、脉冲宽度调制器（Pulse Width Modulator，PWM）、监视定时器（Watch Dog Timer，WDT）等。这些对外电路及外设接口已经突破了微型计算机传统的体系结构，所以单片机也称为微控制器（Micro Controller）。 关键词：中央处理器；随机存储器；只读存储器 引言：一般函数发生器是由硬件组成的，它的输出频率范围宽，各项指标高，性能优良，因而在对输出波形要求较高的地方被广泛应用，这种仪器的缺点是电路复杂，成本高，输出波形种类不多，不够灵活。在对波形指标要求不高，频率要求较低的场合，可以用单片机构成一个波形发生器。产生所需要的各种波形，这样的函数发生器靠软件产生各种波形，小巧灵活，便于修改，且成本低廉，容易实现。 1设计概述 1.1 课程设计的目的 通过对本课题的设计，掌握A/D,D/A转换的应用，用单片机产生各种波形的方法及改变波形频率的方法。熟悉单片机应用系统的设计以及软硬件的调试。单片机本身并没有开发能力，必须借助开发工具即硬件开发环境才能进行开发。单片机的硬件开发环境有PC机、编程器和仿真机等。 1.2 设计的内容、要求 设计一个简易波形发生器，要求该系统能通过开关或按钮有选择性的输出正弦波、三角波、方波、及阶梯波等四种波形，并且这四种波形的频率均可通过输入电位器在一定范围内调节。 对于四种波形的切换，用两个开关的四种状态来表示（或用按钮）。选用常用的A/D转换芯片0809来实现模拟量的输入。D/A转换器选用0832来输出波形。 基于单片机的脉冲理疗仪设计 学院名称： 专 业： 电子信息工程 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师姓名： 指导教师职称： 高级实验师 二〇一四年 六月 JIANGSU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 本科毕业设计（论文） 基于单片机的脉冲理疗仪设计 摘要：本次设计为基于单片机的脉冲理疗仪设计，其中包括单片机系统模块、显示模块、报警模块、电源模块、升压模块、按键模块。当系统通电后，设置理疗的时间、幅度，在LED数码管上显示，当理疗时间到达设定时间，报警响，理疗仪停止工作，脉冲强度受占空比影响，占空比越大，输出强度越大，脉冲理疗仪就是将物理因子作用于人体，使之产生好转的设备。本设计基本能完成脉冲理疗的功能，并且操作简单易懂，适合广大群体使用。 关键词：脉冲；幅度；理疗；占空比 Pulse fields design based on single chip microcomputer Abstract：The design for pulse fields design based on single chip microcomputer, including single chip microcomputer system module, display module, alarm module, power supply module, the booster module, keys module. When the system after electrify, set the physical therapy time, amplitude, displayed on the LED digital tube, when physical therapy time setting time, alarm, stop working fields and pulse strength affected by the duty ratio, the duty ratio, the greater the output intensity, the greater the pulse fields is the effect of physical factors on human body, make it have better equipment. This design basic can complete the function of the pulse physical therapy, and easy operation, suitable for the general population. Keywords：Pulse；Amplitude；Physical therapy；Duty ratio 高压强脉冲电源的设计 摘要：本文提出了一种强脉冲发生器电源的设计方案，应用此方案设 计了高压电源、IGB T控制充电、可控硅控制放电，可以自动运行的 脉冲磁场发生设备。最大直流电压达到3KV且连续可调，放电脉冲电 流高达10000A。该设备由一片AT89C52单片机控制，可实现与计算 机的连接。 关键词：高压电源； IGBT ；可控硅 The Design of High Voltage Pulsed Power Supply Abstract: This paper presents a strong pulse generator power supply design, applications for this program designed high-voltage power supply, IGBT control the charging and SCR controlled discharge, can be run automatically pulse magnetic field equipment. Maximum DC voltage 3KV and continuously adjustable discharge pulse currents up to 10000A. The device is controlled by an AT89C52 microcontroller can be realized with the computer. Key words: high voltage power supply；IGBT；SCR， 引言：强脉冲磁场对工业装置及医疗的作用［1］，强脉冲磁场对金属 形成时的影响［2］以及脉冲磁场刺激对生物体的效应等已经越来越 引起人们的关注。目前国内的脉冲磁场设备，一般电压较低，频率也 较低。特别是高压充电部分采用调压器调压［3］，这样体积太大也显 笨重。要产生更高的磁场强度，可以改变脉冲磁场频率的自动运行的 《电子技术应用》２００７年第５期本刊邮箱：ｅｔａ＠ｎｃｓｅ．ｃｏｍ．ｃｎ图２单片机和ＣＰＬＤ的硬件连接原理图 高重复频率的固体开关技术是脉冲功率领域研究的重点之一。在兆赫兹重复频率下，适合构成固体开关的功率电子器件有金属氧化物半导体场效应晶体管（ＭＯＳ－ＦＥＴ）、 砷化镓光导开关（ＧａＡｓ－ＰＣＳＳ）等。对于将功率ＭＯＳ－ＦＥＴ器件作为固体开关的脉冲功率源，由于单个功率ＭＯＳＦＥＴ器件的耐压和输出电流能力有限，为了得到更高的电压和更大的电流，需要对大量的功率ＭＯＳＦＥＴ器件进行串联和并联。美国利弗莫尔国家实验室（ＬＬＮＬ）用于产生２０ｋＶ、４００Ａ的脉冲功率源，一共使用了７２０个功率ＭＯＳ－ＦＥＴ器件［１］。这些功率ＭＯＳＦＥＴ器件在产生输出脉冲时是 同步触发的，这样就需要有多通道的同步触发信号。 功率ＭＯＳＦＥＴ的开关速度非常快，一般为十几纳秒。因此，对同步输出的触发信号需要的时间抖动要小于ＭＯＳＦＥＴ器件的开关时间， 否则将会引起并联的 ＭＯＳＦＥＴ器件的电流不均匀，导致器件损坏。ＭＯＳＦＥＴ器 件的开关完全是由输入栅极驱动信号决定的，为了能使功率ＭＯＳＦＥＴ器件能在ＭＨｚ的重复频率下工作，要求触发信号源有很小脉宽的输出能力。本文介绍了一种可用于兆赫兹重复频率的脉冲功率源上作为触发信号的多通道可调脉宽、频率的脉冲发生器的设计。 １系统的组成和工作原理 脉冲发生器的系统结构如图１，整个系统由控制部分和光纤发射电路部分组成。在控制部分中，单片机８９Ｓ５２和可编程逻辑器件（ＣＰＬＤ）ｉｓｐＬＳＩ１０３２Ｅ组成了脉冲产生的逻辑硬件核心。单片机负责接收并解析上位机（ＰＣ机）的设置信息，如输出脉冲的宽度，频率和个数，通过运算得 到ＣＰＬＤ所需的分频数，并通过８位总线传输给ＣＰＬＤ，由 ＣＰＬＤ产生多个通道同步输出的脉冲信号。单片机还可以 读取ＣＰＬＤ中关于输出脉冲的设置，处理后返回到上位机作为诊断信息。ＣＰＬＤ的优点是可用Ｉ／Ｏ口多，可以实现多通道的同步输出。光纤发射电路将每一路控制产生的脉冲信号经驱动增强电路之后，分成１２路的同步脉冲，用光纤发射器件以光信号的方式输出。 ２硬件设计 控制部分的核心是单片机和ＣＰＬＤ器件，它们之间的接口方式一般有独立方式和总线方式两种。独立方式最大的优点是接口逻辑无须遵循单片机内固定的总线方式的读写时序。总线方式具有编程简单、速度快的优点。本设计采用８位总线方式，图２为硬件连接原理图。设计 多通道可调脉宽脉冲发生器设计 张良，秦玲，刘承俊，章林文 （中国工程物理研究院流体物理研究所，四川绵阳６２１９００） 摘要：一种用于功率ＭＯＳＦＥＴ器件触发信号产生的多通道可调脉宽脉冲发生器。该装置具有控制简单，多个通道时间抖动小的特点。 关键词：信号发生器多通道脉宽可调 ２９ 电子创新设计论文 题目：四相顺序脉冲发生器设计制作 班级： D09电气自动化一班 姓名：姜伟华李烨华 学号： 0903210118 0903210119 指导教师：于强赵波 2010年11月 摘要 本系统采用自动脉冲发生技术，控制过程是利用74ls系列中的00.160.90.138.139及对应集成块座构成的系统。通过与非门控制信号输出。由于使用了自动脉冲发生技术，该系统具有可靠性好，精度高等优点。 关键字：顺序脉冲时钟脉冲触发器计数器 Abstract The system adopts the automatic pulse generating technology, control process is to use the 74ls series 00.160.90.138.139 and corresponding system consisting of integrated blocks seat. Through and sr control signal output. By using automatic pulse generating technology, the system has good reliability, high precision of advantages. Key word: order pulse clock pulse flip-flop counter 目录 一、引言....................................... 错误！未定义书签。 二、设计要求 (6) 三、系统设计与理论分析 (7) 3.1电源模块 (7) 3.2计数器模块 (8) 3.3转换电路模块 (9) 3.4延时模块 (9) 3.5发光二极管模块 (10) 四、主要硬件流程图 (11) 五、结论 (13) 六、总结体会 (14) 七、附主要程序清单 (15) 十、【参考文献】 (16) 附件原理图 目录 1 引言 (1) 1.1 题目要求及分析 (1) 1.1.1 示意图 (1) 1.2 设计要求 (1) 2 波形发生器系统设计方案 (2) 2.1 方案的设计思路 (2) 2.2 设计框图及系统介绍 (2) 2.3 选择合适的设计方案 (2) 3 主要硬件电路及器件介绍 (4) 3.1 80C51单片机 (4) 3.2 DAC0832 (5) 3.3 数码显示管 (6) 4 系统的硬件设计 (8) 4.1 硬件原理框图 (8) 4.2 89C51系统设计 (8) 4.3 时钟电路 (9) 4.4 复位电路 (9) 4.5 键盘接口电路 (10) 4.7 数模转换器 (11) 5 系统软件设计 (12) 5.1 流程图： (12) 5.2 产生波形图 (12) 5.2.1 正弦波 (12) 5.2.2 三角波 (13) 5.2.3 方波 (14) 6 结论 (16) 主要参考文献 (17) 致谢...................................................... 错误！未定义书签。 1引言 1.1题目要求及分析 题目：基于51单片机的波形发生器设计，即由51单片机控制产生正弦波、方波、三角波等的多种波形。 1.1.1示意图 图1：系统流程示意图 1.2设计要求 (1) 系统具有产生正弦波、三角波、方波三种周期性波形的功能。 (2) 用键盘控制上述三种波形（同周期）的生成，以及由基波和它的谐波（5次以下）线性组合的波形。 (3) 系统具有存储波形功能。 (4) 系统输出波形的频率范围为1Hz～1MHz，重复频率可调，频率步进间隔≤100Hz，非正弦波的频率按照10次谐波来计算。 (5) 系统输出波形幅度范围0～5V。 (6) 系统具有显示输出波形的类型、重复频率和幅度的功能。 可控脉冲发生器的设计 一、 实验目的 1、 了解可控脉冲发生器的实现机理。 2、 学会用示波器观察FPGA 产生的信号。 3、 学习用VHDL 编写复杂功能的代码。 二、 实验原理 脉冲发生器就是要产生一个脉冲波形，而可控脉冲发生器则是要产生一个周期和占空比可变的脉冲波形。可控脉冲发生器的实现原理比较简单，可以简单的理解为一个计数器对输入的时钟信号进行分频的过程。通过改变计数器的上限值来达到改变周期的目的，通过改变电平翻转的阈值来达到改变占空比的目的。下面举个简单的例子来说明其工作原理。 假如有一个计数器T 对时钟分频，其计数的范围是从0～N ，另取一个 M （0≤M ≤N ），若输出为Q ，那么Q 只要满足条件 时，通过改变N 值，即可改变输出的脉冲波的周期；改变M 值，即可改变脉冲波的占空比。这样输出的脉冲波的周期和占空比分别为： 三、 实验内容 编写实现可控脉冲发生器程序，通过脉冲周期和占空比改变实现不同脉冲的输出。用Quartu s 软件对设计进行编译、综合、仿真，给出相应的时序仿真波形和硬件电路图。 四、 实验程序 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_arith.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity exp10 is port( Clk : in std_logic; --时钟输入 Rst : in std_logic; --复位输入 ???≤≤<≤=N T M M T Q 001%1001 )1(?+=+=N M T N CLOCK 占空比周期 沈阳航空航天大学 课程设计 （说明书） 顺序脉冲产生电路设计 班级计算机1304 学号2013040101178 学生姓名万延正 指导教师孙克梅 沈阳航空航天大学 课程设计任务书 课程名称数字逻辑课程设计 课程设计题目顺序脉冲产生电路设计 课程设计的内容及要求： 一、设计说明与技术指标 要求设计一个顺序脉冲产生电路，能将预先设定的并行数据转换为串行脉冲输出，具体要求如下： ①电路具有16个按键用来设定输入16个并行数据的高低电平； ②具有启动按键，每按一次启动键，电路就串行输出预先设定的16个数据； ③输出完16个数据位后电路停止，输出恒为0； ④具有输出信号指示灯，表明输出信号的高低电平，灯亮表示1，不亮表示0； ⑤具有时钟信号指示灯，在每个式中信号周期内闪烁一次。 二、设计要求 1．在选择器件时，应考虑成本。 2．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。 3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。 三、实验要求 1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用软件仿真。 2．进行实验数据处理和分析。 四、推荐参考资料 1．阎石主编．数字电子技术基础．[M]北京：高等教育出版社，2006年 2．赵淑范，王宪伟主编．电子技术实验与课程设计．[M]北京：清华大学出版社，2006年 3．孙肖子、邓建国等主编. 电子设计指南. [M]北京：高等教育出版社，2006年 4．杨志忠主编. 电子技术课程设计. [M]北京：机械工业出版社，2008年 五、按照要求撰写课程设计报告 成绩评定表： 指导教师签字： 2015 年7 月19 日 一、概述 在数控装置和数字计算机中，往往需要机器按照人们事先规定的顺序进行运算和操作，这就要求控制电路不仅能正确的发出各种控制信号，而且要求这些控制信号在时间上有一定的先后顺序，能完成这样功能的电路称为顺序脉冲发生器。该顺序脉冲由555定时器产生，用16个开关设定输入16个并行数据的高低电平，每次按键，电路就会串行输出预先设定的16个数，输出完16个数据位后电路停止，输出恒为0。该电路具有输出信号指示灯，灯亮的次数表示输入高电平的个数。在每个周期内，时钟指示灯只闪烁一次。 一、方案论证 根据实验要求，我选取两片74LS165芯片将其串联，74LS165芯片是并行输入， 串行输出移位寄存器。从而实现电路具有16个按键用来设定输入16个并行数据的高低电平。电路主要由顺序脉冲产生电路，移位寄存电路，状态指示电路，电源电路组成。原理图如图1所示： 图1 总电路框架图 二、电路设计 1、时钟脉冲产生电路如图2所示。 图2 时钟脉冲产生电路 电子信息工程学院 硬件课程设计实验室课程设计报告题目：波形发生器设计 年级：13级 专业：电子信息工程学院学号：201321111126 学生姓名：覃凤素 指导教师：罗伟华 2015年11月1日 波形发生器设计 波形发生器亦称函数发生器，作为实验信号源，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。 波形发生器一般是指能自动产生方波、三角波、正弦波等电压波形的电路。产生方波、三角波、正弦波的方案有多种，如先产生正弦波，再通过运算电路将正弦波转化为方波，经过积分电路将其转化为三角波，或者是先产生方波-三角波，再将三角波变为正弦波。本课程所设计电路采用第二种方法，利用集成运放构成的比较器和电容的充放电，实现集成运放的周期性翻转，从而在输出端产生一个方波。再经过积分电路产生三角波，最后通过正弦波转换电路形成正弦波。 一、设计要求： （1） 设计一套函数信号发生器，能自动产生方波、三角波、正弦波等电压波形； （2） 输出信号的频率要求可调； （3） 根据性能指标，计算元件参数，选好元件，设计电路并画出电路图； （4） 在面包板上搭出电路，最后在电路板上焊出来； （5） 测出静态工作点并记录； （6） 给出分析过程、电路图和记录的波形。 扩展部分： （1）产生一组锯齿波，频率范围为10Hz~100Hz ， V V 8p -p =； （2）将方波—三角波发生器电路改成矩形波—锯齿波发生器，给出设计电路，并记录波形。 二、技术指标 （1） 频率范围：100Hz~1kHz,1kHz~10kHz ； （2） 输出电压：方波V V 24p -p ≤，三角波V V 6p -p =，正弦波V V 1p -p ≥； （3） 波形特性：方波s t μ30r < (1kHz ，最大输出时)，三角波%2V <γ ，正弦波y~<2%。 三、选材： 元器件：ua741 2个，3DG130 4个，电阻，电容，二极管 仪器仪表： 直流稳压电源，电烙铁，万用表和双踪示波器 四、方案论证 方案一：用RC 桥式正弦波振荡器产生正弦波，经过滞回比较器输出方波，方波在经过积分器得到三角波。 1绪论 1.1论文的研究背景 电源设备用以实现电能变换和功率传递，是一种技术含量高、知识面宽、更新换代快的产品。现今已广泛应用到工业、能源、交通、运输、信息、航空、航天、航运、国防、教育、文化等领域。在信息时代，上述各行各业都在迅猛地发展，发展的同时又对电源产业提出了更多更高的要求。显然，电源技术的发展将 带动相关技术的发展，而相关技术的发展反过来又推动了电源产业的发展。当前在电源产业，占主导地位的产品有各种线性稳压电源、通讯用的AC y DC开关电源、DC y DC开关电源、交流变频调速电源、电解电镀电源、高频逆变式整流焊接电源、中频感应加热电源、电力操作电源、正弦波逆变电源、大功率高频高压直流稳压电源、绿色照明电源、化学电源、UPS可靠高效低污染的光伏逆变电 源、风光互补型电源等。而与电源相关的技术有高频变换技术、功率转换技术、数字化控制技术、全谐振高频软开关变换技术、同步整流技术、高度智能化技术、电磁兼容技术、功率因数校正技术、保护技术、并联均流控制技术、脉宽调制技术、变频调速技术、智能监测技术、智能化充电技术、微机控制技术、集成化技术、网络技术、各种形式的驱动技术和先进的工艺技术。 1.2脉冲电源的特点及发展动态 脉冲电源是各种电源设备中比较特殊的一种，顾名思义，它的电压或电流波 形为脉冲状。按脉冲电源的输出特性分类，有高频、低频、单向、双向、高压、低压等不同的分类，具体选择怎样的输出电压、输出电流和开关频率，根据具体的应用场合而定。按脉冲波形分，有矩形波、三角波、梯形波、锯齿波等多种形式，如图1. 1所示。 图1 . 1各种脉冲波形 由于矩形波具有较好的可控性和易操作性，所以这种波形的应用居多。究其本质， 可控脉冲发生器的设计 1.设计要求： 实现周期、占空比均可调的脉冲发生器。 （1）采用1khz 的工作时钟； （2）脉冲周期0.5s~6s ，占空比10%~90%； （3）可初始化：周期2.5s ，占空比50%； 2.实验目的 1、了解可控脉冲发生器的实现机理。 2、学会用示波器观察FPGA 产生的信号。 3、学习用VHDL 编写复杂功能的代码。 3.实验原理： 脉冲发生器就是要产生一个脉冲波形，而可控脉冲发生器则是要产生一个周期和占空比可变的脉冲波形。可控脉冲发生器的实现原理比较简单，可以简单的理解为一个计数器对输入的时钟信号进行分频的过程。通过改变计数器的上限值来达到改变周期的目的，通过改变电平翻转的阈值来达到改变占空比的目的。下面举个简单的例子来说明其工作原理。 假如有一个计数器T 对时钟分频，其计数的范围是从0～N ，另取一个 M （0≤M ≤N ），若输出为Q ，那么Q 只要满足条件 时，通过改变N 值，即可改变输出的脉冲波的周期；改变M 值，即可改变脉冲波的占空比。这样输出的脉冲波的周期和占空比分别为： 4．实验内容： 编写实现可控脉冲发生器程序，通过脉冲周期和占空比改变实现不同脉冲的输出。用Quartu s 软件对设计进行编译、综合、仿真，给出相应的时序仿真波形和硬件电路图。 ???≤≤<≤=N T M M T Q 001%1001)1(?+=+=N M T N CLOCK 占空比周期 5.程序设计及仿真： library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_arith.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity exp10 is port( Clk : in std_logic; --时钟输入 Rst : in std_logic; --复位输入 NU,ND : in std_logic; --输入：控制频率的改变 MU,MD : in std_logic; --输入：控制占空比的改变 Fout : out std_logic --波形输出 ); end exp10; architecture behave of exp10 is signal N_Buffer,M_Buffer : std_logic_vector(10 downto 0); signal N_Count :std_logic_vector(10 downto 0); signal clkin : std_logic; signal Clk_Count : std_logic_vector(12 downto 0); --产生一个低速时钟，用于按键判断 begin process(Clk) --计数器累加 begin if(Clk'event and Clk='1') then if(N_Count=N_Buffer) then N_Count<="00000000000"; else N_Count<=N_Count+1; end if; end if; end process; process(Clk) --波形判断 课题三 多种波形发生器的设计与制作 方波、三角波、脉冲波、锯齿波等非正弦电振荡信号是仪器仪表、电子测量中最常用的波形，产生这些波形的方法较多。本课题要求设计的多种波形发生器是一种环形的波形发生器，方波、三角波、脉冲波、锯齿波互相依存。电路中应用到模拟电路中的积分电路、过零比较器、直流电平移位电路和锯齿波发生器等典型电路。通过对本课题的设计与制作，可进一步熟悉集成运算放大器的应用及电路的调试方法，提高对电子技术的开发应用能力。 1、 设计任务 设计并制作一个环形的多种波形发生器，能同时产生方波、三角波、脉冲波和锯齿波，它们的时序关系及幅值要求如图3-3-1所示。 图3-3-1 波形图 设计要求： ⑴ 四种波形的周期及时序关系满足图3-3-1的要求，周期误差不超过%1±。 ⑵ 四种波形的幅值要求如图3-3-1所示，幅值误差不超过%10±。 ⑶ 只允许采用通用器件，如集成运放，选用F741。 要求完成单元电路的选择及参数设计，系统调试方案的选取及综合调试。 2、设计方案的选择 由给定的四种波形的时序关系看：方波决定三角波，三角波决定脉冲波，脉冲波决定锯齿波，而锯齿波又决定方波。属于环形多种波形发生器，原理框图可用3-3-2表示。 图3-3-2 多种波形发生器的方框图 仔细研究时序图可以看出，方波的电平突变发生在锯齿波过零时刻，当锯齿波的正程过零时，方波由高电平跳变为低电平，故方波发生电路可由锯齿波经一个反相型过零比较器来实现。三角波可由方波通过积分电路来实现，选用一个积分电路来完成。图中的u B电平显然上移了+1V，故在积分电路之后应接一个直流电平移位电路，才能获得符合要求的u B波形。脉冲波的电平突变发生在三角波u B的过零时刻，三角波由高电平下降至零电位时，脉冲波由高电平实跳为低电平，故可用一个同相型过零比较器来实现。锯齿波波形仍是脉冲波波形对时间的积分，只不过正程和逆程积分时常数不同，可利用二极管作为开关，组成一个锯齿波发生电路。由上，可进一步将图3-3-2的方框图进一步具体化，如图3-3-3所示。 图3-3-3 多种波形发生器实际框图 器件选择，设计要求中规定只能选用通用器件，由于波形均有正、负电平，应选择由正、负电源供电的集成运放来完成，考虑到重复频率为100Hz(10ms),故选用通用型运放F741（F007）或四运放F324均可满足要求。本设计选用F741。其管脚排列及功能见附录三之三。 1Proteus软件简介 Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows 操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：①实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。②支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、A VR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。③提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。④具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。 特点：支持ARM7，PIC ，A VR，HC11以及8051系列的微处理器CPU模型，更多模型正在开发中； 交互外设模型有LCD显示、RS232终端、通用键盘、开关、按钮、LED等； 强大的调试功能，如访问寄存器与内存，设置断点和单步运行模式； 支持如IAR、Keil和Hitech等开发工具的源码C和汇编的调试； 一键“make”特性：一个键完成编译与仿真操作； 内置超过6000标准SPICE模型，完全兼容制造商提供的SPICE模型； DLL界面为应用提供特定的模式； 14种虚拟仪器：示波器、逻辑分析仪、信号发生器、规程分析仪等； 高级仿真包含强大的基于图形的分析功能：模拟、数字和混合瞬时图形；频率；转换；噪声；失真；付立叶；交流、直流和音频曲线； 模拟信号发生器包括直流、正旋、脉冲、分段线性、音频、指数、单频FM；数字信号发生器包括尖脉冲、脉冲、时钟和码流； 集成PROTEUS PCB设计形成完整的电子设计系统。 Protues软件与Keil uVision的结合 对于初次使用Protues软件的人可能还不知道如何设置，现在把设置步骤简介如下，仅供参考(本文章只讨论在单机上结合，在两个联网机器使用由于篇幅限制不在此讨论)：设置 单元7 顺序脉冲发生器及其应用 7-1 基本理论: 顺序脉冲发生器原理 在数控装置和数字计算机中，往往需要机器按照人们事先规定的顺序进行运算和操作，这就要求控制电路不仅能正确的发出各种控制信号，而且要求这些控制信号在时间上有一定的先后顺序，能完成这样功能的电路称为顺序脉冲发生器。 F7-1 异步计数器构成顺序脉冲发生器 顺序脉冲发生器一般由计数器和译码器两部分组成。 1.异步计数器构成的顺序脉冲发生器 图F7-1是异步计数器构成的顺序脉冲发生器。 Y0=/Q2?/Q1?/Q0 Y1= /Q2 ?/Q1 ?Q0 Y2=/Q2?Q1 ?/Q0 Y3=/Q2?Q1?Q0 Y4=Q2 ?/Q1 ?/Q0 顺序脉冲发生器输出串脉冲Y0、Y1、Y2、Y3、Y4的周期由计数器的进制决定，控制执行机构操作时间的长短由驱动计数器的时钟CLK脉冲的周期决定。 由异步计数器构成的分配器有可能在输出端产生竞争冒险现象。在图F7-1的电路中，由于时钟到来时，各触发器不是同时翻转，每当有两个以上的触发器翻转，就会产生冒险干扰。 如当计数器从001变为010时，若触发器U IA先翻转为0，U2A后翻转为1，那么将出现一个短暂的000状态，Y0将出现一个窄脉冲。这种冒险干扰脉冲，如不加以抑制或消除，就可能造成 误动作。 Y4 Q2Q1Y3 Q0Y2 23Y0 18 4 05 7CLK 6顺序脉冲发生器波形图Y1 顺序脉冲发生器的时序图 要克服竞争冒险现象，通常的是改变计数器的电路形式，如采用环形计数器、扭环计数器。 2. 由扭环计数器构成的顺序脉冲发生器 图F7-2是数控插补器中的顺序脉冲发生器电路。在数控中做插补运算时，每走一步，都要进行以下四个节拍：判别、进给、运算、判别，这四个节拍分别用t1 、t2、t3、t4表示。其波形图如下。根据时序图可以看出，有11个计数状态。需要六位扭环计数器，构成11进制计数器。 clk 12 3 t4 4 t35 t26 t17 8 9 10 11 12 13 插补器的时序图 其状态表如后表。 目录 第一章单片机开发板 (1) 1.1 开发板制作 (1) 1.1.1 89S52单片机简介 (1) 1.1.2 开发板介绍 (2) 1.1.3 89S52的实验程序举例 (3) 1.２开发板焊接与应用 (4) 1.2.1开发板的焊接 (4) 1.2.2开发板的应用 (5) 第二章函数信号发生器 (7) 2.1电路设计 (7) 2.1.1电路原理介绍 (7) 2.1.2 DAC0832的工作方式 (9) 2.2 波形发生器电路图与程序 (10) 2.2.1应用电路图 (10) 2.2.2实验程序 (11) 2.2.3 调试结果 (15) 第三章参观体会 (16) 第四章实习体会 (17) 参考文献 (18) 第一章单片机开发板 1.1 开发板制作 1.1.1 89S52单片机简介 图1.1 89s52 引脚图 如果按功能划分，它由8个部件组成，即微处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM/EP ROM）、I/O口（P0口、P1口、P2口、P3口）、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器（SF R）的集中控制方式。 各功能部件的介绍： 1）数据存储器（RAM）：片内为128个字节单元，片外最多可扩展至64K字节。 2）程序存储器（ROM/EPROM）：ROM为4K，片外最多可扩展至64K。 3）中断系统：具有5个中断源，2级中断优先权。 4）定时器/计数器：2个16位的定时器/计数器，具有四种工作方式。 5）串行口：1个全双工的串行口，具有四种工作方式。 6）特殊功能寄存器（SFR）共有21个，用于对片内各功能模块进行管理、监控、监视。 7）微处理器：为8位CPU，且内含一个1位CPU（位处理器），不仅可处理字节数据，还可以进行位变量的处理。 8）四个8位双向并行的I/O端口，每个端口都包括一个锁存器、一个输出驱动器和一个输入缓冲器。这四个端口的功能不完全相同。 A、P0口既可作一般I/O端口使用，又可作地址/数据总线使用； B、P1口是一个准双向并行口，作通用并行I/O口使用； C、 P2口除了可作为通用I/O使用外，还可在CPU访问外部存储器时作高八位地址线使用； D、P3口是一个多功能口除具有准双向I/O功能外，还具有第二功能。 控制引脚介绍： 1）电源：单片机使用的是5V电源，其中正极接40引脚，负极（地）接20引脚。 2）时钟引脚XTAL1、XTAL2时钟引脚外接晶体与片内反相放大器构成了振荡器，它提供单片机的时钟控制信号。时钟引脚也可外接晶体振荡器。 振蒎电路：单片机是一种时序电路，必须提供脉冲信号才能正常工作，在单片机内部已集成了振荡器， 连续或脉冲输出功率可调LD驱动电源设计 LD(激光二极管)不仅具有一般激光器高单色性、高相干性、高方向性和准直性的特点，还具有尺寸小、重量轻、低电压驱动、直接调制等特性，因而广泛应用于国防、科研、医疗、光通信等领域。然而，由于LD 是一种高功率密度并具有极高量子效率的器件，对于电冲击的承受能力差，微小的电流波动将导致光功率输出的极大变化和器件参数的变化，这些变化直接危及器件的安全使用，因而在实际应用中对驱动电源的性能和安全保护有着很高的要求。在驱动电源的设计过程中，同时考虑对LD 进行安全有效保护，如防止浪涌冲击，慢启动等问题。1 电路结构及原理LD 是依靠载流子直接注入而工作的，注入电流的稳定性对激光器的输出有直接、明显的影响，因此，LD 驱动电源需要 为LD 提供一个纹波小，毛刺少的稳恒电流。该LD 驱动电源包括4 部分：基准电压源，恒流源电路，脉冲控制电路，保护电路。结构框图如图1 所示。 1．1 基准电压源电路基准电压源电路构成如图2 所示，其作用是为恒流源电路提供一个高精度，低温漂的电压参考，同时，为电路中的集成电路(如光耦合器、运算放大器、反相器等)提供稳定工作电压。 LM317 是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路，输出电压范 围是1．2～37 V，负载电流最大为1．5 A，使用简单。其工作过程如下：输出电压Vout 通过R1、VQ1，对C2 充电，开始时VQ1 饱和导通，Vout 最低(约1．5 V)。随着C2 上电压的升高，VQ1 逐渐退出饱和并趋于截止，Vout 逐渐升高至额定电压。改变R1、C2 的常数可改变软启动的时间。改变可变电阻R2 的值，可调整输出电压Vout 的值。VD1 用于关机后使C2 上的电荷快速泄放。其输出电压为：1．2 恒流源电路为了实现高的电流稳定度，驱动电路 电除尘电源的第三个里程碑连成环保EPP-Ⅱ型高压脉冲电源的研发及应用 电除尘器在我国已有30年以上的历史，自然作为电除尘器的重要部分--高压电源也已经走过30多年的历程了。在这三十多年中,电除尘器电源有单相工频可控整流电源、工频恒流电源、三相可控整流电源、中频电源、调频式高频电源和调幅式高频电源及脉冲电源等多种形式。 但是从研发和应用的广度和深度来看,从1985年至2000年主要是工频电源,这是第一个里程碑; 2001 年至2015年主要是第二个里程碑--高频电源;从现在开始,电除尘器高压电源已经步入了第三个里程碑一脉冲电源。估计再过十年或十五年，脉冲电源也会如今天的高频电源一样，得到大家的认可和广泛的应用，到2030年新建电除尘器选择电源时，人们就不会考虑工频电源，很少考虑高频电源，而是更多地考虑脉冲电源了。 高压脉冲电源 高压脉冲电源主要由采用移相ZVT-PWM控制技术的全桥逆变电路和多个相互独立的低压固体开关式脉冲形成单元组成，以DSP为控制核心，以窄脉冲（100us及以下）电压波形输出为基本工作方式。在不降低或提高除尘器运行峰值电压的情况下，通过改变脉冲重复频率调节电晕电流，以抑制反电晕的发生，使电除尘器在收集高比电阻粉尘时有更高的收尘效率。 常见的脉冲供电装置有三种类型 第一种是高压脉冲电源装置使用火花间隙产生脉冲这种方法装置简单、费用较低，但要求有高精度的维护水平；其脉冲宽度在微秒量级或更窄工作峰值电压比常规电源提高较显著但目前功率容量相对较小。第二种是采用贮能式原理，由半导体开关、贮能电容、脉冲变压器漏感和电除尘器电容组成串联谐振电路产生高压脉冲，在脉冲期间未被电除尘器耗用的脉冲能量通过反馈二极管回送到贮能电容贮存起来，以供下一个脉冲使用，具有显著节能的优点。第三种是多脉冲供电装置。其特点是基础直流电压和叠加的脉冲都取自同一个特殊的变压整流器，所产生的脉冲是每间隔3ms~100ms发出50us~100us宽的短脉冲群。 目前，第二种类型的高压脉冲电源装置由于除尘效果及综合性能更加显著，应用场合更普遍；其电源装置随着半导体器件技术、脉冲电容技术和电压电流快速检测技术以及数字信号处理技术的进步，其可靠性得到了显著提高；目前浙江连成环保科技有限公司新研发并投入使用的的EPP-Ⅱ型高压脉冲电源是目前除尘器电源技术的一个新的亮点。其电源输出的高压脉冲的 1.设计题目:波形发生电路 2.设计任务和要求: 要求：设计并用分立元件和集成运算放大器制作能产生方波和三角波波形的波形发生器。 基本指标：输出频率分别为：102H Z 、103H Z ；输出电压峰峰值V PP ≥20V 3.整体电路设计 1）信号发生器: 信号发生器又称信号源或振荡器。按信号波形可分为正弦信号、函数（波形）信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波。通过模拟电子技术设计的波形发生器是一个不需要外加输入信号，靠自身振荡产生信号的电路。2）电路设计： 整体电路由RC振荡电路，反相输入的滞回比较器和积分电路组成。 理由：a）矩形波电压只有两种状态，不是高电平，就是低电平，所以电压比较器是它的重要组成部分； b）产生振荡，就是要求输出的两种状态自动地相互转换，所以电路中必须引入反馈； c）输出状态应按一定的时间间隔交替变化，即产生周期性变化，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间。 RC振荡电路：即作为延迟环节，又作为反馈电路，通过RC充放电实现输出状态的自动转换。 反相输入的滞回比较器：矩形波产生的重要组成部分。 积分电路：将方波变为三角波。 3）整体电路框图： 为实现方波，三角波的输出,先通过 RC振荡电路，反相输入的滞回比较器得到方波，方波的输出，是三角波的输入信号。三角波进入积分电路，得出的波形为所求的三角波。其电路的整体电路框图如图1所示： 图1 4）单元电路设计及元器件选择 a ） 方波产生电路 根据本实验的设计电路产生振荡，通过RC 电路和滞回比较器时将产生幅值约为12V 的方波，因为稳压管选择1N4742A （约12V ）。电压比较电路用于比较模拟输入电压与设定参考电压的大小关系，比较的结果决定输出是高电平还是低电平。滞回比较器主要用来将信号与零电位进行比较，以决定输出电压。图3为一种滞回电压比较器电路，双稳压管用于输出电压限幅，R 3起限流作用，R 2和R 1构成正反馈，运算放大器当u p >u n 时工作在正饱和区，而当u n >u p 时工作在负饱和区。从电路结构可知，当输入电压u in 小于某一负值电压时，输出电压u o = -U Z ；当输入电压u in 大于某一电压时，u o = +U Z 。运算放大器在两个饱和区翻转时u p =u n =0，由此可确定出翻转时的输入电压。u p 用u in 和u o 表示，有 2 1o 1in 22 1o 2 in 1p 111 1R R u R u R R R u R u R u ++= ++= 根据翻转条件，令上式右方为零，得此时的输入电压 th Z 2 1 o 21in U U R R u R R u ==-= U th 称为阈值电压。滞回电压比较器的直流传递特性如图4所示。设输入电压初始值小于-U th ，此时u o = -U Z ；增大u in ，当u in =U th 时，运放输出状态翻转，进入正饱和区。如果初始时刻运放工作在正饱和区，减小u in ，当u in = -U th 时，运放则开始进入负饱和区。 RC 振荡电路 积分电路 方波 三角波 反相输入的滞回比较 生成 生成 输入 积分电路 输入简易波形发生器设计
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