波形发生器课程设计
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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
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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 - - - - 2 -
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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。
(2)我们这次的课程设计是以微机为基础，设计并开发能输出多种波形(正弦波、三角波、锯齿波、方波、梯形波等)且频率、幅度可变的函数发生器。
(3)掌握各个接口芯片(如0832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，在机房的练习大家也
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学生的知识系统的总结到一起。
(5)通过这几个波形进行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。这不仅有助于大家找到自己感兴趣的题目，更可以锻炼大家微机知识的应用。
1.2设计意义
波形发生器作为一种常用的信号源,是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪
器之一。
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，都学要有信号源，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，用其他仪器观察、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。它可以产生多种波形信号,如正弦波,三角波,方波等,因而广泛用于通信、雷达、导航、宇航等领域。 - - - 3 -
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教师批阅二、方案论证
2.1设计要求
使用计算机和数模转换器构成信号发生器，可以产生方波、三角波、锯齿波和正弦波等多种波形，波形的周期、频率可调。
要求完成计算机和DAC的选型，了解不同波形的产生原理和设计方案，画出硬件电路图，并编程完成软件部分，最后调试观察产生不同类型的波形信号。
(1)课程设计论文内容要正确，概念要清楚;
(2)完成任务书所规定的内容;
3)附有电路原理图及程序流程图，以及程序清单; (
(4)文字要通顺，书写要工整，设计图纸必须符合规范
2.2方案论证
信号发生器的实现方法通常有以下几种:
方案一:用分立元件组成的函数发生器:通常是单函数发生器且频率不高，其工作不很稳定，不易调试。
方案二:可以由晶体管、运放IC等通用器件制作，更多的则是用专门的函数信号发生器IC产生。早期的函数信号发生器IC，如L8038、BA205、XR2207/2209等，它们的功能较少，精度不高，频率上限只有300kHz，无法产生更高频率的信号，调节方式也不够灵活，频率和占空比不能独立调节，二者互相影响。
方案三:利用专用直接数字合成,,,芯片的函数发生器:能产生任意波形并达到很高的频率。但成本较高。
方案四:采用AT89C51单片机和DAC0832芯片，直接连接键盘和显示。该种方案主要对AT89C51单片机的各个I/O口充分利用. P1口是连接键盘以及接显示电路,P2口连接DAC0832输出波形.这样总体来说,能对单片机各个接口都利用上,而不在多用其它芯片,从而减小了系统的成本.也对按照系统便携式低频信号发生器的要求所完成.占用空间小,使用芯片少,低功耗。
综合考虑，方案四各项性能和指标都优于其他几种方案，能使输出频率有较好的稳定性，充分体现了模块化设计的要求，而且这些芯片及器件均为通用器件，- - - 4 -
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在市场上较常见，价格也低廉，样品制作成功的可能性比较大，所以本设计教师批阅采用方案四。
三、硬件电路设计
3.1设计思路、元件选型
设计思路:(一)、课设需要各个波形的基本输出。如输出锯齿波、三角波、方波、正弦波。这些波形的实现的具体步骤:锯齿波实现很简单，只需要一开始定义一个初值，然后不断的加1，当溢出后又重初值开始加起，就这样循环下去。三角波的实验过程是先加后减，实现方法是先是从00H开始加1直到溢出后就执行减1操作，就这样不断调用这个循环。方波的实现方法是连续输出一个数，到某个时候就改变一下值，可以把值定义为正极性的，也可以是负极性。正弦波的实现是非常麻烦的。它的实现过程是通过定义一些数据，然后执行时直接输出定义的数据就可以了。
(二)、通过P1口和开关K0-K4相连接来控制各个波形的输出。能根据k0-k5
键状态进行波形切换，开关键向上接“1”，产生波形，向下拔接“0”，无波形输出。如K0键向上拔，K1-K4键向下拔，产生锯齿波; K1键向上拔，K0、K2-K4键向下拔，产生三角波;……以此类推。
元件选型:单片机AT89C51系统，DAC0832一片，PC机一台，运算放大器 3.2原理图
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AT89C51
转换D/A开关
各种波形输出各种波形运放
3.3主要芯片介绍
(1)、DAC0832芯片介绍:
0832采用双缓冲接口方式，其传送控制端接地，输入所存允许断ILE与+5V电源相连，利用一个地址码进行二次输出操作，完成数据的传送和激动转换，第一次操作室P2.6为高电平，将P0口数据线上的数据锁存于DAC0832的输入寄存器中。第二次操作是写控制信号由效，传送控制端为低电平，将输入寄存器中的内容锁存入0832的DAC寄存器中，D/A转换器便开始对锁存于DAC寄存器的8位数据进行转换，约经过1/2时钟周期后，在输出端(IOUT2、IOUT1)建立稳定的电流输出。运放的作用是将0832输出的模拟电流信号转换为电压波形。DAC0832为一个8位D/A 转换器,单电源供电,在+5~+15V范围内均可正常工作。基准电压的范围为?10V,电流建立时间为1μs,CMOS工艺,低功耗20mW。DAC0832的内部结构框图如下图所示。
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图2-2 DAC0832工作原理图
DAC0832的外部引脚及功能介绍图如下:
U1
120CSVCC219WR1ILE(BY1/BY2)318GNDWR2417DI3XFER516DI2DI4615DI1DI5714D1 0DI6813VREFDI7912RFBIOUT21011GNDIOUT1
DAC0832
图2-3 DAC0832引脚图
DAC0832内部结构资料:芯片内有两级输入寄存器，使DAC0832具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要(如要求多路D/A异步输入、同步转换等)。D/A转换结果采用电流形式输出。要是需要相应的模拟信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现这个供功能。运放的反馈电阻可通过RFB 端引用片内固有电阻，还可以外接
DI0~DI7:数据输入线，TLL电平。
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，低电平有效。
WR1:为输入寄存器的写选通信号。
XFER:数据传送控制信号输入线，低电平有效。
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WR2:为DAC寄存器写选通输入线。
教师批阅 Iout1:电流输出线。当输入全为1时Iout1最大。
Iout2: 电流输出线。其值与Iout1之和为一常数。
Rfb:反馈信号输入线,芯片内部有反馈电阻.
Vcc:电源输入线 (+5v~+15v)
Vref:基准电压输入线 (-10v~+10v)
AGND:模拟地,摸拟信号和基准电源的参考地.
DGND:数字地,两种地线在基准电源处共地比较好
(2)单片机AT89C51介绍:
AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器(FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如下图所示:
图3.4 AT89C51引脚图
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AT89C51管脚说明:
教师批阅 VCC:供电电压。
GND:接地。
P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口:P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口:P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。
RST:复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG:当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP:当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH)，不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V 编程电源(VPP)。
XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2:来自反向振荡器的输出。
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教师批阅 3.4硬件连线图
图3.5硬件连线图四、软件设计
总体方框图
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函数发生器的设计
K0 K2K3K4
键键键键
锯三方正
齿角弦波
波波波
总体设计功能图
4.1锯齿波的产生过程
锯齿波的实现过程是首先定义一个初值然后进行加法操作，加的步数的多少则根据要求的频率来进行。然后加到某个数之后就再重新设置为初值，再重复执行刚刚的操作，如此循环下去。
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流程图如下所示:
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开始
定义变量i
uchar i
for(i=0;i<255;i++)
P0=i
否判断按键是否为0
是
重新设置变量i
图3-1 锯齿波产生流程图锯此波发生子程序如下:
MOV DPTR,#7FFFH ;端口地址7FFFH—间址寄存器
MOV R7,#0 ;R7为0
DASAW:MOV A,R7 ;A清零
MOVX @DPTR,A ;写RAM
INC R7 ;R7寄存器加一
NOP ;空操作
NOP
NOP
SJMP DASAW ;转移
END
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4.2三角波产生过程
三角波的实现是设置一个初值，然后进行加数，同样是加到某个数之后再行减数，减到初值之后就再返回到先前的操作，这个操作跟锯齿波的实现是相似的。此程序输入的VREF的电压是，5V，因此该波形输出的最大频率是初值为00H和最终值为0FFH，这样输出的波形是最大的。
流程图如下图所示:
开始
定义变量i
uchar i
for(i=0;i<255;i++)
for(i=255;i>0;i--)
否判断p0是否已满
是
延时
否/是
判断按键是否为0
图3-2 三角波产生流程图
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教师批阅三角波发生子程序如下:
MOV DPTR,#7FFFH ; 设置D/A转换器的端口地址
L1:MOV R7,#00H ;A清零
MOV A，R7
L2: MOVX @DPTR,A ;写外部存储器
NOP ;延时
NOP
NOP
INC A ;A加1
JNZ L1 ;不等与零则转L1
L3: MOVX @DPTR,A ;写外部存储器 4.3 方波的产生过程
此波形的实现更加简单，只需开始的时候设置一个初值然后直接输出这个值就行了，输出一段时间后，然后再重新置一个数据，然后再输出这个数据一段时间，但是此时的时间一定要等于前面那段时间。这样才是一个方波，如果两个时间不相同，那就相当于一个脉冲波了。
流程图如下图所示:
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开始教师批阅
循环开始
给p0赋值0x00
延时
给p0赋值0xff
延时
判断按键是否为0
图3-3 方波产生流程图
方波发生子程序:
MOV DPTR,#7FFFH ; 设置D/A转换器的端口地址
MOV R7,#FFH ;将#FFH送R7 FANGB:MOV A,R7 ;给A赋值
MOVX @DPTR,A ;写RAM
ACALL DELAY ;调用延时子程序
CPL A ;A取反
MOVX @DPTR,A ;写RAM
ACALL DELAY ;调用延时子程序
SJMP FANGB ;返回FANGB DELAY:MOV R7,#200 ; 延时50ms
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DEL1:MOVR6,#123
教师批阅 NOP
DEL2:DJNZ R6,DEL2
DJNZ R7,DEL1
RET
END ; 程序结束
4.4 正弦波的产生过程
正弦波的实现则相对比较复杂，因为正弦波的实现是输出各个点的值就行了，可是各个点值则要通过正弦函数来求出。输出的数据刚好是256个数据，这样则可以直接相加就行了
开始
定义变量i
循环开始
如果i=0;++i=128
把p0定义为数组tab 【i
判断按键是否为0
延时
为0则终止
图3-4 正弦波产生流程图
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教师批阅正弦波发生子程序如下:
MOV DPTR,#SINTAB ;正弦表写入内部RAM6DH-7FH
MOV R0,#6DH
LOOP: CLR A
MOVC A,@A+DPTR
MOV @R0,A
INC DPTR
INC R0
CJNE R0,#80H,LOOP
MOV DPTR,#7FFFH ;设置D/A转换器的端口地址
MOV R0,#6DH ;设置正弦表指针 LOOP1: MOV A,@R0 ;查表MOVX @DPTR,A ;D/A转换
ACALL DELAY ;延时，等待转换结束
DEC R0 ;正弦表位移量增量
CJNE R0 #6DH,LOOP1 ;第一象限输出完, LOOP2: MOV A,@R0 ;查表MOVX @DPTR,A ;D/A转换
ALCALL DELAY ;延时，等待转换结束
DEC R0 ;正弦表位移量减量
CJNE R0 #6DH,LOOP2 ;第二象限输出完, LOOP3: MOV A,@R0 ;查表CPLA ;表值取反
MOVX @DPTR,A ;D/A转换
ACLALL DELAY ;延时，等待转换结束
INC R0 ;正弦表位移量增量
CJNE R0,#7FH,LOOP3 ;第三象限输出完, - - - 17 -
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LOOP4:MOV A,@R0 ;查表
教师批阅 CPL A ;表值取反
MOVX @DPTR,A ;D/A转换
ALCALL DELAY ;延时，等待转换结束
DEC R0 ;正弦表位移量减量
CJNE R0,#6DH,LOOP4 ;第四象限输出完,
SJMP LOOP1
DELAY:MOV R7,#200 ; 延时50ms
DEL1:MOVR6,#123
NOP
DEL2:DJNZ R6,DEL2
DJNZ R7,DEL1
RET
SINTAB: DB 7FH,89H,94H,9FH,0AAH,0B4H,0C8H,0D1H,0D9H
DB 0E0H,0E7H,0EDH,0F2H,0F7H,0FAH,0FCH,,OFEH,0FFH
END
4.5通过开关实现波形切换和调频、调幅
通过开关实现波形的切换比较简单只需通过输出波形后不断返回到检测开关的子程序中，判断是否有别的开关拨动，如果有别的开关拨动则执行别的程序，否则输出原来的波形，不过如果要能够识别别的开关发生变化，必须将此开关关掉否则会识别不了别的键按下。当然开关的调频和调幅的实现也一样，不过首先先输出一个波形，然后再检测开关是否需要调频或者调幅，如果需要则转入到相应的程序中，最后再重新输出波形。
下面是调频和调幅:
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开始
是
判断P1.0-p1.1是否
为1,
否
输出各种波形
调整一下数字量
图3-5 输出波形原理
下图式实现各种波形通过开关的切换的流程图，按下开关通过P1.0为1则输出锯齿波，P1.1为1输出三角波, P1.2为1输出方波,P1.3为1输出正弦波。
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开始
是判断P1.0是否为1
否
是判断P1.1是否为1
否
是
判断P1.2是否为1
否
是
判断P1.3是否为1
否
输出响应的波形
图3-6 开关切换波形原理
五、调试与仿真
本次的设计主要应用了protues和keil c软件进行系统设计和仿真，经过仿真后，结果较好，示波器可以正确的输出方波、正弦波、三角波、锯齿波，并且频率可调。
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教师批阅 5.1仿真结果
三角波和正弦波的仿真结果如下，其他波形省略。
一、设计任务和要求 要求：设计并制作用分立元件和集成运算放大器组成的能产生方波、三角波和正弦波的波形发生器。 二、原理电路设计： （1）方案的提出 方案一： ①先由文氏桥振荡产生一个正弦波信号（右图） ②把文氏桥产生的正弦波通过一个过零比较器 从而把正弦波转换成方波。 ③把方波信号通过一个积分器。转换成三角波。 方案二： ①由比较器和积分器构成方波三角波产生电路。（下图） ②然后通过低通滤波把三角波转换成正弦波信号。 方案三： ①由比较器和积分器构成方波三角波产生电路。（电路图与方案二相同） ②用折线法把三角波转换成正弦波。(下图) （2）方案的比较与确定 方案一：
文氏桥的振荡原理：正反馈RC网络与反馈支路构成桥式反馈电路。当R1=R2、C1=C2。即f=f 时，F=1/3、Au=3。然而，起振条件为Au略大于3。实际操作时， 如果要满足振荡条件R4/R3=2时，起振很慢。如果R4/R3大于2时，正弦波信号顶部失真。调试困难。RC串、并联选频电路的幅频特性不对称，且选择性较差。因此放弃方案一。 方案二： 把滞回比较器和积分比较器首尾相接形成正反馈闭环系统，就构成三角波发生器和方波发生器。比较器输出的风波经积分可得到三角波、三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波和方波发生器。 通过低通滤波把三角波转换成正弦波是在三角波电压为固定频率或频率变化范围很小的情况下使用。然而，指标要求输出频率分别为102H Z、103H Z和104Hz。因此不满足使用低通滤波的条件。放弃方案二。 方案三： 方波三角波发生器原理如同方案二。 比较三角波和正弦波的波形可以发现，在正弦波从零逐渐增大到峰值的过程中，与三角波的差别越来越大;即零附近的差别最小,峰值附近差别最大。因此，根据正弦波与三角波的差别，将三角波分成若干段，按不同的比例衰减，就可以得到近似与正弦波的折线化波形。而且折线法不受频率范围的限制，便于集成化。 综合以上三种方案的优缺点，最终选择方案三来完成本次课程设计。 （3）单元电路设计 此电路由反相输入的滞回比较器和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
沈阳理工大学课程设计专用纸No I
1 引言 波形发生器是一种常用的信号源，广泛应用于通信、雷达、测控、电子对抗以及现代化仪器仪表等领域，是一种为电子测量工作提供符合严格技术要求的电信号设备。随着现代电子技术的飞速发展，现代电子测量工作对波形发生器的性能提出了更高的要求，不仅要求能产生正弦波、方波等标准波形，还能根据需要产生任意波形，且操作方便，输出波形质量好，输出频率范围宽，输出频率稳定度、准确度及分辨率高，频率转换速度快且频率转换时输出波形相位连续等。可见，为适应现代电子技术的不断发展和市场需求，研究制作高性能的任意波形发生器十分有必要，而且意义重大。 波形发生器的核心技术是频率合成技术，主要方法有：直接模拟频率合成、锁相环频率合成(PLL)，直接数字合成技术(DDS)。 传统的波形发生器一般基于模拟技术。它首先生成一定频率的正弦信号，然后再对这个正弦信号进行处理，从而输出其他波形信号。早期的信号发生器大都采用谐振法，后来出现采用锁相环等频率合成技术的波形发生器。但基于模拟技术的传统波形发生器能生成的信号类型比较有限，一般只能生成正弦波、方波、三角波等少数的规则波形信号。随着待测设备的种类越来越丰富，测试用的激励信号也越来越复杂，传统波形发生器已经不能满足这些测试需要，任意波形发生器（AWG)就是在这种情况下，为满足众多领域对于复杂的、可由用户自定义波形的测试信号的日益增长的需要而诞生的。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。但由于微处理器的速度限制，这种方式的波形发生器输出频率较低。目前的任意波形发生器普遍采用DDS(直接数字频率合成)技术。基于DDS技术的任意波形发生器(AWG)利用高速存储器作为查找表，通过高速D／A转换器对存储器的波形进行合成。它不仅可以产生正弦波、方波、三角波和锯齿波等规则波形，而且还可以通过上位机编辑，产生真正意义上的任意波形。
课程设计 课程名称模拟电子技术基础课程设计题目名称波形发生电路_ 学生学院物理与光电工程学院 专业班级电子科学与技术（5）班 学号 学生姓名 指导教师 2013-12-10
一、题目： 波形发生电路 二、设计任务与技术指标 要求：设计并制作用分立元件和集成运算放大器组成的能产生正弦波、方波和三 角波的波形发生器。 基本指标： 1、输出的各种波形基本不失真； 2、频率范围为50H Z ～20KH Z ，连续可调； 3、方波和正弦波的电压峰峰值V PP >10V ，三角波的V PP >20V 。 三、电路设计及其原理 1） 方案的提出 方案一 ①用RC 桥式振荡器产生正弦波。 ②正弦波经过一个过零比较器产生方波。 ③方波通过积分运算产生三角波。 方案二 ①由滞回比较器和积分运算构成方波和三角波发生电路。（如图1所示） ②再由低通滤波把三角波转成正弦波。 方案三 ①由滞回比较器和积分运算构成方波和三角波发生电路。（同方案二） ②利用折线法把三角波转换成正弦波。（如图2所示） 图1 图3 图2
2）方案的比较 方案一中以RC串并联网络为选频网络和正反馈网络、并引入电压串联负反馈，从而产生正弦波。为了稳定正弦波幅值，一般要在反馈电阻一边串联一对反向的并联二极管，但这样会使正弦波出现交越失真。R1/R2=2时，起振很慢； R1/R2>2时，正弦波会顶部失真。调试困难。还有，RC桥式振荡器对同轴电位器的精确度要求较高，否则，正弦波很容易失真。 方案二的低通滤波产生正弦波适宜在三角波频率固定或变化小时使用，而本次课程设计要求频率50Hz-20KHz，显然不适合。 方案三滞回比较器和积分比较器首尾相接形成正反馈闭环系统，这样就形成方波发生器和三角波发生器。滞回比较器输出的方波经积分产生三角波，三角波又触发比较器自动翻转成方波。 另外，根据正弦波与三角波的差别，将三角波分成若干段，按不同的比例衰减，就可以得到近似与正弦波的折线化波形。而且折线法不受频率范围的限制，便于集成化。虽然反馈网络中电阻的匹配困难，但可以通过理论计算出每个电阻阻值后再调试。这样可以省下很多功夫。 综合以上三种方案的优缺点，最终选择方案三来完成本次课程设计。 3）单元电路设计 方波---三角波产生电路
一、设计题目 波形发生电路 二、设计任务和要求 要求：设计并制作用分立元件和集成运算放大器组成的能产生方波、三角波和正弦波的波形发生器。 指标：输出频率分别为：102H Z、103H Z和104Hz；输出电压峰峰值V PP≥20V 三、原理电路设计： （1）方案的提出 方案一： ①先由文氏桥振荡产生一个正弦波信号（右图） ②把文氏桥产生的正弦波通过一个过零比较器 从而把正弦波转换成方波。 ③把方波信号通过一个积分器。转换成三角波。 方案二： ①由比较器和积分器构成方波三角波产生电路。（下图） ②然后通过低通滤波把三角波转换成正弦波信号。 方案三： ①由比较器和积分器构成方波三角波产生电路。（电路图与方案二相同） ②用折线法把三角波转换成正弦波。(下图)
（2）方案的比较与确定 方案一： 文氏桥的振荡原理：正反馈RC网络与反馈支路构成桥式反馈电路。当R1=R2、时，F=1/3、Au=3。然而，起振条件为Au略大于3。实际操作时，C1=C2。即f=f 如果要满足振荡条件R4/R3=2时，起振很慢。如果R4/R3大于2时，正弦波信号顶部失真。调试困难。RC串、并联选频电路的幅频特性不对称，且选择性较差。因此放弃方案一。 方案二： 把滞回比较器和积分比较器首尾相接形成正反馈闭环系统，就构成三角波发生器和方波发生器。比较器输出的风波经积分可得到三角波、三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波和方波发生器。 通过低通滤波把三角波转换成正弦波是在三角波电压为固定频率或频率变化范围很小的情况下使用。然而，指标要求输出频率分别为102H Z、103H Z和104Hz。因此不满足使用低通滤波的条件。放弃方案二。 方案三： 方波三角波发生器原理如同方案二。 比较三角波和正弦波的波形可以发现，在正弦波从零逐渐增大到峰值的过程中，与三角波的差别越来越大;即零附近的差别最小,峰值附近差别最大。因此，根据正弦波与三角波的差别，将三角波分成若干段，按不同的比例衰减，就可以得到近似与正弦波的折线化波形。而且折线法不受频率范围的限制，便于集成化。 综合以上三种方案的优缺点，最终选择方案三来完成本次课程设计。 （3）单元电路设计
微机原理课程设计 波形发生器 基本要求： （1）通过按键选择波形，波形选择（方波、三角波）。8255 A 和0832 （2）通过按键设定波形的频率，同时波形频率在数码管上显示。8255A （3）频率设定后，通过8253精确计时来设置波形宽度大小，比如方波的占空比。（4）8259A产生中断，用示波器显示输出波形。 附加要求： （1）通过按键可以增大或者降低频率； （2）显示正弦波。
目录 一理论部分 1.1 课程设计的目的 (2) 1.2 课程设计要求与内容 (2) 1.3 总体设计方案 (2) (1)设计思想及方案论证 (2) (2)总体设计方案框图 (3) 1.4 系统硬件设计 (4) 1.5 系统软件设计 (5) 二实践部分 2.1 系统硬件原理简介 (6) 2.2 程序调试 (9) 2.3 软件系统的使用说明 (9) 三课程设计结果分析 3.1 实验结果 (10) 3.2 结果分析 (11) 四课程设计总结 (11) 五附录 5.1源程序及说明 (12)
波形发生器 一 理论部分 1.1 课程设计的目的 （1）综合模拟电子线路、数字电子技术和微机原理等多门专业基础课程的知识，使学生对 以计算机为核心的通信、测量或控制系统有个全面了解和实践的过程。 （2）掌握常规芯片的使用方法、掌握简单微型计算机应用系统软硬的设计方法，进一步锻炼同学们在微型计算机应用方面的实际工作能力，强化本学科内容并扩展知识面。 （3）体验分析问题、提出解决方案、通过编程等手段实现解决方案、不断调试最终达到设计要求的全过程。 （4）培养学生的创造力和对专业的适应性。 1.2 课程设计的内容和要求 1、通过按键选择波形，波形选择（方波、三角波、正弦波）。8255 A 和0832 2、通过按键设定波形的频率，同时波形频率在数码管上显示。8255A 3、频率设定后，通过8253精确计时来设置波形宽度大小，比如方波的占空比。 4、8259A 产生中断，用示波器显示输出波形。 5、通过按键可以增大或者降低频率； 6、画出电路原理图，说明工作原理，编写程序及程序流程图。 1.3 总体设计方案 (1)设计思想及方案论证 由于要求达到模拟信号波形发生，因此要由D/A 转换芯片0832来来完成此项任务，由8253形成波形的主要做法是：先输出一个下限电平，将其保持t 然后输出一个稍高的电平，在保持t ，然后重复此过程，因此需要延长0832输入数据的时间间隔来改变频率。如图1信号发生波形图所示。0832输入的数据的延时可以通过软件完成，也可以通过硬件完成。由于实验要求输出的波的频率可以改变，且精确，所以选用硬件延时 硬件延时主要由计时器8253和中断控制器8259来实现。由8253输出的方波的高低电平，来触发8259的IR0端，8259给CPU 中断信号，CPU 中断来执行相应的中断子程序，中断子程序为向0832输出数据的程序，通过选择此程序可以产生锯齿波，方波，正弦波。由于0832产生的方波的频率可以控制，所以每次中断执行波形发生程序的时间间隔可以精确控制。以此来控制输出的波形频率。最后通过8255驱动LED 数码显示管，实现对输入的频率的显示，由键盘直接输入波形频率，通过LED 数码显示管显示。 +5V 0V 图1 信号发生波形图
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。
2．设计方案 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。文氏桥振荡器产生正弦波输出，其特点是采用RC串并联网络作为选频和反馈网络，其振荡频率f=1/2πRC.改变RC的值，可得到不同的频率正弦波信号输出。用集成运放构成电压比较器，将正弦波变换成方
3. 设计原理 3.1正弦波产生电路 正弦波由RC 桥式振荡电路（如图3-1所示），即文氏桥振荡电路产生。文氏桥振荡器具有电路简单、易起振、频率可调等特点而大量应用于低频振荡电路。正弦波振荡电路由一个放大器和一个带有选频功能的正反馈网络组成。其振荡平衡的条件是AF ＝1以及ψa+ψf=2n π。其中A 为放大电路的放大倍数，F 为反馈系数。振荡开始时，信号非常弱，为了使振荡建立起来，应该使AF 略大于1。 放大电路应具有尽可能大的输入电阻和尽可能小的输出电阻以减少放大电路对选频特性的影响，使振荡频率几乎仅决定于选频网络，因此通常选用引入电压串联负反馈的放大电路。正反馈网络的反馈电压U f 是同相比例运算电路的输入电压，因而要把同相比例运算电路作为整体看成电路放大电路，它的比例系数是电压放大倍数，根据起振条件和幅值平衡条件有 31 1≥+ =R Rf Av （Rf=R2+R1//D1//D2） 且振荡产生正弦波频率 Rc f π210= 图中D1、D2的作用是，当Vo1幅值很小时，二极管D1、D2接近开路，近似有Rf ＝9.1K ＋2.7K ＝11.8K ，，Av=1+Rf/R1=3.3>=3,有利于起振；反之当Vo 的幅值较大时，D1或D2导通，Rf 减小，Av 随之下降，Vo1幅值趋于稳定。
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
课程设计报告书 波形发生器 学院电子与信息学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 课程编号 课程学分1 起始日期2017 波形发生器 一、选题背景 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、矩形波的函数波形发生器。 二、方案论证 1、设计题目要求 1.1、功能要求 同时三通道输出，采用正弦波、矩形波、三角波的级联结构； 电源由稳压电源供给； 1.2、指标要求： 输出电压要求正弦波Vp-p>10V、矩形波Vp-p>10V、三角波Vp-p>4V； 输出波形频率范围为100Hz—2kHz；
通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于5%； 矩形波占空比可调整，调整范围：10%～90%； 2、总体设计方案 2.1设计思路 根据模拟电子技术基础课程，可通过RC桥式正弦波振荡电路产生正弦波，通过比较器变换成矩形波，再通过积分电路变换成三角波；或者同过滞回比较器和RC电路组成的矩形波发生电路产生矩形波，通过积分电路变换成三角波，再用滤波法变换成正弦波。 2.2设计方案 满足上述设计功能可以实施的方案很多，现提出以下几种方案： 2．2．1方案一 ①原理框图 图2.2.1方案一原理框图 ②基本原理 通过RC桥式正弦波振荡电路，产生正弦波，改变电阻R和电容C的值实现频率可调；通过单限比较器，产生矩形波，接入参考电压，通过改变与参考电压串联电阻的阻值，实现占空比可调；通过积分电路，产生三角波。 2．2．2方案二 ①原理框图
DAC0832波形发生器课程设计实验报告 目录 第1章系统设计方案 (2) 1.1 设计思路 (2) 1.2 方案比较与选择 (2) 第2章系统硬件设计..................................................................................2. 2.1 主控制器电路 (2) 2.2 数模转换电路 (3) 第3章系统软件设计................................................................................ .6 3.1 系统整体流程...................................................................................... .6 3.2 数模转换程序...................................................................................... .6 第4章系统调试 (8) 4.1 proteus的调试 (8) 第5章结论与总结 (11) 5.1 结论 (11) （系统总体设计与完成做一个总结，是客观的，主要包括：设计思路，设计过程，测试结果及完善改进的方向。） 5.2 总结 (11) （这是一个主观的总结，谈谈自己收获和不足等方面的内容。） 第1章系统设计方案 1.1 设计思路 （一）、课设需要各个波形的基本输出。如输出矩形波、锯齿波，正弦波。这些波形的实现的具体步骤：正弦波的实现是非常麻烦的。它的实现过程是通过定义一些数据，然后执行时直接输出定义的数据就可以了。然而为了实现100HZ的频率，终于发现，将总时间除了总步数，根据每步执行时间，算出延时时间，最终达到要求，然后建一个表通过查表来进行输出，这样主要工作任务就落到了建表的过程中。这样做的好处在于，查表所耗费的时钟周期相同，这样输出的点与点之间的距离就相等了，输出的波形行将更趋于完美，当然更让我们感到的高兴的是它输出波形的频率将近达到了100赫兹，能够满足我们设计的扩展要求了。
0000大学机电工程学院本科生课程设计 课程：模拟电子技术基础 题目：波形发生器 班级： 11111111111111 姓名： 111111 学号： 100000000 指导老师： 000000 完成日期： 2012.7.6
波形发生器是用来产生一种或多种特定波形的装置，这些波形通常有正弦波、方波、三角波、锯齿波，等等。以前，人们常用模拟电路来产生这种波形，其缺点是电路结构复杂，所产生的波形种类有限。 随着单片机技术的发展，采用单片机电路产生各种波形的方法已变的越来越普遍。虽然，可能产生的波形会呈微小的阶梯状，但是，只要设计得当，这一问题可以得到一定的解决。本设计使用的是555_virtual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。
1设计的目的及任务 (4) 1．1 课程设计的目的 (4) 1．2 课程设计的任务与要求 (4) 1．3 课程设计的技术指标 (4) 2 电路设计总方案及原理框图 (6) 2．1 电路设计原理框图 (6) 2．2 电路设计原理图 (6) 2．3 方案设计 (7) 2．4 主要芯片介绍 (7) 3 各部分电路设计 (9) 3.1 系统的电路总图 (9) 3.2 正弦波 (9) 3.3 方波产生电路 (10) 3.4 三角波 (12) 4 电路仿真 (14) 4.1 Multisi (14) 4.2 仿真电路 (14) 5 实验结果 (17) 5.1 调试产生方波-三角波的电路 (17) 5.2 设计数据 (17) 6 设计总结 (18) 7 仪器仪表清单 (20)
课程设计报告 学生姓名:学号： 学院:电气工程学院 班级: 题目: 函数波形发生器的设计 指导教师：职称: 年月日
一． 设计要求 函数波形发生器 基本要求： （1）用运算放大器和分立元件实现，生成方波、三角波、矩形波 （2）波形的幅值、频率可调 （3）用运算放大器和分立元件实现正弦波（拓展） 二． 设计原理及框图 图1 方波、三角波、正弦波、锯齿波、矩形波信号发生器的原理框图 原理： 1.该电路通过电压比较器即可组成方波信号发生器。 2.然后经过积分电路产生三角波，通过改变方波的占空比不仅可以得到锯齿波， 还可得到额外的矩形波。 3.三角波通过低通滤波电路来实现正弦波的输出。 电压比较器 方波 占空比可调 积分电路 锯齿波 积分电路 三角波 低通发生器 正弦波 通过四综示波器将三角波、方波、锯齿波、矩形波、正弦波显示出来 矩形波
三．器件说明 类型规格数量备注 电阻20KΩ 1 R1 10KΩ 3 R2、R3、R4 5KΩ 1 R5 510Ω 2 R11、R12 滑动变阻器50KΩ 1 R6 20 KΩ 2 R7、R8 5MΩ 1 R9 100KΩ 1 R10 集成运放3554AM 2 U1、U2 电容240nF 1 C1 2.2uF 2 C2、C3 开关单刀双掷开关 1 J1 普通二极管1N4148 1 D3 稳压二极管1N4731A 2 D1、D2 示波器四综示波器 1 XSC1
四．设计过程 4.1方波——三角波设计电路原理 图2 方波-三角波函数发生器电路 参数的计算为： 1.方波接入示波器的A通道，三角波接入示波器的B通道。 2.将比较器的输出电平稳定在±5V，选用IN4731(4．3V)，其Uo=±(4．3+0．7)=±5V。 3.可变电阻R7、R8用来改变电阻比值以改变方波和三角波的输出幅值。取R2为10kΩ，则R1为20kΩ，需要改变幅值时再使用可变电阻。 4.f0需在10Hz到100Hz的范围内以10倍频程变化，则电路用电容C1来实现10倍频程变化，用R=R5+R6来实现每个频程内的f0的连续变化，设R5为5k Ω，则R6约为50kΩ，计算f0从10Hz到100Hz时电路中的电容C1有： ，
\ 课题名称多种波形发生器 课题代码203 … 院（系） 专业电气工程及其自动化班级 学生 时间 指导教师签名： @ 教研室主任（系主任）签名：
一．| 二．设计目的 1、了解并掌握电子电路的一般设计方法，具备初步的独立设计能力。 2、通过查阅手册和文献资料，进一步熟悉常用电子器件的类型和特 性，并掌握合理选用的原则；进一步掌握电子仪器的正确使用方法。 3、学会使用EDA软件Multisim对电子电路进行仿真设计。 4、初步掌握普通电子电路的安装、布线、调试等基本技能。 5、提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力，学会 撰写课程设计总结报告；培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。 二．设计内容、要求及设计方案 ~ 1、任务 设计并制作能产生方波、三角波及正弦波等多种波形信号输出的波形发生器。 2、要求 1）输出的各种波形工作频率范围 Hz~20 kHz连续可调； 2）正弦波幅值±l0V，失真度小于％； 3）方波幅值±l0V； 4）三角波峰一峰值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。 | 3、总体方案设计 1）设计思路 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。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； ④利用单片函数发生器568038，集成振荡器E1648及集成定时 器555/556等可灵活地组成各种波形产生电路。 — 三、设计方案 1）设计方案 此次，多种波形发生器的实验，从设计思路可以看出，主要用到了正弦波振荡器，施密特触发器，积分电路等。基于本学期
波形发生器设计 设计总说明 本系统采用AT89C51单片机作为控制核心，外围采用数字/模拟转换电路（DAC0832）运算放大器、按键等。采用AT89C51单片机和DAC0832芯片，直接连接键盘和显示。该种方案主要对AT89C51单片机的各个I/O口充分利用. P1口是连接键盘以及接显示电路,P2口连接DAC0832输出波形.这样总体来说,能对单片机各个接口都利用上,而不在多用其它芯片,从而减小了系统的成本.也对按照系统便携式低频信号发生器的要求所完成.占用空间小,使用芯片少,低功耗。 通过按键控制可产生方波、三角波、正弦波、梯形波、锯齿波。其设计简单、性能优好，具有一定的实用性。正弦波、三角波、方波、梯形波、锯齿波是较为常见的信号。在科学研究及教学实验中常常需要这几种信号的发生装置。 关键字：AT89C5，DAC0832，运算放大器
目录 1绪论 (1) 1.1设计目的 (1) 1.2设计容 (1) 2系统设计方案 (3) 2.1系统组成 (3) 2.2系统工作原理 (3) 3系统硬件电路设计 (4) 3.1单片机最小系统设计 (4) 3.2其他硬件模块电路设计 (4) 3.2.1 DAC0832芯片介绍 (4) 3.2.2单片机AT89C51介绍 (6) 4系统软件程序设计 (10) 4.1主程序设计 (10) 4.2其他子程序设计 (11) 4.2.1锯齿波流程设计 (11) 4.2.2梯形波流程设计 (12) 4.2.3三角波流程设计 (13) 4.2.4方波流程设计 (14) 4.2.5正弦波流程设计 (15)
5 调试与仿真 (18) 6 总结 (19) 致 (21) 参考文献 (22)
重庆科技学院学生实习（实训）总结报告 重庆科技学院 学生实习（实训）总结报告 学院 : 电气与信息工程学院专业班级 :测控 学生姓名 :学号: 设计地点（单位）I506 设计题目 :基于单片机的波形发生器的设计 完成日期：2014年03月17日 指导教师评语:____________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ________________________________________ 成绩（五级记分制） :___________________________指导教师（签字）:____________________________
目录 一、实习的任务要求与意义 (1) 1.1 设计要求 (1) 1.2 设计任务 (1) 1.3 基本功能与性能指标 (1) 1.4 实习的意义 (1) 二、设计方案 (2) 2.1 硬件选择 (2) 2.2 系统总体设计 (3) 三、系统硬件设计 (4) 3.1 单片机的最小系统 (4) 3.2 按键电路设计 (5) 3.3 LCD 显示的设计 (5) 四、系统软件设计 (7) 4.1 主程序设计 (7) 4.2 LCD 显示子程序设计 (8) 4.3 D/A 转换子程序设计 (8) 五、调试及性能分析 (9) 5.1 调试步骤 (10) 5.2 性能分析 (12) 参考文献 (13) 附录 1 系统硬件电路图 (14) 附录 2程序代码 (15)
目录 第一章概述 (2) 第二章设计任务 (3) 第三章硬件设计 (3) 系统主体构造 (3) 硬件元件概述 (3) 硬件连接 (9) 硬件参数简介 (10) 第四章软件设计 (10) 锯齿波程序设计 (11) 三角波程序设计 (12) 正弦波程序设计 (13) 第五章系统功能描述和功能 (15) 第六章设计心得 (16) 第七章参考文献 (16) 附录 (16) 程序设计 (20)
第一章概述 课程设计是一项重要的实践性教育环节，是学生在完成本专业所有课程学习后必须接受的一项结合本专业方向的、系统的、综合的工程训练。在教师指导下，运用工程的方法，通过一个较复杂课题的设计练习，可使学生通过综合的系统设计，熟悉设计过程、设计要求、完成的工作内容和具体的设计方法，掌握必须提交的各项工程文件。 课程设计的基本目的是：培养理论联系实际的设计思想，训练综合运用电路设计和有关先修课程的理论，结合生产实际分析和解决工程实际问题的能力，巩固，加深和扩展有关电子类方面的知识。 课程设计的主要任务是运用所学微控制器技术、微机原理等方面的知识，设计出一台以AT89C51为核心的单片机数据采集、通讯或测控系统，完成信息的采集、处理、输出及人机接口电路等部分的软、硬件设计。 多功能波形发生器设计课题需要充分灵活运用编程语言所提供的各种指令语句，巧妙利用软硬件实现以上所要求的功能，在程序逻辑设计上也要求正确，合理的对项目进行分解分块，合理的逻辑设计可以起到事半功倍的效果，是整个项目当中最富有创新性和挑战性的部分。
第二章设计任务 本次设计要求采用单片机和DAC设计波形发生器，具体要求如下：（1）利用单片机和DAC0832产生锯齿波、三角波、正弦波等波形。（2）完成DAC与运放的连接，输出可供示波器显示。 （3）用按键改变波型的种类，同时显示波形的代号，波形的幅值与频率。 第三章硬件设计 系统主体构造 芯片方面选用AT89C51与DAC0832为主要芯片，根据要求采用键盘选择产生的波形的类型，所以基本电路有键盘电路，数模转换电路。整体框架图如下所示： 硬件元件概述
波形发生器课程设计 课程设计用纸 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 - - - 1 - 课程设计用纸
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 .....................................................................
波形发生器的设计 1．设计目的 （1）掌握用集成运算放大器构成正弦波、方波和三角波函数发生器的设计方法。 （2）学会安装与调试由分立器件与集成电路组成的多级电子电路小系统。 2．设计任务 设计一台波形信号发生器，具体要求如下： （1）输出波形：正弦波、方波、三角波。 （2）频率范围：3Hz －30Hz ，30Hz －300Hz ，300Hz －3KHz ，3KHz －30KHz 等4个波段。 （3）频率控制方式：通过改变RC 时间常数手控信号频率。 （4）输出电压：方波峰—峰值V U pp 24≤；三角波峰-峰值V 8U pp =，正弦波峰 -峰V 1U pp >。 3.设计要求 （1）完成全电路的理论设计 （2）参数的计算和有关器件的选择 （3）PCB 电路的设计 （4）撰写设计报告书一份；A3 图纸2张。报告书要求写明以下主要内容：总体方案的选择和设计 ；各个单元电路的选择和设计；PCB 电路的设计 4、参考资料 （l ）李立主编. 电工学实验指导. 北京：高等教育出版社，2005 （2）高吉祥主编. 电子技术基础实验与课程设计. 北京：电子工业出版社，2004 （3）谢云，等编著.现代电子技术实践课程指导.北京：机械工业出版社，2003
目录 一. 设计的方案的选择与论证 (3) 1.1 设计方案 (3) 1.1.1 设计方案1 (3) 1.1.2 设计方案2 (4) 1.1.3 设计方案3 (5) 1.2 方案选择 (6) 二. 单元电路的设计 (6) 2.1 方案设计 (6) 2.1.1 正弦波电路 (6) 2.1.2 方波电路 (11) 2.1.3 三角波电路 (12) 2.2 参数的选择 (13) 三、仿真 (14) 3.1 软件介绍 (14) 3.2 仿真的过程与结果 (15) 四、PCB制版 (15) 4.1 软件简介 (15) 4.2 PCB电路板设计步骤 (20) 五、总结与心得 (21) 六、附录 (22) 6.1 材料清单 (22) 6.2 原理图 (23) 6.3 PCB板图 (24) 七、参考文献 (25)
１、概述 波形发生器就是一种常用得信号源,广泛地应用于电子电路、自动控制系统与教学实验等领域。函数信号发生器就是一种能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波（含方波)、正弦波得电路。函数信号发生器在电路实验与设备检测中具有十分广泛得用途。通过对函数波形发生器得原理以及构成分析,可设计一个能变换出三角波、正弦波、方波得函数波形发生器。本课程采用采用ＲＣ正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同组成得正弦波—方波—三角波函数发生器得设计方法。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。 2.设计方案 采用ＲC正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同组成得正弦波—方波—三角波函数发生器得设计方法。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。文氏桥振荡器产生正弦波输出,其特点就是采用RC串并联网络作为选频与反馈网络,其振荡频率f=1/2πRＣ、改变RC得值,可得到不同得频率正弦波信号输出。用集成运放构成电压比较器,将正弦波变换成方波输出。用运放构成积分电路,将方波信号变换成三角波。 原理框图如图２-1
3、设计原理 3、1正弦波产生电路 正弦波由ＲＣ桥式振荡电路（如图3-1所示),即文氏桥振荡电路产生。文氏桥振荡器具有电路简单、易起振、频率可调等特点而大量应用于低频振荡电路。正弦波振荡电路由一个放大器与一个带有选频功能得正反馈网络组成。其振荡平衡得条件就是AF＝1以及ψa+ψf=２nπ。其中A为放大电路得放大倍数,F为反馈系数。振荡开始时,信号非常弱,为了使振荡建立起来,应该使AF略大于1。 放大电路应具有尽可能大得输入电阻与尽可能小得输出电阻以减少放大电路对选频特性得影响,使振荡频率几乎仅决定于选频网络,因此通 就是常选用引入电压串联负反馈得放大电路。正反馈网络得反馈电压U f 同相比例运算电路得输入电压,因而要把同相比例运算电路作为整体瞧成电路放大电路,它得比例系数就是电压放大倍数,根据起振条件与幅值平衡条件有
东北石油大学课程设计 课程单片机课程设计 题目函数波形发生器设计 院系电气信息工程学院测控系 专业班级测控技术与仪器11—1 学生姓名任建伟 学生学号110601240123 指导教师路敬祎张岩 2014年7 月8日
东北石油大学课程设计任务书 课程单片机课程设计 题目函数波形发生器设计 专业测控技术与仪器姓名任建伟学号110601240123 一、任务 设计一款基于AT89C51单片机的函数波形发生器。 二、设计要求 要求：利用D/A芯片产生峰峰值为5V的锯齿波、三角波、梯形波、正弦波和方波。 控制功能：使用5个拨动开关进行功能切换。当K0接高电平时输出锯齿波；当K1接高电平输出梯形波；当K2接高电平输出三角波；K3接高电平输出正弦波；K4接高电平输出方波。 使用的主要元器件：8031、6MHz的晶振、74LS373、74LS138、2764、DAC0832、LM324、拨动开关K0、K1、K2、K3、K4等。 输出波形的验证方法：使用示波器测量输出波形。 三、参考资料 [1]陈志旺，李亮。51单片机快速上手。机械工业出版社。 [2]薛定宇。控制系统计算及辅助设计——MATLAB语言与应用（第2版）。清华大学出版社。 [3]邹虹。单片机波形发生器的设计。重庆邮电学院学报。
[4]毅刚，彭喜元。单片机原理与应用设计。电子工业出版社。 [5]杨素行.模拟电子技术基础简明教程（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2006. [6] Altium Designer原理图与PCB设计[M].北京：电子工业出版社2009. 完成期限2014.6.30 至2014.7.9 指导教师路敬祎张岩 专业负责人曹广华 2014年6月30 日 目录 第一章绪论 (1) 1.1课题背景 (1) 1.2本系统研究的国内外现状 (3) 1.3本文主要研究内容和工作 (3) 第二章方案论证 (4) 2.1方案一纯硬件设计法 (4) 2.2方案二纯软件设计法 (5) 2.3方案三软硬件结合法 (5) 第三章系统硬件设计 (7) 3.1内部结构概述 (7) 3.2P0~P3口结构及功能 (8)