电子技术综合训练
设计报告
题目：脉冲信号发生器
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日期：2011年12月29日
内容摘要
脉冲信号发生器主要用来作为各种电子设备的信号源,此电路要求达到:设计并制作一个信号发生器，
基本要求如下：
1、能够输出1KHZ正弦波信号；
2、由该1KHZ脉冲信号产生100HZ脉冲信号；
3、由100HZ脉冲信号产生10KHZ脉冲信号；
4、输出信号能够在这三种信号中通过电子开关进行选择，电子开关由按键控制，并且能够对选择的信号用发光二极管指示；
实现方法：RC文氏振荡器产生正弦波﹑通过过零比较器转化为脉冲信号﹑经过分频倍频电路实现脉冲宽度的调节﹑由模拟开关﹑四进制计数器﹑译码器实现三种波形之间的转化。
本次设计的要点在于电路的线路的连接及焊接，通过设计体会理论与实际结合的重要性。
关键词：脉冲信号发生器﹑正弦波﹑脉冲信号、电子开关。
目录
一﹑设计任务及其要求要求： (4)
1.1设计并制作一个信号发生器， (4)
1.2 基本要求如下： (4)
1.3 发挥部分： (4)
二﹑系统设计 (5)
2.1 系统要求 (5)
2.2 方案设计 (5)
2.3 方案的选择和确定 (5)
2.3.1正弦波的产生 (5)
2.3.2波形变换 (6)
2.3.3分频倍频 (6)
2.3.4电子开关 (6)
2.4 设计指标 (7)
2.5 系统组成及其工作原理 (7)
三﹑单元电路设计 (9)
3.1 单元电路A(RC振荡电路) (9)
3.1.1 RC低频桥式正弦波振荡电路 (9)
3.1.2 参数计算 (12)
3.2单元电路B(过零比较器) (13)
3.3 单元电路C﹙分频电路﹚ (15)
3.4 单元电路D（倍频电路） (17)
3.5 单元电路E（模拟开关） (19)
3.6 单元电路F(74LS112型双JK触发器) (21)
3.7 单元电路G(74LS139) (23)
3.8 直流稳压电源电路 (24)
四、系统仿真 (25)
五﹑电路安装与调试 (26)
5.1电路安装 (26)
5.2 电路调试 (27)
5.3 系统功能及性能测试 (27)
六﹑结论 (28)
七﹑参考文献 (30)
八、总结、体会及建议 (31)
一﹑设计任务及其要求要求：
1.1设计并制作一个信号发生器，
1.2 基本要求如下：
1.能够输出1KHZ正弦波信号；
2、由该1KHZ脉冲信号产生100HZ脉冲信号；
3、由100HZ脉冲信号产生10KHZ脉冲信号；
4、输出信号能够在这三种信号中通过电子开关进行选择，电子开关由按键控制，并且能够对选择的信号用发光二极管指示；
5、电源：220V/50HZ的工频交流电供电；（注：直流电源部分仅完成设计即可，不需制作，用实验室提供的稳压电源调试，但要求设计的直流电源能够满足电路要求）
6、按照以上技术要求设计电路，绘制电路图，对设计的电路用Multisim 或OrCAD/PspiceAD9.2进行仿真，用万用板焊接元器件，制作电路，完成调试、测试，撰写设计报告。
1.3 发挥部分：
1、测量信号的频率并指示；
2、其它恰当的功能。
二﹑系统设计
2.1 系统要求
准确而高度概括完成的设计的主要内容，一般不作评价；结构严谨，表达简明，语义确切，文字要求精炼、明白，用字严格推敲；摘要先写什么，后写什么，要按逻辑顺序来安排；句子之间要上下连贯，互相呼应，摘要慎用长句，句型应力求简单，每句话要表意明白，无空泛、笼统、含混之词；用第三人称，不必使用“本文”、“作者”等作为主语；内容中一般不举例证，不讲过程，不用图、图解、简表等，只用标准科学命名，术语、惯用缩写、符号；要开门见山，直入主题，切忌把应在引言中出现的内容写入摘要；不得简单重复题名中已有的信息；其字数一般不超过100。
2.2 方案设计
〈1〉用分立元件组成的信号发生器：通常是单寒数发生器且频率不高，其工作不是很稳定，不易调试。
〈2〉可以由晶体管，运放等通用器件制作，更多的则是用专门的信号发生器产生，例如74ls161N,7404N, 等可以产生特定的频率信号，且可以通过给予信号不同实现新号之间的相互转化，且可以自由调节。
〈3〉利用单片集成芯片的信号发生器：能产生多种波形，达到较高的频率，且已与调试。
〈4〉利用直接数字合成的DDS芯片的信号发生器：能产生任意波形并达到很高频率，但成本比较高。
2.3 方案的选择和确定
2.3.1正弦波的产生
信号发生电路因不需要外加输入信号就有稳定的输出信号称为自激振荡电路,要产生振荡必须同时满相位条件和幅值条件正弦波的产生有多种方法(通过已学
的知识和查阅相关的资料得出如下结论):
（1）DDFS数字频率合成
DDFS由相位累加器,正弦查找表,DAC和低通滤波器组成.参考时钟是一个稳定的晶振,相位累加器类似计数器,在每个时钟脉冲到来时,就输出一个相位增量即把频率控制字FSW的数据变成相位抽样来确定输出频率,相位增量随指令的不同而不同,用在数据寻址时,正弦查找表就把存储的值转换成正弦波幅度的数字量,DAC把数字量转换成模拟量低通滤波平滑并滤掉带外杂散后得到所需的波形用FPGA实现只要在FPGA内建立一个正弦查找表,然后在外部时钟驱动下,读取正弦数据表中的数据,再送到高速DAC中进行数摸转换就可以得到正弦信号. (2) 用简单的振荡电路
包括: LC振荡电路,RC振荡电路和石英晶振:LC和石英晶振电路产生的正弦信号频率较高。由于在本设计中,正弦信号的产生不是最终目的,只是其中一部分,而且要通过简单中小规模器件手工焊接实现.所以前两种方法虽然很好,但对于本设计不好实现.又因为要求得到的正弦信号频率为1KHZ,不高,所以用RC振荡电路实现。
2.3.2波形变换
此设计要将正弦波变为同频方波,想到可以用施密特触发器或过零比较器实现,两种方法都比较好实现,考虑到经济性 ,所以选用过零比较器实现.
2.3.3分频倍频
计数器的一个功能就是实现分频,本设计中要求实现十分频,可以选用十进制的
计数器74LS160也可以用任意进制的计数器连成十进制的计数器.考虑到市场上160不好买且成本高,所以选用十六进制74LS161接成十进制来实现.。
2.3.4电子开关
模拟开关CD4051，四进制计数器，译码器74LS139实现三种波形的转化。设计四进制计数器有多种方法，从经济型考虑，用JK触发器即可实现四进制计数器。139实现四选一，现在需要实现三种波形的选择，只要选择其中的三个输出端即
可。
综上所述,确定下总体方案原理方框图如2-3-1所示:
图2-3-1
2.4 设计指标
1﹑输出正弦波和方波两种波形,并且通过模拟开关实现两种波形之间的转化.
2﹑正弦波为双极性，方波是单极性。
3﹑输出正弦波时输出电压峰值为0~5V可调，输出信号频率为1KHZ;
4﹑输出方波时输出电压峰值为0~5V可调，输出信号频率为100HZ ~10KHZ可调；
2.5 系统组成及其工作原理
(1)利用RC文氏振荡电路产生1KHZ的正弦波；
(2)由过零比较器将上述1KHZ的正弦波转化为1KHZ的方波；
(3)用74LS161N制作十进制分频器将1KHZ的脉冲信号分频，得到100HZ脉冲信号；
(4)﹑选用CD4046﹑CD4518制作倍频器，将100HZ的脉冲信号转化为10KHZ 的脉冲信号；
（5）通过CD4051模拟开关，CD4051是单8道数字控制模拟电子开关，有三个二进制控制输入端A﹑B﹑C和INH输入，用74LS112型双JK触发器芯片联
接四进制的计数器，然后接到74LS139实现三种波形之间的相互转化。
（6）通过发光二级管连接到74LS139实现能够对选择的信号用发光二极管指示；
原理图如下图2-5-1
图2-5-1
三﹑单元电路设计
3.1 单元电路A(RC振荡电路)
图3-1-1
3.1.1 RC低频桥式正弦波振荡电路
1.工作原理
RC振荡电路在没有外加输入信号情况下,依靠自激振荡产生正弦波,频率一般在200KHZ以下.通常连接方式有:桥式,移相,双T式三种.本设计采用文式桥式电路实现,电路图如图3-1-1所示：
在此电路中反馈信号代替输入信号,引入正反馈;要确定振荡频率,引入外加的选频网络.
起振条件为：|AF|﹥1 平衡条件为|AF|=1，φA+φB=2nπ
在Rf回路中串联两个二极管,利用电流增大时二极管动态电阻小,电流减小时二极管动态电阻增大的特点,加入非线性环节,从而使输出电压稳定。
RC低频桥式正波振荡电路又称为文氏振荡电路。它适用于产生频率低于或等于1MHZ的低频振荡信号，振幅和频率较稳定，而且频率调节较方便。许多低频信号发生器其主振器均采用这种电路。
如图3-1-1所示是典型RC桥式正弦波振荡电路。其中RC串并联电路构成选频
网络，同时兼作反馈环节，连接于集成运放的输出端和同相输入端之间，构成正反馈，以产生正弦自激振荡，而R5,R7及二极管D3，D4构成负反馈网络和稳幅环节。调节R7即可改变负反馈的反馈系数。从而调整放大电路的电压增益，使之满足振荡的幅值条件；二极管D3，D4为自动稳幅元件；其作用是：当U0很小时，二极管D3，D4相当于开路，此时由D3﹑D4，和R5组成的并联支路等效电阻较大，设R5和D3，D4，R3并联支路总的等效电阻为Rf，则Rf也较大，所以Auf=(1+Rf∕R1) ＞3,有利于起振；反之，当U0幅值较大时，D3,D4导通，并联支路的等效电阻下降，Rf也下降，所以Auf 随之下降，如果此时Auf≈3，则U0幅值趋于稳定。另外采用两只二极管反相并联，目的是使输出电压在正负两个半周期内轮流工作，使正半轴和负半轴振幅相等。显然，这两只二极管特性应相同。否则正负半轴振幅将不同。文氏振荡器常见的一种稳幅措施是在负反馈回路中加入二极管.目的也是在输出幅度增大时使负反馈增强，但由于二极管的非线性，会使输出波形发生少许畸变。而提供的这个电路的负反馈回路中不含有非线性元件，因而能获得高质量的正弦波形。
RC串﹑并联选频网络的选频特性
在RC串﹑并联选频网络中，令RC串联阻抗为Z1，RC并联阻抗为Z2，有：Z1=R+1／jwC
不难看出，正反馈的反馈系数为：Z2=R∥1／jwC
Fv=1／(3+j﹙WRC－1／wRC﹚)
令w0=1／RC或f0=1／2ΠRC，则有
Fv=1／(3+j﹙ω／ω0-ω0／ω﹚)
由此可知，RC串并联选频网络的幅频特性和相频特性分别为：F=1／?（3 2＋﹙ω／ω0-ω0／ω﹚2）
Φf=－arctan[﹙ω／ω0-ω0／ω﹚÷3]，
根据以上两式可知,当ω=ω0=1／RC或f=f0=1／2πRC时，反馈系数最大，Fvmax=1／3，同时相频相应的相角φf=0。
（2）起振条件和振荡频率
由图2－1－1可知，当ω=ω0=1÷RC时，经RC串并联选频网络反馈到运放的
同相输入端的电压与输出电压相位相同，满足自激振荡的相位条件。则正弦波振荡器的震荡条件是：
相位平衡条件：φa+φf=2nπn=0，1,2…
振幅平横条件：Auf?F=1
以上分析表明，只有当ω=ω0=1／RC时，才能满足振荡的相位平衡条件决定，f0=1／2πRC。
电路的起振条件为Auf=﹙1+Rf÷R1﹚＞3,调节负反馈的反馈系数可使Auf大于3。
计算如下：
令ω=1／RC
则：f0=1／2πRC。
若要确定1KHZ的频率，则要求：
R=478HZ;
C=330nf
在正弦波电路中，一要反馈信号能够取代输入信号﹙电路中必须引入正反馈﹚;二要有外加的选频网络，用以确定正当频率。
在正反馈过程中，当输入增大时，由于晶体管的非线性特性，当输入增大到一定程度时，放大倍数的数值将减小。因此，输入不会无限制的增大，当其达到一定程度时，电路达到动态平衡，此时，输入量又通过放大电路维持着输出量。则：则正弦波振荡器的幅值条件是：AF=1。
相位平衡条件：|AF |=1
φa+φf=2nπn=0，1,2…
为了使输出量在合闸后能够有一个从小到大在一定幅值的过程，电路的起振条件为：|AF |＞1
电路把除频率f=f0以外的输出量均逐渐衰减为零，因此可以产生输出量为f=f0的正弦波。
波形图如图3－1－2所示：
图3-1-2
3.1.2 参数计算
(1)确定频率:按要求要产生1KHZ正弦波,所以由f0=1／2πRC可知
rc然后先将电容确定下来,参考电容标称值,选为所以按标称值选C=330nf,计算出电阻为476Ω与它最接近的值,故选为470Ω
(2)满足起振条件
Rf 先确定,另则Rf为稳定幅值加入反并的二极管,R1=18KΩ, R2=1.1KΩ。(3)器件的选择
器件的选择原则:明确对所需器件的要求,按要求选择.
运放:书上和仿真时运放都是理想情况,增益无穷大,实际中不可能实现,选择时,时选增益稍大的如RC4558,像741就因增益不够大振荡不起来.
二极管:一般承受反压都可达到50，故本设计不用考虑耐压问题,选择开关特性好
一些的即可,如1N4007。
3.2单元电路B(过零比较器)
该电路可以将正弦波转换为脉冲信号，原理图如图3－2－1所示
图3-2-1
图3-2-2过零比较器的传输特性
过零比较器的工作原理是将输入信号与0V地电压进比较来判定输出是高电平还是低电平，例如反相输入端输入的过零比较器在输入正弦信号时，在正弦波的正半周时输出为低电平，而在正弦波的负半周时输出为高电平。这样就把正弦波变成矩形波了，当然它还可以将三角波等波形变换为矩形波
过零比较器就是翻转阈值为零的比较器。无工作区域之说，比较器实质就是开环状态工作的误差放大器，以阈值为界，小于阈值则输出一个逻辑，大于则输出与刚才相反的逻辑，达到区分比较结果的目的。至于是不是单值要看是否有迟滞量存在。
根据开环电压放大倍数无穷大的性能特点：
如果在运算放大器同相输入端加入一个交流信号，当交流信号越过零电压进入正半周的时候，输出端电压就会到达电源电压的正极。每当交流信号越过零电压进入负半周的时候，输出端电压就会达到电源电压的负极。因为输出端总是在输入端电压过零的时刻发生同相翻转，所以被称为同相过零比较器。而反相过零比较器与上述过程正好相反。
过零比较器，其阈值电压UT=0V。为了限制集成运放的差模输入电压，保护其输入级，可加二极管限幅电路，如图3-2-1所示。
★两只稳压管稳压值不同在实用电路中为了满足负载的需要，常在集成运放的输出端加稳压管限幅电路，从而获得合适的UOH和UOL ,如图3-2-1图中 R 为限流电阻，两只稳压管的稳定电压均应小于集成运放的最大输出电压UOM。
设稳压管DZ1的稳定电压为UZ1,稳压管DZ2的稳定电压为UZ2 ,UZ1和UZ2的正向导通电压均为UD。
当u I <0时，由于集成运放的输出电压u/O=+UOM,DZ1使工作在稳压状态，DZ2工作在正向导通状态，所以输出电压uO=UOH=(UZ1+UD)
当uI>0时，由于集成运放的输出电压u/O=-UOM,DZ2使工作在稳压状态，DZ1工作在正向导通状态，所以输出电压uO=UOL=-(UZ2 +UD)
★两只稳压管稳压值相同
若要求，UZ1=UZ2则可以采用两只特性相同而又制作在一起的稳压管，其符号如图(b)所示，稳定电压标为±UZ。
当uI<0时，uO=UOH =UZ;
当uI>0时，uO=UOL=-UZ。
★稳压管接在反馈通路中
限幅电路的稳压管还可跨接在集成运放的输出端和反相输入端之间，如右图所示。假设稳压管截止，则集成运放必然工作在开环状态，输出电压不是+UOM,就是-UOM。这样，必将导致稳压管击穿而工作在稳压状态，DZ构成负反馈通路，使反相输入端为“虚地”，限流电阻上的电流iR等于稳压管的电流iZ,输出电压uO=±UZ。电路优点：
◆由于集成运放的净输入电压和净输入电流均近似为零，从而保护了输入级；
◆由于集成运放并没有工作到非线性区，因而在输入电压过零时，其内部的
晶体管不需要从截止区逐渐进入饱和区，或从饱和区逐渐进入截止区，所以提高了输出电压的变化。
3.3 单元电路C﹙分频电路﹚
该电路可以实现将1KHZ脉冲信号转化为100HZ的脉冲信号；用十六进制计数器连成十进制计数器有两种方法：图a反馈置数法和图b反馈清零法。本设计用进选择清零法。
将1KHZ的脉冲降频为100HZ的脉冲信号需要利用十进制计数器将频率降低，其中1KHZ的脉冲作为计数器的CP信号，十进制计数器的进位信号作为输出信号，则输出脉冲频率为100HZ。故采用的方法有利用十六进制计数器74LS161N 和与非门构成的十进制计数器。故74LS161同步四位二进制计数器。
原理：这种同步可预置四位二进制计数器是由四个D型触发器和若干个门电路构成，内部有超前进位，具有计数﹑置数禁止﹑直接(异步)清零功能。对所有触发器同时加上时钟，使得当计数能输入和内部门发出指令时输出变化彼此协调一致而实现同步工作。这种工作方式消除了非同步(脉冲时钟)计数器中常用的输出技术尖峰。缓冲时钟输入将在上升沿触发四个触发器。这种计数器是可全编程的，即输出可预置到任何电平，输出都与建立数据一致。清零是异步的，不管时钟输入﹑置数输入﹑使能输入为任何电平，清除输入端的低电平把所有四个触发器直接置为低电平。有了超前进位后，无须另加门，即可串出n为同步应用的计数器。它是借助于两个计数使能输入和一个动态进位输出来实现的。两个计数输入（ENT和ENP）计数时必须是高电平，且输入ENT必须正反馈，以便使能动态
仅为输出。因而被使能的动态进位输出将产生一个高电平输出脉冲，其宽度近似等于QA 输出高电平。此高电平溢出进位脉冲可用来使能其后的各个串联级。使能ENT 和ENP 输入的跳变不受时钟输入的影响。电路有全独立的时钟电路。改变工作模式的控制输入纵使发生变化，直到时钟发生为止，都没有什么影响。计数器的功能完全由稳态建立时间和保持时间所需的条件来决定。
用十六进制计数器连成十进制计数器有两种方法：反馈置数法和反馈清零法。本设计选择用清零法。由74LS161构成的十进制计时器如图3-3-1所示：
Ui
图3-3-1
图3-3-2仿真波形
3.5单元电路D（倍频电路）
CD4046是通用的CMOS锁相环集成电路，其特点是电源电压范围宽（3V ~ 18V），输入阻抗高（约100MΩ），动态功耗小。其工作原理如下：输入信号Ui 从14脚输入后，经放大器A1进行放大﹑整形后加到相位比较器ⅠⅡ的输入端，开关K拨到2脚，则比较器Ⅰ将从3脚输入的比较信号U0与输入信号Ui作相位比较，从相位比较器输出的相位误差电压U则反映出两者的相位差。两者的相位差为一定值，实现了相位锁定。
由于电路设计中要求用100HZ的脉冲信号产生10KHZ的脉冲信号，因此，我们想到了用锁相环CD4046和两个十进制计数器74LS160构成频率变化100倍的变频电路。
芯片CD4518 CD4046的引脚图如图3-4-1所示：
图3-4-1
电路图如图3-4-2所示：
图3-4-2
倍频后的仿真波形如图3-4-3所示：
图3-4-3
3.5 单元电路E（模拟开关）
CD4051是单8道数字控制模拟电子开关，有三个二进制控制输入端A﹑B﹑C
和INH输入，具有低导通阻抗和很低的截止漏电流，幅值为4.5~20V的数字信号可控制峰值至20V的模拟信号。例如，若VDD=+5V，VSS=0，VEE=-13.5V，则0~ 5V的数字信号可控制-13.5~4.5V的模拟信号，这些开关电路在整个VDD ~VSS和VDD ~VEE。电源范围内具有极性的静态功耗，与控制信号的逻辑状态无关。当输入端=1时，所有的通道截止。三位二进制信号选通8通道中的一通道，可连接该输入端至输出，其中VEE可以接负电压，因为可以接地。当输入电压有负值时，VEE必须接负电压，其他时候可以接地。这些开关电路在整个VDD-VSS和VDD-VEE电源范围内具有极低的静态功能，与控制信号的逻辑状态无关。当INH输入端=“1”时，所有的通道截止。三位二进制信号选通8通道中的一通道，可连接该输入端至输出。
CD4051的引脚图如图3-5-1所示：
图3-5-1
CD4051是单8道数字控制模拟电子开关，有三个二进制控制输入端A﹑B﹑C 和INH输入，具有低导通阻抗和很低的截止漏电流，幅值为4.5~20V的数字信号可控制峰值至20V的模拟信号。
CD4051的真值表如下表所示:
表一
设计题目：秒脉冲发生器的设计 设计小组：第三组
1 秒脉冲发生器整体设计方案 1.1秒脉冲发生设计方案概述 秒脉冲发生器是由100HZ时钟产生电路和分频电路两部分构成，其中100HZ时钟产生电路主要由555定时器组成的时钟电路，主要用来产生100HZ的脉冲信号；分频电路主要由74LS192组成的100进制计数器电路，主要用于将100HZ 脉冲信号分成1HZ脉冲信号。该方案通过了Multisim软件仿真，并得到了1HZ的脉冲信号，基本实现了工程训练的要求。
1.2 秒脉冲发生器整体设计电路设计图 图1 秒脉冲发生器整体设计电路设计图1.3 秒脉冲发生器整体设计电路仿真图 图2 秒脉冲发生器整体设计电路仿真图
2 各分电路的元件介绍及设计方案 2.1 100HZ时钟产生电路 图3 100HZ时钟产生电路 2.1.1元件介绍 555芯片引脚图及引脚描述： 555的8脚是集成电路工作电压输入端，电压为5～18V，以UCC表示；从分压器上看出，上比较器A1的５脚接在R1和R2之间，所以5脚的电压固定在2UCC/3上；下比较器A2接在R2与R3之间，A2的同相输入端电位被固定在UCC/3上。 1脚为地。2脚为触发输入端；3脚为输出端，输出的电平状态受触发器控制，而触发器受上比较器6脚和下比较器2脚的控制。 当触发器接受上比较器A1从R脚输入的高电平时，触发器被置于复位状态，3脚输出低电平； 2脚和6脚是互补的，2脚只对低电平起作用，高电平对它不起作用，即电压小于1Ucc/3，此时3脚输出高电平。6脚为阈值端，只对高电平起作用，低电平对它不起作用，即输入电压大于2 Ucc/3，称高触发端，3脚输出低电平，但有一个先决条件，即2脚电位必须大于1Ucc/3时才有效。3脚在高电位接近电源电压Ucc，输出电流最大可打200mA。 4脚是复位端，当4脚电位小于0.4V时，不管2、6脚状态如何，输出端3脚都输出低电平。 5脚是控制端。
脉冲信号发生器可以产生重复频率、脉冲宽度及幅度均为可调的脉冲信号，广泛应用于脉冲电路、数字电路的动态特性测试。脉冲信号发生器一般都以矩形波为标准信号输出。 脉冲信号发生器的种类繁多，性能各异，但内部基本电路应包括图1所示的几个部分。 主振级一般由无稳态电路组成，产生重复频率可调的周期性信号。隔离级由电流开关组成，它把主振级与下一级隔开，避免下一级对主振级的影响，提高频率的稳定度。脉宽形成级一般由单稳态触发器和相减电路组成，形成脉冲宽度可调的脉冲信号。放大整形级是利用几级电流开关电路对脉冲信号进行限幅放大，以改善波形和满足输出级的激励需要。输出级满足脉冲信号输出幅度的要求，使脉冲信号发生器具有一定带负载能力。通过衰减器使输出的脉冲信号幅度可调。 所示为xc-15型脉冲信号发生器的面板示意图，xc-15型脉冲信号发生器是高重复频率ns （纳秒）级脉冲信号发生器。其重复频率范围为1kHz～100MHz，脉冲宽度为5ns～300μs，幅度为150mV～5V，并输出正、负脉冲及正、负倒置脉冲，性能比较完善。 （1）XC－15型脉冲信号发生器的面板开关、旋钮的功能及使用 ①“频率”粗调开关和“频率细调”旋钮。调节“频率”粗调开关和“频率细调”旋钮，可实现1kHz～100MHz的连续调整。粗调分为十挡（1kHz、3kHz、10kHz、100kHz、300kHz、1MHz、3MHz、10MHz、30MHz和100MHz），用细调覆盖。“频率细调”旋钮顺时针旋转时频率增高，顺时针旋转到底，为“频率”粗调开关所指频率；逆时针旋转到底，为此“频率”粗调开关所指刻度低一挡。例如，“频率”粗调开关置于10kHz挡，“频率细调”旋钮顺时针旋转到底时输出频率为10kHz；逆时针旋转到底时输出频率为3kHz。 ②“延迟”粗调转换开关和“延迟细调”旋钮。调节此组开关和旋钮，可实现延迟时间5ns～300，tts的连续调整。延迟粗调分为十挡（5ns、10ns、30ns、l00ns、300ns、1μs、3μs、10μs、30μs和100μs），用细调覆盖。延迟时间加上大约30ns的固有延迟时间等于同步输出负方波的下降沿超前主脉冲前沿的时间。 “延迟细调”旋钮逆时针旋转到底为粗调挡所指的延迟时间。顺时针旋转延迟时间增加，顺时针旋转到底为此粗调挡位高一挡的延迟时间。例如，“延迟”粗调开关置于30ns挡，“延迟细调”旋钮顺时针旋转到底时输出延迟时间为100ns；逆时针旋转到底时输出延迟时间为30ns。 ③“脉宽”粗调开关和“脉宽细调”旋钮。通过调节此组开关和旋钮，可实现脉宽5ns～300μs 的连续调整。“脉宽”粗调分为十挡（5ns、10ns、30ns、100ns、300ns、1μs、3μs、10μs、30μs和100μs），用细调覆盖。“脉宽细调”旋钮逆时针旋转到底为粗调挡所指的脉宽时间。顺时针旋转脉宽增加，顺时针旋转到底为此粗调挡位高一挡的脉宽。例如，“脉宽”粗调开关置于10ns挡，“脉宽细调”旋钮顺时针旋转到底时输出脉宽为30ns；逆时针旋转到底时输出延迟时间为10ns。 ④“极性”选择开关。转换此开关可使仪器输出四种脉冲波形中的一种。 ⑤“偏移”旋钮。调节偏移旋钮可改变输出脉冲对地的参考电平。 ⑥“衰减”开关和“幅度”旋钮。调节此组开关和旋钮，可实现150mV～5V的输出脉冲幅度调整。 （2）使用注意事项在使用xc 15型脉冲信号发生器时应注意如下两点事项。 ①本仪器不能空载使用，必须接入50Ω负载，并尽量避免感性或容性负载，以免引起波形畸变。 ②开机后预热15min后，仪器方能正常工作。
一、信号发生器电路安装与调试考核评分表 准考证号姓名规定时间分钟 开始时间结束时间实用时间得分 考核内容及要求配分评分标准扣分 1 元器件清点检查：在10分钟内对所有元 器件进行检测，并将不合格元器件筛选出来进 行更换，缺少的要求补发。 10 超时更换或要求补发按损坏 元件扣分，扣3分/个。 2 安装电路：按装配图进行装接，要求不装 错，不损坏元器件，无虚焊，漏焊和搭锡，元 器件排列整齐并符合工艺要求。 30 漏装，错装或虚焊、漏焊、 搭锡，扣2分/个，安装不整 齐和不符合工艺要求的扣1 分/处，损坏元件扣3分/个。 3 电源电路：接通交流电源，测量交流电压 和各直流电压+12V、-12V、V CC 、-5V。 信号发生器电路：接通+12V、-12V、V CC 、 -5V电源。测量函数信号波形：方波、正弦波、 三角波形。 20 电压测试方法不正确扣10 分，测量值有误差扣5分。 4 选择C=10uf，调节RW13、RW14、RW15， 记录方波的占空比： 1、 2、 3、 10 不会用示波观察输出信号波 形扣10分， 调节不正确扣5分， 波形记录不正确扣5分。 5 改变电容：100nf——100uf，并调节RW11， 记录正弦波输出频率f： 1、 2、 3、 10 最大不失真电压测试方法不 正确扣5分，测量值不准确 扣5分，不会计算最大不失 真功率扣5分。 6 调节RW21、RW22， 记录正弦波输出Vpp： 1、 2、 3、 10 不会测试功放电路的灵敏度 扣5分，不会计算电压放大 倍数扣5分。 7 调节电位器RW16、RW17， 记录正弦波形的失真： 1、 2、 3、 10 测量方法不正确扣5分， 测量数据每处2分，不会绘 制频响曲线扣5分 开始时间：结束时间：实用时间：
前言 脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation.PWM）控制技术以其控制简单、灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术和模拟信号数字传输通信领域最广泛应用的控制方式，因此研究基于PWM技术的脉冲宽度及周期可调的信号发生器具有十分重要的现实意义。 本文主要讨论了脉冲占空比可调信号的产生方法，采用三种不同的方案使用VHDL语言编程实现了信号的产生。其中方案一的原理是分频，即用计数器计算时钟脉冲的上升沿个数，再通过输出电平反复翻转得到计数个数（脉冲宽度）可控的PWM 信号；方案二的原理是锯齿波比较法，首先编程产生阶梯状的锯齿波，再通过锯齿波与输入占空比值（数值可控的直线）比较产生脉冲宽度随输入占空比数值变化的PWM 信号；方案三是用有限状态机产生有用信号，首先定义两个状态，再通过计数器值与输入占空比值比较控制状态的切换，产生PWM信号。本文详细介绍方案二和方案三两种方法。 通过使用QuartusII9.0软件采用VHDL语言编程并用功能仿真证实了上文提到的三种PWM信号产生方案都是可行的，都能产生切实可用的PWM信号，三种方案中均可以通过修改输入端口占空比来控制产生信号的脉宽，且可以通过在程序中修改计数器的计数上限和分频模块的分频比改变信号的周期及频率，实现了多参数可调，使整体设计具有灵活的现场可更改性和较好的可移植性。且实现功能的程序简单易懂，设计过程中思路阐述清晰，流程介绍明了，且程序易于修改，可读性好。
第一章设计要求 1.1 研究课题 PWM信号发生器的研制 1.2设计要求 用CPLD可编程模块产生下列信号（特殊芯片：EPM570T100C5） (1)采用VHDL编写相关程序，PWM信号的工作频率为500Hz(1000Hz)； (2)时钟信号通过分频器后，由输入开关量控制占空比可调。
绍兴文理学院 数理信息学院 课程设计报告书题目基于STM32的简易信号发生器电子信息工程专业 1班 姓名 xxx 指导教师 xxx 时间 2014年 7月12日
课程设计任务书
基于STM32的简易波形发生器 摘要 函数信号发生器是一种能够产生多种波形，如正弦波、方波、三角波、锯齿波等的电路。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以上波形的波形发生器。本课题采用STM32[1]为控制芯片，采用DDS[2]的设计方法，可将采样点经D/A[3]转换后输出任意波形，可通过调节D/A转换的频率来调节输出波形的频率，也可通过改变取点的起始位置来调节波形的初始相位。 关键词信号发生器STM32 DDS
目录 课程设计任务书.............................................................................................................................. I 摘要……………………………………………………………………………………………….II 1 设计概述 (1) 2 设计方案 (2) 3 设计实现 (3) 3.1 设计框图及流程图 (3) 3.2 MCU控制模块 (5) 3.3 按键控制模块 (5) 3.4 信号输出模块 (6) 3.5 LCD显示模块 (8) 4 设计验证 (8) 5 总结 (11)
1设计概述 信号发生器作为一种历史悠久的测量仪器，早在20年代电子设备刚出现时就产生了。随着通信和雷达技术的发展，40年代出现了主要用于测试各种接收机的标准信号发生器，使得信号发生器从定性分析的测试仪器发展成定量分析的测量仪器。同时还出现了可用来测量脉冲电路或作脉冲调制器的脉冲信号发生器。 自60年代以来信号发生器有了迅速的发展，出现了函数发生器。这个时期的信号发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，且仅能产生正弦波、方波、锯齿波和三角波等几种简单波形。 自从70年代微处理器出现以后，利用微处理器、模数转换器和数模转换器，硬件和软件使信号发生器的功能扩大，产生比较复杂的波形。这时期的信号发生器多以软件为主，实质是采用微处理器对D/A的程序控制，就可以得到各种简单的波形。 在80年代以后，数字技术日益成熟，信号发生器绝大部分不再使用机械驱动而采用数字电路，从一个频率基准有数字合成电路产生可变频率信号。 90年代末出现了集中真正高性能的函数信号发生器，HP公司推出了型号为HP770S的信号模拟装置系统，它是由HP8770A任意波形数字化和HP1770A波形发生软件组成。 信号发生器技术发展至今，引导技术潮流的仍是国外的几大仪器公司，如日本横河、Agilent、Tektronix等。美国的FLUKE公司的FLUKE-25型函数发生器是现有的测试仪器中最具多样性功能的几种仪器之一，它和频率计数器组合在一起，在任何条件下都可以给出很高的波形质量，能给出低失真的正弦波和三角波，还能给出过冲很小的快沿方波，其最高频率可达到5MHz，最大输出幅度可达到10Vpp。 国内也有不少公司已经有了类似的仪器。如南京盛普仪器科技有限公司的SPF120DDS信号发生器，华高仪器生产的HG1600H型数字合成函数\任意波形信号发生器。国内信号发生器起步晚，但发展至今，已经渐渐跟上国际的脚步，能够利用高新技术开发出达到国际水平的高性能多功能信号发生器。 信号发生器在生产实践和科技领域中有着广泛的应用，各种波形曲线均可用三角函数方程式来表达。函数信号发生器是各种测试和实验过程中不可缺少的工具，在通信、测量 雷达、控制教学等领域应用十分广泛。不论是在生产、科研还是在教学上，信号发生器都是电子工程师信号仿真实验的最佳工具。而且，信号发生器的设计
电子电路综合设计 总结报告 设计选题 ——信号发生器的设计实现 姓名：*** 学号：*** 班级：*** 指导老师：*** 2012
摘要 本综合实验利用555芯片、CD4518、MF10和LM324等集成电路来产生各种信号的数据，利用555芯片与电阻、电容组成无稳态多谐振荡电路，其产生脉冲信号由CD4518做分频实现方波信号，再经低通滤波成为正弦信号，再有积分电路变为锯齿波。此所形成的信号发生器，信号产生的种类、频率、幅值均为可调，信号的种类、频率可通过按键来改变，幅度可以通过电位器来调节。信号的最高频率应该达到500Hz以上，可用的频率应三个以上，T,2T,3T或T,2T,4T均可。信号的种类应三种以上，必须产生正弦波、方波，幅度可在1~5V之间调节。在此过程中，综合的运用多科学相关知识进行了初步工程设计。
设计选题： 信号发生器的设计实现 设计任务要求： 信号发生器形成的信号产生的种类、频率、幅值均为可调，信号的种类、频率可通过按键来改变，幅度可以通过电位器来调节。信号的最高频率应该达到500Hz以上，可用的频率应三个以上，T,2T,3T 或T,2T,4T均可。信号的种类应三种以上，必须产生正弦波、方波，幅度可在1~5V之间调节。 正文 方案设计与论证 做本设计时考虑了三种设计方案，具体如下： 方案一 实现首先由单片机通过I/O输出波形的数字信号，之后DA变换器接受数字信号后将其变换为模拟信号，再由运算放大器将DA输出的信号进行放大。利用单片机的I/O接收按键信号，实现波形变换、频率转换功能。
基本设计原理框图（图1） 时钟电路 系统的时钟采用内部时钟产生的方式。单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反相放大器的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器。晶振频率为11.0592MHz，两个配合晶振的电容为33pF。 复位电路 复位电路通常采用上电自动复位的方式。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。 程序下载电路 STC89C51系列单片机支持ISP程序下载，为此，需要为系统设计ISP下载电路。系统采用MAX232来实现单片机的I/O口电平与RS232接口电平之间的转换，从而使系统与计算机串行接口直接通信，实现程序下载。 方案一的特点： 方案一实现系统既涉及到单片机及DA、运放的硬件系统设计，
脉冲信号发生器的使用方法 脉冲信号发生器可以产生重复频率、脉冲宽度及幅度均为可调的脉冲 信号，广泛应用于脉冲电路、数字电路的动态特性测试。脉冲信号发生器一般 都以矩形波为标准信号输出。脉冲信号发生器的种类繁多，性能各异，但 内部基本电路应包括主振级一般由无稳态电路组成，产生重复频率可调的周期 性信号。隔离级由电流开关组成，它把主振级与下一级隔开，避免下一级对主 振级的影响，提高频率的稳定度。脉宽形成级一般由单稳态触发器和相减电路 组成，形成脉冲宽度可调的脉冲信号。放大整形级是利用几级电流开关电路对 脉冲信号进行限幅放大，以改善波形和满足输出级的激励需要。输出级满足脉 冲信号输出幅度的要求，使脉冲信号发生器具有一定带负载能力。通过衰减器 使输出的脉冲信号幅度可调。 如（1）XC－15型脉冲信号发生器的面板开关、旋钮的功能及使用 ①频率粗调开关和频率细调旋钮。调节频率粗调开关和频率细调旋钮， 可实现1kHz～100MHz的连续调整。粗调分为十挡 （1kHz、3kHz、10kHz、100kHz、300kHz、1MHz、3MHz、10MHz、30MHz 和100MHz），用细调覆盖。频率细调旋钮顺时针旋转时频率增高，顺时针旋转 到底，为频率粗调开关所指频率；逆时针旋转到底，为此频率粗调开关所指刻 度低一挡。例如，频率粗调开关置于10kHz挡，频率细调旋钮顺时针旋转到底 时输出频率为10kHz；逆时针旋转到底时输出频率为3kHz。 ②延迟粗调转换开关和延迟细调旋钮。调节此组开关和旋钮，可实现延 迟时间5ns～300，tts的连续调整。延迟粗调分为十挡 （5ns、10ns、30ns、l00ns、300ns、1μs、3μs、10μs、30μs和100μs），用细调覆盖。延迟时间加上大约30ns的固有延迟时间等于同步输
数字电路设计研讨 －－简易矩形波信号发生器 姓名：尹晨洋 学号：13211023 班级：通信1301 同组成员:程永涛 学号：13211007 指导老师：任希
目录 一、综述************************************************************ 1 二、电路元件结构及工作原理***************************** 1 1）、555计数器******************************************************** 1 2）、74ls160同步计数器************************************************ 2 3）、74ls175 4位寄存器************************************************* 4三、频率可调的矩形波发生器***************************** 4 1）、频率可调的矩形波发生器电路图仿真电路图******************************* 4 2）、频率可调的矩形波发生器工作原理分析*********************************** 4 3）、仿真结果分析******************************************************** 5四、可显示频率计数器***************************************** 6 1）、可显示频率计数器仿真电路图******************************************** 6 2）、工作原理分析********************************************************* 6 3）、仿真结果分析********************************************************** 7 4）、实验误差************************************************************** 9 五、总结与体会************************************************** 9 六、参考文献*******************************************************
信号发生器的基本原理- 信号发生器使用攻略 信号发生器的基本原理 现代信号发生器的结构非常复杂，与早期的简易信号发生器天差地别，但总体基本结构功能单元还是类似的。信号发生器的主要部件有频率产生单元、调制单元、缓冲放大单元、衰减输出单元、显示单元、控制单元。早期的信号发生器都采用模拟电路，现代信号发生器越来越多地使用数字电路或单片机控制，内部电路结构上有了很大的变化。 频率产生单元是信号发生器的基础和核心。早期的高频信号发生器采用模拟电路LC振荡器，低频信号发生器则较多采用文氏电桥振荡器和RC移相振荡器。由于早期没有频率合成技术，所以上述LC、RC振荡器优点是结构简单，可以产生连续变化的频率，缺点是频率 稳定度不够高。早期产品为了提高信号发生器频率稳定度，在可变电容的精密调节方面下了很多功夫，不少产品都设计了精密的传动机构和指示机构，所以很多早期的高级信号发生器体积大、重量重。后来，人们发现采用石英晶体构成振荡电路，产生的频率稳定，但是石英晶体的频率是固定的，在没有频率合成的技术条件下，只能做成固定频率信号发生器。之后 也出现过压控振荡器，虽然频率稳定度比LC振荡器好些，但依然不够理想，不过压控振荡 器摆脱了LC振荡器的机械结构，可以大大缩减仪器的体积，同时电路不太复杂，成本也不高。现在一些低端的函数信号发生器依然采用这种方式。 随着PLL锁相环频率合成器电路的兴起，高档信号发生器纷纷采用频率合成技术，其 优点是频率输出稳定（频率合成器的参考基准频率由石英晶体产生），频率可以步进调节，频率显示机构可以用数字化显示或者直接设置。早期的高精度信号发生器为了得到较小的频率步进，将锁相环做得非常复杂，成本很高，体积和重量都很大。目前的中高端信号发生器 采用了更先进的DDS频率直接合成技术，具有频率输出稳定度高、频率合成范围宽、信号频谱纯净度高等优点。由于DDS芯片高度集成化，所以信号发生器的体积很小。 信号发生器的工作频率范围、频率稳定度、频率设置精度、相位噪声、信号频谱纯度都与频率产生单元有关，也是信号发生器性能的重要指标。 信号发生器的一大特性就是可以操控仪器输出信号的幅度，信号通过特定组合衰减量的衰减器达到预定的输出幅度。早期的衰减器是机械式的，通过刻度来读取衰减量或输出幅度。现代中高档信号发生器的衰减器单元由单片机控制继电器来切换，向电子芯片化过渡，衰减单元的衰减步进量不断缩小，精度相应提高。大频率范围的高精度衰减器和高精度信号输出属于高科技技术，这也是国内很少有企业能制造高端信号发生器的原因之一。信号发生器的信号输出范围和输出电平的精度和准确度也是标志信号发生器性能的重要指标。
脉冲信号发生器 摘要：本实验是采用fpga方式基于Alter Cyclone2 EP2C5T144C8的简易脉冲信号发生器，可以实现输出一路周期1us到10ms，脉冲宽度：0.1us到周期-0.1us,时间分辨率为 0.1us的脉冲信号，并且还能输出一路正弦信号（与脉冲信号同时输出）。输出模式 可分为连续触发和单次手动可预置数（0~9）触发，具有周期、脉宽、触发数等显示功能。采用fpga计数实现的电路简化了电路结构并提高了射击精度，降低了电路功耗和资源成本。 关键词：FPGA；脉冲信号发生器；矩形脉冲；正弦信号； 1 方案设计与比较 脉冲信号产生方案： 方案一、采用专用DDS芯片的技术方案： 目前已有多种专用DDS集成芯片可用，采用专用芯片可大大简化系统硬件制作难度，部数字信号抖动小，输出信号指标高；但专用芯片控制方式比较固定，最大的缺点是进行脉宽控制，测量困难，无法进行外同步，不满足设计要求。 方案二、单片机法。 利用单片机实现矩形脉冲，可以较方案以更简化外围硬件，节约成本，并且也可以实现灵活控制、能产生任意波形的信号发生器。但是单片机的部时钟一般是小于25Mhz，速度上无法满足设计要求，通过单片机产生脉冲至少需要三条指令，所需时间大于所要求的精度要求，故不可取。 方案二：FPGA法。利用了可编程逻辑器件的灵活性且资源丰富的特点，通过Quartus 软件的设计编写，实现脉冲信号的产生及数控，并下载到试验箱中，这种方案电路简单、响应速度快、精度高、稳定性好故采用此种方案。 2 理论分析与计算 脉冲信号产生原理：输入量周期和脉宽，结合时钟频率，转换成两个计数器的容量，用来对周期和高电平的计时，输出即可产生脉冲信号。 脉冲信号的精度保证：时间分辨率0.1us，周期精度：+0.1%+0.05us，宽度精度：
浅谈利用单片机设计PWM脉冲信号发生器 发表时间：2014-01-09T11:41:33.297Z 来源：《中国科技教育·理论版》2013年第11期供稿作者：王雪娇胡恒铮 [导读] 除此之外，模拟电路中许多的元器件会发热，也就相对提高了电路的功耗，并且对噪声也敏感，任何干扰或噪声都会改变电流值的大小。 王雪娇胡恒铮无锡技师学院 214153 摘要脉冲宽度调制（PWM）在电子技术领域中应用十分广泛，但是利用模拟电路实现脉宽调制功能十分复杂、不经济。随着微处理器的发展，运用数字输出方式去控制实现PWM的功能就变得简单快捷，本文就如何利用89S52单片机软件编程设计出周期一定而占空比可调的脉冲波，也就是实现PWM功能进行设计，它可以代替模拟电路的PWM脉冲信号发生器。 关键词单片机 PWM 数字控制 PWM是脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation）的英文缩写，它是开关型稳压电源中按稳压的控制方式分类中的一种，而脉宽宽度调制式（PWM）开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下，通过电压反馈调整其占空比，从而达到稳定输出电压的目的。 简单的说，PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。理论上讲就是电压或电流源以一种通（ON）或断（OFF）的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的，通的时候就是电源被加到负载上，断的时候就是供电被断开的时候，所以PWM信号仍然是数字的。要想达到这样一种脉宽调制效果，模拟电压和电流时可以直接控制。例如音响的音量控制，在简单的模拟电路中，它的控制是由连接了一个可变电阻的旋钮来实现的，其过程是拧动旋钮，电阻值变小或变大，流过该电阻的电流也随之增加来减小，从而改变驱动扬声器的电流值，那么声音也就相应变大或变小。从这个例子来看，模拟控制是直观而简单的，但是并不是所有的模拟电路都是可行并且经济的，其中很重要的一点就是模拟电路容易随时间漂移，它的调节过程就很困难，为了解决问题就要增加很多的电路，使得电路变得复杂并且昂贵。除此之外，模拟电路中许多的元器件会发热，也就相对提高了电路的功耗，并且对噪声也敏感，任何干扰或噪声都会改变电流值的大小。 综上所述，通过数字方式来控制模拟电路可以大幅度降低系统的成本和功耗，而单片机I/O口的数字输出可以很简单地发出一个脉冲波，在配以外部元器件就可以调节脉冲波的占空比，完成PWM的功能。本文主要介绍利用89S52系列的单片机，控制某个I/O口中一个管脚的数字输出，生成相应周期的脉冲波，并利用按键控制其占空比的调节，包括了占空比自小到大和自大到校的顺序及倒序可调，其调节范围广，操作简便，各元器件间的干扰较小，对模拟电路的控制十分有效。 1.PWM波的生成 PWM波既为数字输出，就是其幅值只有高电平（ON）和低电平（OFF）之分，所以只要使单片机中作为PWM波输出端的那个管脚输出“1”和“0”，并且搭配不同的时间段，就可以形成不同周期的PWM波。举例说明：若要生成周期为10ms的脉冲，就可以利用单片机编程指令控制其输出端输出“1”，并且保持一段时间tp，然后再输出“0”，同样使其保持一段时间tr，两种数字输出保持的时间必须要满足，现就已生成10ms周期的脉冲波，而PWM波与该脉冲波的区别就是还要能够调节占空比。占空比是指正半周脉宽占整个周期的比例，即高电平保持时间于周期的比值，该比值为百分数（），因此在周期一定的情况下，调节占空比就是调节高电平保持的时间。 2.应用编程 本文介绍的PWM波是利用单片机定时中断去确定脉冲波的周期，并且通过两个按键自增和自减某个变量送至中断中，通过此变量去分配高低电平各自占用的时间，形成不同的占空比，即假设一个周期满额比例值为10，则高电平保持时间的比例为该变量值，那么低电平保持时间的比例就是10减去该变量值。 如图1所示为单片机的外部接线图，其中省略了单片机最小系统，此图即可利用89SC52单片机设计出满足周期为10ms、初始占空比为50%、占空比调节范围为0～100%的PWM脉冲信号发生器。占空比调节范围是指高电平保持时间为0～10ms，那么低电平保持时间就是10ms～0。P0.7脚为PWM波输出口，作为PWM脉冲信号发生器可连接其它电路，本文仅连接示波器去观察波形的占空比变化情况，P2.0脚为自增按钮控制端，每按一次高电平保持时间增加1ms，P2.1脚为自减按钮控制端，每按一次高电平保持时间减少1ms。图2所示为初始
可编程脉冲信号发生器的设计 摘要 基于单片机的可编程脉冲信号发生器，通过4x4的非编码矩阵键盘键入脉冲信号的指标参数频率、占空比和脉冲个数，在单片机的控制处理下发出满足信号指标的脉冲信号，并在液晶显示屏的制定位置显示出相关参数。复位电路采用上电复位和手动复位的复合复位方式，保证单片机在上电和程序运行进入死循环时，单片机均能正常复位。利用在工作方式1下的定时器和计数输出低频脉冲信号，以及在工作方式2下能够自动重复赋初值的定时器输出高频脉冲信号，从而使频率和占空比满足指标要求。通过程序设计，使单片机每次发出信号后等到重置信号进行下一次脉冲信号的输出，有效的提高了单片机的使用效率。 本课题设计利用单片机技术，通过相应的软件编程和较简易的外围硬件电路来实现，其产生的脉冲信号干扰小，输出稳定，可靠性高，人机界面友好，操作简单方便，成本低，携带方便，扩展性强。关键的是，脉冲信号频率、脉冲个数和脉冲占空比可调节，可通过键盘输入并由显示器显示出来。 本课题设计所要达到的指标要求： (1)脉冲信号频率0.1HZ到50KHZ可调并在液晶显示屏指定位置显示。 (2)脉冲信号个数0到9999可调并在液晶显示屏指定位置显示。 (3)脉冲信号占空比任意可调并在液晶屏显屏指定位置示出来。 关键词：单片机，脉冲信号，频率，脉冲个数，占空比
Programmable pulse signal generator design ABSTRACT The programmable pulse signal generator based on single chip, through the 4x4 non-coding matrix keyboard inputing pulse signal parameters of frequency, duty cycle and pulse number, pulse signal is sent to meet the targets of signal processing chip.The related parameters are displayed on the setting position on the liquid crystal. The reset circuit by power-on reset and manual reset, ensure the SCM in power and run into dead circulation can be reset. Use in work mode 1 timer and counter output low frequency pulse signal, and in work mode 2 to timer output high frequency pulse signal ，automaticly repeat initialization, so as to make the frequency and duty ratio meet the requirements. Through the program design, the microcontroller each signal and then wait for the reset signal, the signal at the output of the pulse next time, effectively improve the efficiency in the use of single-chip microcomputer. The subject of the use of single-chip technology, which achieved through the corresponding software and the simple peripheral hardware circuit. The advantages of which are the small interference of the pulse signal, output stability, high reliability, friendly man-machine interface, easy operation, low cost, portability, scalability strong. The keys, pulse frequency, pulse number and pulse duty ratio are adjustable, which can be inputed through the keyboard and displayed through LCD. The requirements of this topic design: (1) The pulse signal frequency of 0.1HZ to 50KHZ is adjustable and can be displaied on the specify location in the LCD screen. (2) Pulse signal number of 0 to 9999 is adjusted and can be displaied on the specify location in the LCD screen. (3)Pulse duty ratio is adjustable and can be displaied on the specify
一、硬件电路设计 （1）复位电路 复位是使单片机处于某种确定的初始状态。单片机工作从复位开始。在单片机RST引脚引入高电平并保持2个机器周期，单片机就执行复位操作。复位操作有两种基本方式：一种是上电复位，另一种是上电与按键均有效的复位。如图1所示为复位电路： 图1复位电路 开机瞬间RST获得高电平，随着电解电容C3的充电，RST引脚的高电平将逐渐下降。若该高电平能保持足够2个机器周期，就可以实现复位操作。根据经典电路选择参数，选取C3=10μF，R1=10KΩ。 （2）晶振电路 单片机的时钟信号通常有两种产生方式：一是内部时钟方式，二是外部时钟方式。内部时钟方式是利用单片机内部的振荡电路产生时钟信号。外部时钟方式是把外部已有的时钟信号引入到单片机内。本次设计中，采用的是12MHz晶振，配上30pF的电容，构成谐振，这样有助于输出稳定的波形。图2所示为晶振电路： 图2晶振电路
在单片机的XTAL1和XTAL2引脚外接石英晶体（简称晶振），作为单片机内部振荡电路的负载，构成自激振荡器，可在单片机内部产生时钟脉冲信号。C1和C2的作用是稳定振荡频率和快速起振。根据经典电路选择参数，本电路选用晶振12 MHz，C1=C2=33PF。其中晶振周期（或外部时钟信号周期）为最小的时序单位。 (3)串口调试电路 二、程序设计 程序思路说明：只需要4个按键。关于频率和占空比的确定，对于12M晶振，输出频率为1KHZ,这样定时中断次数设定为 10，即10MS 中断一次，则TH0=FF,TL0=F6;由于设定中断时间为10ms，这样可以设 * *定占空比可从1-99%变化。即10ms*100=1s #include
学号10780133 EDA技术及应用 设计说明书 简易脉冲信号发生器 起止日期：2013 年12 月16日至2013 年12 月20 日 学生姓名高雪 班级10信科1班 成绩 指导教师(签字) 计算机与信息工程学院 2013年12 月20 日
天津城建大学 课程设计任务书 2013—2014学年第1学期 计算机与信息工程学院电子信息科学与技术专业一班级 课程设计名称：EDA技术及应用 设计题目：简易脉冲信号发生器 完成期限：自2013 年12月16 日至2013 年12 月20 日共 1 周 一．课程设计依据 在掌握常用数字电路原理和技术的基础上，根据EDA技术及应用课程所学知识，利用硬件描述语言（VHDL或VerilogHDL），EDA软件（QuartusⅡ）和硬件开发平台（达盛试验箱CycloneⅡFPGA）进行初步数字系统设计。 二、课程设计内容 设计一个简易方波信号发生器，要求能够根据输入信号选择输出不同频率和占空比的脉冲波。输出频率为100，1K，10KHz,每个频率占空比均可在0.1,0.2 ….0.9,档位调节。要求频率可在数码管显示100Hz 的输出至LED灯上显示结果，1K信号输出后经滤波器驱动蜂鸣器测试。 三、课程设计要求 1、要求独立完成设计任务。 2、课程设计说明书封面格式要求见《天津城市建设学院课程设计教学规范》附表1。 3、课程设计的说明书要求简洁、通顺，计算正确，图纸表达内容完整、清楚、规范。 4、测试要求：根据题目的特点，采用相应的时序仿真或者在实验系统上观察结果。 5、课程设计说明书要求： 1)说明题目的设计原理和思路、采用方法及设计流程。 2)系统框图、Verilog HDL语言设计程序或原理图。 3)对各子模块的功能以及各子模块之间的关系做较详细的描述。 4)详细说明调试方法和调试过程。 5)说明测试结果：仿真时序图和结果显示图，并对其进行说明和分析。 指导教师（签字）： 教研室主任（签字）： 批准日期：2013 年12月12日
《电子技术课程设计》 题目：多功能信号发生器 院系：电子信息工程 专业：xxxxxxxx 班级：xxxxxx 学号：xxxxxxxx 姓名：xxx 指导教师：xxx 时间：xxxx-xx-xx
电子电路设计 ——多功能信号发生器目录 一..课程设计的目的 二课程设计任务书(包括技术指标要求) 三时间进度安排(10周~15周) a.方案选择及电路工作原理； b.单元电路设计计算、电路图及软件仿真； c.安装、调试并解决遇到的问题； d.电路性能指标测试； e.写出课程设计报告书； 四、总体方案 五、电路设计 (1)8038原理, LM318原理, (2)性能\特点及引脚 (3)电路设计,要说明原理 (4)振动频率及参数计算 六电路调试 要详细说明(电源连接情况, 怎样通电\ 先调试后调试,频率调试幅度调试波行不稳调试 七收获和体会
一、课程设计的目的 通过对多功能信号发生器的电路设计，掌握信号发生器的设计方法和测试技术，了解了8038的工作原理和应用，其内部组成原理，设计并制作信号发生器能够提高自己的动手能力，积累一定的操作经验。在对电路焊接的途中，对一些问题的解决能够提高自己操作能力随着集成制造技术的不断发展，多功能信号发射器已经被制作成专用的集成电路。这种集成电路适用方便，调试简单，性能稳定，不仅能产生正弦波，还可以同时产生三角波和方波。它只需要外接很少的几个元件就能实现一个多种波、波形输出的信号发生器。不仅如此，它在工作时产生频率的温度漂移小于50×10-6／℃;正弦波输出失真度小于1％,输出频率范围为0.01Hz~300kHz;方波的输出电压幅度为零到外接电源电压。因此，多功能信号发生器制作的集成电路收到了广泛的应用。 二、课程设计任务书(包括技术指标要求) 任务：设计一个能产生正弦波、方波、三角波以及单脉冲信号发生器。 要求： 1．输出频率为f=20Hz~5kHz的连续可调正弦波、方波和三角波。 2．输出幅度为5V的单脉冲信号。 3．输出正弦波幅度V o= 0~5V可调，波形的非线性失真系数γ≤
电子技术综合训练 设计报告 题目：脉冲信号发生器 姓名：xxx 学号：xxxxxxx 班级：xx 电气及其自动化xx 同组成员：xxx 指导教师：xxx 日期：2011年1月4日
脉冲信号发生器的原理主要分为四部分，即正弦波的产生，方波的变换，分频电路和倍频电路，并由这四部分最终产生三种不同频率的信号，其要点在于电路的线路连接及焊接。通过设计体会理论与实际结合的重要性. 关键字：正弦发生多谐振荡器降频电路锁相环
一、设计任务和要求 (5) 1.1设计任务 (5) 1.2设计要求 (5) 二、系统设计 (6) 2.1系统要求 (6) 2.2方案设计 (6) 2.3系统工作原理 (7) 三、单元电路设计 (8) 3.1 RC正弦发生器 (8) 3.1.1电路结构及工作原理 (9) 3.1.2电路仿真 (9) 3.1.3元器件的选择及参数确定 (9) 3.2 555定时器组成的多谐振荡器 (9) 3.2.1电路结构及工作原理 (9) 3.2.2电路仿真 (11) 3.3 74LS161计数器降频电路 (11) 3.3.1电路结构及工作原理 (11)
3.3.2电路仿真 (11) 3.3.3元器件的选择及参数确定 (11) 3.4 锁相环升频电路 (13) 3.4.1电路结构及工作原理 (13) 3.4.2元器件的选择及参数确定 (15) 四、系统仿真 (17) 五、电路安装、调试与测试 (18) 5.1电路安装 (17) 5.2电路调试 (17) 5.3系统功能及性能测试 (17) 5.3.1测试方法设计 (18) 5.3.2测试结果及分析 (18) 结论 (19) 参考文献 (20) 总结、体会和建议 (21) 附录 (22)