频率可编程的方波发生器实验

实验一 CPLD 可编程数字信号发生器实训一、实验目的1、熟悉各种时钟信号的特点及波形；2、熟悉各种数字信号的特点及波形。

二、实验设备与器件1、通信原理实验箱一台；2、模拟示波器一台。

三、实验原理1、CPLD 可编程模块电路的功能及电路组成CPLD可编程模块（芯片位号：U101）用来产生实验系统所需要的各种时钟信号和数字信号。

它由 CPLD可编程器件 ALTERA公司的 EPM7128(或者是Xilinx 公司的 XC95108)、编程下载接口电路（J104）和一块晶振（OSC1）组成。

晶振用来产生系统内的16.384MHz 主时钟。

本实验要求参加实验者了解这些信号的产生方法、工作原理以及测量方法，才可通过CPLD可编程器件的二次开发生成这些信号，理论联系实践，提高实际操作能力，实验原理图如图1-1 所示。

2、各种信号的功用及波形CPLD 型号为 EPM7128 由计算机编好程序从 J104 下载写入芯片，OSC1 为晶体，频率为 16.384MHz，经 8 分频得到 2.048MHz 主时钟，面板测量点与EPM7128 各引脚信号对应关系如下：SP101 2048KHz 主时钟方波对应 U101EPM7128 11 脚SP102 1024KHz 方波对应 U101EPM7128 10 脚SP103 512KHz 方波对应 U101EPM7128 9 脚SP104 256KHz 方波对应 U101EPM7128 8 脚SP105 128KHz 方波对应 U101EPM7128 6 脚SP106 64KHz 方波对应 U101EPM7128 5 脚SP107 32KHz 方波对应 U101EPM7128 4 脚SP108 16KHz 方波对应 U101EPM7128 81 脚SP109 8KHz 方波对应 U101EPM7128 80脚SP110 4KHz 方波对应 U101EPM7128 79脚SP111 2KHz 方波对应 U101EPM7128 77脚SP112 1KHz 方波对应 U101EPM7128 76脚SP113 PN32KHz 32KHz伪随机码对应U101EPM7128 75脚SP114 PN2KHz 2KHz伪随机码对应U101EPM7128 74脚SP115 自编码自编码波形，波形由对应 U101EPM7128 73 脚J106 开关位置决定SP116 长 0 长 1 码码形为1、0 连“1”对应 U101EPM7128 70脚、0 连“0”码SP117 X 绝对码输入对应 U101EPM7128 69 脚SP118 Y 相对码输出对应 U101EPM7128 68 脚SP119 F80 8KHz0 时隙取样脉冲对应 U101EPM7128 12 脚此外，取样时钟、编码时钟、同步时钟、时序信号还将被接到需要的单元电路中。

电子科技大学实验报告学生姓名：学号：指导教师：邮箱：一、实验室名称：MSP430单片机实验室二、实验项目名称：25Hz方波发生及峰值幅度测量三、实验原理：（1）通用功能I/O参见实验一中相关原理介绍。

（2）定时器（Timer）定时功能模块是MSP430应用系统中经常用到的重要部分，可用来实现定时控制、延迟、频率测量、脉宽测量和信号产生、信号检测等等。

一般来说，MSP430所需的定时信号可以用软件和硬件两种方法来获得。

MSP430系列有丰富定时器资源：看门狗定时器（WDT），定时器A（Timer_A），定时器B（Timer_B）和定时器D（Timer_D）等。

MSP430系列定时器部件功能，如表2-1所示：表2-1 MSP430中定时器的功能（a）看门狗定时器，主要作用在于当“程序跑飞”时，会产生溢出，从而产生系统复位，CPU需要重新运行用户程序，这样程序就可以又回到正常运行状态。

MSP430 看门狗模块具有以下特性：●8 种软件可选的定时时间●看门狗工作模式●定时器工作模式●带密码保护的WDT 控制寄存器●时钟源可选择●为降低功耗，可停止●时钟失效保护（b）定时器A由一个16位定时器和多路捕获/比较通道组成。

MSP430X5XX / 6XX系列单片机的Timer _A有以下特性：●带有4 种操作模式的异步16 位定时/计数器●输入时钟可以有多种选择，可以是慢时钟，快时钟以及外部时钟●可配置捕获/比较寄存器数多达7 个●可配置的PWM（脉宽调制）输出●异步输入和同步锁存。

不仅能捕获外部事件发生的时间还可锁定其发生时的高低电平●完善的中断服务功能。

快速响应Timer_A中断的中断向量寄存器●8种输出方式选择●可实现串行通讯Timer_A由以下4部分组成：定时计数器：16 位定时/计数寄存器——TAxR时钟源的选择和分频：定时器时钟TACLK 可以选择ACLK，SMCLK 或者来自外部的TAxCLK。

实验八可编程定时/计数器8253的Proteus仿真实验一、实验要求利用8086 外接8253 可编程定时/计数器，可以实现方波的产生。

二、实验目的1、学习8086 与8253 的连接方法。

2、学习8253 的控制方法。

3、掌握8253 定时器/计数器的工作方式和编程原理三、实验电路及连线1、Proteus 实验电路2、硬件验证实验硬件连接表四、实验说明1、8253 芯片介绍8253 是一种可编程定时/计数器，有三个十六位计数器，其计数频率范围为0-2MHz，用+5V 单电源供电。

2、8253的功能用途：（1）延时中断（2）可编程频率发生器（3）事件计数器（4）二进制倍频器（5）实时时钟（6）数字单稳（7）复杂的电机控制器3、8253 的六种工作方式：（1）方式0：计数结束中断（2）方式l：可编程频率发生（3）方式2：频率发生器（4）方式3：方波频率发生器（5）方式4：软件触发的选通信号（6）方式5：硬件触发的选通信号五、实验程序流程图六、实验步骤1、Proteus 仿真a.在 Proteus 中打开设计文档“8253_STM.DSN”；b.建立实验程序并编译，仿真；c.如不能正常工作，打开调试窗口进行调试。

参考程序：CODE SEGMENT;H8253.ASMASSUME CS:CODESTART:JMP TCONTTCONTROEQU0A06HTCON0 EQU0A00HTCON1 EQU0A02HTCON2 EQU0A04HTCONT:MOV DX,TCONTROMOV AL,16H ;计数器0，只写计算值低8 位，方式3，二进制计数OUT DX,ALMOV DX,TCON0MOV AX,20 ;时钟为1MHZ，计数时间=1us*20=20us，输出频率50KHZOUT DX,ALJMP $CODE ENDSEND START2、实验板验证a．通过USB 线连接实验箱b．按连接表连接电路c．运行PROTEUS 仿真，检查验证结果。

8253可编程定时计数器应用实验一、实验要求：按照电路图连接好电路，利用8253定时计数器0产生500Hz，250Hz，125Hz 的方波信号，显示在示波器上；然后用8253定时计数器1制作一个频率计以检测4060和定时计数器0输出方波的频率。

二、实验目的：1、了解如何利用计数器（以4060为例）制作分频器2、熟悉8253在系统中的典型接法。

3、掌握8253的工作方式及应用编程。

三、实验电路及连线：输入时钟产生模块YQNQLQJQIQHQGQFQEQD图1，分频器4060就是一个纯粹的计数器，当作分频用，QD-DN就是对输入频率的4分频-8192分频，直接接到8253相应的定时器计数器时钟输入端口即可8253接口模块X图2，定时器计数器8位数据线和单片机的P0口相连；片选信号CS和P1.0相连；WR/RD分别和单片机相应的WR/RD相连；A0，A1分别和单片机的P3.4、P3.5相连；CLK0直接和4060的QD时钟输出相连；OUT0接示波器和CLK1。

四、实验说明：8253是一款拥有3个完全相同的16位定时器计数器的定时器计数器芯片，三个通道完全独立，其引脚功能为D0-D7：8位数据双向I/O口WR/RD：写/读信号，低电平有效CS：片选信号，低电平有效GATE0-2：三个定时器计数器的门信号CLK0-2：三个定时器计数器的时钟输入信号OUT0-2：三个定时器计数器的输出信号A0，A1：定时器计数器读写地址选择，00 定时器计数器0；01定时器计数器1；10 定时器计数器2；11 控制寄存器定时器计数器采用倒计数，即每输入一个时钟脉冲自减1，当计数寄存器减为0时OUT输出一个脉冲信号，但输出受工作方式和GATE引脚控制。

定时时间=时钟脉冲周期×预置的计数初值8253的定时器计数器有6种工作模式，具体工作模式由状态寄存器决定，如下SC1，SC0：计数器选择 00：选择计数器001：选择计数器110：选择计数器2RW1，RW0：读/写指示 00：计数器锁存命令01：只读/写低 8位10：只读/写高 8位11：先读/写低8位，再读/写高 8位M2，M1，M0：定时器计数器工作方式选择:000-101,方式0-5BCD：计数寄存器数制选择，1：BCD码；0：二进制码8253每个定时器计数器都有6种工作方式，具体如下所述方式0：计数结果中断方式8253工作于方式0时，在写入初始值n后，GATE为高电平时开始计数，OUT 为输出低电平，直到计数器为0，OUT变为高电平直到下次计数开始再变为低电平。

矩形波发生器分析与测试矩形波发生器是一种能够产生矩形波形输出信号的电子设备。

这种设备有多种应用领域，比如在电子音乐乐器中用来产生不同音调的声音信号，或者在数字电子系统中用来产生时钟脉冲等。

本文将对矩形波发生器的原理进行分析，并进行相关测试实验，以便更深入地了解这种设备的工作原理和性能特点。

一、矩形波发生器的原理矩形波发生器是一种能够产生矩形波形输出信号的电路。

它基本上是一个可变频率的方波发生器，能够生成不同频率和占空比的矩形波形信号。

矩形波发生器的基本原理是利用比较器和集成电路内部的反馈电路来实现。

比较器是一种电子设备，能够比较两个电压信号的大小，并输出一个高电平或低电平的逻辑信号。

集成电路内部的反馈电路能够将比较器输出的信号进行反馈处理，从而产生稳定的方波信号输出。

在矩形波发生器中，常用的集成电路包括555计时器、可编程逻辑器件（如FPGA）等。

这些集成电路能够通过外部电路的控制来改变其输出信号的频率和占空比，从而实现矩形波发生器的功能。

为了验证矩形波发生器的性能和稳定性，我们进行了一系列的测试实验。

我们使用示波器对矩形波发生器的输出信号进行了观测和分析。

接下来，我们对矩形波发生器的频率和占空比进行了调节，并记录了相应的实验数据。

1. 输出信号的观测和分析我们将矩形波发生器的输出信号接入示波器，并改变其频率和占空比，观察并记录了相应的波形图和实验数据。

通过观测波形图，我们可以清晰地看到矩形波发生器的输出信号特性，比如波形的上升时间、下降时间、周期等参数。

我们还对输出信号进行了频谱分析，以便更全面地了解矩形波发生器的频率响应特性。

通过频谱分析，我们可以得到输出信号的主频率和谐波分量等信息，从而判断矩形波发生器的频率稳定性和谐波失真情况。

2. 频率和占空比的调节实验我们通过改变矩形波发生器的电路参数和控制信号，来调节其输出信号的频率和占空比。

通过实验测试，我们记录了不同频率和占空比下的输出信号波形图和实验数据，然后对比分析了各组数据的差异和规律。

课程名称：实验项目：实验地点：专业班级：学生姓名：指导教师：本科实验报告通信原理信号源实验学号：2012 年 6 月 16 日一、实验目的和要求：1.掌握频率连续变化的各种波形的产生方法。

2.掌握可变nrz码的产生方法。

3.理解帧同步信号与同步信号在整个通信系统中的作用。

4.熟练掌握信号源模块的使用方法。

二、实验内容：1.观察频率连接可变信号发生器输出的各种波形及7段数码管的显示。

2.观察点频方法信号的输出。

3.观察点频正弦波信号的输出。

4.拨动拨码开关，观察码型可变nrz码的输出。

三、主要仪器设备：信号源模块一台；20m双踪示波器一台；pc机一台；连接线若干。

四、实验原理：信号源模块可以大致分为模拟部分和数字部分，分别产生模拟信号和数字信号。

1、模拟信号源部分：图1-1 模拟信号源部分原理框图模拟信号源部分可以输出频率和幅度可任意改变的正弦波（频率变化范围100hz～10khz）、三角波（频率变化范围100hz～1khz）、方波（频率变化范围100hz～10khz）、锯齿波（频率变化范围100hz～1khz）以及32khz、64khz、1mhz的点频正弦波（幅度可以调节） 2. 数字信号源部分：数字信号源部分可以产生多种频率的点频方波、nrz码（可通过拨码开关sw103、sw104、sw105改变码型）以及位同步信号和帧同步信号。

绝大部分电路功能由u004（epm7128）来完成，通过拨码开关sw101、sw102可改变整个数字信号源位同步信号和帧同步信号的速率，该部分电路原理框图如图1-2所示。

图1-2 数字信号源部分原理框图晶振出来的方波信号经3分频后分别送入分频器和另外一个可预置分频器分频，前一分频器分频后可得到1mhz、256khz、64khz、8khz的方波以及8khz的窄脉冲信号。

可预置分频器的分频比可通过拨码开关sw101、sw102来改变，分频比范围是1~9999。

分频后的信号即为整个系统的位同步信号（从信号输出点“bs”输出）。

100hz方波产生电路
要产生100Hz的方波信号，可以使用以下电路：
1. 可编程计数器/分频器：使用可编程计数器或分频器芯片（如CD4017或CD4040）可以将输入频率分频为所需的频率。

例如，如果使用一个10kHz的时钟信号，将其分频100倍就可以得到100Hz的方波信号。

2. 比较器和反馈电路：使用一个比较器（如LM311）和反馈电路可以将一个三角波信号转换为方波信号。

生成一个三角波信号（例如使用集成的波形发生器芯片，如XR2206），然后将其与一个参考电压进行比较，在比较器的输出上产生方波信号。

3. 555定时器：使用555定时器芯片可以产生频率可调的方波信号。

通过选择适当的电阻和电容值，可以调节555定时器的输出频率为100Hz。

这些是一些常见的电路，用于产生100Hz的方波信号。

具体选择哪种电路取决于应用需求、可用元件和设计要求。

在实际应用中，还需要注意电路的稳定性、精度和信号质量等因素。

信号发生器<方波）1 绪论1.1 设计背景数字信号处理器，也称DSP芯片，是针对数字信号处理需要而设计的一种具有特殊结构的微处理器，它是现代电子技术、相结合的产物。

一门主流技术，随着信息处理技术的飞速发展，计算机技术和数字信号处理技术数字信号处理技术逐渐发展成为它在电子信息、通信、软件无线电、自动控制、仪表技术、信息家电等高科技领域得到了越来越广泛的应用。

数字信号处理因为运算速度快，具有可编程特性和接口灵活的特点，使得它在许多电子产品的研制、开发和应用中，发挥着重要的作用。

采用DSP芯片来实现数字信号处理系统是当前发展的趋势。

1.2设计目的1．通过课程设计加深对DSP软件有关知识的学习与应用。

2．学习汇编语言并能熟练掌握与应用。

3．了解定时中断原理。

1.3设计任务1. 设计一个信号发生器<方波）。

2. 在XF引脚上输出任意频率的方波。

2 设计原理及分析2.1设计原理作为本设计的核心器件，DSP芯片的运算能力要求比较高，同时又存在运算过程中大量数据交换的特点。

方波信号发生器是信号中最常见的一种，它能输出一个幅度可调、频率可调的方波信号，在科学研究及生产实践中均有着广泛应用。

目前，常用的信号发生器绝大部分是由模拟电路构成的，当这种模拟信号发生器用于低频信号输出往往需要的RC值很大，这样不但参数准确度难以保证，而且体积大和功耗都很大，而由数字电路构成的低频信号发生器，虽然其低频性能好但体积较大，价格较贵，而本文借助DSP运算速度高，系统集成度强的优势设计的这种信号发生器，比以前的数字式信号发生器具有速度更快，且实现更加简便。

这里说明一下使用TI公司的DSP芯片TMS320C5502<以下简称5502）来产生方波信号的原理：因为产生一个方波信号需要有一个适合的定时器来重复产生一个与方波周期相同的计数周期，并用一个比较寄存器来保持调制值，因此，比较寄存器的值应不断与定时寄存器的值相比较，这样，当两个值相匹配时，就会在响应的输出上产生一个转换<从低到高或从高到低），从而产生输出脉冲，输出的开启<或关闭）时间与被调制的数值成正比，因此，改变调制数值，相关引脚上输出的脉冲信号的宽度也将随之改变。