实验频率可编程的方波发生器（1）一、实验目的
1．掌握片内外设 - 定时器的初始化设置
2.掌握片内外设–中断控制系统的初始化设置
3.掌握根据给定条件计算定时器定时周期PRD
二、实验要求
1．利用定时器
2.利用中断系统,
3.利用通用I/O口---- XF
4. 画程序流程图
三、实验内容与步骤
1. 在CCS环境下建立方波发生器的工程项目
2. 编写方波发生器的.ASM主程序
3. 编写方波发生器的.ASM中断服务程序
4. 编写方波发生器的复位向量.ASM文件
5. 编写方波发生器的链接命令 .CMD文件
6.添加上述文件到方波发生器的工程项目中
7. 调试可编程的方波发生器（200ms）
8. 调试可编程的方波发生器（2s）
9. 利用CCS中的图形窗口显示方波发生器产生的波形
四、实验数据
主程序及中断程序代码：
.title "fangbo.asm"
.mmregs
.def CodeStart ;程序入口
.def TINT0_ISR ；Timer0中断服务程序
STACK .usect "STACK",10H ;分配堆栈空间
edata .usect "edata",100
K_TCR_SOFT .set 0B<<11 ;设置TCR定时器控制寄存器的内容；0左移11位K_TCR_FREE .set 0B<<10 ;TCR第10位free=0
K_TCR_PSC .set 0B<<6 ；TCR第9-6位，可设TDDR一样，也可不设自动加载
K_TCR_TRB .set 1B<<5 ；TCR第5位TRB=1此位置1,PSC会自动加载的
K_TCR_TSS .set 0B<<4 ；TCR第4位TSS=0
K_TCR_TDDR .set 1001B<<0 ；TCR第3-0位TDDR=1001B
K_TCR .set
K_TCR_SOFT|K_TCR_FREE|K_TCR_PSC|K_TCR_TRB|K_TCR_TSS|K_TCR_TDDR
K_TCR_STOP .set 1B<<4 ；TSS=1时计数器停止
.data ;数据区
DATA_DP: ；数据区指针
XF_Flag: .word 1 ；当前XF的电平标志，如果XF_Flag=1,则XF=1
.text ;程序区CodeStart:
STM #STACK+10H,SP ；设堆栈指针SP
LD #DATA_DP,DP ；设堆栈指针SP
STM #XF_Flag,AR2 ;标志地址
STM #edata,AR3 ;数据地址
K_IPTR .set 0080h ;设置中断向量地址LDM PMST,A
AND #7FH,A ;保留低7位，清掉高位
OR #K_IPTR,A
STLM A,PMST
CounterSet .set 4
PERIOD .set 3
.asg AR1,Counter
STM #CounterSet,Counter
STM K_TCR_STOP,TCR ;停止定时器
STM #PERIOD,TIM ;装载技术值
STM #PERIOD,PRD ;设定计数周期
STM #K_TCR,TCR ;开始Timer0
STM #0008h,IMR ;允许Timer0中断
STM #0008H,IFR ;清除挂起的中断
RSBX INTM ;开中断
end: nop
B end
TINT0_ISR:
PSHM ST0 ;本中断程序影响TC，位于ST0中
BANZ Next,*Counter-
STM #CounterSet,Counter
BITF *AR2,#1
BC ResetXF,TC
setXF:
ST #1,*AR2
SSBX XF ;置XF为高电平
ST #1,*AR3+
ST #1,*AR3+
ST #1,*AR3+
ST #1,*AR3+
ST #1,*AR3+
ST #1,*AR3+
;SSBX
B Next
ResetXF:
ST #0,*AR2
RSBX XF ;置XF为高电平
ST #0,*AR3+
ST #0,*AR3+
ST #0,*AR3+
ST #0,*AR3+
ST #0,*AR3+
ST #0,*AR3+
;RSBX
Next:
POPM ST0
RETE
.end
复位向量代码：
.title "fangbov.asm"
.ref TINT0_ISR
.sect ".TINT0_ISRv"
TINT: B TINT0_ISR
NOP
NOP
.ref CodeStart
.sect ".fangbov"
RESET: B CodeStart ; Reset中断向量，跳转到程序入口Nop ;用NOP填充表中其余空字
Nop ;B指令占了两个字，所以要填两个NOP
.end
链接命令程序代码：
fangbo.obj
fangbov.obj
-e CodeStart
-m map.map
-o fangbo.out
MEMORY
{
PAGE 0:
VECT: org=0080h len=4h
VECT1: org=00CCh len=4h
PARAM: org=0200h len=0F00h
PAGE 1:
DARAM: org=1000h len=1000h
}
SECTIONS
{
.text :> PARAM PAGE 0
.fangbov :> VECT PAGE 0
.TINT0_ISRv :> VECT1 PAGE 0
STACK :> DARAM PAGE 1
.data :> DARAM PAGE 1
edata :> DARAM PAGE 1
} 五、实验结果
流程图：
设TDDR=9，计算定时器定时周期PRD=199999
模拟电子技术课程设计任务书 一、设计题目：波形发生器的设计（二） 方波/三角波/正弦波/锯齿波函数发生器 二、设计目的 1、研究正弦波等振荡电路的振荡条件。 2、学习波形产生、变换电路的应用及设计方法以及主要技术指标的测试方法。 三、设计要求及主要技术指标 设计要求：设计并仿真能产生方波、三角波及正弦波等多种波形信号输出的波形发生器。 1、方案论证，确定总体电路原理方框图。 2、单元电路设计，元器件选择。 3、仿真调试及测量结果。 主要技术指标 1、正弦波信号源：信号频率范围20Hz～20kHz 连续可调；频率稳定度较高。信号幅度可以 在一定范围内连续可调； 2、各种输出波形幅值均连续可调，方波占空比可调； 3、设计完成后可以利用示波器测量出其输出频率的上限和下限，还可以进一步测出其输出 电压的范围。 四、仿真需要的主要电子元器件 1、运算放大电路 2、滑线变阻器 3、电阻器、电容器等 五、设计报告总结（要求自己独立完成，不允许抄袭）。 1、对所测结果（如：输出频率的上限和下限，输出电压的范围等）进行全面分析，总结振荡电路的振荡条件、波形稳定等的条件。 2、分析讨论仿真测试中出现的故障及其排除方法。 3、给出完整的电路仿真图。 4、体会与收获。
1．正弦波输出电路 ，方波输出电路
，在正弦波的基础上通过LM339AD比较器稳定输出方波，可通过R15小幅调节占空比，但方波幅值不可调。R15调节范围0/100~~2/100，占空比约为0/100~~50/100之间，通过正弦波发生器中的R13可大幅度调节占空比。
3．三角波和锯齿波发生器 通过LM741CN运放，且由R18和C3组成积分电路，在方波基础上输出三角波，通过调节方波占空比可以产生锯齿波，当方波占空比为50/100时，输出三波。 4．三种波形的综合输出 一．正弦波输出波形
频率可调的方波信号发生器设计 用单片机产生频率可调的方波信号。输出方波的频率范围为1Hz-200Hz， 频率误差比小于0.5%。要求用增加、减小2 个按钮改变方波给定频率，按钮每按下一次，给定频率改变的步进步长为1Hz,当按钮持续按下的时间超过2 秒后，给定频率以10 次/秒的速度连续增加（减少），输出方波的频率要求在数码管上显示。用输出方波控制一个发光二极管的显示，用示波器观察方波波形。开机 默认输出频率为5Hz。3.5.1 模块1：系统设计（1）分析任务要求，写出系统整体设计思路任务分析：方波信号的产生实质上就是在定时器溢出中断次数达到规定次数时，将输出I/O 管脚的状态取反。由于频率范围最高为200Hz,即每 个周期为5ms（占空比1:1，即高电平2.5ms,低电平2.5 ms），因此，定时器可以工作在8 位自动装载的工作模式。涉及以下几个方面的问题：按键的扫描、功能键的处理、计时功能以及数码管动态扫描显示等。问题的难点在按键连续按下超过2S 的计时问题，如何实现计时功能。系统的整体思路：主程序在初始化变量和寄存器之后，扫描按键，根据按键的情况执行相应的功能，然后 在数码显示频率的值，显示完成后再回到按键扫描，如此反复执行。中断程序 负责方波的产生、按键连续按下超过2S 后频率值以10Hz/s 递增（递减）。（2）选择单片机型号和所需外围器件型号，设计单片机硬件电路原理图采用MCS51 系列单片机At89S51 作为主控制器，外围电路器件包括数码管驱动、独立式键盘、方波脉冲输出以及发光二极管的显示等。数码管驱动采用2 个四联共阴极 数码管显示，由于单片机驱动能力有限，采用74HC244 作为数码管的驱动。在74HC244 的7 段码输出线上串联100 欧姆电阻起限流作用。独立式按键使用上提拉电路与电源连接，在没有键按下时，输出高电平。发光二极管串联500 欧 姆电阻再接到电源上，当输入为低电平时，发光二极管导通发光。
电路实验二实验报告 实验题目：仪器仪表的使用 实验内容： 1.熟悉示波器和函数信号发生器的使用； 2.测量示波器自带的校准信号； 3.用示波器测量函数信号发生器提供的正弦波、三角波和方波； 4.在面包板上搭接一个积分电路，用示波器观测其波形。 实验环境： 示波器DS1052E，函数发生器EE1641D，面包板SYB-130。 实验原理： 1.示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。把肉眼看不见的电信号变换成看得见的 图象，便于研究各种电现象的变化过程。利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，产生细小的光点。在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。 2.函数发生器是一种多波形的信号源。它可以产生正弦波、方波、三角波、锯齿波，甚
至任意波形。有的函数发生器还具有调制的功能，可以进行调幅、调频、调相、脉宽调制和VCO控制。 3.面包板是专为电子电路的无焊接实验设计制造的。由于各种电子元器件可根据需要随 意插入或拔出，免去了焊接，节省了电路的组装时间，而且元件可以重复使用，所以非常适合电子电路的组装、调试和训练。 实验记录及结果分析： 1.示波器自带的校准信号： 2.函数发生器提供正弦波： 3.函数发生器提供的方波： 最大值:2.40V 最小值:-2.64V 峰峰值:5.04V 频率:2.016kHz 周期:496.0μs 占空比:48.0% 4.函数发生器提供的三角波： 最大值:2.40V 最小值:-2.64V 峰峰值:5.04V 频率:2.016kHz 周期:496.0μs 实验总结： 示波器能够产生波形，把肉眼看不见的电信号转为我们很容易看见的图形，而函数发生器则会产生不同类型的电信号，这样利用示波器和函数发生器就可以对函数发生器所发
河西学院物理与机电工程 学院 综合设计实验 方波-三角波产生电路 实验报告 学院：物理与机电工程学院 专业：电子信息科学与技术
：侯涛 日期：2016年4月26日 方波-三角波发生电路 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、三角波的波形发生器。 指标：输出频率分别为：102HZ、103HZ和104Hz；方波的输出电压峰峰值VPP≥20V 一、方案的提出 方案一： 1、由文氏桥振荡产生一个正弦波信号。 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、由滞回比较器和积分器构成方波三角波产生电路。 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。
2、用折线法把三角波转换成正弦波。 二、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=f0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。比较器输出的方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围很小的情况下使用。然而，指标要求输出频率分别为102HZ、103HZ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围的限制。 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。 三、工作原理： 1、方波、三角波发生电路原理
西北民族大学电气工程学院课程设计说明书（2011/2012学年第二学期） 课程名称：模电课程设计 题目：正弦波发生器设计 专业班级：10级自动化一班 学生姓名：杨香林 学号：P101813404 指导教师：刘明华 设计成绩： 二〇一二年六月二十三日
目录 1.课程设计的目的 2.课程设计内容 2.1总体概述 2.11 设计任务 2.12 设计要求 2.2系统方案分析 2.3系统设计及仿真 2.4硬件设计 3.课程设计总结 4.参考文献
1、课程设计目的 1．掌握电子系统的一般设计方法。 2．理解迟滞比较器的设计原理，掌握方波函数发生器的设计原理。 3．理解555定时器的工作原理，掌握多谐振荡器的设计原理。 4．熟练运用multisim仿真软件设计和仿真电路。 5．提高综合应用所学知识来指导实践的能力。 2、课程设计总文 2.1总体概述 2.11 设计任务 使用集成运算放大器、稳压二极管、二极管、电阻等器件设计方波函数发生器。 2.12 设计要求 1、根据技术要求和现有开发环境，分析课设题目； 2、设计系统实现方案； 3、要求占空比可调；输出电压：8V<|Vo|<15V；周期：2ms 2.2系统方案分析 迟滞比较器，是将集成运放比较器的输出电压通过反馈网络加到同相端，形成正反 馈，如图2.21（a ）所示，待比较电压I 加在反相输入端。在理想情况下，它的比较特性 如图2.11（b ）所示。由图可见，它有两个门限电压，分别称为上门限电压OH U 和下门限 电压 OL U ，两者的差值称为门限宽度。 图2.2(a ） 图2.2（b ） 设比较器输出高电平 OH U ，则 OH U 和 ref U 共同加到同相输入端的合成电压为 基于MC51单片机的频率可调的方波信号发生器 用单片机产生频率可调的方波信号。输出方波的频率范围为1Hz-200Hz，频率误差比小于0.5%。要求用“增加”、“减小”2 个按钮改变方波给定频率，按钮每按下一次，给定频率改变的步进步长为1Hz,当按钮持续按下的时间超过2 秒后，给定频率以10 次/秒的速度连续增加（减少），输出方波的频率要求在数码管上显示。用输出方波控制一个发光二极管的显示，用示波器观察方波波形。开机默认输出频率为5Hz。 1：系统设计 （1）分析任务要求，写出系统整体设计思路 任务分析：方波信号的产生实质上就是在定时器溢出中断次数达到规定次数时，将输出I/O 管脚的状态取反。由于频率范围最高为200Hz,即每个周期为5ms（占空比1:1，即高电平2.5ms,低电平2.5 ms），因此，定时器可以工作在8 位自动装载的工作模式。涉及以下几个方面的问题：按键的扫描、功能键的处理、计时功能以及数码管动态扫描显示等。 问题的难点在按键连续按下超过2S 的计时问题，如何实现计时功能。 系统的整体思路： 主程序在初始化变量和寄存器之后，扫描按键，根据按键的情况执行相应的功能，然后在数码显示频率的值，显示完成后再回到按键扫描，如此反复执行。中断程序负责方波的产生、按键连续按下超过2S 后频率值以10Hz/s 递增（递减）。 （2）选择单片机型号和所需外围器件型号，设计单片机硬件电路原理图 采用MCS51 系列单片机At89S51 作为主控制器，外围电路器件包括数码管驱动、独立式键盘、方波脉冲输出以及发光二极管的显示等。数码管驱动采用2 个四联共阴极数码管显示，由于单片机驱动能力有限，采用74HC244 作为数码管的驱动。在74HC244 的7 段码输出线上串联100 欧姆电阻起限流作用。独立式按键使用上提拉电路与电源连接，在没有键按下时，输出高电平。发光二极管串联500欧姆电阻再接到电源上，当输入为低电平时，发光二极管导通发光。 图1 方波信号发生器的硬件电路原理图 （3）分析软件任务要求，写出程序设计思路，分配单片机内部资源，画出程序流程图 软件任务要求包括按键扫描、定时器的控制、按键连续按下的判断和计时、数码管的动态显示。 程序设计思路：根据定时器溢出的时间，将频率值换算为定时器溢出的次数（T1_over_num）。使用变量（T1_cnt）暂存定时器T1 的溢出次数，当达到规定的次数（T1_over_num）时，将输出管脚的状态取反达到方波的产生。主程序采用查询的方式实现按键的扫描和数码管的显示，中断服务程序实现方波的产生和连续按键的计时功能。单片机内部资源分配：定时器T1 用来实现方波的产生和连续按键的计时功能，内部变量的定义： hz_shu:设定的频率数； 物理与机电工程学院（2015——2016 学年第二学期） 综合设计报告 方波-三角波产生电路 专业：电子信息科学与技术学号： 2014216010 姓名：侯涛 指导教师：石玉军 方波-三角波产生电路 摘要 在人们认识自然、改造自然的过程中，经常需要对各种各样的电子信号进 行测量，因而如何根据被测量电子信号的不同特征和测量要求，灵活、快速的选用不同特征的信号源成了现代测量技术值得深入研究的课题。信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号(各种波形)，然后用其它仪表测量感兴趣的参数。可见信号源在各种实验应用和实验测试处理中，它不是测量仪器，而是根据使用者的要求，作为激励源，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以满足测量或各种实际需要。 软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借，可以立即创建具有完整组件库的电路图。本设计就是利用软件进行电路图的绘制并进行仿真。 关键词 折线法，比较器，积分器，转换电路，低通滤波， 1、 引言 波形发生器就是信号源的一种，能够给被测电路提供所需要的波形,广泛地应用于各大院校和科研场所。随着科技的进步，社会的发展，单一的波形发生器已经不能满足人们的需求，而我们设计的正是多种波形发生器。本次设计用运放来组成积分电路，低通滤波电路来分别实现方波，三角波和正弦波的输出。它的制作成本不高，电路简单，使用方便，有效的节省了人力，物力资源。 本文通过介绍一种电路的连接，实现函数发生器的基本功能。将其接入电源，具有实际的应用价值。并通过在示波器上观察波形及数据，得到结果。电压比较器实现方波的输出，又连接积分器得到三角波，并通过方波-三角波转换电路看到三角波，得到想要的信号。 2、设计内容和要求 设计要求：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、三角波的波形发生器。 设计指标：输出频率分别为：2z 10H 、310Z H 和4 10Z H ；方波的输出电压峰 峰值 20P P V v -≥ 。 3、方案的论证和选择 3.1方案的提出 3.1.1方案一： 0.12Multisim 0.12Multisim 0.12Multisim 0.12Multisim RC 课程设计(论文)说明书 题目：方波、三角波、正弦波发生器院（系）： 专业： 学生姓名： 学号： 指导教师： 职称： 2012年12 月 5 日 摘要 本文通过介绍一种电路的连接，实现函数发生器的基本功能。将其接入电源，并通过在显示器上观察波形及数据，得到结果。 电压比较器实现方波的输出，又连接积分器得到三角波，并通过差分放大器电路得到正弦波，得到想要的信号。 NI Multisim 软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能过快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借NI Multisim ，你可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用0工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。本设计就是利用Multisim软件进行电路图的绘制并进行仿真。 关键词：电源、波形、比较器、积分器、Multisim Abstract This paper introduces a circuit connection, to achieve the basic functions of function generator. Their access to power, and through the display of waveform and data, and get the result. A voltage comparator to achieve a square wave output, in turn connected integrator triangle wave, and through the triangle wave - sine wave conversion circuit to see the sine wave, the desired signal. NI Multisim software combines intuitive capture and powerful simulation, an quickly, easily, efficiently for circuit design and verification. With NI Multisim, you can immediately create a complete component library circuitdiagram, and the use of 0 industry standard SPICE simulator to mimic circuit behavior. This design is the use of Multisim software in circuit diagram and carry out simulation Key words: power, waveform, comparator, an integrator, a converter circuit, Multisim 如何用LM358做可调方波发生器 阅读： 10260 | 回复： 5 六 2008/11/17 22:16:29 1 ywshgyw LV1 士兵 因为需要,想用LM358做一个28-400Hz 可调的,占空比为50%的方波发生器,网上找了点资料,搭了一下最后只调出一个50Hz 的方波 (是不是市电干扰 的缘故),想请教大家一下这个电路用LM358可行吗?有没有更好的办法?(原理图上是用双电源,我用单电源可行吗?) 另外有刚刚找了两张图,还没实验过,不知道可行否 先谢大家了! 标签LM 回复1帖 复制地址 收藏该帖 五2008/11/18 18:36:26 2 ywshgyw LV1 士兵 试过可以了回复2帖 四2008/12/02 20:40:14 3 xuetu LV2 班长 用图一好些 回复3帖 三2011/09/01 13:47:47 4 ouyjangxi LV2 班长 请教该电路计算公式望推荐 回复4帖 二2012/04/19 20:20:29 5 jzyhappy LV2 班长 500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt=这是一张缩略图，点击可放大。 \n 按住CTRL ，滚动鼠标滚轮可自由缩放;this.style.cursor=hand}" height=169 jQuery1334838395859="19"> 这一款的频率 应该怎么计算呢？ 或是： 正比于 输入电压信号（V+） ？ 谢谢！ 回复5帖 一2013/10/23 15:31:46 6 火云鞋刷 LV1 士兵 偶而看到这个帖子,试了一下,频率和电容成反比 回复6帖 信号发生器设计 一、设计任务 设计一信号发生器，能产生方波、三角波和正弦波并进行仿真。 二、设计要求 基本性能指标：(1)频率范围100Hz~1kHz；(2)输出电压：方波U p-p≤24V，三角波U =6V，正弦波U p-p>1V。 p-p 扩展性能指标：频率范围分段设置10Hz~100Hz, 100Hz~1kHz，1kHz~10kHz；波形特性方波t r<30u s（1kHz，最大输出时）用仪器测量上升时间，三角波r△<2%，正弦波r <5%。（计算参数） ～ 三、设计方案 信号发生器设计方案有多种，图1是先产生方波、三角波，再将三角波转换为正弦波的组成框图。 图1 信号发生器组成框图 主要原理是：由迟滞比较器和积分器构成方波——三角波产生电路，三角波在经过差分放大器变换为正弦波。方波——三角波产生基本电路和差分放大器电路分别如图2和图4所示。 图2所示，是由滞回比较器和积分器首尾相接形成的正反馈闭环系统，则比较器A1输出的方波经积分器A2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、方波发生器。其工作原理如图3所示。 图2 方波和三角波产生电路 图3 比较器传输特性和波形 利用差分放大器的特点和传输特性，可以将频率较低的三角波变换为正弦波。（差模传输特性）其基本工作原理如图5所示。为了使输出波形更接近正弦波，设计时需注 应接近晶体意：差分放大器的传输特性曲线越对称、线性区越窄越好；三角波的幅值V m 管的截止电压值。 图4 三角波→正弦波变换电路 图5 三角波→正弦波变换关系 在图4中，RP 1调节三角波的幅度，RP 2调整电路的对称性，并联电阻R E2用来减小差分放大器的线性区。C 1、C 2、C 3为隔直电容，C 4为滤波电容，以滤除谐波分量，改善输出波形。取Ic2上面的电流（看输出） 波形发生器的性能指标： ①输出波形种类：基本波形为正弦波、方波和三角波。 ②频率范围：输出信号的频率范围一般分为若干波段，根据需要，可设置n 个波段范围。(n>3) ③输出电压：一般指输出波形的峰-峰值U p-p 。 ④波形特性：表征正弦波和三角波特性的参数是非线性失真系数r ～和r △；表征方波特性的参数是上升时间t r 。 四、电路仿真与分析 实验仿真电路图如图 单片机课程设计报告 设计题目：频率可调方波发生器 专业班级：生物医学工程09班 组长：李建华 组员：梁国锋，赖水兵，郭万劲，李建华2010 年 06 月 16日 摘要 本实验是基于PHILIPS AT89C51 单片机所设计的，可以实现键位与数字动态显示的一种频率可调方波发生器。通过键盘键入(10HZ-9999HZ)随机频率，使用七段数码管显示，每一个数码管对应一个键位。单片机对各个键位进行扫描，确定键位的输入，然后数码管显示输入的数值，方波发生器输出以数码管显示的数值为频率的方波。 关键词：单片机七段数码管键盘电路频率可调方波发生器 一、目的和功能 1.1 目的： 设计一种频率范围限定且可调的方波发生器，志在产生特定频率的方波。 1.2功能： 假设键盘是4*4的键盘，当键盘输入范围在10hz-9999hz的数字，单片机控制数码管显示该数值，并把该数值当做方波发生器的输入频率，单片机控制该方波发生器以该数值作为频率显示方波，从而得到我们想要频率的方波。 二、硬件设计 2.1 硬件设计思想 键盘的数字和键位关系固定，通过键盘输入产生频率，通过LED数码管显示出来，每一个数码管对应一个键位。基本设备是基于PHILIPS AT89C51单片机，外围设备采用的是4个七段数码管，PHILIPS A T89C51单片机，1个OSCILLOSCOPE 方波发生器，16个Button，若干电阻，电源电池。 2.2 部分硬件方案论述 2.2.1 七段数码管扫描显示方式的方案比较 方案一：静态显示方式：静态显示方式是指当显示器显示某一字符时，七段数码管的每段发光二极管的位选始终被选中。在这种显示方式下，每一个LED数码管显示器都需要一个8位的输出口进行控制。静态显示主要的优点是显示稳定，在发光二极管导通电流一定的情况下显示器的亮度大，系统运行过程中，在需要更新显示内容时，CPU才去执行显示更新子程序，这样既节约了CPU的时间，又提高了CPU的工作效率。其不足之处是占用硬件资源较多，每个LED数码管需要独占8条输出线。随着显示器位数的增加，需要的I/O口线也将增加。 信号发生器 一、实验目的 1、掌握集成运算放大器的使用方法，加深对集成运算放大器工作原理的理解。 2、掌握用运算放大器构成波形发生器的设计方法。 3、掌握波形发生器电路调试和制作方法 。 二、设计任务 设计并制作一个波形发生电路，可以同时输出正弦、方波、三角波三路波形信号。 三、具体要求 （1）可以同时输出正弦、方波、三角波三路波形信号，波形人眼观察无失真。 （2）利用一个按钮，可以切换输出波形信号。。 （3）频率为1－2KHz 连续可调，波形幅度不作要求。 （4）可以自行设计并采用除集成运放外的其他设计方案 （5）正弦波发生器要求频率连续可调，方波输出要有限幅环节，积分电路要保证电路不出现积分饱和失真。 四、设计思路 基本功能：首先采用RC 桥式正弦波振荡器产生正弦波，然后通过整形电路(比较器)将正弦波变换成方波，通过幅值控制和功率放大电路后由积分电路将方波变成三角波,最后通过切换开关可以同时输出三种信号。 五、具体电路设计方案 Ⅰ、RC 桥式正弦波振荡器 图1 图2 电路的振荡频率为：RC f π21 0= 将电阻12k ，62k 及电容100n ，22n ，4.4n 分别代入得频率调节范围为：24.7Hz~127.6Hz ，116.7Hz~603.2Hz ，583.7Hz~3015Hz 。因为低档的最高频率高于高档的最低频率，所以符合实验中频率连续可调的要求。 如左图1所示，正弦波振荡器采用RC 桥式振荡器产生频率可调的正弦信号。J 1a 、J 1b 、J 2a 、J 2b 为频率粗调，通过J 1 J 2 切换三组电容，改变频率倍率。R P1采用双联线性电位器50k ，便于频率细调，可获得所需要的输出频率。R P2 采用200k 的电位器，调整R P2可改变电路A f 大小，使得电路满足自激振荡条件，另外也可改变正弦波失真度，同时使正弦波趋于稳定。下图2为起振波形。 电子线路课程设计报告设计题目：简易数字合成信号发生器 专业： 指导教师： 小组成员: 数字合成信号发生器设计、调试报告 一：设计目标陈述 设计一个简易数字信号发生器，使其能够产生正弦信号、方波信号、三角波信号、锯齿波信号，要求有滤波有放大,可以按键选择波形的模式及周期及频率，波形可以在示波器上 显示，此外可以加入数码管显示。 二、完成情况简述 成功完成了电路的基本焊接，程序完整，能够实现要求功能。能够通过程序控制实现正弦波的输出，但是有一定噪声；由于时间问题，我们没有设计数码管，也不能通过按键调节频率。 三、系统总体描述及系统框图 总体描述：以51单片机开发板为基础，将输出的数字信号接入D\A转换器进行D\A转换，然后接入到滤波器进行滤波，最后通过运算放大器得到最后的波形输出。 四：各模块说明 1、单片机电路80C51 程序下载于开发板上的单片机内进行程序的执行，为D\A转换提供了八位数字信号，同时为滤波器提供高频方波。通过开发板上的232串口，可以进行软件控制信号波形及频率切换。通过开发板连接液晶显示屏，显示波形和频率。 2、D/A电路TLC7528 将波形样值的编码转换成模拟值，完成单极性的波形输出。TLC7528是双路8位数字模拟转换器，本设计采用的是电压输出模式，示波器上显示波形。直接将单片机的P0口输出传给TLC7528并用A路直接输出结果，没有寄存。 3、滤波电路MAX7400 通过接收到的单片机发送来的高频方波信号（其频率为所要实现波频率的一百倍）D转换器输出的波形，对转换器输出波形进行滤波并得到平滑的输出信号。 4、放大电路TL072 TL072用以对滤波器输出的波进行十倍放大，采用双电源，并将放大结果送到示波器进行波形显示。 五：调试流程 1、利用proteus做各个模块和程序的单独仿真，修改电路和程序。 2、用完整的程序对完整电路进行仿真，调整程序结构等。 3、焊接电路，利用硬件仿真器进行仿真，并用示波器进行波形显示，调整电路的一些细节错误。 六：遇到的问题及解决方法 遇到的软件方面的问题： 最开始，无法形成波形，然后用示波器查看滤波器的滤波，发现频率过低，于是检查程序发现，滤波器的频率设置方面的参数过大，延时程序的参数设置过大，频率输出过低，几次调整好参数后，在进行试验，波形终于产生了。 七：原理图和实物照片 波形照片: 创作编号：BG7531400019813488897SX 创作者：别如克* 方波和三角波发生器电路 由集成运算放大器构成的方波和三角波发生器，一般均包括比较器和RC积分器两大部分。如图6. 5所示为由迟滞比较器和集成运放组成的积分电路所构成的方波和三角波发生器。 方波和三角波发生器的工作原理 A1构成迟滞比较器，同相端电位Vp由VO1和VO2决定。利用叠加定理可得： 当Vp＞0时A1输出为正，即VO1 = +Vz；当Vp＜0时，A1输出为负即VO1 = -Vz A2构成反相积分器 VO1为负时，VO2 向正向变化，VO1 为正时，VO2 向负向变化。假设电源接通时VO 1 = -Vz，线性增加。 当VO2上升到使Vp略高于0v时，A1的输出翻转到VO1 = +Vz 。 四、报告要求 1、课题的任务和要求。 2、课题的不同方案设计和比较，说明所选方案的理由。 3、电路各部分原理分析和参数计算。 4、测试结果及分析： （1）实测输出频率范围，分析设计值和实测值误差的来源。 （2）对应输出频率的高、中、低三点，分别实测输出电压的峰－峰值范围，分析输出电压幅值随频率变化的原因。 （3）频率特性测试，在低频端选定一个输出幅值，而后逐步调高输出频率，选12～15个测试点，用示波器观测输出对应频率下的输出幅值，填入自己预做的表格，画出电路的幅频特性。 注意：输出幅值一旦选定，在调节输出测试频率点过程中，不能再动！ （4）画出示波器观测到的各级输出波形，并进行分析；若波行有失真，讨论失真产生的原因和消除的方法。 5、课题总结 6、参考文献 2、方波、三角波发生器 （1）按图11-2所示电路及参数接成方波、三角波发生器。 用单片机产生频率可调的方波信号。输出方波的频率范围为1Hz-200Hz，频率误差比小于0.5%。要求用“增加”、“减小”2个按钮改变方波给定频率，按钮每按下一次，给定频率改变的步进步长为1Hz,当按钮持续按下的时间超过2秒后，给定频率以10次/秒的速度连续增加（减少），输出方波的频率要求在数码管上显示。用输出方波控制一个发光二极管的显示，用示波器观察方波波形。开机默认输出频率为5Hz。 3.5.1模块1：系统设计 （1）分析任务要求，写出系统整体设计思路 任务分析：方波信号的产生实质上就是在定时器溢出中断次数达到规定次数时，将输出I/O管脚的状态取反。由于频率范围最高为200Hz,即每个周期为5ms（占空比1:1，即高电平2.5ms,低电平2.5 ms），因此，定时器可以工作在8位自动装载的工作模式。 涉及以下几个方面的问题：按键的扫描、功能键的处理、计时功能以及数码管动态扫描显示等。问题的难点在按键连续按下超过2S的计时问题，如何实现计时功能。 系统的整体思路：主程序在初始化变量和寄存器之后，扫描按键，根据按键的情况执行相应的功能，然后在数码显示频率的值，显示完成后再回到按键扫描，如此反复执行。中断程序负责方波的产生、按键连续按下超过2S后频率值以10Hz/s递增（递减）。 （2）选择单片机型号和所需外围器件型号，设计单片机硬件电路原理图 采用MCS51系列单片机At89S51作为主控制器，外围电路器件包括数码管驱动、独立式键盘、方波脉冲输出以及发光二极管的显示等。 数码管驱动采用2个四联共阴极数码管显示，由于单片机驱动能力有限，采用74HC244作为数码管的驱动。在74HC244的7段码输出线上串联100欧姆电阻起限流作用。 独立式按键使用上提拉电路与电源连接，在没有键按下时，输出高电平。发光二极管串联500欧姆电阻再接到电源上，当输入为低电平时，发光二极管导通发光。 图3-14 方波信号发生器的硬件电路原理图 （3）分析软件任务要求，写出程序设计思路，分配单片机内部资源，画出程序流程图软件任务要求包括按键扫描、定时器的控制、按键连续按下的判断和计时、数码管的动态显示。 程序设计思路：根据定时器溢出的时间，将频率值换算为定时器溢出的次数（T1_over_num）。使用变量（T1_cnt）暂存定时器T1的溢出次数，当达到规定的次数（T1_over_num）时，将输出管脚的状态取反达到方波的产生。主程序采用查询的方式实现按键的扫描和数码管的显示，中断服务程序实现方波的产生和连续按键的计时功能。 波形发生电路实验报告 班级 姓名 学号 一、实验目的 1. 掌握由集成运放构成的正弦波振荡电路的原理与设计方法。 2. 学习电压比较器的组成及电压传输特性的测试方法。 3. 掌握由集成运放构成的矩形波和三角波振荡电路的原理与设计方法。 二、实验内容 1. 正弦波发生电路 （1）实验参考电路见图1。 （2）缓慢调节电位器R W，观察电路输出波形的变化，完成以下测试： ①R W为0Ω 时的u O的波形； ②调整R W使电路刚好起振，记录u O的幅值、频率及R W的阻值； ③调整R W使输出为不失真的正弦波且幅值最大，记录u O幅值、频率及R W的阻值； ④将两个二极管断开，观察R W从小到大变化时输出波形的变化情况。 2. 方波- 三角波发生电路 （1）实验参考电路见图2。 （2）测试滞回比较电路的电压传输特性 将图2 电路的第一级改造为滞回比较电路，在输入端输入合适的测试信号，用示波器X-Y模式观测电压传输特性曲线并记录阈值电压和u O1的幅值。 （3）测量图2电路u O1、u O2波形的幅值、周期及u O1波形的上升和下降时间。 3．矩形波- 锯齿波发生电路 修改电路图2，使之成为矩形波- 锯齿波发生电路。要求锯齿波的逆程（电压下降）时间大约是正程时间的20%，记录u O1、u O2的幅值、周期。 三、实验要求 1. 实验课上搭建硬件电路，记录各项测试数据。 2. 完成正弦波电路的实验后在面包板上保留其电路，并使其输出电压U o在1-3V范围内连续可调。 四、预习计算 1．正弦波振荡电路 起振条件为|A|略大于3，刚起振时幅值较小，认为二极管还未导通，即R4+R W R2 +1略大于3，即R W略大于10kΩ时刚好起振，随着R W的增大，振幅会增大，当R W过大时波形会出现失真。 振荡频率由RC串并联选频网络决定，f0=1 2πR1C1 ≈106.1Hz 2．方波- 三角波发生电路 滞回比较器的阈值电压±U T=±R2 R1 U Z=±2.9V，测试滞回比较电路时将R2与运放A2的输出端断开，改接输入信号（三角波为宜）。 方波（u O1）的幅值为U Z=5.8V，三角波（u O2）的幅值为U T=2.9V。 U T=?1 4 (?U Z) T ?U T U T=R2 1 U Z 解得：T=4R2R4C R1 =0.4ms，即u O1和u O2的周期为0.4ms。 3．矩形波- 锯齿波发生电路 只需让电容充放电回路的时间常数不一样即可。电路原理图如下： 南昌大学实验报告 学生姓名：王晟尧学号：6102215054专业班级：通信152班 实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩： 信号发生器设计 一、设计任务 设计一信号发生器，能产生方波、三角波和正弦波并进行仿真。 二、设计要求 基本性能指标：(1)频率范围100Hz~1kHz；(2)输出电压：方波U p-p≤24V，三角波U p-p=6V，正弦波U p-p>1V。 扩展性能指标：频率范围分段设置10Hz~100Hz, 100Hz~1kHz，1kHz~10kHz；波形特性方波t r<30u s（1kHz，最大输出时），三角波r△<2%，正弦波r～<5%。三、设计方案 信号发生器设计方案有多种，图1是先产生方波、三角波，再将三角波转换为正弦波的组成框图。 图1 信号发生器组成框图 主要原理是：由迟滞比较器和积分器构成方波——三角波产生电路，三角波在经过差分放大器变换为正弦波。方波——三角波产生基本电路和差分放大器电路分别如图2和图4所示。 图2所示，是由滞回比较器和积分器首尾相接形成的正反馈闭环系统，则比较器A1输出的方波经积分器A2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、方波发生器。其工作原理如图3所示。 图2 方波和三角波产生电路 图3 比较器传输特性和波形 利用差分放大器的特点和传输特性，可以将频率较低的三角波变换为正弦波。其基本工作原理如图5所示。为了使输出波形更接近正弦波，设计时需注意：差分放大器的传输特性曲线越对称、线性区越窄越好；三角波的幅值V 应接近晶 m 体管的截止电压值。 图4 三角波→正弦波变换电路 集成运算放大器应用电路综合设计 网上大作业 方波发生器 电路： 波形： 电路设计： 因为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；因为产生振荡，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；因为输出状态应 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切丁每种状态维持的时间。图示为矩形波发生电路，它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。 方波发生电路图，如图所示，它由反相输入的滞回比较器和RC 积分电路组成。其中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，而输出端引入的限流电阻Ｒｏ和两个背靠背的双向稳压管起到了双向限幅的作用。 基波低通滤波器 电路： 波形： 电路设计： 一个低通滤波器加一个同相比例放大器。 出现的问题及解决： 1.出现问题：到后面和移相的三次谐波叠加时发现波形不正确。 发现错误：后面的滤波器对三次谐波多次放大使最后的波形不正确。 解决问题：加一个同相比例放大器，确保波形的正确。 2．出现错误：发现滤波后，波形失真。 发现错误：是角频率和频率弄混了，导致截止频率算错。 解决问题：纠正后，重新计算。 三次谐波带通滤波器 电路: 波形： 电路设计： 一个二阶有源高通滤波器，一个二阶有源低通滤波器和一个带通滤波器级联。 优化过程： 第一次只用了一个带通滤波器滤波，做仿真时，发现波形失真，后来发现是一个带通滤波器的带外衰减不够，所以又级联一个二阶有源高通滤波器和一个二阶有源低通滤波器，并且将Q调至1。 移相器 电路： 45度： 占空比可调的方波信号发生器 三、实验原理： 1、555电路的工作原理 （1）555芯片引脚介绍 图1 555电路芯片结构和引脚图 555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路，该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容原件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。因而广泛用于信号的产生、变换、控制和检测。 1脚：外接电源负极或接地（GND）。 2脚：TR触发输入。 3脚：输出端（OUT或Vo）。 4脚：RD复位端，移步清零且低电平有效，当接低电平时，不管TR、TH输 入什么，电路总是输出“0”。要想使电路正常工作，则4脚应与电源相连。 5脚：控制电压端CO(或VC)。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF 电容接地，以防引入干扰。 6脚：TH 高触发端（阈值输入）。 7脚：放电端。 8脚：外接电源VCC （VDD ）。 （2）555功能介绍 555定时器的功能主要是由两个比较器C1和C2的工作状况决定的。由图1可知，当V6>VA 、V2>VB 时，比较器C1的输出VC1=0、比较器C2的输出VC2=1，基本RS 触发器被置0，TD 导通，同时VO 为低电平。 当V6 方波发生器及其调制 一、实验内容 设计一方波信号发生器，采用ROM进行一个周期数据存储，并通过地址发生器产生方波信号。并通过控制端输入a对方波信号进行调幅和调频。ROM（4位地址16位数据） 二、实验原理 方波信号发生器是由地址发生器和方波数据存储器ROM两块构成，输入为时钟脉冲，输出为8位二进制。 1地址发生器的原理 地址发生器实质上就是计数器，ROM的地址是4位数据，相当于16位循环计数器。 2.只读存储器ROM的设计 (1)、VHDL编程的实现 ①基本原理：为每一个存储单元编写一个地址，只有地址指定的存储单元才能与公共的I/O 相连，然后进行存储数据的读写操作。 ②逻辑功能：地址信号的选择下，从指定存储单元中读取相应数据。 3．调幅与调频 通过输入信号a(3位数据)，选择不同调制，如 a=000,2分频 a=001,4分频 a=010，8分频 a=011，16分频 a=100，2倍调幅 a=101，4倍调幅 a=110，8倍调幅 a=111，16倍调幅 分频原理：偶数分频，即分频系数N=2n（n=1,2,…）,若输入的信号频率为f，那么分频器的输出信号的频率为f/2n(n=1,2,…)。 调幅原理：通过移位寄存器改变方波幅值（左移）。 三、设计方案 1. 基于VHDL编程的设计 在地址信号的选择下，从指定存储单元中读取相应数据，系统框图如下: FPGA 四、原理图 1、VHDL编程的实现 (1)、顶层原理图 (2)、地址发生器的VHDL语言的实现library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; use ieee.std_logic_arith.all; entity addr_count is port ( clk1khz: in std_logic; qout: out integer range 0 to 15 ); end addr_count; architecture behave of addr_count is signal temp: integer range 0 to 15;基于MCS-51单片机的频率可调的方波发生器设计
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