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，又有单片机的软件编程，其波形产生原理与目前数字波形产生的主流技术DDS是很相似的，对于能力的培养是较为全面的。
而且，系统产生的波形种类、频率等参数可以很容通过软件的更新而改变。
方案二基本设计原理框图（图2）由555芯片与电阻、电容组成无稳态多谐振荡电路，利用电位器调整脉冲信号输出频率，经过加法计数器CD4518分频后，输出方波信号。
方波信号经过低通滤波后，变为正弦信号。
方波信号经过积分后，变为锯齿波信号。
方案二的特点：方案二运用集成电路555配合模拟电流实现了方波、正弦波、三角波，实现较为简单。
但灵活性较差，每产生一个波形，就要设计相应的模拟电路，对于复杂波形，电路也会更复杂。
能很好的熟悉模拟电路。
方案三采用集成运放如（LM324）搭建RC文氏正弦振荡器产生正弦波，正弦波的频率，幅度均可调，再将产生的正弦波经过过零比较器，实现方波的输出，再由方波到三角波和锯齿波。
基本设计原理框图（图3）方案三的特点：电路简单，在集成运放的作用下，可以较容易的测到所需的波形。
通过调整参数可以得到较完美的波形。
但由于电路过于简单，使系统产生的波形种类、频率等参数不易调节，不能很好地实现设计任务的要求。
经过对比，决定采用第二种方案，因为第二种设计方案更能直观的体现出自己的设计思路，相比第一种设计方案来说更易实现且省去了大量编程的困难，本人对变成不太擅长。
而且可以通过设计相应的模拟电路来熟悉各个器件。
相对于第三个方案来说第二个设计方案能更好的实现设计任务要求，且适合自己的难度系数。
理论计算555脉冲产生电路的参数计算根据实验指标要求，设计系统产生信号最高频率应大于500Hz。
555电路产生脉冲的频率稳定度比较差，需要对脉冲进行分频，这样最终信号的频率就比较稳定。
而产生正弦波信号需要的开关电容滤波器需要正弦信号频率100倍或50倍的时钟信号。
根据555无稳态多谐振荡电路特性，所产生的脉冲的周期为T=0.693*(R1+R2)*C按照电路所示的参数，可以保证脉冲频率达到50kHz。
555脉冲产生电路（无稳态多谐振荡电路）方波产生（脉冲分频）电路设计对脉冲信号的分频采用十进制同步加法计数器CD4518。
CD4518有两个十进制加法计数器，利用两个计数器级联，实现对脉冲信号的100分频。
分频后的信号就是占空比50%的方波信号。
同时，以脉冲信号的2分频信号作为开关电容滤波器MF10的时钟信号。
方波产生电路图（CD4518芯片8管脚接GND，16管脚接+5V）正弦波产生电路设计对方波信号进行低通滤波，就可以产生正弦波信号。
但由于要求信号的频率可调，这就要求低通滤波器的截止频率是可调的。
因此，系统采用开关电容滤波器MF来实现系统的低通滤波。
MF10可以根据输入时钟的变化自动改变低通滤波器的截止频率。
MF10的时钟信号由555产生的脉冲信号经4518计数器2分频整形后提供。
以方波信号作为MF10的输入。
正弦波产生电路三角波产生电路设计对方波信号进行积分，即可获得三角波。
首先，必须滤除方波信号中的直流分量，否则会发生积分饱和，三角波信号不能产生。
电路采用了两个104电容来实现。
积分电路的时间常数T=R6*C6, 积分时间常数必须谨慎选取。
首先，积分常数的选取，必须保证在整个积分周期内，运放不会发生积分饱和。
只有在积分时间常数T较大时，积分电流才近似恒定，积分波形较为准确，因而一般应该使积分时间常数T大于几倍的输入方波时间周期。
对积分电容，还应该并联一个积分飘移泄漏电阻，防止由于发生积分飘移而发生积分饱和的现象。
积分飘移泄漏电阻的阻值应至少为积分电阻10倍。
三角波产生电路信号幅值调整电路设计用运放组成反相比电路对方波信号、正弦波信号、三角波信号进行放大，通过调整反相比电路的反馈电阻阻值该改变放大倍数，从而实现信号幅值的调整。
信号幅值调整电路测试方法与数据（1）测试方法：测试所用仪器：万用表、直流稳压电源、示波器测试项目：脉冲频率、方波、正弦波、三角波及其频率、幅值的调节变化测试构成及方法：将555芯片和CD4518按设计中电路分别接+5V电压和GND，将MF10和LM324分别接+6V和-6V,两个电源保证共地。
将示波器分别连入各波形的输出端，分别调节无稳态多谐振荡电路电位器阻值和信号幅值调整电路电位器阻值观察各波形频率幅值变化。
（2）测试数据调节无稳态多谐振荡电路电位器，随着其阻值增大，波形周期变长，其阻值减小波形周期变短。
调节信号幅值调整电路电位器，随着其阻值增大，波形幅值变大，其阻值减小波形幅值变小。
结果分析信号发生器的设计看上去简单，但实际设计起来还是碰到许多麻烦。
设计之初我复习和查阅了相关资料，包括各芯片的管脚定义及应用，如何运用NE555产生脉冲，要先产生什么波形，然后整形为什么波形，怎样应用积分电路，怎样用运放来放大所需要的电路，如何设计滤波可以使这些波形更好看等等。
并初步对电路进行设计，并运用了Multisim10仿真软件对设计的电路进行仿真，通过修改参数最后仿真出的结果符合最初设想的电路。
但接下来真正焊接电路板的时候，在各个模块焊接并测试的过程中出现了许多错误，像脉冲频率太低，波形产生诸多毛刺甚至出现失真等等，我都静下心来细心检查电路板，将错误一一排除，在最后一个模块完成后测试时发现应该将方波转换为三角波输出的地方依然输出的是方波，在检查了很多次都没有发现问题后我求助了老师，通过老师的检查发现原来是自己不小心将运放给烧坏了，换上好的运放后终于出现了三角波形。
这是我懂得了任何细节都不应该放过，同时在进行电路测试时一定要细心不要接错了电源线导致片子被烧坏。
在每个模块都输出了基本波形后，我发现波形都不太好看，我就通过并联电容的方法来使波形更平滑，毛刺大大减少。
电路基本达到要求但是总体效果不太好，在方波转换成正弦波的时候出现了非线性失真，在输出端加入一个滤波电容后波形得到了很大改善。
通过对信号发生器的设计，我学到了很多的知识，一方面，我掌握了常用器件的识别和测试方法，以及如何提高电路的性能等。
另一方面，我深刻认识到了“理论联系实际”这句话的重要性和真实性。
总结此次设计，在我的努力下，基本完成了正弦波、方波、三角波电路的设计与实现，并实现幅值和频率的可调，收获颇多。
同时学会了基本电路功能和理论计算，查找相关资料，进行分析。
通过对此设计的投入，我不但知道了以前不知道的理论知识，而且也巩固了以前所学的知识，明白了学以致用的真谛。
附录1元器件清单表设计选题：信号发生器的设计实现姓名学号班级*** *** *** 元器件名称型号数量ＮＥ５５５ＣＤ４５１８ＭＦ１０ＣＣＮＬＭ３２４插座（ＤＩＰ：８、１４、１６、２０）Ｗ１０４Ｗ２０２电容１０３电容１０４电容１０μＦ排针排线万用板１１１１各１１１２７２４针１根１参考资料1.《模拟电子技术基础》童诗白。
高等教育出版社。
2.《模拟电子技术基础与课程设计》李万臣。
哈尔滨工程大学出版社。
3.《实用电子系统设计基础》姜威。
北京理工大学出版社。
4.《电子线路设计实验测试》罗杰，谢自美。
电子工业出版社。
5.《电子线路设计·实验·测试（第二版）》谢自美。
华中科技大学出版社。
![毕业设计(论文)-基于fpga的函数信号发生器的设计与实现[管理资料]](https://img.taocdn.com/s1/m/e1d8101a81c758f5f61f67f8.png)
