简易函数信号发生器设计

课程设计任务书（一）设计目的1、掌握信号发生器的设计方法和测试技术。

2、了解单片函数发生器IC8038的工作原理和应用。

3、学会安装和调试分立元件与集成电路组成的多级电子电路小系统。

（二）设计技术指标与要求1、设计要求（1）电路能输出正弦波、方波和三角波等三种波形；（2）输出信号的频率要求可调；（3）拟定测试方案和设计步骤；（4）根据性能指标，计算元件参数，选好元件，设计电路并画出电路图；（5）在面包板上或万能板或PCB板上安装电路；（6）测量输出信号的幅度和频率；（7）撰写设计报告。

2、技术指标频率范围：100Hz~1KHz 1KHz~10KHz；输出电压：方波V P-P≤24V，三角波V P-P=6V，正弦波V P-P=1V；方波t r小于1uS。

（三）设计提示1、方案提示：（1）设计方案可先产生正弦波，然后通过整形电路将正弦波变成方波，再由积分电路将方波变成三角波；也可先产生三角波-方波，再将三角波变成正弦波。

（2）也可用单片集成芯片IC8038实现，采用这种方案时要求幅度可调。

2、设计用仪器设备：示波器，交流毫伏表，数字万用表，低频信号发生器，实验面包板或万能板，智能电工实验台。

3、设计用主要器件：（1）双运放NE5532（或747）1只（或741 2只）、差分管3DG100 4个、电阻电容若干；（2）IC8038、数字电位器、电阻电容若干。

4、参考书：《电子线路设计·实验·测试》谢自美主编华中科技大学出版社《模拟电子技术基础》康华光主编高等教育出版社《模拟电子技术》胡宴如主编高等教育出版社（四）设计报告要求1、选定设计方案；2、拟出设计步骤，画出设计电路，分析并计算主要元件参数值；3、列出测试数据表格；4、调试总结，并写出设计报告。

（五）设计总结与思考1、总结信号发生器的设计和测试方法；2、总结设计信号发生器所用的知识点；3、三角波的输出幅度是否可以超过方波？4、IC8038的输出频率与哪些参数有关？如何减小失?目录第1章设计要求与设计指标 (5)1.1设计技术指标与要求 (5)1.1.1设计要求 (5)1.1.2设计技术指标 (5)第2章理论分析 (6)2.1简易信号发生器设计方案 (7)2.1.1方案一原理框图 (7)2.1.2方案二原理框图 (7)2.1.3方案三原理框图...........................‥ (7)2.2函数发生器的选择方案 (8)第3章具体内容设计 (8)3.1各组成部分的工作原理 (8)3.1.1方波、三角波发生电路的工作原理 (8)3.1.2三角波--正弦波转换电路的工作原理 (8)3.1.3总电路图 (8)3.2参数确定 (9)3.3 EWB仿真电路 (10)3.3.1仿真输出三角波和方波 (10)3.3.2仿真正弦波和方波输出……………………………………………(10）3.3.3仿真三角波与正弦波输出 (11)3.4 protel制图及PCB板的制作和电路的安装 (12)3.4.1PCB布线图 (12)3.4.2 PCB板底层布线图 (13)3.4.3 PCB板的制作 (14)3.4.4将各元件安装到PCB板上 (14)第4章实验结果与测试 (15)4.1方波---三角波转换电路的实验结果 (15)4.2正弦波发生电路的实验结果 (16)结束语 (16)仪器仪表清单 (17)参考文献 (17)致谢 (18)第1章设计要求与设计指标1.1设计技术指标与要求1.1.1设计要求（1）电路能输出正弦波、方波和三角波等三种波形；（2）输出信号的频率要求可调；（3）拟定测试方案和设计步骤；（4）根据性能指标，计算元件参数，选好元件，设计电路并画出电路图；（5）在面包板上或万能板或PCB板上安装电路；（6）测量输出信号的幅度和频率；（7）撰写设计报告。

漳州师范学院《模拟电子技术》课程设计设计题目：简易函数型号发生器的设计姓名：学号系别：物理与电子信息工程系专业：电气工程及其自动化年级：指导教师：2012年5月9日目录摘要一系统设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 41.设计任务┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 42.设计要求┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 4二方案选择与比较┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 5三电路设计原理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 7 1．系统原理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄72．方波--三角波发生电路┄┄┄┄┄┄┄83．正弦波发生电路┄┄┄┄┄┄┄┄┄94．M ultisim软件仿真┄┄┄┄┄┄┄┄┄11四 PCB布板┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄14五实物安装与调试┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄15 1．实物图┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄15 2．测试的波形┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄163．实验结果分析及与仿真对比┄┄┄┄┄┄19六设计总结┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄20七原件清单┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄21摘要本方案采用LM324集成运放芯片，外加电阻、电容等元器件调整、滤波，构成简易函数信号发生器。

LM324集成运放放大器芯片中四个独立的运算放大器可分别构成滞回比较器、积分器和二阶有源低通滤波器电路。

通过滞回比较器产生方波，再由积分器将方波变换为三角波然后通过二阶有源低通滤波器电路将三角波转换为正弦波。

这样就可以构成一个简易的函数信号发生器。

关键词：LM324；滞回比较器；积分运算器；二阶有源低通滤波电路一系统设计1 设计任务利用集成运算放大器LM324设计一个简易函数信号发生器，要求能产生正弦波、方波和三角波三种波形。

2 设计要求采用双电源供电形式：电源Vcc=+12V、VEE=-12V；要求在2KW 输出信号满足：（1）正弦波：Vpp≥10V；方波：Vpp≤14V；三角波：Vpp≤8V ；（2）频率范围：200Hz～3KHz范围内连续可调；（3）波形无明显失真。

单片机原理及接口技术课程设计（论文）题目：简易函数信号发生器设计院（系）：专业班级：学号：学生姓名：指导教师：（签字）起止时间： 2015.6.22—2015.7.3课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：自动化注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要信号发生器又称信号源或振荡器,在生产实际和科技领域中有着广泛的应用。

各种波形曲线各可以用三角函数方程式来表示。

能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波、正弦波的电路被称为函数信号发生器。

信号发生器在电路实验和设备检测中有着十分广泛的用途。

通过对信号发生器原理以及机构的分析，我们设计了一个能产生锯齿波，三角波，梯形波的信号发生器。

本课题采用STC12C5A60S2单片机作为数据处理及控制核心，DAC0832作为输出D/A转换，LM358作为输出信号放大芯片，LCD12864作为显示界面，用来显示幅值、周期（频率）、波形名称、操作提示等信息的设计方法，介绍了简易函数信号发生器设计的基本工作原理和应用，并详细叙述了单元电路结构、元件连线、信号控制方法及相应程序设计。

关键词：函数信号发生器；锯齿波；三角波；梯形波目录第1章绪论 (1)第2章课程设计的方案 (2)2.1概述 (2)2.2方案比较 (2)第3章硬件设计 (4)3.1主控系统 (4)3.2波形转换（D/A）电路 (6)3.3波形输出放大电路 (7)3.4显示接口电路 (10)3.4.1 LCD12864管脚功能描述： (11)3.4.2 控制界面的4 种模式 (11)3.5按键电路 (12)3.6下载调试电路 (12)第4章软件设计 (15)4.1主程序流程图 (15)4.2锯齿波的产生 (16)4.3三角波的产生 (16)4.4梯形波的产生 (18)第5章课程设计总结 (19)参考文献 (20)附录 (21)第1章绪论信号发生器是研究及工程实践中的重要仪表之一，在电子工程，通信工程，自动控制，测量仪器，仪表和计算机等技术领域的系统设计及调试过程中，用不同频率的锯齿波，三角波和梯形波作为信号源，应用十分方便。

简易函数信号发生器设计报告一、引言信号发生器作为一种测试设备，在工程领域具有重要的应用价值。

它可以产生不同的信号波形，用于测试和调试电子设备。

本设计报告将介绍一个简易的函数信号发生器的设计方案。

二、设计目标本次设计的目标是：设计一个能够产生正弦波、方波和三角波的函数信号发生器，且具有可调节频率和幅度的功能。

同时，为了简化设计和降低成本，我们选择使用数字模拟转换（DAC）芯片来实现信号的输出。

三、设计原理1.信号产生原理正弦波、方波和三角波是常见的函数波形，它们可以通过一系列周期性的振荡信号来产生。

在本设计中，我们选择使用集成电路芯片NE555来产生可调节的方波和三角波，并通过滤波电路将其转换为正弦波。

2.幅度调节原理为了实现信号的幅度调节功能，我们需要使用一个可变电阻，将其与输出信号的放大电路相连。

通过调节可变电阻的阻值，可以改变放大电路的放大倍数，从而改变信号的幅度。

3.频率调节原理为了实现信号的频率调节功能，我们选择使用一个可变电容和一个可变电阻，将其与NE555芯片的外部电路相连。

通过调节可变电容和可变电阻的阻值，可以改变NE555芯片的工作频率，从而改变信号的频率。

四、设计方案1.正弦波产生方案通过NE555芯片产生可调节的方波信号，并通过一个电容和一个电阻的RC滤波电路，将方波转换为正弦波信号。

2.方波产生方案直接使用NE555芯片产生可调节的方波信号即可。

3.三角波产生方案通过两个NE555芯片，一个产生可调节的方波信号，另一个使用一个电容和一个电阻的RC滤波电路，将方波转换为三角波信号。

五、电路图设计设计的电路图如下所示：[在此插入电路图]六、实现效果与测试通过实际搭建电路，并连接相应的调节电位器，我们成功地实现了信号的幅度和频率调节功能。

在不同的调节范围内，我们可以得到稳定、满足要求的正弦波、方波和三角波信号。

七、总结通过本次设计，我们成功地实现了一个简易的函数信号发生器，具有可调节频率和幅度的功能。

《模拟电子技术》简易函数信号发生器的设计与制作1 整机设计1.1 设计任务及要求结合所学的模拟电子技在此处键入公式。

术知识，运用AD软件设计并制作一简易函数信号发生器，要求能产生方波和三角波信号，且频率可调，并自行设计电路所需电源1.2 整机实现的基本原理及框图1.电源电路组成由变压器—整流电路—滤波电路—滤波电路—稳压电路组成。

变压器将220V 电源降压至双15V，经整流电路变换成单方向脉冲直流电压，此电源使用四个整流二极管组成全波整流桥电源变压器的作用是将电网220V 的交流电压变成整流电路所需要的电压u1。

因此，u1=nu i（n 为变压器的变比）。

整流电路的作用是将交流电压山变换成单方向脉动的直流U2。

整流电路主要有半波整流、全波整流方式。

以单相桥式整流电路为例，U2=0.9u1。

每只二极管所承受的最大反向电压u RN= √2u1，平均电流I D(A V),=12I R=0.45U1R对于RC 滤波电路，C的选择应适应下式，即RC放电时间常数应该满足：RC= (3~5）T/2，T 为50Hz 交流电压的周期，即20ms。

此电源使用大电容滤波，稳压电路，正电压部分由三端稳压器7812输出固定的正12V电压，负电压部分由三端稳压器7912输出固定-12V电压。

并联两颗LED灯分别指示正负电压。

2．该函数发生器由运放构成电压比较器出方波信号，方波信号经过积分器变为三角波输出。

2 硬件电路设计硬件电路设计使用Altium Designer 8.3设计PCB，画好NE5532P,7812及7912的原理图和封装后，按照电路图画好原理图后生成PCB图。

合理摆放好各器件后设置规则：各焊盘大小按实际情况设置为了更容易的进行打孔操作，设置偏大一些，正负12V电源线路宽度首选尺寸1.2mm，最小宽度1mm，最大宽度1.2mm，GND线路宽度首选尺寸1mm，最小宽度1mm，最大宽度1.5mm，其他线路首选尺寸0.6mm，最小宽度1mm，最大宽度1.2mm。

单片机课程设计报告书课题名称 简易函数信号发生器的设计姓 名 ** 学 号 ** 院、系、部 **专 业 电子信息科学与技术指导教师 **2011年12月12日※※※※※※※※※ ※※ ※※ ※※※※※※※※※※※**级学生单片机课程设计目录一、绪言 (1)二、系统方案论证 (1)2.1设计要求 (1)2.2 简易函数信号发生器方案论证 (1)2.3 单片机的控制方案论证 (1)2.4 键盘选择方案论证 (2)三、系统设计 (2)3.1 硬件电路设计 (2)3.2 程序流程图 (4)3.3 C语言程序设计 (5)四、简易函数信号发生器的仿真 (8)4.1 系统仿真 (8)4.2工作原理分析 (10)结束语 (11)参考文献 (11)修改通篇页面设置里面的左右边距一绪言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。

函数发生器有很宽的频率范围，使用范围很广，它是一种不可缺少的通用信号源。

因此设计使用的AT89S52单片机构成的发生器，可以产生正弦波和方波。

二系统方案论证2.1设计要求1、设计一个基于AT89S52单片机的信号发生器；2、能够输出方波和正弦波（正弦波是双极性的），要求可用按键选择；3、可选电压值为1V、2V、3V、4V、5V五个档位；4、可选频率值为：10Hz、20Hz、50Hz、100Hz、200Hz、500Hz、1KHz七个档位；5、能够通过显示模块显示输出波形的主要参数。

2.2 简易函数信号发生器方案论证方案一：用分立元件组成函数发生器，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，更多的则是用专用的函数信号发生器IC产生。

早期的函数信号发生器IC，如L8083、BA205等，他们的功能少，精度不高，频率上限只有300KHz，频率和占空比不能独立调节，二者相互影响。

方案三：利用专用直接数字合成DDS芯片的函数发生器：能产生任意波形并且达到很高的频率。

简易函数信号发生器设计摘要：信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。

这次的设计分为五个模块：单片机控制及显示模块、数模转换模块、波形产生模块、输出显示模块、电源模块。

使用AT89C52作为主控台结合芯片DAC0832产生1HZ-300HZ频率可调的五种信号波（正弦波、三角波和方波）。

这几种波形有几个开关控制，可以随意进行切换，十分方便。

另外，波形的频率和振幅也可以通过开关进行更改。

可以说这次的设计操作简单，内容丰富，而且电路快捷明了。

在编程语言上，我们选择自身比较熟悉的C语言，这样在后期波形的调试及与硬件衔接方面更容易发挥出自身优势。

经过设计及后期长时间的调试，设计的所有功能均已实现。

关键字：信号发生器、频率、幅度、AT98C52、DAC08321、设计要求1）以单片机为核心，经过D/A转换和放大电路的处理，最后输出信号；2）要求能输出正弦波、三角波和方波四种信号；3）输出信号可以通过按键来改变；4）频率可变，范围在1---300hz；5）幅度可调0---10v；6）可实现四路A/D电压采样；2、总体设计2.1 系统组成及工作原理该函数信号发生器可以输出四种波形，有正弦波、三角波和方波。

在此基础上进一步实现对波形频率和占空比的调节，并用液晶屏分两行显示波形名称和波形频率。

函数信号发生器的设计总体框图如图1所示，主要有单片机AT89C52,电源，键盘模块，LCD1602显示模块构成。

按案件模块：由5个复位开关与74LS21组成的系统通过对单片机传输中断信号来实现波形切换及频率和占空比的调节。

显示模块：用LCD1602，分行显示波形类型和波形频率的显示。

图1 系统总体框图2.2测量原理我们这个系统可实现四路A/D电压采样，使用的算法是：V=5*N/256,取五个点电压进行测量，并将测量完的十进制数据转化为二进制数据。

AD采样数据电压源输入0.100.200.300.400.451.012.003.024.01 4.51电压表测得（放大后）采集系统测得 1.01 2.00 3.02 4.02 4.52 3、硬件设计3.1硬件组成3.1.1 资源分配晶振采用12MHZ。

《模拟电子技术》简易函数信号发生器的设计与制作1 整机设计1.1 设计任务及要求结合所学的模拟电子技术知识，运用AD 画图软件，设计并制作完成一简易函数信号发生器，要求能产生方波和三角波信号，且频率可调，并自行设计电路所需电源电路。

1.2 整机实现的基本原理及框图函数信号发生器能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形。

其电路中使用的器件可以是分立器件，也可以是集成电路。

本课题需要完成一个能产生方波、三角波的简易函数信号发生器。

本次采用运放构成电压比较器出方波信号，采用积分器将方波变为三角波输出，其原理框图如下图所示。

2. 直流电源电路一般由“降压—整流—滤波—稳压”这四个环节构成。

基本组成框图如下图所示。

（1）电源变压器的作用是将电网220V 的交流电压变成整流电路所需要的电压U1。

因此，U1=nUi；（n 为变压器的变比）。

整流电路的作用是将交流电压U1变换成单方向脉动的直流U2。

整流电路主要有半波整流、全波整流方式。

以单相桥式整流电路为例，U2=0.9ul。

每只二极管所承受的最大反向电压Urm=根号2U1，，平均电流Id（A V）=1/2Ir＝0.45U1/R。

对于RC滤波电路，C的选择应适应下式，即RC 放电时间常数应该满足：RC= （3~5）T/2，T为50Hz交流电压的周期，即20ms。

2 硬件电路设计1、变压器：将220V 交流电压变成整流电路所需要的电压U1。

2、整流电路：将交流电压U1转换成单方向脉动的直流U2,用二极管搭建全波整流电路实现。

3、滤波电路:将脉动直流电压U2滤除纹波，变成纹波较小的U3, 采用大电容滤波4、稳压器电路：采用固定式三端稳压器7812与7912芯片，能够输出恒定电压的集成电路。

它们的主要区别是输出极性不同：7812是正电压输出，7912是负电压输出。

7812和7912的引脚功能和电路接法也不同。

7812的1号引脚为输入，2号引脚为接地，3号引脚为输出。

简易函数信号发生器的设计报告设计报告：简易函数信号发生器一、引言函数信号发生器是一种可以产生各种类型函数信号的设备。

在实际的电子实验中，函数信号发生器广泛应用于工程实践和科研领域，可以用于信号测试、测量、调试以及模拟等方面。

本文将着重介绍一种设计简易函数信号发生器的原理和方法。

二、设计目标本设计的目标是实现一个简易的函数信号发生器，能够产生包括正弦波、方波和三角波在内的基本函数信号，并能够调节频率和幅度。

同时，为了提高使用方便性，我们还计划增加一个显示屏，实时显示当前产生的信号波形。

三、设计原理1.信号源函数信号发生器的核心是信号发生电路，由振荡器和输出放大器组成。

振荡器产生所需的函数信号波形，输出放大器负责放大振荡器产生的信号。

2.振荡器为了实现多种函数波形的产生，可以采用集成电路作为振荡器。

例如，使用集成运算放大器构成的和差振荡器可以产生正弦波，使用施密特触发器可以产生方波，使用三角波发生器可以产生三角波。

根据实际需要，设计采用一种或多种振荡器来实现不同类型的函数信号。

3.输出放大器输出放大器负责将振荡器产生的信号放大到适当的电平以输出。

放大器的设计需要考虑到信号的频率范围和幅度调节的灵活性。

4.频率控制为了能够调节信号的频率，可以采用可变电容二极管或可变电阻等元件来实现。

通过调节这些元件的参数，可以改变振荡器中的RC时间常数或LC谐振电路的频率，从而实现频率的调节。

5.幅度控制为了能够调节信号的幅度，可以采用可变电阻作为放大电路的输入阻抗，通过调节电阻阻值来改变信号的幅度。

同时，也可以通过增加放大倍数或使用可变增益放大器来实现幅度的控制。

四、设计步骤1.确定电路结构和信号发生器的类型。

根据功能和性能需求，选择合适的振荡器和放大器电路，并将其组合在一起。

2.根据所选振荡器电路进行参数计算和元件的选择。

例如，根据需要的频率范围选择适合的振荡器电路和元件，并计算所需元件的数值。

3.设计输出放大器电路。

创新性实验研究报告实验项目名称＿简易函数信号发生器四、实验内容1、运用keil软件对程序进行编写，运行程序，并进行程序修改。

2、运用protues软件进行硬件电路仿真设计。

3、将程序下载到仿真单片机中，并观测输出波形。

4、对程序进行修改，再次运行仿真软件，直到输出理想的波形。

5、仿照仿真软件进行硬件电路的焊接。

6、将程序下载到单片机，并用示波器测试输出波形。

7、对程序进行修改，直到输出满意的波形为止。

3、实验步骤1、首先打开keil软件.2、运用keil软件对程序进行编写，程序见附件。

3、打开protues软件.4、运用protues软件对硬件电路进行设计。

9C51单片机是该信号发生器的核心，具有2个定时器，32个并行I/O口，1个串行I/O口，5个中断源。

由于本设计功能简单，数据处理容易，数据存储空间也足够，因为我们采用了片选法选择芯片，进行芯片的选择和地址的译码。

在单片机最小最小系统中，单片机从P1口接收来自键盘的信号，并通过P0口输出控制信号，通过DA转换芯片最终由示波器显示输出波形。

单片机引脚分配如下：�XTAL1，XTAL2：外接晶振，产生时钟信号。

�RST：复位电路；�P2口：8位数字信号输出输出，外接DAC0832；�P3.6口和P3.7口：DAC0832的时钟信号；单片机模块单片机输出的是数字信号，因为要得到模拟信号的波形就必须对其进行数模转换。

我们采用了DAC0832数模转换器，该芯片具由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换器及转换控制电路四部分构成。

由于其输出为电流输出，因为外加运算放大器LM324使之转换为电压输出。

最后通过示波器显示输出的波形。

数模转换模块运放模块整体硬件电路图五、实验结果与分析1、实验现象、数据记录仿真波形2、对实验现象、数据及观察结果的分析与讨论：经过观察调试，再观察，再调试，最终输出的波形较为理想。

此次试验经过一系列的调试，最终输出的波形为正弦波、方波、三角波。