简易函数波形发生器

《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。

产生方波、三角波的方案有很多种，本课题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，其原理框图如图1所示。

直流电源电路一般由"降压--整流--滤波--稳压"这四个环节构成。

基本组成框图如图2所示。

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u。

因此，u 1=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=0.9u1。

每只二极管所承受的最大反向电压URM =√2u1，平均电流I D(av)=12IR=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。

2 硬件电路设计这是直流电源电路的原理图，由“降压——整流——滤波——稳压”这四个环节构成。

通过变压把电网 220V 的交流电压变成整流电路所需要的电压，4个二极管的作用是整流，电容起滤波的作用，再经过7812跟7912进行稳压，2个LED灯起指示作用。

这部分采用运放构成电压比较器出方波信号这部分采用运放构成积分器将方波变为三角波输出3 制作与调试过程根据要求画出实验电路的原理图，根据测量元器件来确定孔径的大小，元器件管脚间的距离以及元器件的大小，导入PCB后改好规则，布好局后连线，布局时要留出一定位置来放变压器，放置姓名学号，这样制版的第一步就做好了。

简易波形发生器一、实验目的１．掌握DAC0832和ADC0809的应用和编程方法。

２．熟悉几种典型波形的产生方法。

二、实验内容与要求利用微机实验平台编程实现一个波形发生器，可以产生正弦波、方波、三角波等各种波形，频率和幅度均可调。

1．基本要求（1）具有产生正弦波、方波、三角波三种周期性波形的功能。

（2）输出波形的频率范围为100Hz～1kHz，步进为100Hz。

（3）输出波形幅度范围1～5V（峰-峰值），可按步进1V（峰-峰值）调整。

（4）通过ADC0809采样DAC0832的输出，在屏幕上画出图形。

示波器查看波形发生器的输出和屏幕上的图形比较。

2．提高要求（1）增加输出波形的类型。

（2）扩展输出波形频率范围。

（3）减少幅度范围的步进量。

三、实验报告要求１．设计目的和内容２．总体设计３．硬件设计：原理图（接线图）及简要说明４．软件设计框图及程序清单５．设计结果和体会（包括遇到的问题及解决的方法）四、总体设计本次设计结合D/A和A/D转换，用键盘输入来选择DAC0832的输出波形，再通过ADC0809采集后在PC机上以图形方式显示。

实验主要利用实验箱上的DAC0832 、ADC0809和8253等硬件电路和PC机资源。

设计要求该波形发生器能产生正弦波、方波、三角波等形状的波形，频率和幅度可调。

不同的波形主要是由输入DAC0832的不同规律的数据，所以在软件设计是主要是构造各种波形的数据表格。

方波只需要控制输出高低电平的时间，三角波的表格可以由数字量的增减来控制，产生正弦波关于构造一个正弦函数数值表，通过查该函数表来实现波形的输出。

波形的频率控制是通过对输出数据的时间间隔控制。

幅度是通过改变输出数据的大小来控制的。

为了程序实现方便，可以把每种波形的数据表构造好，再统一查表来实现。

硬件由于采用了PC机的资源和微机实验平台，不用外加其他的电路，比较简单。

将微机系统里面的中断、8253、 DAC0832以及ADC0832的电路弄清楚，通过相应的跳线就可以完成电路的设计。

目录第一章单片机开发板 (1)1.1 开发板制作 (1)1.1.1 89S52单片机简介 (1)1.1.2 开发板介绍 (2)1.1.3 89S52的实验程序举例 (3)1.２开发板焊接与应用 (4)1.2.1开发板的焊接 (4)1.2.2开发板的应用 (5)第二章函数信号发生器 (7)2.1电路设计 (7)2.1.1电路原理介绍 (7)2.1.2 DAC0832的工作方式 (9)2.2 波形发生器电路图与程序 (10)2.2.1应用电路图 (10)2.2.2实验程序 (11)2.2.3 调试结果 (15)第三章参观体会 (16)第四章实习体会 (17)参考文献 (18)第一章单片机开发板1.1 开发板制作1.1.1 89S52单片机简介图1.1 89s52 引脚图如果按功能划分，它由8个部件组成，即微处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM/EP ROM）、I/O口（P0口、P1口、P2口、P3口）、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器（SF R）的集中控制方式。

各功能部件的介绍：1）数据存储器（RAM）：片内为128个字节单元，片外最多可扩展至64K字节。

2）程序存储器（ROM/EPROM）：ROM为4K，片外最多可扩展至64K。

3）中断系统：具有5个中断源，2级中断优先权。

4）定时器/计数器：2个16位的定时器/计数器，具有四种工作方式。

5）串行口：1个全双工的串行口，具有四种工作方式。

6）特殊功能寄存器（SFR）共有21个，用于对片内各功能模块进行管理、监控、监视。

7）微处理器：为8位CPU，且内含一个1位CPU（位处理器），不仅可处理字节数据，还可以进行位变量的处理。

8）四个8位双向并行的I/O端口，每个端口都包括一个锁存器、一个输出驱动器和一个输入缓冲器。

这四个端口的功能不完全相同。

A、P0口既可作一般I/O端口使用，又可作地址/数据总线使用；B、P1口是一个准双向并行口，作通用并行I/O口使用；C、 P2口除了可作为通用I/O使用外，还可在CPU访问外部存储器时作高八位地址线使用；D、P3口是一个多功能口除具有准双向I/O功能外，还具有第二功能。

目录摘要 (1)一、课程设计的目标和设计的任务 (1)1.1设计培养的目标 (1)1.2设计任务 (1)1.3课程设计的要求及技术要求 (2)二、电路设计原理方案及电路图 (2)2.1设计方案及电路图 (2)2.2 Multisim仿真结果 (3)三、电路板的制作 (4)四、电路的安装与调试 (4)五、波峰焊、回流焊 (5)5.1波峰焊 (5)5.2回流焊 (6)六、心得体会 (6)附录：仪器仪表及元件清单 (7)摘要在电子系统中，经常要使用到方波、三角波等波形的波形信号产生电路，常用于产生各种电子信号，完成电子系统间的通信以及自动测量和自动控制等系统中。

本系统采用LM324集成运放芯片，外加电阻、电容等元器件调整、滤波，构成简易波形发生器。

该波形发生器具有效率高、体积小、重量轻，输出稳定，能产生方波、三角波和正弦波等电子信号，可以作为其它电子系统的信号发生模块电路。

一、课程设计的目标和设计的任务1.1设计培养的目标1、总体目标：本课程的目标是让学生在掌握模拟和数字电子技术的基础上，通过典型实践题目的设计与实现，使其加深对模拟和数字电子技术知识的理解，初步掌握现代电子系统的设计方法和调试方法，培养分析、解决实际问题的能力，提高工程设计的技能。

2、知识目标：（1）熟悉各种模拟电路和数字电路的内容；（2）按要求完成整个电路的分析和设计；（3）对整个系统制作和调试；3、能力目标：（1）能熟练掌握操作万用表、信号发生器、示波器、稳压电源等常用电子仪器仪表；（2）能熟练查阅常用电子元器件和芯片的规格、型号等资料；（3）能熟练运用线路板设计软件制作电路图；（4）完成电路板制作和硬件连接，并学会排错、解决故障；1.2设计任务在电子系统中，经常要使用到方波、三角波等波形的波形信号产生电路，常用于产生各种电子信号，完成电子系统间的通信以及自动测量和自动控制等系统中。

本系统采用LM324集成运放芯片，外加电阻、电容等元器件调整、滤波，构成简易波形发生器。

设计报告作品名称：基于LM324的简易波形发生器*者：***洪文娟吴丽萍基于LM324的简易波形发生器摘要在电子系统中，经常要使用到方波、三角波等波形的波形信号产生电路，常用于产生各种电子信号，完成电子系统间的通信以及自动测量和自动控制等系统中。

本系统采用LM324集成运放芯片，外加电阻、电容等元器件调整、滤波，构成简易波形发生器。

该波形发生器具有效率高、体积小、重量轻，输出稳定，能产生方波、三角波和正弦波等电子信号，可以作为其它电子系统的信号发生模块电路。

关键词LM324 简易波形发生器目录1 方案设计与论证 (1)1.1 方案1 (1)1.2 方案2 (1)2 系统设计 (1)2.1 LM324芯片简介 (1)2.2 电路组成和工作原理 (2)2.3 电路设计与计算 (3)3 系统测试 (5)3.1 测试工具 (5)3.2数据测试与结果分析 (5)3.3 测试结论 (5)4 设计结论 (7)参考文献 (7)1 方案设计与论证1.1 方案1采用ICL8038集成函数信号发生器芯片外加电阻、电容元件，构成波形发生电路。

ICL8038集成函数信号发生器芯片是一种多用途的波形发生器芯片，它可以用来产生正弦波、方波、三角波和锯齿波。

它的振荡频率可以通过外加的直流电压进行调节，是一种压控集成函数信号发生器。

虽然ICL8038集成函数信号发生器的功能强大，但是它的价格昂贵，而且市面上也较难买到。

如果用ICL8038芯片来制作简易波形发生器系统，则会大大增加系统的制作成本。

1.2 方案2采用LM324集成运放芯片，外加电阻、电容等元器件调整、滤波，构成简易波形发生器。

LM324是一种集成运算放大器芯片，它的内部有四个独立的运算放大器。

根据所学的知识，运算放大器可以构成滞回比较器、积分器和二阶有源低通滤波器电路，可以分别产生方波、三角波和正弦波。

依靠这些电路的组合，就可以制作成简易波形发生器电路。

该电路具有效率高、体积小、重量轻，输出稳定等特点。

简易波形产生器摘要函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。

根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件(如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管)，也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块8038)。

为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题采用由555定时器所构成的多谐振动器产生方波,方波经过积分器的作用产生三角波，三角波在经过差分放大电路的非线性转换为正弦波。

差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强等优点。

特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。

波形变换的原理是利用差分放大器传输特性曲线的非线性。

关键词：函数发生器555定时器积分器差动放大电路目录摘要 (1)1.方案的选择 (2)1.1 方案一 (2)1.2 方案二 (2)1.3 方案三 (2)2.系统方案设计 (2)2.1 系统组成框图 (2)2.2 方波的产生 (2)2.3 由方波输出为三角波 (2)2.4 由三角波输出正弦波 (2)2.5 结论 (2)3.总结 (2)致谢 (2)参考文献 (2)附录一：总原理图 (2)附录二：元器件选型 (2)附录三：555定时器的介绍 (2)1.方案的选择三种波形都是比较简单且常见的波形，产生的方法由很多种，可以先产生方波，然后得到三角波和正弦波，也可以先得到正弦波，然后翻过来再输出另外两种波形;可以用集成芯片，同时也可以运用各种元器件来实现振荡电路。

1.1 方案一采用集成片ICL8038做函数信号发生器图1 ICL8038原理图ICL8038是一种集成度很高的芯片,只需要外加少量调整电路即可以获得完美的方波-三角波-正弦波的波形1.2 方案二采用振荡电路获得正弦波,再由比较器获得方波,最后通过积分电路获得三角波图2函数发生器原理一1.3 方案三由555定时器所构成的多谐振动器产生方波,方波经过积分器的作用产生三角波，三角波在经过差分放大电路的非线性转换为正弦波。

实验二简易DDS波形发生器设计084775116 马丽丽084775117 潘奕颖一、实验目的：进一步熟悉绘制ASM图分析实验的方法；进一步掌握将VHDL程序符号化的使用方法；熟悉ROM表的制作与符号化；了解DDS波形发生器的基本原理。

二、实验内容：利用FPGA和DAC，设计一个简易的DDS波形发生器并发出正弦波。

三、设计要求：1.分辨率优于1Hz；2.ROM表长度8位，位宽10位；3.输出频率优于100kHz（每个周期数据点大于50）；4.显示信号频率/频率控制字（可切换）；5.直接输入频率控制字或输出频率。

四、实验仪器：计算机1台；QUARTUS II软件一套；试验箱1台。

五、方法步骤：1.绘制ASM图；阅读实验要求，分析实验过程，然后绘制ASM图如下页：2. 建立一个工程；打开QUARTUS II 软件，Files → New Project Wizard → 选择储存路径→ next → next → 选择芯片Cyclone II EP2C5T144C8 → next → finish 。

3. 编写累加器的VHDL 文件,并将其转换成图形文件；①Files → New → VHDL File → 开始编写程序； ②经过编写后，进行编译(Tools → Compiler Tool →Strart),改错，再编译，改错直至编译成功，保 存文件名为“dds1.vhd ”；程序如下:library ieee;library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity dds1 isport(m:in std_logic_vector(19 downto 0);cp,r:in std_logic;q:out std_logic_vector(7 downto 0));end dds1;architecture z of dds1 issignal t:std_logic_vector(22 downto 0);signal n:std_logic_vector(22 downto 0);beginprocess(cp)beginn<="000"&m;if cp'event and cp='1' thenif r='1' thent<="00000000000000000000000";elsif t+n>8388607 thent<="00000000000000000000000";elset<=t+n;end if;end if;q<=t(22 downto 15);end process;end z;③编译通过以后，File → Create/Update → Create Symbol Files For Current File。

题目：简易波形发生器的设计设计理念：利用单片机AT89C51采用程序设计方法产生锯齿波、正弦波、矩形波，三角波四种波形，再通过D/A转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号，滤波放大，最终由示波器显示出来。

通过键盘来控制四种波形的类型选择，使用按键开关调节频率变化，并通过数码管显示，系统大致包括信号发生部分、数/模转换部分以及数码管显示部分三部分，其中尤其对数/模转换部分和波形产生和变化部分进行详细论述。

1.信号发生电路方案论证方案一：通过单片机控制D/A，输出四种波形。

优点：此方案电路简单、成本低。

缺点：输出的波形不够稳定，抗干扰能力弱，不易调节。

方案二：使用锁相频率合成方法。

通过芯片IC145152，压控振荡器搭接的锁相环电路输出稳定性极好的正弦波，再利用过零比较器转换成方波，积分电路转换成三角波。

缺点：此方案，电路复杂，干扰因素多，不易实现。

方案三：利用MAX038芯片组成的电路输出波形。

MAX038是精密高频波形产生电路，能够产生准确的三角波、方波、正弦波三种周期性波形。

但此方案成本高，程序复杂度高。

以上三种方案综合考虑，选择方案一。

2.单片机的选择论证方案一：AT89C51单片机是一种高性能8位单片微型计算机。

它把构成计算机的中央处理器CPU、存储器、寄存器、I/O接口制作在一块集成电路芯片中，从而构成较为完整的计算机，而且其价格便宜。

方案二：C8051F005单片机是完全集成的混合信号系统级芯片，具有与8051兼容的微控制器内核，与MCS-51指令集完全兼容。

除了具有标准8052的数字外设部件，片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其他数字外设及功能部件，而且执行速度快。

但其价格较贵以上两种方案综合考虑，选择方案一。

3.显示方案论证方案一：采用LED数码管。

LED数码管由8个发光二极管组成，每只数码管轮流显示各自的字符。

使用数码管显示编程较易。

方案二：采用LCD液晶显示器1602。