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简易波形发生器

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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。 五、硬件设计

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。

本次设计中，通过PC机键盘选择波形，启动DAC0832工作，在其输出端口VOUT1将会产生0～5V的直流电压，再由ADC 0809的IN0端口进行采样，显示到屏幕上。DAC0832所对应的片选为CS4，ADC0809所对应的片选为CS0。DAC0832 和ADC0809硬件连接图如图1所示。

在ADC0809芯片连接中，CLOCK用来接收外部时钟信号，在本实验中接收Q3端产生的时钟信号。ADD_A,ADD_B和ADD_C这三个端口为三位地址线，用来选通8路模拟量输入中的一路。在本实验中，只使用ADC 0809中的IN0端口，当ADD_A,ADD_B和ADD_C端口都为低电平时，才能选中IN0端口。在本PC实验箱中ADC 0809IN0端口地址为280H，其地址总线中的A0，A1，A2均为低电平。故将ADD_A,ADD_B和ADD_C与A0，A1，A2如图所示连接。REF（+）接正参考电压（+5V），REF（-）接负参考电压（接地）。

图1 设计硬件连接图

8253定时/计数器用来产生定时中断，收到中断请求后输出数据到DAC0832。所以采用8253的0号计数器，将GATE0接高电平，OUT0接IRQ2，clk0接Q3。一个周期输出64个数据，定时时间是T/64，根据选择的不同频率计算相应的计数初值，放在一个表中，根据选择来查找。 六、软件设计

本设计的主要是掌握各种典型波形的产生方法，例如三角波、方波和正弦波。构造各种波形的数据表和对ADC0832的编程输出。对于波形的频率调节主要是由8253定时/计数器来控制。

1. 波形数据表的构造

每个周期的数据表由64个数据组成，不同的幅度对应的数据不一样，可以根据倍数关系求出。但是为了简化计算，将每个幅值的数据表列出。这边我们只讨论幅值为5V时的数据表，其他的数据表可以根据倍数关系求得。

1)方波数据表的构造

只要输出高电平和低电平就可以了，所以输入到ADC0832的数据由32个00H和32个FFH组成。

2）三角波数据表的构造

三角波是由数据量的增减来控制的。在前半个周期数据由00H增加到FFH，在后半个周期数据由FFH减少到00H，每次变化为08H。所以三角波的数据表为：

BUF DB 00H,08H,10H,18H,20H,28H,30H,38H,40H,48H,50H,58H,60H,68H,70H,78H

DB 80H,88H,90H,98H,0A0H,0A8H,0B0H,0B8H

DB 0C0H,0C8H,0D0H,0D8H,0E0H,0E8H,0F0H,0F8H

DB 0FFH,0F8H,0F0H,0E8H,0E0H,0D8H,0D0H,0C8H

DB 0C0H,0B8H,0B0H,0A8H,0A0H,98H,90H,88H

DB 80H,78H,70H,68H,60H,58H,50H,48H,40H,38H,30H,28H,20H,18H,10H,08H

3）正弦波数据表的构造

DAC 0832的输入数据与输出电压的关系为：Ｕa=(ＵREF)/256*N,其中ＵREF表示参考电压(+5V)，N表示数据。由于8位D/A转换器DAC 0832的数据N 的范围为：00H—FFH，故Ｕa的范围为：0V—4.98V。则产生的正弦波的幅度也为0V—4.98V。我们以正弦函数的0--/2为例，0度时我们设定其对应的N为：80H，/2时必然对应的 N为：FFH，在0--/2的范围内有16个点，故间隔为6度。综上所诉正弦波函数为：Ｕa =2.48*sin6x+2.5(x=0,1,……15)。联合上述两式，就可得出0--/2范围内的16个N值。构造出正弦波数据表如下：

SINBUF DB 080H,08CH,098H,0A5H,0B0H,0BCH,0C7H,0D1H

DB 0DAH,0E2H,0EAH,0F0H,0F6H,0FAH,0FDH,0FFH

DB 0FFH,0FDH,0FAH,0F6H,0F0H,0EAH,0E2H,0DAH

DB 0D1H,0C7H,0BCH,0B0H,0A5H,098H,08CH,080H

DB 7FH,73H,67H,5AH,4FH,43H,38H,2EH

DB 25H,1DH,15H,0FH,09H,05H,02H,00H

DB 00H,02H,05H,09H,0FH,15H,1DH,25H

DB 2EH,38H,43H,4FH,5AH,67H,73H,7FH 2. 程序的主要模块

程序主要由主程序和中断服务程序构成。主要由菜单显示、键盘读取、DA输出、AD采样、屏幕画图等模块组成。

菜单显示包含有3个菜单：主菜单和2个子菜单。主菜单有选择波形和退出选项，子菜单有选择频率菜单和选择幅度菜单。

键盘读取是配合菜单显示的条件下，接收键盘的输入，得到相应的数据来处理，决定输出波形的信息。

DA输出是将数据输出到ADC0832转换为模拟量输出。ADC0809的转换控制如下：选择通道并启动转换延时等待读取转换结果。

屏幕画图主要是调用了INT 10H中第12H号功能（AH=12，CX=列号，DX=行号，AL=点的颜色），在屏幕上写点。并通过幅度=（数字量）/255（FFH）*160这个公式来使从ADC 0809转换出的值显示到屏幕上。

3. 程序框图

1）．主程序框图如图2。

开始显示主菜单等待键盘按键键号是‘1’键号是‘2’键号是‘3’键号是‘4’选取频率选取幅度等待中断键盘按键否回到DOSYYYYYNNNN系统初始化N

图2 主程序框图 2）中断程序框图

保护现场查找数据DA转换启动AD转换延时读取转换结果屏幕画点恢复现场中断退出

图3 中断服务程序

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单片机实现简易波形发生器

单片机实现简易波形发生器

电子信息工程专业

单片机课程设计报告

题 目 简易波形发生器

姓 名

学 号

班 级

指导教师

2013年 7 月 4 日

要求：

1．指导教师按照课程设计大纲要求完成学生课程设计指导工作。

2．课程设计任务书由指导教师照大纲要求填写，内容要全面。

3．课程设计报告由参加本学生填写。课程设计结束时交指导教师。

4．指导教师要根据每一位学生课程设计任务完成情况，认真审核设计报告，并在课程设计结束时，给出客观、准确的评语和成绩。

5．课程设计任务书和报告要语言流畅，图表正确规范。

6．本表要用钢笔、圆柱笔填写或打印，字迹工整。

课程设计报告

1 设计原理与技术方法：

1．1 电路工作原理分析

本次单片机实习采用的是单片机STC89C52，对于简易波形发生器设计的硬件电路主要为三个部分，为显示部分、键盘部分、D/A转换电路，以下对三个部分分别介绍。

1.1.1 显示电路原理

如图1.1所示八位八段数码管为共阴极数码管，通过两个74HC573锁存器与单片机连接，一片573的LE为位选信号另一片的LE为段选信号，分别由单片机的P2.7和P2.6控制，高电平有效。当P2.7=1、P2.6=0时，位选有效，P0.0-P0.7分别控制01-08八位数码管选通，低有效，即通过P0口送出数据，哪一位为0则哪一位数码管有显示；当P2.6=1、P2.7=0时，段选有效，此时P0.0-P0.7分别控制每一位八段数码管的每一段a b c d e f g dp的亮灭，高有效，从而使数码管显示数字0-9。显示段码如表1.1所示。

简易波形发生器设计报告

简易波形发生器设计报告

电子信息工程学院

硬件课程设计实验室

课程设计报告

题 目： 波形发生器设计

年 级： 13级

专 业： 电子信息工程学院

学 号： ************

学生姓名： 覃凤素

指导教师： ***

2015年 11月 1日 课程设计报告书

第 2 页 共 12 页 波形发生器设计

波形发生器亦称函数发生器，作为实验信号源，是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。

波形发生器一般是指能自动产生方波、三角波、正弦波等电压波形的电路。产生方波、三角波、正弦波的方案有多种，如先产生正弦波，再通过运算电路将正弦波转化为方波，经过积分电路将其转化为三角波，或者是先产生方波-三角波，再将三角波变为正弦波。本课程所设计电路采用第二种方法，利用集成运放构成的比较器和电容的充放电，实现集成运放的周期性翻转，从而在输出端产生一个方波。再经过积分电路产生三角波，最后通过正弦波转换电路形成正弦波。

一、设计要求：

（1） 设计一套函数信号发生器，能自动产生方波、三角波、正弦波等电压波形；

（2） 输出信号的频率要求可调；

（3） 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；

（4） 在面包板上搭出电路，最后在电路板上焊出来；

（5） 测出静态工作点并记录；

（6） 给出分析过程、电路图和记录的波形。

扩展部分：

（1）产生一组锯齿波，频率范围为10Hz~100Hz，VV8p-p；

（2）将方波—三角波发生器电路改成矩形波—锯齿波发生器，给出设计电路，并记录波形。

二、技术指标

（1） 频率范围：100Hz~1kHz,1kHz~10kHz；

（2） 输出电压：方波VV24p-p，三角波VV6p-p，正弦波VV1p-p；

（3） 波形特性：方波st30r (1kHz，最大输出时)，三角波%2V，正弦波y~<2%。

FPGA VHDL 简易波形发生器 简易信号发生器 EDA课设

FPGA VHDL 简易波形发生器 简易信号发生器 EDA课设

武汉理工大学《能力拓展训练》课程设计说明书

1 简易信号发生器

1引言

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。它能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波等，在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的信号发生器。

本设计采用FPGA来设计制作多功能信号发生器。该信号发生器可以产生锯齿波、三角波、方波等波形。

2 FPGA简介

FPGA（Field－Programmable Gate Array）即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

与传统们阵列和掩模可编程门阵列(MPGA)相比，FPGA具有很多的优点，传统门阵列可以用来设计任何电路，但是只能在工厂中一次性编程，而且还需要针对该电路的特定的掩模。FPGA是标准通用器件。使用其代替MPGA，可以将设计时间由几个月缩短至几小时，并且使设计更加简单，从而减少了错误修改和设计指标变更的花费。

FPGA器件在结构上，由逻辑功能块排列为阵列，它的结构可以分为三个部分：可编程快CLB（Configurable Logic Blocks）、可编程I/O模块IOB（Input Block）和可编程内部连线PI（Programmable Interconnect）。CLB在器件中排列为阵列，周围有环形内部连线，IOB分布在四周的管脚上。

FPGA也存在缺点，FPGA中，每个可编程的点都有电阻和电容。电阻和电容的使用减慢了信号的传输速度，所以FPGA的速度比传统门阵列要低，而且，FPGA中互联延迟是武汉理工大学《能力拓展训练》课程设计说明书

《模拟电子技术》简易函数信号发生器的设计与制作

《模拟电子技术》简易函数信号发生器的设计与制作

《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=nui（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 uRN=

√2u1 ，平均电流 ID(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。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。线路与焊盘最小安全距离为0.4mm。设置单面布线，布线层在底层。完成规则设置，使用自动布线。完成自动布线后进行覆铜，覆铜时将最小安全距离改为1.5mm后选择覆铜区域进行覆铜。