第一篇：函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
目錄
一、設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求............................................................................二、已知條件...................................................................三、函數(shù)發(fā)生器的具體方案...................................................................1 總的原理框圖及總方案..............................................................2 各組成部分工作原理..................................................................3總電路圖........................................................................................四、電路的參數(shù)選擇與仿真.................................................................五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析..............................................................附錄:電
路
原
理
和
元
器
件
列表..........................................................................................一． 設(shè)計(jì)的任務(wù)和要求
1.設(shè)計(jì)任務(wù)
設(shè)計(jì)方波—三角波—正弦波函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 2.設(shè)計(jì)目的
（1）鞏固和加深對(duì)電子電路基本知識(shí)的理解，提高綜合運(yùn)用本課程所學(xué)知識(shí)的能力。
（2）培養(yǎng)根據(jù)課題需要選學(xué)參考書(shū)籍,查閱手冊(cè)、圖表和文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力。通過(guò)獨(dú)立思考，深入鉆研有關(guān)問(wèn)題，學(xué)會(huì)自己分析并解決問(wèn)題的方法。
（3）通過(guò)電路方案的分析、論證和比較，設(shè)計(jì)計(jì)算和選取元器件；初步掌握簡(jiǎn)單實(shí)用電路的分析方法和工程設(shè)計(jì)方法。
（4）了解與課題有關(guān)的電子電路以及元器件的工程技術(shù)規(guī)范，能按設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，完成設(shè)計(jì)任務(wù)，編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，正確地反映設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)的成果，正確地繪制電路圖等。
（5）培養(yǎng)嚴(yán)肅、認(rèn)真的工作作風(fēng)和科學(xué)態(tài)度。
3.性能指標(biāo)要求
（1）輸出波形：正弦波、方波、三角波等；（2）頻率范圍：10Hz～500Hz；
（3）輸出電壓：方波Up-p<=24V,三角波Up-p>10V,正弦波U>1.5V； 波形特征：方波tr<100μS，三角波失真系數(shù)THD<2%，正弦波失真系數(shù)THD<5%。
二、已知條件：
雙運(yùn)放358一只、三極管3DG6四只（β約為60）
三、函數(shù)發(fā)生器的具體方案
1.總的原理框圖及總方案
圖1 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器原理圖
多波形信號(hào)發(fā)生器方框圖如圖1所示。
本課題采用由集成運(yùn)算放大器與晶體管差分放大器共同組成的方波—三角波—正弦波函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)方法。并采用先產(chǎn)生方波—三角波，再將三角波變換成正弦波的電路設(shè)計(jì)方法：
由比較器和積分器組成方波—三角波產(chǎn)生電路，比較器輸出的方波經(jīng)積分器得到三角波，三角波到正弦波的變換電路主要由差分放大器來(lái)完成。設(shè)計(jì)差分放大器時(shí)，傳輸特性曲線要對(duì)稱、線性區(qū)要窄，輸入的三角波的的幅度Um應(yīng)正好使晶體管接近飽和區(qū)或截止區(qū)。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。
2.各組成部分的工作原理
2.1 方波---三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理
圖2 方波-三角波轉(zhuǎn)換電路
圖2為方波-三角波轉(zhuǎn)換電路，其中運(yùn)算放大器用雙運(yùn)放uA741。
工作原理如下：
若a點(diǎn)斷開(kāi)，運(yùn)算發(fā)大器A1（左）與R1、R2及R3、RP1組成電壓比較器，C1為加速電容，可加速比較器的翻轉(zhuǎn)。運(yùn)放A2（右）與R4、RP2、C2及R5組成反相積分器，其輸入信號(hào)為方波Uo1,則積分器的輸出電壓Uo2為
UO2??1UO1dt
(R4?RP2)C2??(?VCC)?VCCt?t
(R4?RP2)C2(R4?RP2)C2VCC?(?VEE)t?t
(R4?RP2)C2(R4?RP2)C
2當(dāng)UO1??VCC時(shí)，UO2? 當(dāng)UO1??VEE時(shí)，UO2?由此可見(jiàn)積分器在輸入為方波時(shí)，輸出是一個(gè)上升速度與下降速度相等的三角波，其波形關(guān)系如下圖3所示
圖3 方波--三角波波形關(guān)系
若a點(diǎn)閉合，即比較器與積分器首尾相連，形成閉環(huán)電路，則自動(dòng)產(chǎn)生方波-三角波。
三角波的幅度為：UO2m?R2VCC
R3?RP1R3?RP1
4R2(R4?RP2)C2方波-三角波的頻率f為： f?
由以上兩式可以得到以下結(jié)論：
1.電位器RP2在調(diào)整方波-三角波的輸出頻率時(shí)，不會(huì)影響輸出波形的幅度。若要求輸出頻率的范圍較寬，可用C2改變頻率的范圍，PR2實(shí)現(xiàn)頻率微調(diào)。
2.方波的輸出幅度應(yīng)等于電源電壓+Vcc。三角波的輸出幅度應(yīng)不超過(guò)電源電壓+Vcc。電位器RP1可實(shí)現(xiàn)幅度微調(diào)，但會(huì)影響方波-三角波的頻率。
2.2 三角波—正弦波轉(zhuǎn)換電路工作原理
圖4 三角波—正弦波轉(zhuǎn)換電路
圖（4）為實(shí)現(xiàn)三角波—正弦波變換的電路。其中Rp3調(diào)節(jié)三角波的幅度，Rp4調(diào)整電路的對(duì)稱性，其并聯(lián)電阻RE2用來(lái)減小差分放大器的線性區(qū)。電容C3,C4,C5為隔直電容，C6為濾波電容，以濾除諧波分量，改善輸出波形。三角波-正弦波的變換電路主要由差分放大電路來(lái)完成。差分放大器采用單入單出方式。三角波-正弦波波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。
差分放大器傳輸特性曲線的非線性及三角波-正弦波變換原理如下圖：
圖5 三角波-正弦波變換原理
分析表明，傳輸特性曲線的表達(dá)式為：
IC2?aIE2?aI0aI0I?aI?
C1E11?eUid/UT1?e?Uid/UT上式中：a?IC/IE?1；I0—差分放大器的恒定電流；
UT—溫度的電壓當(dāng)量，當(dāng)室溫為25℃時(shí)，UT≈26mV。
如果Uid為三角波，設(shè)表達(dá)式為
UidT???4Um?T?0?t?t?????T?4?2??????
??4Um?t?3T?T?????t?T???4???T?2?式中：Um—三角波的幅度；T—三角波的周期。
為使輸出波形更接近正弦波，由圖5可知：（1）傳輸特性曲線越對(duì)稱，線性區(qū)越窄越好；
（2）三角波的幅度Um應(yīng)正好使晶體管接近飽和區(qū)或截止區(qū)。
3.總電路圖
整個(gè)設(shè)計(jì)電路如圖6所示：
圖6 方波—三角波—正弦波函數(shù)信號(hào)發(fā)生器
四、電路的參數(shù)選擇與電路仿真
本課題采用Multisim 7作為仿真軟件。
Multisim是Interactive Image Technologies(Electronics Workbench)公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。NI Multisim軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強(qiáng)大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對(duì)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。
Multisim 7通過(guò)直觀的電路圖捕捉環(huán)境, 輕松設(shè)計(jì)電路；通過(guò)交互式SPICE仿真, 迅速了解電路行為；借助高級(jí)電路分析, 理解基本設(shè)計(jì)特征；本課題使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對(duì)電路行為進(jìn)行仿真。
1.方波--三角波部分
參數(shù)選擇：取才C2=0.47μ
F，C2的取值很重要，按照你電阻的值，要取相應(yīng)的值，取值不對(duì)，會(huì)直接影響到你波形輸出與否。
調(diào)節(jié)RP1和RP2，微調(diào)Rp1，使三角波的輸出幅度滿足設(shè)計(jì)要求，調(diào)節(jié)Rp2，則輸出頻率在對(duì)應(yīng)波段內(nèi)連續(xù)可變。
方波-三角波電路的仿真：
在Multisim 7中按方波-三角波轉(zhuǎn)換電路圖（圖2）接線。調(diào)節(jié)Rp1和Rp2到設(shè)定值，檢查無(wú)誤后，在正確位置接上示波器觀察輸出波形。
仿真電路圖如下：
圖7 方波—三角波仿真電路圖 2.三角波--正弦波部分
參數(shù)選擇：C4=470Μf,C5=C6=0.1μF；R6= 5.1KΩ（R6阻值只要大于5）
三角波--正弦波電路的仿真：
在Multisim 10.1中按方波-三角波轉(zhuǎn)換電路圖（圖4）接線。保證參數(shù)正確，檢查無(wú)誤后，在正確位置接上示波器觀察輸出波形。
仿真電路圖如下：
圖8 三角波—正弦波仿真電路圖
方波—三角波—正弦波函數(shù)發(fā)生器仿真電路圖如下：
圖9 方波—三角波—正弦波函數(shù)發(fā)生器仿真電路圖
五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
方波—三角波—正弦波函數(shù)發(fā)生器電路是分成兩個(gè)部分來(lái)做的，先做方波—三角波產(chǎn)生電路，再做三角波—正弦波變換電路，然后把兩張圖用線連接成一張完整的大圖。
方波—三角波產(chǎn)生電路中的C1其實(shí)可以去掉不要的，如果要用的話，取值要比較小，這樣才不會(huì)影響電路。我的RP2的阻值是200Ω，開(kāi)始設(shè)置的C2是0.1μF，但是總是出不來(lái)波形，后來(lái)老師說(shuō)，C2的值太小了。經(jīng)過(guò)我多次的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)0.47μF是最為合適的。最后還要調(diào)節(jié)RP1和RP2，確保頻率范圍為10Hz～500Hz。
三角波—正弦波變換電路中C1=470μF，C5=C6=0.1μF，R6=5.1KΩ。R6開(kāi)始設(shè)的值是3.3KΩ，然后仿真就是沒(méi)有波形出來(lái)，問(wèn)了同學(xué)，研究了一會(huì)兒，也才知道，R6的阻值必須要大于5KΩ，這樣之后才有波形出來(lái)了。最后還是一樣的，調(diào)節(jié)Rb1,，測(cè)試頻率范圍。
最后當(dāng)兩張圖連在一起之后，不僅要看波形，還要測(cè)試輸出電壓：方波Up-p<=24V,三角波Up-p>10V,正弦波U>1.5V。當(dāng)一切要求都滿足之后，所有的函數(shù)發(fā)生器設(shè)計(jì)就完成了。
像做這種實(shí)驗(yàn)，要的必須是耐心，還有朋友的幫助，老師的指導(dǎo)，必須做到齊心協(xié)力，否則成功的幾率是非常小的。
附錄1：電路原理圖
附錄二：元器件清單
直流穩(wěn)壓電源：一臺(tái) 低頻信號(hào)發(fā)生器：一臺(tái) 低頻毫伏表：一臺(tái) 雙蹤示波器：一臺(tái) 萬(wàn)用表：一塊 晶體管圖示儀：一臺(tái) 失真度測(cè)試儀：一臺(tái) 電阻：100Ω：1個(gè)
1KΩ：2個(gè)
2KΩ：2個(gè)
3.3KΩ：1個(gè)
5.1KΩ：3個(gè)
10KΩ：3個(gè)
KΩ:2個(gè) 滑動(dòng)變阻器：47KΩ：2個(gè)
200KΩ：一個(gè)
1KΩ：一個(gè) 電容：0.1μF：兩個(gè)
0.47μF：一個(gè)
10μF：一個(gè)
470μF：一個(gè)
三極管3DG6:四個(gè) 雙運(yùn)放358：一只
第二篇：函數(shù)信號(hào)發(fā)生器論文
函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)與制作
系別：電子工程系 專業(yè)：應(yīng)用電子技術(shù) 屆：XX屆 姓名：XXX 摘 要
本系統(tǒng)以ICL8038集成塊為核心器件，制作一種函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，制作成本較低。適合學(xué)生學(xué)習(xí)電子技術(shù)測(cè)量使用。ICL8038是一種具有多種波形輸出的精密振蕩集成電路，只需要個(gè)別的外部元件就能產(chǎn)生從0.001Hz～30KHz的低失真正弦波、三角波、矩形波等脈沖信號(hào)。輸出波形的頻率和占空比還可以由電流或電阻控制。另外由于該芯片具有調(diào)制信號(hào)輸入端，所以可以用來(lái)對(duì)低頻信號(hào)進(jìn)行頻率調(diào)制。
關(guān)鍵詞 ICL8038，波形，原理圖，常用接法
一、概述
在電子工程、通信工程、自動(dòng)控制、遙測(cè)控制、測(cè)量?jī)x器、儀表和計(jì)算機(jī)等技術(shù)領(lǐng)域，經(jīng)常需要用到各種各樣的信號(hào)波形發(fā)生器。隨著集成電路的迅速發(fā)展，用集成電路可很方便地構(gòu)成各種信號(hào)波形發(fā)生器。用集成電路實(shí)現(xiàn)的信號(hào)波形發(fā)生器與其它信號(hào)波形發(fā)生器相比，其波形質(zhì)量、幅度和頻率穩(wěn)定性等性能指標(biāo)，都有了很大的提高。
二、方案論證與比較
2.1·系統(tǒng)功能分析
本設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題是信號(hào)的控制問(wèn)題，其中包括信號(hào)頻率、信號(hào)種類以及信號(hào)強(qiáng)度的控制。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們綜合考慮了以下三種實(shí)現(xiàn)方案：
2.2·方案論證
方案一∶采用傳統(tǒng)的直接頻率合成器。這種方法能實(shí)現(xiàn)快速頻率變換，具有低相位噪聲以及所有方法中最高的工作頻率。但由于采用大量的倍頻、分頻、混頻和濾波環(huán)節(jié)，導(dǎo)致直接頻率合成器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、成本高，而且容易產(chǎn)生過(guò)多的雜散分量，難以達(dá)到較高的頻譜純度。
方案二∶采用鎖相環(huán)式頻率合成器。利用鎖相環(huán)，將壓控振蕩器（VCO）的輸出頻率鎖定在所需要頻率上。這種頻率合成器具有很好的窄帶跟蹤特性，可以很好地選擇所需要頻率信號(hào)，抑制雜散分量，并且避免了量的濾波器，有利于集成化和小型化。但由于鎖相環(huán)本身是一個(gè)惰性環(huán)節(jié)，鎖定時(shí)間較長(zhǎng)，故頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間較長(zhǎng)。而且，由模擬方法合成的正弦波的參數(shù)，如幅度、頻率 相信都很難控制。
方案三：采用8038單片壓控函數(shù)發(fā)生器，8038可同時(shí)產(chǎn)生正弦波、方波和三角波。改變8038的調(diào)制電壓，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控調(diào)節(jié)，其振蕩范圍為0.001Hz～300KHz。
三、系統(tǒng)工作原理與分析
3.1、ICL8038的應(yīng)用
ICL8038是精密波形產(chǎn)生與壓控振蕩器，其基本特性為：可同時(shí)產(chǎn)生和輸出正弦波、三角波、鋸齒波、方波與脈沖波等波形；改變外接電阻、電容值可改變，輸出信號(hào)的頻率范圍可為0.001Hz～300KHz；正弦信號(hào)輸出失真度為1%；三角波輸出的線性度小于0.1%；占空比變化范圍為2%～98%；外接電壓可以調(diào)制或控制輸出信號(hào)的頻率和占空比（不對(duì)稱度）；頻率的溫度穩(wěn)定度（典型值）為120*10-6（ICL8038ACJD）～250*10-6（ICL8038CCPD）；對(duì)于電源，單電源（V+）：+10～+30V，雙電源（+V）（V-）：±5V～±15V。圖1-2是管腳排列圖，圖1-2是功能框圖。8038采用DIP-14PIN封裝，管腳功能如表1-1所示。
3.2、ICL8038內(nèi)部框圖介紹
函數(shù)發(fā)生器ICL8038的電路結(jié)構(gòu)如圖虛線框內(nèi)所示（圖1-1），共有五個(gè)組成部分。兩個(gè)電流源的電流分別為IS1和IS2，且IS1=I，IS2=2I；兩個(gè)電壓比較器Ⅰ和Ⅱ的閾值電壓分別為 和，它們的輸入電壓等于電容兩端的電壓uC，輸出電壓分別控制RS觸發(fā)器的S端和 端；RS觸發(fā)器的狀態(tài)輸出端Q和 用來(lái)控制開(kāi)關(guān)S，實(shí)現(xiàn)對(duì)電容C的充、放電；充點(diǎn)電流Is1、Is2的大小由外接電阻決定。當(dāng)Is1=Is2時(shí)，輸出三角波，否則為矩尺波。兩個(gè)緩沖放大器用于隔離波形發(fā)生電路和負(fù)載，使三角波和矩形波輸出端的輸出電阻足夠低，以增強(qiáng)帶負(fù)載能力；三角波變正弦波電路用于獲得正弦波電壓。
3.3、內(nèi)部框圖工作原理
★當(dāng)給函數(shù)發(fā)生器ICL8038合閘通電時(shí)，電容C的電壓為0V，根據(jù)電壓比較器的電壓傳輸特性，電壓比較器Ⅰ和Ⅱ的輸出電壓均為低電平；因而RS觸發(fā)器的，輸出Q=0，；
★使開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，電流源IS1對(duì)電容充電，充電電流為
IS1=I
因充電電流是恒流，所以，電容上電壓uC隨時(shí)間的增長(zhǎng)而線性上升。
★當(dāng)上升為VCC/3時(shí)，電壓比較器Ⅱ輸出為高電平，此時(shí)RS觸發(fā)器的，S=0時(shí)，Q和 保持原狀態(tài)不變。
★一直到上升到2VCC/3時(shí)，使電壓比較器Ⅰ的輸出電壓躍變?yōu)楦唠娖?，此時(shí)RS觸發(fā)器的 時(shí)，Q=1時(shí)，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)S閉合，電容C開(kāi)始放電，放電電流為IS2-IS1=I因放電電流是恒流，所以，電容上電壓uC隨時(shí)間的增長(zhǎng)而線性下降。
起初，uC的下降雖然使RS觸發(fā)的S端從高電平躍變?yōu)榈碗娖?，但，其輸出不變?/p>
★一直到uC下降到VCC/3時(shí)，使電壓比較器Ⅱ的輸出電壓躍變?yōu)榈碗娖剑藭r(shí)，Q=0，使得開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，電容C又開(kāi)始充電，重復(fù)上述過(guò)程，周而復(fù)始，電路產(chǎn)生了自激振蕩。
由于充電電流與放電電流數(shù)值相等，因而電容上電壓為三角波，Q和 為方波，經(jīng)緩沖放大器輸出。三角波電壓通過(guò)三角波變正弦波電路輸出正弦波電壓。
結(jié)論：改變電容充放電電流，可以輸出占空比可調(diào)的矩形波和鋸齒波。但是，當(dāng)輸出不是方波時(shí)，輸出也得不到正弦波了。
3.4、方案電路工作原理（見(jiàn)圖1-7）
當(dāng)外接電容C可由兩個(gè)恒流源充電和放電，電壓比較器Ⅰ、Ⅱ的閥值分別為總電源電壓（指+Vcc、-VEE）的2/3和1/3。恒流源I2和I1的大小可通過(guò)外接電阻調(diào)節(jié)，但必須I2＞I1。當(dāng)觸發(fā)器的輸出為低電平時(shí)，恒流源I2斷開(kāi)，恒流源I1給C充電，它的兩端電壓UC隨時(shí)間線性上升，當(dāng)達(dá)到電源電壓的確2/3時(shí)，電壓比較器I的輸出電壓發(fā)生跳變，使觸發(fā)器輸出由低電平變?yōu)楦唠娖剑懔髟碔2接通，由于I2＞I1（設(shè) I2=2I1），I2將加到C上進(jìn)行反充電，相當(dāng)于C由一個(gè)凈電流I放電，C兩端的電壓UC又轉(zhuǎn)為直線下降。當(dāng)它下降到電源電壓的1/3時(shí)，電壓比較器Ⅱ輸出電壓便發(fā)生跳變，使觸發(fā)器輸出為方波，經(jīng)反相緩沖器由引腳9輸出方波信號(hào)。C上的電壓UC，上升與下降時(shí)間相等（呈三角形），經(jīng)電壓跟隨器從引腳3輸出三角波信號(hào)。將三角波變?yōu)檎也ㄊ墙?jīng)過(guò)一個(gè)非線性網(wǎng)絡(luò)（正弦波變換器）而得以實(shí)現(xiàn)，在這個(gè)非線性網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)三角波的兩端變?yōu)槠交恼也?，?腳輸出。
其中K1為輸出頻段選擇波段開(kāi)關(guān)，K2為輸出信號(hào)選擇開(kāi)關(guān)，電位器W1為輸出頻率細(xì)調(diào)電位器，電位器W2調(diào)節(jié)方波占空比，電位器W3、W4調(diào)節(jié)正弦波的非線性失真。
圖1-1
3.5、兩個(gè)電壓比較器的電壓傳輸特性如圖1-4所示。
圖1-4
3.6、常用接法
如圖（1-2）所示為ICL8038的引腳圖，其中引腳8為頻率調(diào)節(jié)（簡(jiǎn)稱為調(diào)頻）電壓輸入端，電路的振蕩頻率與調(diào)頻電壓成正比。引腳7輸出調(diào)頻偏置電壓，數(shù)值是引腳7與電源+VCC之差，它可作為引腳8的輸入電壓。如圖（1-5）所示為ICL8038最常見(jiàn)的兩種基本接法，矩形波輸出端為集電極開(kāi)路形式，需外接電阻RL至+VCC。在圖(a)所示電路中，RA和RB可分別獨(dú)立調(diào)整。在圖(b)所示電路中，通過(guò)改變電位器RW滑動(dòng)的位置來(lái)調(diào)整RA和RB的數(shù)值。
圖1-5
當(dāng)RA=RB時(shí)，各輸出端的波形如下圖(a)所示，矩形波的占空比為50％，因而為方波。當(dāng)RA≠RB時(shí)，矩形波不再是方波，引腳2輸出也就不再是正弦波了，圖(b)所示為矩形波占空比是15%時(shí)各輸出端的波形圖。根據(jù)ICL8038內(nèi)部電路和外接電阻可以推導(dǎo)出占空比的表達(dá)式為
故RA<2RB。
為了進(jìn)一步減小正弦波的失真度，可采用如圖（1-6）所示電路，電阻20K與電位器RW2用來(lái)確定8腳的直流電壓V8，通常取V8≥2/3Vcc。V8越高，Ia、Ib越小，輸出頻率越低，反之亦然。RW2可調(diào)節(jié)的頻率范圍為20HZ20~KHZ。V8還可以由7腳提供固定電位，此時(shí)輸出頻率f0僅有Ra、Rb及10腳電容決定，Vcc采用雙對(duì)電源供電時(shí)，輸出波形的直流電平為零，采用單對(duì)電源供電時(shí)，輸出波形的直流電平為Vcc/2。兩個(gè)100kΩ的電位器和兩個(gè)10kΩ電阻所組成的電路，調(diào)整它們可使正弦波失真度減小到0.5%。在RA和RB不變的情況下，調(diào)整RW2可使電路振蕩頻率最大值與最小值之比達(dá)到100:1。在引腳8與引腳6之間直接加輸入電壓調(diào)節(jié)振蕩頻率，最高頻率與最低頻率之差可達(dá)1000:1。
3.7、實(shí)際線路分析
可在輸出增加一塊LF35雙運(yùn)放，作為波形放大與阻抗變換，根據(jù)所選擇的電路元器件值，本電路的輸出頻率范圍約10HZ～20KHZ；幅度調(diào)節(jié)范圍：正弦波為0～12V，三角波為0～20V，方波為0～24V。若要得到更高的頻率，還可改變?nèi)龣n電容的值。
圖1-6
表 1-1 ISL8038管腳功能
管 腳 符 號(hào) 功 能
1，12 SINADJ1，SINADJ2 正弦波波形調(diào)整端。通常SINADJ1開(kāi)路或接直流電壓，SINADJ2接電阻REXT到V-，用以改善正弦波波形和減小失真。SINOUT 正弦波輸出TRIOUT 三角波輸出
4，5 DFADJ1，DFADJ2 輸出信號(hào)重復(fù)頻率和占空比（或波形不對(duì)稱度）調(diào)節(jié)端。通常DFADJ1端接電阻RA到V+，DFADJ2端接RB到V+，改變阻值可調(diào)節(jié)頻率和占空比。V+ 正電源 FMBIAS 調(diào)頻工作的直流偏置電壓FMIN 調(diào)頻電壓輸入端SQOUT 方波輸出 C 外接電容到V-端，用以調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的頻率與占空比V-負(fù)電源端或地
13，14 NC 空腳
四、制作印刷電路板
首先，按圖制作印刷電路板，注意不能有斷線和短接，然后，對(duì)照原理圖和印刷電路板的元件而進(jìn)行元件的焊接?？筛鶕?jù)自己的習(xí)慣并遵循合理的原則，將面板上的元器件安排好，盡量使連接線長(zhǎng)度減少，變壓器遠(yuǎn)離輸出端。再通電源進(jìn)行調(diào)試，調(diào)整分立元件振蕩電路放大元件的工作點(diǎn)，使之處于放大狀態(tài)，并滿足振幅起振條件。仔細(xì)檢查反饋條件，使之滿足正反饋條件，從而滿足相位起振條件。
制作完成后，應(yīng)對(duì)整機(jī)進(jìn)行調(diào)試。先測(cè)量電源支流電壓，確保無(wú)誤后，插上集成快，裝好連接線?？梢杂檬静ㄆ饔^察波形發(fā)出的相應(yīng)變化，幅度的大小和頻率可以通過(guò)示波器讀出。
五、系統(tǒng)測(cè)試及誤差分析
5.1、測(cè)試儀器
雙蹤示波器 YB4325(20MHz)、萬(wàn)用表。
5.2、測(cè)試數(shù)據(jù)
基本波形的頻率測(cè)量結(jié)果
頻率/KHz
正弦波 預(yù)置 0.01 0.02 2 20 50 100
實(shí)測(cè) 0.0095 0.0196 2.0003 20.0038 50.00096 100.193 方波 預(yù)置 0.01 0.02 2 20 50
實(shí)測(cè) 0.095 0.0197 1.0002 2.0004 20.0038 三角波 預(yù)置 0.01 0.02 1 2 20 100
實(shí)測(cè) 0.0095 0.0196 1.0002 2.0004 20.0038 100.0191 5.3、誤差分析及改善措施
正弦波失真。調(diào)節(jié)R100K電位器RW4，可以將正弦波的失真減小到1%，若要求獲得接近0.5%失真度的正弦波時(shí)，在6腳和11腳之間接兩個(gè)100K電位器就可以了。
輸出方波不對(duì)稱，改變RW3阻值來(lái)調(diào)節(jié)頻率與占空比，可獲得占空比為50%的方波，電位器RW3與外接電容C一起決定了輸出波形的頻率，調(diào)節(jié)RW3可使波形對(duì)稱。
沒(méi)有振蕩。是10腳與11腳短接了，斷開(kāi)就可以了
產(chǎn)生波形失真，有可能是電容管腳太長(zhǎng)引起信號(hào)干擾，把管腳剪短就可以解決此問(wèn)題。也有可能是因?yàn)?030功率太大發(fā)熱導(dǎo)致波形失真，加裝上散熱片就可以了。
5.4、調(diào)試結(jié)果分析
輸出正弦波不失真頻率。由于后級(jí)運(yùn)放上升速率的限制，高頻正弦波（f>70KHz）產(chǎn)生失真。輸出可實(shí)現(xiàn)0.2V步進(jìn)，峰-峰值擴(kuò)展至0～26V。
圖1-2
圖 1?7
六、結(jié)論
通過(guò)本篇論文的設(shè)計(jì)，使我們對(duì)ICL8038的工作原理有了本質(zhì)的理解，掌握了ICL8038的引腳功能、工作波形等內(nèi)部構(gòu)造及其工作原理。利用ICL8038制作出來(lái)的函數(shù)發(fā)生器具有線路簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，功能完備?？奢敵稣也?、方波、三角波，輸出波形穩(wěn)定清晰，信號(hào)質(zhì)量好，精度高。系統(tǒng)輸出頻率范圍較寬且經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
七、參考文獻(xiàn)
【1】謝自美《電子線路設(shè)計(jì).實(shí)驗(yàn).測(cè)試（第三版）》武漢：華中科技大學(xué)出版社。2000年7月
【2】楊幫文《新型集成器件家用電路》北京：電子工業(yè)出版社，2002.8
【3】第二屆全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽組委會(huì)。全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品選編。北京：北京理工大學(xué)出版社，1997.【4】李炎清《畢業(yè)論文寫(xiě)作與范例》廈門：廈門大學(xué)出版社。2006.10
【5】潭博學(xué)、苗江靜《集成電路原理及應(yīng)用》北京：電子工業(yè)出版社。2003.9 【6】陳梓城《家用電子電路設(shè)計(jì)與調(diào)試》北京：中國(guó)電力出版社。2006
第三篇：函數(shù)信號(hào)發(fā)生器課程設(shè)計(jì)
一 緒論
1.1 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的應(yīng)用意義
函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動(dòng)產(chǎn)生正弦波、三角波、方波及鋸齒波、階梯波等電壓波形的電路或儀器。根據(jù)用途不同，有產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器，使用的器件可以是分立器件也可以是集成電路。為進(jìn)一步掌握電路的基本理論及實(shí)驗(yàn)調(diào)試技術(shù)，本課題采用有集成運(yùn)算放大器與晶體差分放大器共同組成的方波—三角波—正弦波函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)方法。具體方法是由比較器和積分器組成方波—三角波產(chǎn)生電路，比較器輸出的方波經(jīng)積分器得到三角波，三角波到正弦波的變換電路主要由差分放大器來(lái)完成。差分放大器具有工作點(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別是作為直流放大器時(shí)，可以有效地抑制零點(diǎn)漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。
通過(guò)此次設(shè)計(jì)，我們能將理論知識(shí)很好的應(yīng)用于實(shí)踐，不僅鞏固了書(shū)本上的理論知識(shí)，而且鍛煉了我們獨(dú)立查閱資料、設(shè)計(jì)電路、獨(dú)立思考的能力
1.2設(shè)計(jì)任務(wù)
設(shè)計(jì)能產(chǎn)生方波、三角波、正弦波的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器電路
1.3設(shè)計(jì)要求
1）輸出各種波形工作頻率范圍：10—100Hz,100—1KHz,1K—10KHz。
2)輸出電壓：正弦波U=3V , 三角波U=5V , 方波U=14V。3)波形特征：幅度連續(xù)可調(diào)，線性失真小。
4)選擇電路方案，完成對(duì)確定方案電路的設(shè)計(jì);計(jì)算電路元件參數(shù)與元件選擇、并畫(huà)出各部分原理圖，闡述基本原理。
1.4設(shè)計(jì)方案
函數(shù)信號(hào)發(fā)生器是是由基礎(chǔ)的非正弦信號(hào)發(fā)生電路和正弦波形發(fā)生電路組合而成。由運(yùn)算放大器單路及分立元件構(gòu)成，方波——三角波——正弦波函數(shù)信號(hào)發(fā)生器一般基本組成框圖如圖1所示。
圖1 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器框圖
1、方波—三角波—正弦波信號(hào)發(fā)生器電路有運(yùn)算放大器及分立元件構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。他利用比較器產(chǎn)生方波輸出，方波通過(guò)積分產(chǎn)生三角波輸出，三角波通過(guò)差分放大電路產(chǎn)生正弦波輸出。
2、利用差分放大電路實(shí)現(xiàn)三角波—正弦波的變換
波形變換原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性，波形變換過(guò)程如圖2所示
圖 2 三角波和正弦波得轉(zhuǎn)換示意圖
由圖2可以看出，傳輸特性曲線越對(duì)稱，線性區(qū)域越窄越好；三角波的幅度Uim應(yīng)正好使晶體接近飽和區(qū)域或者截至區(qū)域。
二
函數(shù)信號(hào)發(fā)生器各單元電路的設(shè)計(jì)
2.1方波產(chǎn)生電路圖及元件參數(shù)的確定
2.1.1 方波產(chǎn)生電路 如圖3所示
圖 3 方波發(fā)生電路
2.1.2 元件參數(shù)的確定
圖3中U2構(gòu)成同相輸入遲滯比較器電路，用于產(chǎn)生輸出方波。可變電容C1具有調(diào)頻作用，可用于調(diào)節(jié)方波的頻率。使產(chǎn)生的頻率范圍在10~~100Hz。方波振蕩周期
T = 2 R1 C1 ln(1+2R4/R3)。
C1的值可以改變電 R1=7K，R3=7K，R4=7K。
振蕩頻率 f = 1/T?？梢?jiàn)，f與C1成反比，調(diào)整電容路的振蕩頻率。圖中穩(wěn)壓管 D1 D2 為調(diào)整方波幅值，UP-P = D1 +D2。
2.2方波—三角波轉(zhuǎn)換電路圖及元件參數(shù)確定
2.2.1 方波—三角波轉(zhuǎn)換電路 如圖 4 所示
圖 4 方波-三角波電路圖
2.2.2 方波→三角波的參數(shù)確定
圖4中U2構(gòu)成同相輸入遲滯比較器電路，用于產(chǎn)生輸出方波。可變電容C1具有調(diào)頻作用，可用于調(diào)節(jié)方波的頻率。運(yùn)算放大器U1與電阻R5及電容C2構(gòu)成積分電路，用于將U2電路輸出的方波作為輸入，產(chǎn)生輸出三角波。
圖中R6在調(diào)整方波—三角波的輸出頻率時(shí)，不會(huì)影響輸出波形的幅度。若要求三角波的幅值，可以調(diào)節(jié)可變電容C2。
三角波部分參數(shù)設(shè)定如下：
對(duì)于輸出三角波 其振蕩周期
T =(4 R5 R6 C2)/ R3，f = 1/T。而要調(diào)整輸出三角波的振幅，則需要調(diào)整可變電容C2的值。以使三角波UP-P = 5V。
2.3正弦波參數(shù)電路及元件參數(shù)確定
2.3.1 正弦波參數(shù)電路 如圖 5 所示
圖 5 三角波-正弦波電路圖
2.3.2正弦波的參數(shù)確定
.改變輸入頻率，是電路中的頻率一定時(shí)三角波頻率為固定或變化范圍很小。加入低通濾波器，而將三角波轉(zhuǎn)化為正弦波。在圖5中當(dāng)改變輸入頻率后，三角波與正弦波的幅度將發(fā)生相應(yīng)改變。由于
振蕩周期
T =(4 R5 R6 C2)/ R3，C2為調(diào)節(jié)三角波的幅度使UP-P = 5V，R10調(diào)節(jié)輸出正弦波得幅值UP-P = 3V。三角波→正弦波的變換主要用差分放大器來(lái)完成。差分放大器具有工作點(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別是做直流放大器時(shí)，可以有效的抑制零點(diǎn)漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性的非線性。
2.4方波-三角波-正弦波函數(shù)發(fā)生器整體電路圖
根據(jù)以上設(shè)計(jì)，畫(huà)出方波-三角波-正弦波函數(shù)發(fā)生器電路圖如圖 6 所示。
圖 6
方波-三角-正弦波函數(shù)發(fā)生器電路圖
3、電路的仿真調(diào)試
3.1 利用Multisim軟件畫(huà)出電路圖，模擬電路結(jié)果，觀察各波形的輸出。
3.1.1 方波、三角波產(chǎn)生電路的仿真波形如圖7所示
圖7 方波、三角波仿真圖形
3.1.2 方波—三角波轉(zhuǎn)換電路的仿真 如圖 8 所示
圖 8 方波—三角波仿真圖形
3.1.3三角波—正弦波轉(zhuǎn)換電路仿真
圖
三角波—正弦波仿真圖形
3.1.4 方波—三角波—正弦波轉(zhuǎn)換電路仿真
圖
方波—三角波—正弦波仿真圖形
3.1.4結(jié)果分析
輸出電壓
方波信號(hào)接入示波器仿真，調(diào)節(jié)C1，得方波峰峰Vpp=14 V；撤除方波信號(hào)并接入三角波信號(hào)，調(diào)節(jié)C2，測(cè)得三角波峰峰值Upp=5 V；將正弦波信號(hào)接入示波器，調(diào)節(jié)R10，測(cè)得正弦波峰峰值Upp=3V。
第四篇：函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)
函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)與要求
⑴ 設(shè)計(jì)并制作能產(chǎn)生正弦波、矩形波（方波）和三角波（鋸齒波）的函數(shù)發(fā)生器，本信號(hào)發(fā)生器可以考慮用專用集成芯片（如5G8038等）為核心實(shí)現(xiàn)。⑵ 信號(hào)頻率范圍： 1Hz∽100kHz；
⑶ 頻率控制方式：
① 手控通過(guò)改變RC參數(shù)實(shí)現(xiàn)；
② 鍵控通過(guò)改變控制電壓實(shí)現(xiàn)；
③ 為能方便地實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)節(jié)，建議將頻率分檔；
⑷ 輸出波形要求
① 方波上升沿和下降沿時(shí)間不得超過(guò)200nS，占空比在48%∽50%之間；② 非線性誤差≤2%；
③ 正弦波諧波失真度≤2%；
⑸ 輸出信號(hào)幅度范圍：0∽20V；
⑹ 信號(hào)源輸出阻抗：≤1Ω；
⑺ 應(yīng)具有輸出過(guò)載保護(hù)功能；
⑻ 具有數(shù)字顯示輸出信號(hào)頻率和電壓幅值功能。
第五篇：8255LCD函數(shù)信號(hào)發(fā)生器解析
課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告
課
程
名
稱
51單片機(jī)
課
程
題
目
基于8255的LCD顯示函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)
專
業(yè)
通信工程
班
級(jí)
學(xué)
號(hào)
姓
名
同
組
人
指
導(dǎo)
單
位
南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院
指
導(dǎo)
教
師
林建中
第一部分 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?/p>
1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
⑴掌握Proteus對(duì)MCS51單片機(jī)的仿真 ⑵學(xué)習(xí)匯編語(yǔ)言以及C語(yǔ)言在51編程上的使用 ⑶掌握使用Keil軟件對(duì)51單片機(jī)編程
根據(jù)提供的參考工程，在 Proteus平臺(tái)自己重新畫(huà)出實(shí)驗(yàn)所需要的電氣原理圖，并在此基礎(chǔ)上編寫(xiě)相對(duì)應(yīng)的程序，實(shí)現(xiàn)其功能，學(xué)習(xí)Proteus軟件的使用，其中包括原理圖器件的選取、原理圖的電氣連接、程序的編寫(xiě)編譯以及運(yùn)行，并能查出其錯(cuò)誤等。
2、實(shí)驗(yàn)設(shè)備
硬件：微機(jī)（WindowsXP）
軟件：Proteus 7.4 sp3，Keil uVersion 3
3、實(shí)驗(yàn)基本要求
基本要求：
⑴用存儲(chǔ)器或算法得到信源。
⑵用DA轉(zhuǎn)換器輸出一函數(shù)信號(hào)（正弦、方波、三角、鋸齒等，頻率1000Hz），可以用
示波器進(jìn)行波形觀察。
⑶用LCD顯示輸出參數(shù)。⑷用功能鍵切換各信號(hào)的輸出。動(dòng)態(tài)顯示格式： 自定
第二部分 實(shí)驗(yàn)工具及實(shí)驗(yàn)器件
1、Proteus 以及 Keil 軟件的介紹
Proteus 是英國(guó) Labcenter 公司開(kāi)發(fā)的電路及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真軟件。Proteus可以 實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路、模擬電路及微控制器系統(tǒng)與外設(shè)的混合電路系統(tǒng)的電路仿真、軟件仿真、系統(tǒng)協(xié)同仿真和PCB設(shè)計(jì)等功能。Proteus是目前唯一能對(duì)各種處理器進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真、調(diào)試與測(cè)試的EDA工具，真正實(shí)現(xiàn)了在沒(méi)有目標(biāo)原型時(shí)就可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試、測(cè)試和驗(yàn)證。Proteus 軟件大大提高了企業(yè)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)效率，降低了開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。由于Proteus軟件逼真、真實(shí)的協(xié)同仿真功能，它也特別適合于作為配合單片機(jī)課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)工具。
Proteus 軟件提供了30多個(gè)元器件庫(kù)、7000余種元器件。元器件涉及電阻、電容、二極管、三極管、變壓器、繼電器、各種放大器、各種激勵(lì)器、各種微控制器、各種門電路和各種終端等。Proteus 軟件還提供有交直流電壓表、邏輯分析儀、示波器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和信號(hào)發(fā)生器等測(cè)試信號(hào)工具用于電路測(cè)試。
Keil C51是美國(guó) Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整 開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP 等操作系統(tǒng)。如果你使用C語(yǔ)言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語(yǔ)言而僅用匯編語(yǔ)言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。
應(yīng)用 Keil 進(jìn)行軟件仿真開(kāi)發(fā)的主要步驟為：編寫(xiě)源程序并保存—建立工程并添加源文件—設(shè)置工程—編譯/匯編、連接，產(chǎn)生目標(biāo)文件—程序調(diào)試。Keil 使用“工程”（Project）的概念，對(duì)工程（而不能對(duì)單一的源程序）進(jìn)行編譯/匯編、連接等操作。工程的建立、設(shè)置、編譯/匯編及連接產(chǎn)生目標(biāo)文件的方法非常易于掌握。首先選擇菜單File-New…，在源程序編輯器中輸入?yún)R編語(yǔ)言或C語(yǔ)言源程序（或選擇 File-Open…，直接打開(kāi)已用其它編輯器編輯好的源程序文檔）并保存，注意保存時(shí)必須在文件名后加上擴(kuò)展名.asm（.a51）或.c；然后選擇菜單Project-New Project…，建立新工程并保存（保存時(shí)無(wú)需加擴(kuò)展名，也可加上擴(kuò)展名.uv2）；工程保存后會(huì)立即彈出一個(gè)設(shè)備選擇對(duì)話框，選擇CPU后點(diǎn)確定返回主界面。這時(shí)工程管理窗口的文件頁(yè)（Files）會(huì)出現(xiàn)“Target1”，將其前面+號(hào)展開(kāi)，接著選擇Source Group1，右擊鼠標(biāo)彈出快捷菜單，選擇“Add File to Group‘Source Group1’”，出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框，要求尋找并加入源文件（在加入一個(gè)源文件后，該對(duì)話框不會(huì)消失，而是等待繼續(xù)加入其它文件）。加入文件后點(diǎn)close返回主界面，展開(kāi)“Source Group1”前面+號(hào)，就會(huì)看到所加入的文件，雙擊文件名，即可打開(kāi)該源程序文件。緊接著對(duì)工程進(jìn)行設(shè)置，選擇工程 管理窗口的Target1，再選擇Project-Option for Target‘Target1’（或點(diǎn)右鍵彈出快捷菜單再選擇該選項(xiàng)），打開(kāi)工程屬性設(shè)置對(duì)話框，共有8個(gè)選項(xiàng)卡，主要設(shè)置工作包括在Target選項(xiàng)卡中設(shè)置晶振頻率、在Debug選項(xiàng)卡中設(shè)置實(shí)驗(yàn)仿真板等，如要寫(xiě)片，還必須在Output選項(xiàng)卡中選中“Creat Hex Fi”；其它選項(xiàng)卡內(nèi)容一般可取默認(rèn)值。工程設(shè)置后按F7鍵（或點(diǎn)擊編譯工具欄上相應(yīng)圖標(biāo)）進(jìn)行編譯/匯編、連接以及產(chǎn)生目標(biāo)文件。
成功編譯/匯編、連接后，選擇菜單Debug-Start/Stop Debug Session（或按Ctrl+F5鍵）進(jìn)入程序調(diào)試狀態(tài)，Keil 提供對(duì)程序的模擬調(diào)試功能，內(nèi)建一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真CPU以模擬執(zhí)行程序。Keil 能以單步執(zhí)行（按 F11或選擇 Debug-Step）、過(guò)程單步執(zhí)行（按F10或選擇 Debug-Step Over）、全速執(zhí)行等多種運(yùn)行方式進(jìn)行程序調(diào)試。如果發(fā)現(xiàn)程序有錯(cuò)，可采用在線匯編功能對(duì)程序進(jìn)行在線修改（Debug-Inline Assambly…），不必執(zhí)行先退出調(diào)試環(huán)境、修改源程序、對(duì)工程重新進(jìn)行編譯/匯編和連接、然后再次進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)的步驟。對(duì)于一些必須滿足一定條件（如按鍵被按下等）才能被執(zhí)行的、難以用單步執(zhí)行方式進(jìn)行調(diào)試的程序行，可采用斷點(diǎn)設(shè)置的方法處理（Debug-Insert/Remove Breakpoint 或 Debug-Breakpoints…等）。在模擬調(diào)試程序后，還須通過(guò)編程器將.hex 目標(biāo)文件燒寫(xiě)入單片機(jī)中才能觀察目標(biāo)樣機(jī)真實(shí)的運(yùn)行狀況。在PROTEUS繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件：*.HEX，可以在 PROTEUS 的原理圖中看到模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過(guò)程。2、51單片機(jī)AT89C51 51單片機(jī)是對(duì)目前所有兼容Intel 8031指令系統(tǒng)的單片機(jī)的統(tǒng)稱。該系列單片機(jī)的始祖是Intel的8031單片機(jī),后來(lái)隨著Flash rom技術(shù)的發(fā)展，8031單片機(jī)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，成為目前應(yīng)用最廣泛的8位單片機(jī)之一，其代表型號(hào)是ATMEL公司的AT89系列，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)之中。目前很多公司都有51系列的兼容機(jī)型推出，在目前乃至今后很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)將占有大量市場(chǎng)。51單片機(jī)是基礎(chǔ)入門的一個(gè)單片機(jī)，還是應(yīng)用最廣泛的一種。需要注意的是52系列的單片機(jī)一般不具備自編程能力。當(dāng)前常用的51系列單片機(jī)主要產(chǎn)品有：
*Intel的：80C31、80C51、87C51、80C32、80C52、87C52 等； *ATMEL的：89C51、89C52、89C2051 等；
AT89C51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)為： 單一+5V電源供電；
CPU：由運(yùn)算和控制邏輯組成，同時(shí)還包括中斷系統(tǒng)和部分外部特殊功能寄存器；
RAM：用以存放可以讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)；
ROM：用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格；
I/O口：四個(gè)8位并行I/O口，既可用作輸入，也可用作輸出；
T/C：兩個(gè)定時(shí)/記數(shù)器，既可以工作在定時(shí)模式，也可以工作在記數(shù)模式；
五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)：
一對(duì)全雙工UART（通用異步接收發(fā)送器）的串行I/O口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單片機(jī)與微機(jī)之間的串行通信；
片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，石英晶體和微調(diào)電容需要外接。
2、D/A轉(zhuǎn)換集成芯片DAC0832 DAC0832是8分辨率的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片，與微處理器完全兼容。這個(gè)DA芯片以其價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點(diǎn)，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。它由8位輸入鎖存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。
D0～D7：8位數(shù)據(jù)輸入線，TTL電平，有效時(shí)間應(yīng)大于90ns(否則鎖存器的數(shù)據(jù)會(huì)出錯(cuò))；
ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號(hào)輸入線，高電平有效；
CS：片選信號(hào)輸入線（選通數(shù)據(jù)鎖存器），低電平有效；
WR1：數(shù)據(jù)鎖存器寫(xiě)選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的邏輯組合產(chǎn)生LE1，當(dāng)LE1為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存器狀態(tài)隨輸入數(shù)據(jù)線變換，LE1的負(fù)跳變時(shí)將輸入數(shù)據(jù)鎖存；
XFER：數(shù)據(jù)傳輸控制信號(hào)輸入線，低電平有效，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效；
WR2：DAC寄存器選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效。由WR2、XFER的邏輯組合產(chǎn)生LE2，當(dāng)LE2為高電平時(shí)，DAC寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變化，LE2的負(fù)跳變時(shí)將數(shù)據(jù)鎖存器的內(nèi)容打入DAC寄存器并開(kāi)始D/A轉(zhuǎn)換。
IOUT1：電流輸出端1，其值隨DAC寄存器的內(nèi)容線性變化；
IOUT2：電流輸出端2，其值與IOUT1值之和為一常數(shù)； Rfb：反饋信號(hào)輸入線，改變Rfb端外接電阻值可調(diào)整轉(zhuǎn)換滿量程精度；
Vcc：電源輸入端，Vcc的范圍為+5V～+15V；
VREF：基準(zhǔn)電壓輸入線，VREF的范圍為-10V～+10V；
AGND：模擬信號(hào)地
DGND：數(shù)字信號(hào)地
3、可編程并行I/O接口芯片8255A 8255是Intel公司生產(chǎn)的可編程并行I/O接口芯片，有3個(gè)8位并行I/O口。具有3個(gè)通道3種工作方式的可編程并行接口芯片（40引腳）其各口功能可由軟件選擇，使用靈活，通用性強(qiáng)。8255可作為單片機(jī)與多種外設(shè)連接時(shí)的中間接口電路。
8255作為主機(jī)與外設(shè)的連接芯片，必須提供與主機(jī)相連的3個(gè)總線接口，即數(shù)據(jù)線、地址線、控制線接口。同時(shí)必須具有與外設(shè)連接的接口A、B、C口。由于8255可編程，所以必須具有邏輯控制部分，因而8255內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為3個(gè)部分：與CPU連接部分、與外設(shè)連接部分、控制部分。
特點(diǎn)：
（1）一個(gè)并行輸入/輸出的LSI芯片，多功能的I/O器件，可作為CPU總線與外圍的接口。
（2）具有24個(gè)可編程設(shè)置的I/O口，即3組8位的I/O口為PA口，PB口和 PC口。它們又可分為兩組12位的I/O口，A組包括A口及C口(高4位，PC4~PC7)，B組包括B口及C口(低4位，PC0~PC3)。A組可設(shè)置為基本的I/O口，閃控(STROBE)的I/O閃控式，雙向 I/O3種模式；B組只能設(shè)置為基本I/O或閃控式I/O兩種模式，而這些操作模式完全由控制寄存器的控制字決定。
RESET：復(fù)位輸入線，當(dāng)該輸入端處于高電平時(shí)，所有內(nèi)部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有 I/O 口均被置成輸入方式。CS：芯片選擇信號(hào)線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí)，即/CS=0 時(shí)，表示芯片被選中，允許8255與CPU進(jìn)行通訊；/CS=1 時(shí)，8255無(wú)法與CPU做數(shù)據(jù)傳輸。
RD：讀信號(hào)線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí)，即/RD=0 且/CS=0 時(shí)，允許8255通過(guò)數(shù)據(jù)總線向CPU發(fā)送數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息，即CPU從8255讀取信息或數(shù)據(jù)。
WR：寫(xiě)入信號(hào)，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí)，即/WR=0且/CS=0時(shí)，允許CPU將數(shù)據(jù)或控制字寫(xiě)入8255。
D0～D7：三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線，8255與CPU數(shù)據(jù)傳送的通道，當(dāng)CPU執(zhí)行輸入輸出指令時(shí)，通過(guò)它實(shí)現(xiàn)8位數(shù)據(jù)的讀/寫(xiě)操作，控制字和狀態(tài)信息也通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳送。
PA0～PA7：端口A輸入輸出線，一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器，一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸入鎖存器。
PB0～PB7：端口B輸入輸出線，一個(gè)8位的 I/O 鎖存器一個(gè)8位的輸入輸出緩沖器。PC0～PC7：端口C輸入輸出線，一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器，一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器。端口C可以通過(guò)工作方式設(shè)定而分成2個(gè)4位的端口，每個(gè)4位的端口包含一個(gè)4位的鎖存器，分別與端口A和端口B配合使用，可作為控制信號(hào)輸出或狀態(tài)信號(hào)輸入端口。A1，A0：地址選擇線，用來(lái)選擇8255的PA口，PB口，PC口和控制寄存器。當(dāng) A1=0，A0=0 時(shí)，PA 口被選擇； 當(dāng) A1=0，A0=1 時(shí)，PB 口被選擇；
當(dāng) A1=1，A0=0 時(shí)，PC 口被選擇； 當(dāng) A1=1，A0=1 時(shí)，控制寄存器被選擇。
4、LCD液晶顯示器件LM016L
LM016L 是一個(gè)2*16的點(diǎn)陣式字符液晶顯示模塊，每個(gè)字符由5*7個(gè)點(diǎn)組成的；
內(nèi)部帶有HD44780控制器；
采用5V電源供電；
內(nèi)建有192個(gè)字符，8個(gè)用戶自建字符。
第三部分 實(shí)驗(yàn)原理圖及程序
1、實(shí)驗(yàn)步驟 有Proteus參與的單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程一般分為四步：
①在Proteus平臺(tái)上進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)、選擇元器件、接插件、連接電路和電氣檢測(cè)等。
②進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)源程序設(shè)計(jì)、編輯、匯編編譯、調(diào)試，最后生成目標(biāo)代碼文件。③在Proteus平臺(tái)上將目標(biāo)代碼文件加載到單片機(jī)系統(tǒng)中，并實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)交互、協(xié)同仿真。
④仿真正確后，制作實(shí)際單片機(jī)系統(tǒng)電路，并將目標(biāo)代碼文件下載到實(shí)際單片機(jī)中運(yùn)行、調(diào)試，直至運(yùn)行成功。
2、硬件部分電路設(shè)計(jì)
由于本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的是一個(gè)由單片機(jī)組成的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的實(shí)驗(yàn)，并且題目要求我們使用的是8255芯片，由于8255并行IO口擴(kuò)展方法之一，通過(guò)初始化編程設(shè)置，為單片機(jī)擴(kuò)展多種方式的并行輸入/輸出接口，最多可擴(kuò)展三個(gè)八位的IO口，分別稱為A口、B口和C口，其中，A口具有輸入輸出雙向鎖存，可實(shí)現(xiàn)一般IO功能、選通輸入功能、選通輸出功能和選通輸入/輸出雙向功能，其運(yùn)用最為靈活。B口具有輸出鎖存和輸入緩沖，能實(shí)現(xiàn)A口的相同功能，除了雙向輸入/輸出功能，C口能用于一般八為IO口，具有為操作功能，在多數(shù)場(chǎng)合作為A口和B口的控制端口使用。8255芯片占用CPU的四個(gè)外部RAM地址單元。8255具有多種用途，通過(guò)跳線可以用于LCD數(shù)碼管顯示輸出。DA轉(zhuǎn)換器用于數(shù)字信號(hào)模擬化，DAC0832是8位分辨率的DA轉(zhuǎn)換器，與微處理器完全兼容。與它類似的芯片有DAC0830和DAC0831，這個(gè)系列的轉(zhuǎn)換器芯片以其價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點(diǎn)，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。這類D/A轉(zhuǎn)換器由8位輸入鎖存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉(zhuǎn)換電路及控制電路構(gòu)成。該電路的顯示部分按要求則使用型號(hào)為L(zhǎng)M016的LCD液晶顯示器，通過(guò)P0口傳送數(shù)據(jù)然后由 LCD 顯示出來(lái)。另外，電路中還設(shè)計(jì)了兩個(gè)按鍵，用來(lái)選擇要顯示的波形。基于8255口是指顯示和鍵盤(pán)都由8255的 I/O 口控制，使用8255可編程并行口芯片，設(shè)定為工作方式0，PC口做輸入，PA口做輸出，使得達(dá)到控制通過(guò)按鍵選擇發(fā)送，顯示正確的數(shù)據(jù)串。
完整電路原理圖如下：
（雖然題目的要求是頻率1000Hz，但是經(jīng)過(guò)測(cè)試，1000Hz時(shí)的波形及其不穩(wěn)定，經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試，得出結(jié)論：當(dāng)頻率為333Hz時(shí)，波形比較穩(wěn)定，所以改動(dòng)了題目的要求）
3、軟件部分設(shè)計(jì)
程序如下：
#include
sbit key1 = P3 ^ 4;sbit key2 = P3 ^ 5;
code unsigned char Str1[] = “Signal Source”;code unsigned char Str2[] = “Starting...”;
unsigned char DispSin1[] = { “Wave:sin” };unsigned char DispSin2[] = { “F=333hz 2A=2.5v” };
code unsigned char DispSaw1[] = { “Wave:saw” };code unsigned char DispSaw2[] = { “F=333hz A=2.5v” };
code unsigned char DispSqu1[] = { “Wave:squ” };code unsigned char DispSqu2[] = { “F=333hz A=2.5v” };
code unsigned char DispTri1[] = { “Wave:tri” };code unsigned char DispTri2[] = { “F=333hz A=1.25v” };
code unsigned char Sin[128]= {64,67,70,73,76,79,82,85,88,91,94,96,99,102,104,106, 109,111,113,115,117,118,120,121,123,124,125,126,126, 127,127,127,127,127,127,127,126,126,125,124,123,121, 120,118,117,115,113,111,109,106,104,102,99,96,94,91, 88,85,82,79,76,73,70,67,64,60,57,54,51,48,45,42,39, 36,33,31,28,25,23,21,18,16,14,12,10,9,7,6,4,3,2,1, 1,0,0,0,0,0,0,0,1,1,2,3,4,6,7,9,10,12,14,16,18,21,23, 25,28,31,33,36,39,42,45,48,51,54,57,60};//T=3ms f=333hz
code unsigned char Saw[128]= { 0 ,1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ,7 , 8 ,9 ,10 ,11 ,12 ,13 ,14 ,15 , 16 ,17 ,18 ,19 ,20 ,21 ,22 ,23 , 24 ,25 ,26 ,27 ,28 ,29 ,30 ,31 , 32 ,33 ,34 ,35 ,36 ,37 ,38 ,39 , 40 ,41 ,42 ,43 ,44 ,45 ,46 ,47 , 10 48 ,49 ,50 ,51 ,52 ,53 ,54 ,55 , 56 ,57 ,58 ,59 ,60 ,61 ,62 ,63 , 64 ,65 ,66 ,67 ,68 ,69 ,70 ,71 , 72 ,73 ,74 ,75 ,76 ,77 ,78 ,79 , 80 ,81 ,82 ,83 ,84 ,85 ,86 ,87 , 88 ,89 ,90 ,91 ,92 ,93 ,94 ,95 , 96 ,97 ,98 ,99 ,100 ,101 ,102 ,103, 104 ,105 ,106 ,107 ,108 112 ,113 ,114 ,115 ,116 120 ,121 ,122 ,123 ,124
code unsigned char Tri[128]= { 1,1,2,3,4,5,6,7, 8,9,10,11,12,13,14,15, 16,17,18,19,20,21,22,23, 24,25,26,27,28,29,30,31, 32,33,34,35,36,37,38,39, 40,41,42,43,44,45,46,47, 48,49,50,51,52,53,54,55, 56,57,58,59,60,61,62,63, 63,62,61,60,59,58,57,56, 55,54,53,52,51,50,49,48, 47,46,45,44,43,42,41,40, 39,38,37,36,35,34,33,32, 31,30,29,28,27,26,25,24, 23,22,21,20,19,18,17,16, 15,14,13,12,11,10,9,8, 7,6,5,4,3,2,1,1};
code unsigned char Squ[128]= {0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0, 127,127,127,127,127,127,127,127, 127,127,127,127,127,127,127,127, 127,127,127,127,127,127,127,127, 127,127,127,127,127,127,127,127, 127,127,127,127,127,127,127,127, ,109 ,110 ,117 ,118 ,125 ,126 ,111, ,119, ,127};11 127,127,127,127,127,127,127,127, 127,127,127,127,127,127,127,127, 127,127,127,127,127,127,127,127};
main(){ unsigned char ouoput_cnt;unsigned char dispflg;unsigned char dispbak,dispnum;lcd1602init();PORT = 0x03;lcd_clr();lcd_string(Str1, 1);lcd_string(Str2, 2);while(1){
ouoput_cnt++;
if(ouoput_cnt == 128)
ouoput_cnt =0;
if(key1 == 0 && key2 == 0)
{
P1=Sin[ouoput_cnt];
dispbak = dispnum;
dispnum = 0;
if(dispbak!= dispnum)
dispflg = 1;
}
else if(key1 == 0 && key2 == 1)
{
P1=Tri[ouoput_cnt];
dispbak = dispnum;
dispnum = 1;
if(dispbak!= dispnum)
dispflg = 1;
}
else if(key1 == 1 && key2 == 0)
{
P1=Saw[ouoput_cnt];
dispbak = dispnum;
dispnum = 2;
if(dispbak!= dispnum)
dispflg = 1;12
}
else
{
P1=Squ[ouoput_cnt];
dispbak = dispnum;
dispnum = 3;
if(dispbak!= dispnum)
dispflg = 1;
}
if(dispflg == 1)
{
dispflg = 0;
lcd_clr();
switch(dispnum)
{
case 0:
lcd_string(DispSin1, 1);
lcd_string(DispSin2, 2);
break;
case 1:
lcd_string(DispTri1, 1);
lcd_string(DispTri2, 2);
break;
case 2:
lcd_string(DispSaw1, 1);
lcd_string(DispSaw2, 2);
break;
case 3:
lcd_string(DispSqu1, 1);
lcd_string(DispSqu2, 2);
break;
default:
break;
}
} } }
第四部分 仿真測(cè)試 正弦波
鋸齒波
方波
三角波
第五部分 實(shí)驗(yàn)小結(jié)和體會(huì) 本次課程設(shè)計(jì)的題目是基于8255的LCD顯示函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)。雖然對(duì)單片機(jī)有一定的了解，但是對(duì)于獨(dú)立的設(shè)計(jì)我們還有一定的欠缺。所以這次課程設(shè)計(jì)，一開(kāi)始讓我們覺(jué)得不知所措。
拿到題目以后，先是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和借閱的單片機(jī)相關(guān)的書(shū)籍，初步了解了單片機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)以及單片機(jī)通信功能的使用，鞏固了一下基本知識(shí)。接著，我們對(duì)課題進(jìn)行了剖析：首先是基于8255實(shí)現(xiàn)，這也是本次設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn)所在。這要求我們要熟悉8255芯片的功能，管腳原理等。另外，就是各種波形的切換，和設(shè)置可調(diào)的頻率，也是本次試驗(yàn)重點(diǎn)所在。最后，本次試驗(yàn)的關(guān)鍵，也就是如何在知曉芯片功能，初步設(shè)計(jì)原理圖的情況下，編寫(xiě)恰當(dāng)?shù)某绦?，通過(guò)發(fā)送函數(shù)和main函數(shù)中的接收函數(shù)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并顯示出來(lái)。
兩周的時(shí)間真的很緊迫，實(shí)驗(yàn)中遇到了不少難題。尤其是我的這個(gè)課題如果按照給出的頻率要求運(yùn)行，波形失真的厲害，（最后老師點(diǎn)評(píng)是分析是，我們沒(méi)有使用定時(shí)器。）但是經(jīng)過(guò)不斷的試驗(yàn)，終于找到了合適的頻率。為此，我們兩個(gè)人高興壞了。這次試驗(yàn)讓我們受益匪淺，在此還要感謝指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和鼓勵(lì)。
點(diǎn)擊咨詢 