数控正弦函数信号发生器课件.ppt

电子电路课程设计 数控正弦函数发生器,题目 实用信号源的设计和制作 一、任务 在给定5V电源电压条件下，设计并制作一个正弦波和脉冲波信号源。 二、要求 1基本要求 （1）正弦波信号源 信号频率：10Hz1.25kHz步进调整，步长为5Hz 频率稳定度：优于10-4 非线性失真系数3% （2）脉冲波信号源 信号频率：10Hz1.25kHz步进调整，步长为5Hz 脉冲占空比：2%98%步进可调，步长为2%,（3）三角波及锯齿波 信号频率：10Hz1.25kHz步进调整，步长为5Hz 2发挥部分 （1）正弦波和脉冲波频率步长改为1Hz。 （2）正弦波和脉冲波幅度可步进调整，调整范围为100mV3V，步长为100mV。 （3）正弦波和脉冲波频率可自动步进，步长为1Hz。 （4）降低正弦波非线性失真系数。,一、课程概况简介 二、课题介绍 三、课题技术指标 四、设计提示 五、电路调测提示,主要授课内容:,一、课程概况简介,课程名称: 电子电路课程设计 （32学时，两周） 课程性质: 必修 （2学分） 教 材: 电子电路课程设计张豫滇编 教学目的: 1.提高模拟电路、数字电路理论和实验的综合能力。 2.掌握综合型电子电路的设计、装配和调测方法。 3.掌握电子元器件资料和电路资料的检索方法。 4.提高设计报告的撰写能力。 5.全面培养学生科技工作素质。,教学进程： 1. 设计要求和提示（在实验室教师授课，半天）查阅资料、设计电路（同学独立完成，1天半）。 2. 讲述装配方法和调测要求（2学时）。 3. 调测（第一周星期三至第二周星期三）。 4. 验收（第一周星期三至第二周星期四）。 5. 撰写报告（第二周星期五）、讲评、收尾。,2014/2015学年第一学期 2012级电子电路课程设计进度表（第四批）,实验时间为8:0011:30,下午13:4516:55. 教师每天点名; 16日下午和17日全天为查资料时间,可不在实验室,其他正课时间必须在实验室,未经请假不到实验室者,按旷课论处,旷课超过3天，将取消课程设计资格.; 课程设计期间学生请假离宁,需由指导员批准,任课教师无权批准;课程设计结束后3天内由各班学习委员将课程设计报告收齐，交指导教师。,教学方法： 1. 教法： 在实验室集中，分3次讲解。 * 电路设计提示。 * 装配要求、调测方法。 * 实验报告撰写要求。 辅导实验、最后逐一验收。 2. 学习方法： *认真自学电子电路课程设计相关章节。 * 独立完成设计。 *独立装配、调测、撰写设计报告 。,课程纪律： 1. 缺少实验达三分之一以上无成绩，必须重修。 2. 设计报告必须手写，不得用打印机打印。 3. 预习报告和设计报告抄袭他人者，报告成绩按0分论处。 4. 迟到、早退3次成绩降档。 成绩评定： 1. 评分项目：预习报告、装配水平、调测水平、完成指标、报告。 2. 成绩分档：优秀、良好、中等、及格、不及格、不及格必须重修，没有补考。,二、 课题介绍,2.1 设计课题名称 数控正弦函数发生器 2.2 课题简介 数字信号源是目前发展较快的领域， 用途很广。利用存储器EPROM里的正弦函数发生器。这种由数字合成的信号源较传统的振荡器有很多优点。首先，它的输出频率可以方便的进行控制，通过改变读取信号的速度，也可以通过改变样点的读取，实现调频，扫频和数字控制。再者，这种信号源可以由计算机控制，组合成多种波形的函数信号发生器，另外较传统的模拟型便于集成化，可靠性可以更高，频率变化范围更宽。,3.1 技术指标(P146课题8.2.7) 1、整体功能要求 数控函数发生器的功能是用数字电路产生正弦波、方波、三角波和锯齿波信号，输出信号的频率和电压的幅度均由数字式开关控制，并用一个自复开关进行选择4个发光二极管，指示波形种类。 事先对一个波形进行取样，把各个样点的取样值存入存储器构成函数表（可以存入一个周期的完整信号，也可以存入半个周期或1/4个周期）。通过数字频率控制电路对函数表的读取，再把读取的取样值取出还原成原始的波形信号，这就构成了信号发生器的基本设计原理。,三、课题技术指标,2、系统结构要求,数控信号发生器的结构如图1所示，其中波形发生器采用数字电路产生正弦波、方波、三角波和锯齿波信号，频率选择开关用于选择输出信号的频率，幅度选择开关用于选择输出信号电压幅度，频率选择开关和幅度选择开关均应采用数字电路，自复开关用于进行选择4个发光二极管并指示波形种类。 通过频率控制开关改变频率控制电路的输出频率，由此改变计数器（地址发生器）的循环计数速度，进而改变从存储器取出的速度，经D/A变换后输出正弦波信号，再由幅度控制开关控制输出信号的电压幅度，自复开关用于进行控制选择4个发光二极管并指示其对应的4种波形。,3、电气指标, 输出信号波形：正弦波、锯齿波、三角波和方波 。, 输出信号频率范围：10Hz1.25KHz, 输出信号最大电压：5V（峰峰值）。, 输出频率最小步长：5Hz。, 幅度选择档位：64档。,4、设计条件,电源条件：5V。,5、元件清单,其他阻、容元件自选。,四、系统设计,1、工作原理,基准频率：时基电路以.2768MHz的晶振分频产生12.8Khz频率，由12.8Khz十分频产生1.28Khz频率，再经过256个地址计数器的分频得到5Hz频率。是否有其他方法，请同学们自己在设计时可以考虑下。 地址计数器产生256个地址依次从存储器中取出正弦信号的样值。该样值经D/A（）变换，输出一正弦波。幅度开关控制衰减电路使幅度变化。放大电路可满足输出信号的幅度及输出阻抗的要求。,基准电路,D/AII,256分频,锁相环电路,正弦函数表,D/A I,输出,幅度开关,可变256分频,2、频率控制电路,频率控制电路含时基电路，频率开关和PLL压控振荡器，如图3所示。若输出正弦信号频率要求为10Hz1.25KHz，则模256计数器输入时钟信号的频率范围为2.56KHz 320KHz，即：第一部分电路产生的方波频率范围的下限应小于2.56KHz，上限应为320KHz。就是PLL锁相环要输出上述频率。,2.1时基电路的设计,首先选择4060振荡及分频芯片加上3.2768MHz晶体经过8位分频产生12.8KHz方波信号，再10分频产生1.28KHz给PLL(锁相环)作为基准时钟。利用PLL倍频功能产生2.56KHz至320KHz频率方波。（N=2-255),时基电路,2.2 锁相环CD4046,，,2.3 PLL（锁相环CD4046）倍频电路,3、地址计数器的设计,M=256计数器，可由CD4040实现.(12位二进制计数器),4、存储器及正弦函数表,（1）28C64芯片的管脚图,（2）正弦函数表的算法设计：,用C语言进行如下编程： #include #include #define pi 3.1415926 void main() int n,I; float m; for(n=0;n256;n+) m=(255+255*sin(2*pi/255*n)*0.5,i=int(m); if (m-1=0.5) print(“5x”,i+1); else print (“5x”,i); ,（3）输出数据作为EEPROM里面输入的正弦函数表：,2019/11/17,31,可编辑,（3）三角波函数表的算法设计：,用C语言进行如下编程： #include void main() int i; int rom_triangle256; int hex2562; for(i=0;i128;i+) rom_trianglei=2*i; hexi+1281= rom_trianglei/16;,hexi+1280= rom_trianglei-16*hexi1; for(i=0;i128;i+) rom_trianglei+128=254-2*i; hexi+1281= rom_trianglei+128/16; hexi+1280= rom_trianglei+128-16*hexi+1281; for(i=0;i256;i+) swithch(hexi1) ,case 0:printf(“0”);break; case 1:printf(“1”);break; case 2:printf(“2”);break; case 3:printf(“3”);break; case 4:printf(“4”);break; case 5:printf(“5”);break; case 6:printf(“6”);break; case 7:printf(“7”);break; case 8:printf(“8”);break; case 9:printf(“9”);break; case 10:printf(“A”);break; case 11:printf(“B”);break; case 12:printf(“C”);break; case 13:printf(“D”);break; case 14:printf(“E”);break; case 15:printf(“F”);break; switch(hexi0), case 0:printf(“0”);break; case 1:printf(“1”);break; case 2:printf(“2”);break; case 3:printf(“3”);break; case 4:printf(“4”);break; case 5:printf(“5”);break; case 6:printf(“6”);break; case 7:printf(“7”);break; case 8:printf(“8”);break; case 9:printf(“9”);break; case 10:printf(“A”);break; case 11:printf(“B”);break; case 12:printf(“C”);break; case 13:printf(“D”);break; case 14:printf(“E”);break; case 15:printf(“F”);break; printf(“ ”);,if(i+1) 16=0) printf(“n”); ,（4）锯齿波函数表的算法设计：,用C语言进行如下编程： #include void main() int i; int rom_sawtooth256,i; int hex2562; for(i=0;i256;i+) rom_sawtoothi=i; hexi1= rom_sawtoothi/16;,hexi0= rom_sawtoothi-16*hexi1; for(i=0;i256;i+) swith(hexi1) case 0:printf(“0”);break; case 1:printf(“1”);break; case 2:printf(“2”);break; case 3:printf(“3”);break; case 4:printf(“4”);break; case 5:printf(“5”);break; case 6:printf(“6”);break; case 7:printf(“7”);break; case 8:printf(“8”);break; case 9:printf(“9”);break; case 10:printf(“A”);break; case 11:printf(“B”);break;,case 12:printf(“C”);break; case 13:printf(“D”);break; case 14:printf(“E”);break; case 15:printf(“F”);break; switch(hexi0) case 0:printf(“0”);break; case 1:printf(“1”);break; case 2:printf(“2”);break; case 3:printf(“3”);break; case 4:printf(“4”);break; case 5:printf(“5”);break; case 6:printf(“6”);break; case 7:printf(“7”);break; case 8:printf(“8”);break; case 9:printf(“9”);break; case 10:printf(“A”);break; case 11:printf(“B”);break;,case 12:printf(“C”);break; case 13:printf(“D”);break; case 14:printf(“E”);break; case 15:printf(“F”);break; printf(“ ”); if(i+1)16=0) printf(“n”); ,（4）方波函数表的算法设计：,用C语言进行如下编程： #include void main() int i; int rom_square256,i; int hex2562; for(i=0;i128;i+) rom_squarei=255; hexi1= rom_squarei/16;,hexi0= rom_squarei-16*hexi1; for(i=0;i256;i+) rom_squarei+128=0; hexi+1281=rom_squarei+128/16; hexi+1280=rom_squarei+1281; for(i=0;i256;i+) switch(hexi1) case 0:printf(“0”);break; case 1:printf(“1”);break; case 2:printf(“2”);break; case 3:printf(“3”);break; case 4:printf(“4”);break; case 5:printf(“5”);break; case 6:printf(“6”);break;,case 7:printf(“7”);break; case 8:printf(“8”);break; case 9:printf(“9”);break; case A:printf(“A”);break; case B:printf(“B”);break; case C:printf(“C”);break; case D:printf(“D”);break; case E:printf(“E”);break; case F:printf(“F”);break; switch(hexi0) case 0:printf(“0”);break; case 1:printf(“1”);break; case 2:printf(“2”);break; case 3:printf(“3”);break; case 4:printf(“4”);break; case 5:printf(“5”);break; case 6:printf(“6”);break;,case 7:printf(“7”);break; case 8:printf(“8”);break; case 9:printf(“9”);break; case 10:printf(“A”);break; case 11:printf(“B”);break; case 12:printf(“C”);break; case 13:printf(“D”);break; case 14:printf(“E”);break; case 15:printf(“F”);break; printf(“ ”); If(i+1)16=0) printf(“n”); ,5、D/A(I)电路,6、数字幅度控制电路由D/A电路组成。信号从Vref输入，利用DAC0832内部的R-2R电阻网络构成衰减器，实现一个程控放大器。电路如下,7、DAC0832芯片,DAC转换方式有很多种，其中在单片集成D/A转换器中，一般采用的多是R-2R的倒T型电阻解码网络。,DAC0832芯片是CMOS双列直插式单片8位D/A转换组件，它专用于直接与微处理器Intel8080，Z80，8048等接口，其内部结构如图所示。其芯片内部有R-2R的倒T型网络，用来对标准参考电流进行分流，完成D/A转换，它的输出电流I0正比于输出的数字量。,DAC0832芯片内部结构框图,四、预习要求,1、认真阅读教材 要求认真阅读电子电路课程设计第一、二、三章,2、 查阅资料 查找设计提示中要求的各种参考资料并认