数控正弦函数信号发生器(2013-2014-103)PPT课件

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 10Hz 1 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 10Hz 1 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 10Hz 1 25kHz步进调整 步长为5Hz2 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100mV 3V 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 00 11 30 下午13 45 16 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 10Hz 1 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 AI 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10Hz 1 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 3PLL 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 definepi3 1415926voidmain intn I floatm for n 0 n 256 n m 255 255 sin 2 pi 255 n 0 5 i int m if m 1 0 5 print 5x i 1 elseprint 5x i 3 输出数据作为EEPROM里面输入的正弦函数表 3 三角波函数表的算法设计 用C语言进行如下编程 includevoidmain inti introm triangle 256 inthex 256 2 for i 0 i 128 i rom triangle i 2 i hex i 128 1 rom triangle i 16 hex i 128 0 rom triangle i 16 hex i 1 for i 0 i 128 i rom triangle i 128 254 2 i hex i 128 1 rom triangle i 128 16 hex i 128 0 rom triangle i 128 16 hex i 128 1 for i 0 i 256 i swithch hex i 1 case0 printf 0 break case1 printf 1 break case2 printf 2 break case3 printf 3 break case4 printf 4 break case5 printf 5 break case6 printf 6 break case7 printf 7 break case8 printf 8 break case9 printf 9 break case10 printf A break case11 printf B break case12 printf C break case13 printf D break case14 printf E break case15 printf F break switch hex i 0 case0 printf 0 break case1 printf 1 break case2 printf 2 break case3 printf 3 break case4 printf 4 break case5 printf 5 break case6 printf 6 break case7 printf 7 break case8 printf 8 break case9 printf 9 break case10 printf A break case11 printf B break case12 printf C break case13 printf D break case14 printf E break case15 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 includevoidmain inti introm sawtooth 256 i inthex 256 2 for i 0 i 256 i rom sawtooth i i hex i 1 rom sawtooth i 16 hex i 0 rom sawtooth i 16 hex i 1 for i 0 i 256 i swith hex i 1 case0 printf 0 break case1 printf 1 break case2 printf 2 break case3 printf 3 break case4 printf 4 break case5 printf 5 break case6 printf 6 break case7 printf 7 break case8 printf 8 break case9 printf 9 break case10 printf A break case11 printf B break case12 printf C break case13 printf D break case14 printf E break case15 printf F break switch hex i 0 case0 printf 0 break case1 printf 1 break case2 printf 2 break case3 printf 3 break case4 printf 4 break case5 printf 5 break case6 printf 6 break case7 printf 7 break case8 printf 8 break case9 printf 9 break case10 printf A break case11 printf B break case12 printf C break case13 printf D break case14 printf E break case15 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 includevoidmain inti introm square 256 i inthex 256 2 for i 0 i 128 i rom square i 255 hex i 1 rom square i 16 hex i 0 rom square i 16 hex i 1 for i 0 i 256 i rom square i 128 0 hex i 128 1 rom square i 128 16 hex i 128 0 rom square i 128 1 for i 0 i 256 i switch hex i 1 case0 printf 0 break case1 printf 1 break case2 printf 2 break case3 printf 3 break case4 printf 4 break case5 printf 5 break case6 printf 6 break case7 printf 7 break case8 printf 8 break case9 printf 9 break caseA printf A break caseB printf B break caseC printf C break caseD printf D break caseE printf E break caseF printf F break switch hex i 0 case0 printf 0 break case1 printf 1 break case2 printf 2 break case3 printf 3 break case4 printf 4 break case5 printf 5 break case6 printf 6 break case7 printf 7 break case8 printf 8 break case9 printf 9 break case10 printf A break case11 printf B break case12 printf C break case13 printf D break case14 printf E break case15 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