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初稿波形产生论文 方波信号是一种应用极为广泛的信号，它在科学研究、工程教育及生产实践中的使用非常普遍。 它通常作为为标准信号，应用于电子电路的性能试验或参数测量。 另外，在许多测试仪中也需要用标准的方波信号检测一些物理量。 所以研究多谐振荡方波发生器具有非常重要的现实意义。 基于这种形式下，我用555时基电路设计一个电路，使其产生稳定的方波，这次的设计我是以NE555芯片作为主要部分，同时结合部分外围电路，并根据输出波形特性研究该电路的可行性。 在此基础上设计了一种能产生三角波的模块电路,包括了原理图及仿真图。 使用Protel软件进行仿真，输入直流电压VCC为5V，输出为占空比可调和频率可调的多谐振荡方波。 设计的电路最后使得输出波形不失真，无杂波干涉，频率可调稳定的占空比可调的方波同时转换的三角波输出波形不失真。 关键词占空比；频率；NE555；方波；三角波。 2Abstract Multivibratorsquare wave generator in the scienceand engineeringexperiments ina widerange of applications,at thesame timein thelife of the digitalequipment,household electricalappliances,electronic toysand manyother fieldsalso haveneeds.Square wave signal isa kindof widelyused signal,it isin scientificresearch,engineering educationand practiceinthevery monuse of the.It isusually usedas thestandard signal,used inelectronic circuitsof theperformance testand parametermeasurement.In addition,in manytester alsoneeds touse thestandard square wavesignaldetection ofsome physicalquantity.So thestudy ofmultivibrator square wavegeneratorhas avery importantpractical significance.Based onthis form,I usea555time-base circuitdesign ofa circuit,to producestable square wave,this designI isbased onNE555chip asthe mainpart,bined with the partsoftheperipheral circuit,and the output waveformin aordancewiththecharacteristics ofthe feasibilityofthecircuit.Based onthe designofacan generatetriangle wavemodule circuit,including schematicand Simulationof figure.The useof Protelsoftware simulation,DC inputvoltage VCCto5V,theoutputfor theduty ratioand frequency adjustable multivibratorsquarewave.Design ofcircuit finallymakes theoutput waveform distortion,no clutterinterference,frequencyadjustablestable adjustableduty cyclesquarewaveand triangular wave conversionof outputwaveformdistortion.Key words:duty ratio;frequency;NE555;squarewave;triangularwave.3引言随着社会的发展，各种稳定的波形产生器成为了我们生活中不可或缺的一部分,而方波也是其中比较有代表性的一个波形。 方波它在各个行业及日常生活中得到了广泛应用，他能很好的在我们的生活学习中对定时器、分频器、脉冲信号发生器、元件参数和电路检测电路、玩具游戏机电路、音响告警电路、电源交换电路、频率变换电路、自动控制电路等的运用。 有了方波发生器，它可给我们提供了很大的便利。 1.发展趋势由555时基电路构成常见的最基本的典型应用电路有单稳态触发电路、双稳态触发电路、无稳态电路，而用这3种方式中的1种或多种组合起来可以组成各种实用的电子电路，如定时器、分频器、脉冲信号发生器、元件参数和电路检测电路、玩具游戏机电路、音响告警电路、电源交换电路、频率变换电路、自动控制电路等2.整体电路原理由555定时器构成的方波发生器，包括迟滞比较电路和RC积分电路两大部分。 电路原理图如下所示。 因为矩形波电压只有两种状态，不是高电平，就是低电平，所以电压比较器是它的重要组成部分；因为产生振荡，就是要求输出的两种状态自动地相互转换，所以电路中必须引入反馈；因为输出状态应按一定的时间间隔交替变化，即产生周期性变化，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间，即RC积分电路。 555定时电路方波发生三角波产生积分电路43.硬件设计3.1工作原理 （1）555时基电路的电路结构和逻辑功能电路结构及逻辑功能图1为555时基电路的电路结构和8脚双列直插式的引脚图，由图可知555电路由电阻分压器、电压比较器、基本RS触发器、放电管和输出缓冲器5个部分组成。 它的各个引脚功能如下1脚GND(或Vss)外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。 8脚VCC(或VDD)外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.516V，CMOS型时基电路VCC的范围为318V。 一般情况下选用5V。 3脚OUT（或Vo）输出端。 2脚TR低触发端。 6脚TH高触发端。 4脚R是直接清零端。 当R端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。 5脚CO(或VC)为控制电压端。 若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01F电容接地，以防引入干扰。 7脚D放电端。 该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。 电阻分压器由三个5k的等值电阻串联而成。 电阻分压器为比较器C 1、C2提供参考电压，比较器C1的参考电压为2/3V，加在同相输入端，比较器C2的参考电压为1/3V，加在反相输入端。 比较器由两个结构相同的集成运放C 1、C2组5成。 高电平触发信号加在C1的反相输入端，与同相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器R端的输入信号；低电平触发信号加在C2的同相输入端，与反相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器S端的输入信号。 基本RS触发器的输出状态受比较器C 1、C2的输出端控制。 在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器C 1、C2基准电压分别为2/3V，1/3V的情况下，555时基电路的功能表如表1示. （2）2555时基电路的主要参数555时基电路的主要参数有电源电压、静态电流、定时精度、阈值电压、阈值电流、触发电压、触发电流、复位电压、复位电流、放电电流、驱动电流及最高工作频率。 （3）等效电路555时基电路内部既有模拟电路，又有数字电路，读图和应用十分不便，为便于一目了然地理解555的功能，可以将555电路的数字与模拟功能合在一起考虑，进行化简。 图2是图1（a）中555电路的内电路方框图简化成为带一个放电开关的特殊的RS触发器，其逻辑功能见表2所示。 6化简后的特殊RS触发器输出电压Vo与输入电压VTH及VTR的关系见表4所示。 3.2555构成占空比可调的多谐振荡器首先是将555定时器的2脚与6脚接在一起，构成施密特触发器。 施密特触发器的电压传输特性是反相的。 电阻R5和电容C构成一个RC积分电路，其输入7端接施密特触发器的输出端，其输出端接施密特触发器的输入端。 除此以外，增加了一个电阻R6，R6与555定时器内部的放电管TD构成了一个反相器。 逻辑上，这个反相器的输出与555定时器的输出完全相同。 因此，这个施密特触发器有两个输出端，分别为555定时器的3号脚和7号脚。 施密特触发器的一个输出端（7号脚）接RC积分电路的输入端，RC积分电路的输出端接施密特触发器的输入端。 这就是我用555定时器构成多谐振荡器的思路。 图中0.01uf电容C、4.7K电阻R5和4.7K电阻R6作为振荡器的定时元件，4.7K电位器Rw决定着输出矩形波正、负脉冲的宽度。 定时器的触发输入端（2脚）和阀值输入端（6脚）与电容相连；集电极开路输出端（7脚）接R 1、R2之间的电位器R7，用以控制电容C的充、放电；外界控制输入端（5脚）通过0.01uF电容Co接地。 二极管D3与D4用来决定电容充、放电电流流经电阻的途径（充电时D3导通，D4截止；放电时D4导通，D3截止）。 占空比。 电路开始工作时，先对C4充电，充电电流通过R6,D3,R7和R8；放电时通过R8,R8,D4,R5.当R6=R5时，调至中心点，因充放电的时间基本相等，可使得其的占空比约为50%，此时改变R8仅仅改变频率，占空比不变。 如R7调至偏离中心点，再调节R8，不仅频率改变，其的占空比也跟着有影响。 R8不变，只调节R7,只改变占空比，对频率没影响。 因此，当电路工作时，接通电源，应调节R8使频率到达规定值，再调R7，获得想要的占空比。 当想获得不同的频率时，先调R7到要获得的占空比的位置，再调R8到达所要的频率出。 4.Proteus仿真4.1Proteus简介有了protel、Multisim、proteus、psice等一系列的软件的存在，就此便可以以虚代实、以软代硬，独立建立一个完善的虚拟实验室。 代替了在实验室和教室里的以实物进行实践的方式，可以在计算机上学习电工基础，模拟电路、数字电路、单片机应用系统等课程，并进行电路设计、仿真、调试等。 因此这一系列的软件受到广大电子设计爱好者的青睐，是他们工作、学习上难得的工具软件，也因此它们在全球得到了广泛应用。 8其中，Proteus软件提供多达30多个元件库，元件涉及到数字和模拟、交流和直流等，有RAM、ROM、键盘、马达、LED、LCD、AD/DA、部分SPI器件、部分IIC器件，编译方面支持Keil和MPLAB等编译器。 它的功能强大，集电路设计、制版及仿真等多种功能于一身，不仅能够对电工、电子技术学科涉及的电路进行设计与分析，还能够对微处理器进行设计和仿真，也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况。 它还提供多种现实存在的虚拟仪器，这些仪表有极高的输入阻抗、极低的输出阻抗，尽可能减少仪器对测量结果的影响。 此外，Proteus软件还有图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来。 对于单片机硬件电路和软件的调试，Proteus提供了两种方法系统总体执行效果和对软件的分步调试。 它还提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试，这些测试信号包括模拟信号和数字信号。 在用Proteus进行仿真和程序调试时，只要关心从工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结果。 它还提供Schematic Drawing、SPICE仿真与PCB设计功能，同时可以仿真单片机和周边设备，可以仿真PIC、AVR、51系列等常用的MCU，并提供周边设备的仿真，例如示波器、 373、led等。 4.2建立设计文件打开ISIS系统，选择文件菜单中的新建，打开图纸窗口，选择合适的图纸类型，确认后自动建立一个缺省标题（UNTITLED）的文件，再选择文件菜单的另存为，建立自己名称的设计文件，如基础强化训练等9图4-1proteus新建文件界面4.3元件的选择与放置 （1）元件的选择将所需元器件加入到对象选择器窗口。 单击对象选择器按钮，如图所示图3-2-1开启元件选择界面弹出“Pick Devices”页面，在“Keywords”输入555，系统在对象库中进行搜索查找，并将搜索结果显示在“Results”中，如图所示。 10图4-2-2元件选择界面在“Results”栏中的列表项中，双击“555”，则可将“555”添加至对象选择器窗口。 接着在“Keywords”栏中重新输入其他元件名称，按同样的方法操作即可将其他元件添加至对象选择器窗口。 单击“OK”按钮，结束对象选择。 经过以上操作，在对象选择器窗口中，已有了 555、LED-RED、RES等元器件对象，若单击555，在预览窗口中，见到555的实物图，如图所示；若单击RES或LED-RED，在预览窗口中，见到RES和LED-RED的实物图，如图所示。 此时，可以看到在绘图工具栏中的元器件按钮处于选中状态。 如下图所示11图4-2-3元件选中图示 (2)放置元器件至图形窗口在对象选择器窗口中，选中555，将鼠标置于图形窗口该对象的欲放位置、单击鼠标左键，该对象被完成放置。 同理，将RES及其他元件放置到图形窗口中。 如图所示。 若对象位置需要移动，将鼠标移到该对象上，单击鼠标右键，此时我们已经注意到，该对象的颜色已变至红色，表明该对象已被选中，按下鼠标左键，拖动鼠标，将对象移至新位置后，松开鼠标，完成移动操作。 图4-2-4元件的放置4.4元件之间连线并完成绘图Proteus的智能化可以在你想要画线的时候进行自动检测。 下面，我们来操作将电阻R1的下端连接到LED显示器的上端。 当鼠标的指针靠近R1下端的连接点时，跟着鼠标的指针就会出现一个“”号，表明找到了R1的连接点，单击鼠标左键，移动鼠标(不用拖动鼠标)，将鼠标的指针靠近LED显示器的上端的连接点时，跟着鼠标的指针就会出现一个“”号，表明找到了LED显示器的连接点，同时屏幕上出现了粉红色的连接，单击鼠标左键，粉红色的连接线变成了深绿色，同时，线形由直线自动变成了90?的折线，这是因为我们选中了线路自动路径功能。 同理，我们可以完成其它连线。 在此过程的任何时刻，都可以按ESC键12或者单击鼠标的右键来放弃画线。 4.5设置元件属性在图形窗口内，将鼠标置于RES元件上，单击鼠标右键，选中该对象，单击鼠标左键，进入对象属性页面，如图所示。 在“Resistance”栏中输入5M，单击“OK”按钮，结束设置。 此番操作意味着，电阻值为5M，其他需要设置的元件进行相同操作。 图4-4元件属性设置方波产生电路仿真如下方波仿真波形如下13方波产生三角波电路的仿真如下14三角波仿真波形如下 5、结语这是上大学以来的第一个基础强化训