数控正弦函数信号发生器演示幻灯片

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/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10Hz1.25KHz，则模256计数器输入时钟信号的频率范围为2.56KHz320KHz，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=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_triangle256;inthex2562;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),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(hexi0),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_sawtooth256,i;inthex2562;for(i=0;i256;i+)rom_sawtoothi=i;hexi1=rom_sawtoothi/16;,hexi0=rom_sawtoothi-16*hexi1;for(i=0;i256;i+)swith(hexi1)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(hexi0)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_square256,i;inthex2562;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)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(hexi0)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