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文档简介

1、企业实践报告书课程名称:企业实践题 目:数控信号发生器设计学生姓名:陈喜专 业:自动化班 级:自131学 号:3130413012指导教师:李强日期:2015年 09 月_06_日课程设计任务书1一、设计题目:1二、主要内容及要求 1数控信号源设计2一、计任务与要求 2二、方案设计与论证3三、单元电路设计与参数计算 4四、总电路工作原理及元器件清单 9五、结论与心得11六、参考文献 12课程设计任务书、设计题目:数控信号源设计二、主要内容及要求(一)设计任务设计一个频率和电压都可调的信号发生器, 该信号发生器能产生正弦波、矩信号输出稳压电源形波和锯齿波信号,其原理示意图如下所示:*数控部分数字

2、显示(二)设计要求/1.基本要求 输出正弦波、矩形波和锯齿波三种波形,用开关切换输出; 信号频率在100hz10khz内;具有“+”、-”步进调整功能,步进100h乙 可设置输出信号频率,并由数码管显示;(5)自制稳压电源。2.发挥部分 频率可设置在10hz10khz之间的任意一个值,步进10h乙输出信号的电压在05v;(3)输出电压具有“ +”、-”步进调整功能,步进0.1v。14数控信号源设计一、计任务与要求设计一个频率和电压都可调的信号发生器, 该信号发生器能产生正弦波、矩 形波和锯齿波信号,其原理示意图如下所示:图一:原理示意图(一)设计要求1 .基本要求输出正弦波、矩形波和锯齿波三种

3、波形,用开关切换输出; 信号频率在100hz10khz内;具有“+”、-”步进调整功能,步进100h乙 可设置输出信号频率,并由数码管显示;(5)自制稳压电源。2 .发挥部分 频率可设置在10hz10khz之间的任意一个值,步进10h乙输出信号的电压在05v;(3)输出电压具有“ +”、-”步进调整功能,步进0.1v。(二)系统组成框图图二:系统组成框图频率调节电路接收操作人员的指令,改变振荡电路的输出频率,该信号经波 形调节电路处理成各种波形信号, 送入显示电路,显示波形信号的频率,最后经 幅度调节电路后输出。二、方案设计与论证(一)设计思路:根据设计要求信号频率:10ha 100khz,步

4、进调整,调整步距为10hz,可以 通过单片机来产生波形信号,并通过改变数据的输出速度来控制波形的频率;同样,想要设计实现0vs5v步进调整,调整步距为0. 1v,也可以通过改变单片 机的输出实现波形的幅度调节。(各个元件电路设计思路在下面做详细说明)(二)方案:1 .人机接口模块本系统采用4x4的矩阵键盘作为输入设备,用6位数码管作为显示器2 .信号发生部分方案一:由硬件产生。由硬件产生的信号没有阶梯,波形光滑。如果采用压 控振荡器,就可单片来控制信号的频率,能过电子开关来选择不同的振荡器投入工作, 就可以输出不同的波形。不过,不同波形需要用不同的振荡器来实现,电路 较复杂,难以输出超低频的信

5、号。方案二:由软件产生。将各种波形的数据固定在单片机的程序存储器里,通 过改变这些数据的输出速度便可以改变信号的频率,通过改变d/a转换器的参考电压便可以改变信号的最大值,硬件电路简单,成本低。但输出的信号 会出现阶梯。3 . d/a转换部分单片输出的是数字信号,必须通过 d/a转换后才能模拟信号。方案一:采用d/a转换器ad7543 ad7543是一种串行的d/a转换器,1与单 片机之间的连线少,布线方便,而且又是 12位的d/a转换器,精度高。但申 行数据传输速度慢,当频率较高时,必须减少每周期输出的点数,这将会导致 阶梯现象更加明显,因此,此方案不宜使用.方案二:采用dac0832这是8

6、位的并行d/a转换器,转换速度快。方案三:采用2片dac0832由其中一芯片的输出电压作为另一芯片的参考 电压,这样就可以方便的控制最大输出电压。若采用方案二,在输出电压较低的情况下,比如为1v时,输出的最大电压只 有参考电压的1/5 ,这将会使精度降低,而方案三刚好可以解决这个问题, 因此,本系统选择了方案三。lcd1602构成显示电路4*4矩阵键盘单片机参考电压三、单元电路设计与参数计算(一)电源模块电源模块,输入为电压为220v频率为50hz的市电,要求分别输出+12m-12v、+5v、-5v的直流电。因此经过变压、整流、滤波、稳压等环节后可实现题目要求。dl-hc: :etf 二ctn

7、e-二年 lxhicct*恒图五:单片机最小系统一:-ex-7p打th皿部上 41m 物巴小 awwt(ajtfld 阳阳囚鹏二u5 mur ua怵 由:一.:.- txb_i axpeog图四:电源模块电路(二)单片机最小系at89c52是片内有rom/eprom单片机,因此,这种芯片构成的最小系统简单、可靠。用80c51单片机构成最小应 用系统时,只要将单片机接上时钟电路和 复位电路即可,如图(2) 89c51单片机 最小系统所示。由于集成度的限制,最小 应用系统只能用作一些小型的控制单元。其应用特点:(1)有可供用户使用的大量i/o 口线。 (2)内部存储器容量有限。应用系统开发具有特殊

8、性。(三)波形产生模块设计由单片机采用编程万法产生三种波形、通过 da转换模块dac0832等数字信号转化为模拟信号,再经过滤波放大之后输出。其电路图如下:图六:波形产生电路如上图所示,单片机的p0 口连接dac0832!勺八位数据输入端,dac0832勺输出端接放大器,经过放大后输出所要的波形。dac0832勺为八位数据并行输入的,其结构图如下:,图七:dac0832勺内部结构(四)波形幅度调节电路第一片dac083加实现将单片机产生的数字信号转化为模拟信号。具输出作 为第二片dac0832勺基准电压。因为dac0832勺最大输出电压是由其输入的基准 电压来控制的,只要能控制d/a的基准电压

9、便 可以控制输出幅度,因此只需在d/a转换器基准电 压上加上另一片dac0832的输出,便可以方便地改 变其输 出信号的幅度。设计用两片 dac083排完 成输出信号的工作,第一片 dac0832 可实现将单片机产生的数字信号转化为模拟信号。其输出作为第二片dac0832的基准电压。第 二片d/a用来控制第一片d/a的基准电压,其中 单片机用 p0 作为两片d/a芯片的数字量输入,用p3.5、p3.6作为两片dac083外选信号数字量输入。,二|% ietteiyw口也时工不图八:幅度调节电路(五)显示模块的设计通过7晶1602显示输出的波形、频率。如下图所示,1602的八位数据端接单片机的p

10、1 口,其三个使能端rs rw e分别接单片机的p3.2 p3.4。通过软件控制液晶屏可以显示波形的种类以及波 形的频率。lcd1iz壮图九:液晶显示电路(六)键盘控制模块键盘模块采用4*4矩阵键盘,采用集成的键盘模块,其八个接口与单片机的 p2 口连接。四、软件设计流程本系统采用at89c52单片机,用编程的方法来产生四种波形,并通过编程来 切换四种波形以及波形频率的改变。具体功能有:(1)各个波形的切换;(2)各种参数的设定;(3)频率增 减等。本文中外部中断的调用是通过按键的选择来实现,在取得按键相应的键值 后,启动计时器和相应的中断服务程序,再直接查询程序中预先设置的数据值, 通过转换

11、输出相应的电压,从而形成所需的各种波形。主程序的流程图如图九所 示,在程序开始运行之后,首先是对电路进行初始化并且设定初始频率值,之后判断信号频率值,如符合所需的频率,则重置时间常数,并通过显示器显示出来, 不符则返回。在中断结束后,还要来判断波形是否符合,如符合,则显示其频率, 不符则返回,重新判断。图十为各波形子程序的流程图。如图所示,在中断服务子程序开始后,通过判断来确定各种波形的输出,当判断选择的不是方波后,则转向对正弦波的 判 断,如此反复。如果选择的是方波,则用查表的方法求出相应的数据,并通过d/a转换 器将数据转换成模拟信号,然后经过第二片ad转换器进行波形幅度调节 后,形成所需

12、波形信号。图十:主程序流程图图十一:外部中断1软件调试后,通过编程器下载到 at89c52e片中,然后插到系统中即可独立完成所有的控制。五、总电路工作原理及元器件清单1.总原理图1 iv图十三:总原理图2.元件清单descriptiondesignatorfootprintlibrefquantity10ufcapacitorc1rad0.1普通电容130pfcapacitorc2, c3rad0.1普通电容21ufcapacitorc4, c5, c9rad0.1普通电容3cap pollpolarized capacitor (radial)c6, c7电容cap pol120.33ufc

13、apacitorc8rad0.1普通电容10.22ufcapacitorc10, c11,c16, c17rad0.1普通电容4cap pollpolarized capacitor (radial)c12, c13,c18, c19rb7.6-15cap pol14capcapacitorc14capr2.54-5.1x3.2cap1capcapacitorc15rad-0.3cap1diode 1n40061 amp general purposerectifierd1, d2, d3,d4, d5, d6,d7, d8dio10.46-5.3x2.8diode 1n4006 8!lcd1

14、602lcd11602lcdlcd16021header 3header, 3-pinp13位端子header 31header 8header, 8-pinp2hdr1x8header 81header 9header, 9-pinp3hdr1x9header 91header 2header, 2-pinp42位端子header 21res2resistorr1, r2, r3,r4, r5, r6, r7axial-0.4res27*双路变压器shuang1双路变压器双路变压器1sijiaosi14脚开关sijiao1at89c523-bit microcontroller with 8

15、kflash romu1dip40at89c521mc7812ct3-terminal positive fixedvoltage regulatoru2221a-04mc7812ct1mc7912ctthree-terminal negativefixed voltage regulatoru3221a-04mc7912ct1dac0832lcn8-bit microprocessorcompatible, double-bufferedd/a converteru4, u5n20adac0832lcn2mc7805ct3-terminal positive fixedvoltage reg

16、ulatoru6221a-04mc7805ct1mc7905ctthree-terminal negativefixed voltage regulatoru7221a-04mc7905ct1lm324nquad differential input, low-power operational amplifieru8646-06lm324n1xtalcrystal oscillatory1bcy-w2/d3.1xtal1整流桥zheng1整流桥整流桥1六、结论与心得回首此次企业实践的整个过程,过程很曲折,甚至感到有些许紧张,但感觉 更多的是充实。从开始实习的那一刻起,便开始忙碌了起来。整天沉

17、浸在对软件 的学习和思索中,大部分时间都学习软件和网上查资料。 通过前两天时间查看了 大量资料,并且根据设计的要求进行仔细的研究和反复演算,虽然最终没有实现最终的目标,但是在这次设计中,我学到了许多知识,让我了解到了数控信号源 的工作原理,从中也对许多器件的相关知识有了更深入的体会。也让我学会了使 用a d软件构建电路图。总之,通过这次实习不仅加强了我思考问题的能力, 解决问题的能力。同时,也使我对课本的理论基础知识有了更好的巩固和加强,在从电路图的构建、电路板的焊接的过程中,让我明白了许多电子元件的引脚使用 方法,并能够熟悉使用它们。本设计采用模拟集成电路(集成运放电路)及其他元器件,设计中实现了数 控信号源的频率可调和幅度可调。 在此次设计中,我发现其主要是用到了电子电 子技术里的知识的运用,让我认识到把理论与实践结合起来是很重要的, 只是掌 握理论知识是远远不够的,只有把理论与实践结合起来,在设计过程中结合实际 中路灯的原理和功能,达到实用

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