方波发生器
方波产生的原理
方波产生的原理
方波产生的原理是利用波形发生器产生一个周期性的方波信号。
波形发生器一般由一个集成电路构成，其中包括一个比较器和一个可调节的电压源。
比较器的作用是将输入信号与参考电压进行比较，当输入信号高于参考电压时，输出为高电平，当输入信号低于参考电压时，输出为低电平。
可调节的电压源用于精确控制比较器的参考电压。
在方波产生的过程中，波形发生器产生一个周期性的正弦波信号作为输入信号。
比较器将输入信号与设定的参考电压进行比较，当输入信号高于参考电压时，输出为高电平；当输入信号低于参考电压时，输出为低电平。
经过比较器的处理，输入信号被转换成了一个由高电平和低电平交替出现的方波信号。
这个周期性的方波信号就是我们常见的方波。
通过调节参考电压可以控制方波的幅度和频率。
总结起来，方波产生的原理是利用波形发生器对输入信号进行比较，根据比较结果产生一个由高电平和低电平交替出现的方波信号。
1kHz正弦波_方波信号发生器
制作与开发
１ｋＨｚ正弦波／方波信号发生器
广东 颜荣
该信号发生器的特点是：输出幅度从０～３Ｖｐｐ之间连续可调；振荡频率及幅度稳定；谐波失真≤１％。
电路工作原理如下：Ｑ１、Ｑ２及相关元件完成正弦振荡，振荡信号经微调电阻Ｗ２分压后进入ＩＣ（ＬＭ３８６）的③脚，经ＩＣ内部放大后从⑤脚输出。
当转换开关Ｋ２倒向＂正弦波＂（～）位置时，１ｋＨｚ的正弦波信号经电阻Ｒ１５和电位器Ｗ３调整幅度后，再经Ｃ１５耦合由ＢＮＣ插座输出；当Ｋ２倒向＂方波＂位置时，ＬＭ３８６的⑤脚输出１ｋＨｚ正弦波信号经Ｑ３波形变换后，从Ｑ３的集电极输出占空比为４∶１的１ｋＨｚ方波，同样经Ｗ３调整幅度后由ＢＮＣ插座输出。
调试时将ＢＮＣ插座接示波器的Ｙ输入插孔，微调Ｗ１；使示波器显示出波形。
如波形有＂切顶＂现象，则微调Ｗ２，使屏幕出现完好的正弦波。
然后将ＢＮＣ输出接至数字频率计，再微调Ｗ１，使振荡频率为１ｋＨｚ±１０Ｈｚ。
若微调Ｗ１达不到１ｋＨｚ±１００Ｈｚ的要求，则可改变Ｃ９容量（Ｃ９的容量加大频率降低，反之频率升高），再微调Ｗ１，使之合格。
图中Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３用Ｃ１８１５或Ｃ９０１８均可。
振荡部分Ｃ５～Ｃ９用涤纶电容。
其他元件参数见图所示。
□广东 颜荣。
频率可调的方波信号发生器
由32号、17号、27号制作
目录目录目录
一、课程设计总体流程 二、课程设计目的
三、硬件设计
四、软件设计
五、总结
设计的总体流程及
设计的目的和功能
设计目的：设计一种频率范围限定且使蜂鸣器 产生不同频率的声音，方波信号可通过 示波器显示出来，用Proteus仿真软件来 模拟显示方波。
三、硬件设计
3.1最小系统电路图设计
最小系统包括复位电路和晶振发生电路如图：
三、硬件设计
3.2按键电路设计
按键电路采用独立键盘设计如图：
三、硬件设计
3.3 蜂鸣器电路设计
三、硬件设计
3.4数码管驱动显示电路 采用四位数码管，故需要驱动电路，这里用mc74h573 芯片来驱动，具体电路设计如图
取反输出方波
第三次按下，设 初值2khz
……
第十次按下， 设初值6khz
四、软件设计
4.2按键检测流程图
四、软件设计
4.3数码管显示流程图
五、总结
经过制作设计的这段时间的努力终于将本设计方案要求基 本实现。由于时间、水平和经验有限，设计的作品还存在着
一些的不足之处。
对于这次设计来说既是一次机遇，又是一次挑战。在这次 的设计过程中，本人学到了很多东西，通过自己的实践，增 强了动手能力。通过实际工程的设计也使我了解到书本知识 和实际应用的差别。在实际应用中遇到很多的问题，这都需
要我对问题进行具体的分析，并一步一步地去解决它。
四、软件设计
4.1软件设计基本思想及程序框图
软件设计基本思想： 2个按键开关次数判断，1个七段四位数码管的动态显示，方波发生器方波 的输出（仿真调试），蜂鸣器放映方波频率改变
低频方波发生器
低频方波发生器
(1) 确定振荡周期低频方波发生器的振荡周期就是整个测量电路的响应时间。
而设计要求响应时间不应超过2s，因此该方波发生器的周期也不应超过2s，但它又不能太短，其原因是：第一，被测电容Cx的充放电需要一定时间。
在分析电路中时，设R=100Ω，Cx=1990μF，计算充电时间为36ms，再加上放电时间，并须留有适当裕量，因此，方波发生器的周期应当比36ms大得多。
第二，人眼存在滞留时间，一般为0.1s，如果显示时间Td小于0.1s，那么就会出现错误的视觉效果。
故显示时间应比0.1s大得多，通常取0.1~1s。
由于被测电容较大，显示时间可适当取长些。
综上所述，低频方波发生器的振荡周期应选在1s左右。
（2）电路选择由于低频方波发生器的频率较低，而且对它的精度和稳定度要求高，因此可用普通的CMOS反相器CC40106构成，如图❤所示
（3）参数计算图❤所示电路其振荡周期与反相器的阈值电压有关，因此只能粗略估算，当R1=R2=R时，振荡周期可按下式粗略估算：
T=1.8RC1
根据以上分析，此电路振荡周期为1s，因此可按下式确定R的阻值和C1的容量：
1.8RC1=1s
式中，R的单位为Ω；C1的单位为μF。
若选C1=0.1μF，则R1=R2=3.6MΩ。
方波信号发生器原理
方波信号发生器原理
方波信号发生器是一种电子设备，用于产生方波形状的信号。
该设备的原理是基于周期性地改变输入信号的幅值来生成方波。
方波信号有两个离散的幅值级别，通常为高电平和低电平。
方波信号发生器的基本原理是通过一个可调电路来控制一个开关，使其周期性地切换输入信号的幅值。
当开关处于打开状态时，输入信号的幅值为高电平；当开关处于关闭状态时，输入信号的幅值为低电平。
具体实现方波信号发生器的方法有许多，其中一种常见的方法是使用集成电路，如555定时器。
555定时器是一种非常常用
的集成电路，可以用作方波信号发生器。
通过调整电路中的电阻和电容值，可以控制方波信号的频率和占空比。
另一种方法是使用数字信号处理器（DSP）或微控制器来生成
方波信号。
这些设备具有高度可编程性和灵活性，可以通过软件或代码来生成方波信号。
无论使用哪种方法，方波信号发生器的原理都是基于周期性地改变输入信号的幅值。
这种周期性切换产生了有规律的方波信号，可以在各种应用中使用，如实验室测量、音频设备和通信系统。
比较器方波发生器课件
小型化、集成化的发展趋势
总结词
比较器方波发生器正逐渐实现小型化、 集成化，为便携式电子设备提供更优解 决方案。
VS
详细描述
随着微电子技术的进步，比较器方波发生 器的体积不断减小，集成度越来越高。这 使得比较器方波发生器在便携式电子设备 中得到广泛应用，如智能手表、无人机等 。同时，集成化的比较器方波发生器还具 有更高的可靠性、更低的成本和更小的功 耗。
工作原理
比较器方波发生器通过比较两个输入信号的电压值来产生方波信号。当输入信 号的电压差超过一定阈值时，比较器会输出高电平或低电平信号，从而形成方 波。
分类与特点
分类
根据电路结构和工作原理，比较 器方波发生器可分为RC型和施密 特触发器型等类型。
特点
比较器方波发生器具有电路简单 、成本低、可靠性高等优点，适 用于产生低频或中频方波信号的 场合。
03
可以通过选择性能稳定的元件、采取温度补偿措施、使用稳定
的电源供电等方式来解决频率稳定性问题。
输出电压与电流调节问题
总结词
输出电压与电流调节问题是指方波发生器的输出 电压或电流无法达到所需的数值。
详细描述
这可能是由于电路中的可调元件设置不正确、负 载电阻不匹配等原因造成的。
解决方案
可以通过调整可调元件的数值、选择合适的负载 电阻等方式来解决输出电压与电流调节问题。
应用场景与优势
应用场景
比较器方波发生器广泛应用于各种电 子设备和系统中，如通信、测量、控 制等领域。
优势
比较器方波发生器具有稳定性好、抗 干扰能力强、易于实现等优点，能够 提供稳定可靠的方波信号，满足各种 应用需求。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 02
比较器方波发生器的电路设计
方波发生器资料
方波发生器资料方波发生器是一种电子设备，用于产生方波信号。
方波信号是一种特殊的周期性信号，其波形为高电平和低电平交替出现的矩形波形。
方波信号广泛应用于电子实验、通信、音频设备等领域。
一、方波发生器的工作原理方波发生器通常由以下几个主要部分组成：振荡电路、比较器、反相器和输出缓冲器。
1. 振荡电路：方波发生器的核心部分，用于产生基准频率的振荡信号。
常见的振荡电路有RC振荡器、LC振荡器和晶体振荡器等。
2. 比较器：将振荡电路产生的振荡信号与一个参考电平进行比较。
当振荡信号的电压高于参考电平时，输出高电平；当振荡信号的电压低于参考电平时，输出低电平。
3. 反相器：用于将比较器输出的信号进行反相处理。
当比较器输出高电平时，反相器输出低电平；当比较器输出低电平时，反相器输出高电平。
4. 输出缓冲器：用于放大和驱动方波信号，使其能够输出到外部设备或电路中。
二、方波发生器的应用方波发生器在电子实验和工程中具有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：1. 信号发生器：方波发生器可以作为一个简单的信号发生器，用于产生特定频率和幅度的方波信号，用于测试和调试电子设备。
2. 时钟电路：方波发生器可以用作时钟电路的基准信号源。
时钟电路在数字系统和通信系统中起着关键的作用，用于同步和控制各个模块的运行。
3. 脉冲调制：方波发生器可以用于脉冲调制技术中。
脉冲调制是一种将模拟信号转换为数字信号的技术，常用于通信系统和数字音频设备中。
4. 实验教学：方波发生器常用于电子实验教学中，用于演示和研究方波信号的特性和应用。
三、方波发生器的性能指标选择方波发生器时，需要考虑以下几个性能指标：1. 频率范围：方波发生器应具有较宽的频率范围，以满足不同应用的需求。
2. 频率稳定性：方波发生器应具有良好的频率稳定性，以保证输出信号的准确性和稳定性。
3. 输出幅度：方波发生器应具有可调的输出幅度，以适应不同电路和设备的需求。
4. 上升时间和下降时间：方波发生器应具有较短的上升时间和下降时间，以保证方波信号的快速切换和较高的频率响应。
集成运放构成的方波三角波发生器
−
������1 ������7
……………………⑥
������1 ≈ 从而由方程⑥⑦得到： ������������4 = −������8 （ ∴ ∆������������������ = ������������4������������ ≈
������������ ������������������ ������′ +������������������
′ ������6 +������������3
������5 +������6 +������������3
× 2������������������ − ������������������ ………………⑦
′ ������������1 ������6 + 2������������3 − ������5 − ������������3 + ������ ） ′ ������ + ������������4 (������5 + ������6 + ������������3 )������7 ������������
1
������������ = −
������������������3 4(������13 +2������������2 )������
1
…………………………④
又，在������1中，由“虚短”和“虚断”知，使得方波发生翻转的������������2 满足: ������������2 =
������2 ������1 +������2
1 1 2
×
������+������������1 ������4
→ = ������ =
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Hyu 组别：25 项目：方波发生器电信学院专业实训报告题目：方波发生器的设计与实现学生姓名：学号：院部：专业班级：指导教师：方波发生器摘要：本次课程设计以AT89S52单片机为核心器件，外围采用按键作为控制和数码管作为显示器所设计的方波发生器。
该方波发生器能实现0-1kHz频率范围、占空比可调的方波输出。
，通过对单片机编程，实现方波发生器，方波周期200ms；方波占空比在1%~99%三挡可用，一档步进10%，二挡步进5%，三挡步进%1，方波占空比可直观显示。
频率也使用按键来进行调节，不同的频率及占空比可以使用不同的按键来实现，而以键盘扫描来实现各键的不同功能；显示部分可以使用ZLG7290芯片及数码管来实现。
由此即可构成一个最小单片机应用系统。
方波发生器的软件设计包括主程序、延时子程序、系统初始化程序、显示子程序、键盘扫描程序、定时器中断子程序。
其中主程序用来控制整个程序的执行，它与各子程序紧密相联，共同实现方波发生器各种功能的执行。
关键词：电路，控制，单片机目录目录 .................................................................................................................................. I V 1引言 (1)1.1选题背景及历史 (1)1.1.1课题背景 (1)1.2研究目的 (1)1.3论文主要结构及安排 (1)1.4本章小结 (1)正文 (2)2.1 总体设计要求 (2)2.2 总体设计方案 (2)2.2.1设计思想 (2)2.3.1控制电路设计 (2)2.3.2 显示电路设计 (2)2.4 组员任务分配和元件清单 (3)2.4.1 组员及其任务分配 (3)2.4.2 元件清单 (3)2.5本章小结 (4)3硬件系统设计 (5)3.1 AT89S52单片机概述 (5)3.2各部分电路原理 (6)3.2.1电源电路 (6)3.2.2 复位电路 (6)3.2.3 显示电路 (6)3.2.5发光二极管 (6)4软件系统设计 (7)4.1KEIL编程环境 (7)4.2理论基础知识 (7)4.2.1定时器原理 (7)4.2.2软件延时原理 (8)4.2.3中断原理 (8)4.3系统设计总体流程图 (9)4.4系统模块源程序及其流程图 (9)4.4.1程序宏定义 (9)5系统仿真及调试 (18)5.1硬件调试 (18)5.1.1静态调试 (18)5.1.2动态调试 (18)5.2软件仿真 (18)5.3实际调试 (19)6 问题发现与解决 (20)结论 (21)致谢 (22)参考文献 (23)附录Ⅰ (24)方波发生器1引言1.1选题背景及历史1.1.1课题背景在电子技术领域中，实现方波发生器的方法有很多种，可以采用不同的原理及器件构成不同的电路，但可以实现相同的功能。
在此次设计中，有些地方与课题原本的具体要求有点不同。
如实现频率调节时，不是按要求利用调整变阻器的阻值来完成的，而是用按键来实现的。
1.2研究目的利用单片机AT89S52，通过对器编程，实现方波发生器。
方波周期200ms，方波占空比在1%~99%三档可调，一档步进10%，二挡步进5%，三档步进1%，方波占空比可以直观显示。
1.3论文主要结构及安排本文通过目的的确定开始，在硬件部分，根据设计要求选择所需的元器件。
软件部分，首先根据整体设计思路编译出整体程序的大框架，再编译子程序模块放入主程序中。
在调试及仿真阶段，硬件部分主要对其进行调试和检查，防止硬件损坏造成的调试失败。
软件部分主要对其编写的程序的可行性及合理性进行仿真检查。
最后，将程序烧录至电路板上进行实际的调试，判断是否符合预期结果。
1.4本章小结本章主要阐述了选题目的以及论文的结构安排，明白了方波发生器在人类社会生活中的重要性，以及方波发生器设计的实际意义。
与此同时阐述了文章的整体结构及安排，说明了文章的整体布局。
正文2.1 总体设计要求利用单片机AT89S52，通过对器编程，实现方波发生器。
方波周期200ms，方波占空比在1%~99%三档可调，一档步进10%，二挡步进5%，三档步进1%，方波占空比可以直观显示。
2.2 总体设计方案本课程设计是设计一个方波发生器，用4位数码管显示方波的频率。
用两位数码管显示占空比。
2.2.1设计思想方波发生器的软件设计包括主程序、延时子程序、系统初始化程序、显示子程序、键盘扫描程序、定时器中断子程序。
其中主程序用来控制整个程序的执行，它与各子程序紧密相联，共同实现方波发生器各种功能的执行。
2.3 各功能模块方案选择2.3.1控制电路设计想要实现项目要求中的占空比和周期可调，必须独立设置两个按键，一个占空比，一个周期。
两个共用键确定加或减，加三个档位，1%，5%，10%，共计六个按键，分别接在P1.2~P1.7 I/o口，一端接地。
控制电路中又分为单片机最小系统-复位路，晶振电路。
其中，复位电路由10uf电容，200Ω，8.2kΩ电阻，按键组成，接在第9引脚，晶振电路由30pf。
晶振片组成，接在18、19引脚，一端接地。
2.3.2 显示电路设计占空比，周期可直观显示采用4位一体和2位一体的7段数码管，仿真图中直接将com端接在P3.0~P3.7,共计6个com端，数据端a-g、dp，分别接在P0.0~P0.7和P2.0~P2.7,中间接300Ω电阻。
P3.5接示波器。
2.4 组员任务分配和元件清单2.4.1 组员及其任务分配2.4.2 元件清单2.5本章小结本章阐述了在设计中整体方案的设计中对不同种方案的选择和论证，在整体方案确认以后对子程序模块的方案设计，与此同时对各个模块中可能会使用的方法和设计理念做出了部分介绍。
还介绍了小组成员的分工和这次实训的元件清单。
清楚的列出了需要的元件和每个人的任务，清楚的分工合作才有高效的工作任务。
与此同时阐述了文章的整体结构及安排，说明了文章的整体布局。
3硬件系统设计3.1 AT89S52单片机概述单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。
单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。
通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。
因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。
本设计选用了市面上较为常见的AT89S52单片机，AT89S52 是一种低电压、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K bytes在系统可编程Flash 存储器（RAM）。
使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。
片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。
在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在线系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，三个16位定时器/计数器，2个全双工串行通信口，2个读写口线。
空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
8位微控制器 8K 字节在系统可编程 Flash。
AT89S52具有如下特点：40个引脚，8k Bytes Flash片内程序存储器，256 bytes的随机存取数据存储器（RAM）32个外部双向输入/输出（I/O）口，3个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，2个读写口线可以按照常规方法编程，也可以在线编程。
此外, AT89S52设计和配置了低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能。
单片机总控制电路如下图3-1：图3-1 单片机总控制电路3.2各部分电路原理3.2.1电源电路单片机工作时需要的+5V电压，本设计采用普通的电源接口，通过5V的电源适配器供电。
电源部分还连接开关和发光二极管，用于判断电源是否正常工作。
需要注意的是，滤波电容对于电路设计非常重要，不加滤波电容会导致系统不稳定。
3.2.2 复位电路AT89S52的复位输入引脚RST为单片机提供了初始化的手段，可以使程序从指定处开始执行，在AT89S52的时钟电路工作后，只要RST引脚上出现超过两个机器周期以上的高电平时，即可产生复位操作。
只要RST保持高电平，则单片机循环复位。
只有当RST有高电平变为低电平以后，单片机才从0000H地址开始执行程序，本系统采用按键复位方式的复位电路。
3.2.3 显示电路占空比，周期可直观显示采用4位一体和2位一体的7段数码管，仿真图中直接将com端接在P3.0~P3.7,共计6个com端，数据端a-g、dp，分别接在P0.0~P0.7和P2.0~P2.7,中间接300Ω电阻。
P3.5接示波器。
3.2.5发光二极管该系统用2个发光二极管电路原理示意图见图图3-2 电路原理示意图4软件系统设计4.1KEIL编程环境近年来，单片机开发技术不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言，单片机的开发软件也在不断发展，Keil软件是目前最流行开发MCS-51 系列单片机程序的软件。
Keil 提供了包括 C 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境将这些部分连在一起。
因此该系统的软件部分在Keil 环境下进行程序的编程。
4.2理论基础知识4.2.1定时器原理定时器工作的基本原理其实就是给初值，让它不断加1直至减完为模值，这个初值是送到TH 和TL中的。
它是以加法记数的，并能从全1到全0时自动产生溢出中断请求。
因此，我们可以把计数器记满为零所需的计数值，即所要求的计数值设定为C，把计数初值设定为TC 可得到如下计算通式：TC=M-C式中，M为计数器模值。
计数值并不是目的，目的是时间值，设计1次的时间，即定时器计数脉冲的周期为T0，它是单片机系统主频周期的12倍，设要求的时间值为T，则有C=T／T0。
计算通式变为：T=（M－TC）T0模值和计数器工作方式有关。
在方式0时M为8192；在方式1时M的值为65536；在方式2和3为256。
就此可以算出各种方式的最大延时。
如单片机的主脉冲频率为12MHZ，经过12分频后，若采用方式０最大延时只有8.129毫秒，采用方式１最大延时也只有65.536毫秒。
这就是为什么扫描周期为50ms的原因，若使用软件则会耽搁程序流程，显然不可行。
相反，时间计时方面却不可能只用计数器，因为显然１秒钟已经超过了计数器的最大定时间，所以我们还必须采用定时器和软件相结合的办法才能解决这个问题。