课程设计波形发生器
波形发生器--课程设计报告材料
课程设计报告书波形发生器学院电子与信息学院专业班级学生姓名学生学号指导教师课程编号课程学分 1起始日期 2017波形发生器一、选题背景波形发生器是一种常用的信号源，广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。
函数信号发生器是一种能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路。
函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。
通过对函数波形发生器的原理以及构成分析，可设计一个能变换出三角波、正弦波、矩形波的函数波形发生器。
二、方案论证1、设计题目要求1.1、功能要求1.1.1、同时三通道输出，采用正弦波、矩形波、三角波的级联结构；1.1.2、电源由稳压电源供给；1.2、指标要求：1.2.1、输出电压要求正弦波Vp-p>10V、矩形波Vp-p>10V、三角波Vp-p>4V；1.2.2、输出波形频率范围为100Hz—2kHz；1.2.3、通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于5%；1.2.4、矩形波占空比可调整，调整范围：10%～90%；2、总体设计方案2.1 设计思路根据模拟电子技术基础课程，可通过RC桥式正弦波振荡电路产生正弦波，通过比较器变换成矩形波，再通过积分电路变换成三角波；或者同过滞回比较器和RC电路组成的矩形波发生电路产生矩形波，通过积分电路变换成三角波，再用滤波法变换成正弦波。
2.2 设计方案满足上述设计功能可以实施的方案很多，现提出以下几种方案：2．2．1方案一①原理框图图2.2.1 方案一原理框图②基本原理通过RC桥式正弦波振荡电路，产生正弦波，改变电阻R和电容C的值实现频率可调；通过单限比较器，产生矩形波，接入参考电压，通过改变与参考电压串联电阻的阻值，实现占空比可调；通过积分电路，产生三角波。
2．2．2方案二①原理框图图2.2.2 方案二原理框图②基本原理通过矩形波发生电路产生矩形波，改变阻值和电容实现频率可调，利用二极管的单向导电性可以引导电流流经不同的通路，改变电位器阻值实现占空比可调；通过积分电路产生三角波；通过低通滤波器产生正弦波。
课程设计——波形发生器
波形发生器设计一．摘要本文以AT89C51单片机为核心，采用C语言的编程方法，外加DAC0832数模转换模块与集成运放模块，构成了函数波形发生器。
可产生方波、三角波、正弦波、锯齿波等多种波形，波形的频率可用程序改变，并可根据需要选择输出波形。
其中运用软硬件结合的方法实现设计功能，具有线路简单、结构紧凑、性能优越等特点。
关键词：51单片机；DAC；函数波形发生器二．设计要求1.产生正弦波、方波、三角波；2.幅度可以设定；3.出频率能达到1MHZ。
4. 发挥部分（自选）三．设计目的1、巩固、加深和扩大单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决实际课题设计的能力。
2、培养针对课题需要，选择和查阅有关手册、图表及文献资料的能力，提高组成系统、编程、调试的动脑动手能力。
3、通过对课题设计方案的分析、选择、比较，熟悉运用单片机系统开发、软硬件设计的方法内容及步骤。
4，掌握各个接口芯片(如0832等)的功能特性及接口方法，并能运用其实现一个简单的单片机应用系统功能器件。
四．设计方案波形发生器的实现方法通常有以下几种：方案一：采用模拟电路搭建函数信号发生器，它可以同时产生方波、三角波、正弦波。
但是这种模块产生的不能产生任意的波形（例如梯形波），并且频率调节很不方便。
方案二：采用锁相式频率合成器，利用锁相环，将压控振荡器（VCO）的输出频率锁定在所需频率上，该方案性能良好，但难以达到输出频率覆盖系数的要求，且电路复杂。
方案三：采用AT89S52单片机和DAC0832芯片，直接连接键盘和显示。
该种方案主要对AT89S52单片机的各个I/O口充分利用。
P1口是连接键盘, P2口接显示电路，P0口连接DAC0832输出波形。
这样总体来说，能对单片机各个接口都利用上，而不在多用其它芯片，从而减小了系统的成本。
也对按照系统便携式低频信号发生器的要求所完成。
占用空间小，使用芯片少，低功耗。
综合考虑，方案三各项性能和指标都优于其他几种方案，能使输出频率有较好的稳定性，充分体现了模块化设计的要求，而且这些芯片及器件均为通用器件，在市场上较常见，价格也低廉，样品制作成功的可能性比较大，所以本设计采用方案三。
波形产生器课程设计
目录目录 01.1波形发生器的进展状况 01.2国内外波形发生器产品比较 (1)5.1 主流程图 (6)5.2正弦波仿真图 (6)5.4 方波仿真图 (7)1.波形发生器概况在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和运算机等技术领域，常常需要用到各类各样的信号波形发生器。
随着集成电路的迅速进展，用集成电路可很方便地组成各类信号波形发生器。
用集成电路实现的信号波形发生器与其它信号波形发生器相较，其波形质量、幅度和频率稳固性等性能指标，都有了专门大的提高。
1.1波形发生器的进展状况波形发生器是能够产生大量的标准信号和用户概念信号，并保证高精度、高稳固性、可重复性和易操作性的电子仪器。
函数波形发生器具有持续的相位变换、和频率稳固性等长处，不仅能够模拟各类复杂信号，还可对频率、幅值、相移、波形进行动态、及时的控制，并能够与其它仪器进行通信，组成自动测试系统，因此被普遍用于自动控制系统、震动鼓励、通信和仪器仪表领域。
在70 年代前，信号发生器主要有两类：正弦波和脉冲波，而函数发生器介于两类之间，能够提供正弦波、余弦波、方波、三角波、上弦波等几种常常利用标准波形，产生其它波形时，需要采用较复杂的电路和机电结合的方式。
那个时期的波形发生器多采用模拟电子技术，而且模拟器件组成的电路存在着尺寸大、价钱贵、功耗大等缺点，而且要产生较为复杂的信号波形，则电路结构超级复杂。
同时，主要表现为两个突出问题，一是通过电位器的调节来实现输出频率的调节，因此很难将频率调到某一固定值；二是脉冲的占空比不可调节。
到了二十一世纪，随着集成电路技术的高速进展，出现了多种工作频率可过GHz 的DDS 芯片，同时也推动了函数波形发生器的进展，2003 年，Agilent 的产品33220A能够产生17 种波形，最高频率可达到20M，2005 年的产品N6030A 能够产生高达500MHz 的频率，采样的频率可达1.25GHz。
波形发生器课程设计vhdl
波形发生器课程设计vhdl一、教学目标本课程旨在通过学习VHDL（硬件描述语言），让学生掌握波形发生器的设计与仿真。
通过本课程的学习，学生应能理解VHDL的基本语法和编程技巧，能够运用VHDL设计简单的数字电路，特别是波形发生器。
此外，通过课程实践，培养学生分析问题、解决问题的能力，以及团队合作和沟通交流的能力。
具体来说，知识目标包括：1.掌握VHDL的基本语法和编程技巧。
2.理解波形发生器的工作原理和设计方法。
技能目标包括：1.能够运用VHDL设计简单的数字电路。
2.能够独立完成波形发生器的设计与仿真。
情感态度价值观目标包括：1.培养学生的创新意识和实践能力。
2.培养学生团队合作和沟通交流的能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括VHDL基本语法、数字电路设计方法和波形发生器的设计与仿真。
1.VHDL基本语法：包括数据类型、信号声明、实体和架构、过程和函数、线网和赋值语句等。
2.数字电路设计方法：包括组合逻辑电路、时序逻辑电路和触发器的设计方法。
3.波形发生器的设计与仿真：包括正弦波、方波、三角波等波形发生器的设计方法，以及相应的仿真测试。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、案例分析法、实验法和讨论法等。
1.讲授法：用于讲解VHDL基本语法和数字电路设计方法。
2.案例分析法：通过分析实际案例，让学生学会波形发生器的设计与仿真。
3.实验法：让学生动手实践，独立完成波形发生器的设计与仿真。
4.讨论法：在课堂上引导学生进行思考和讨论，培养团队合作和沟通交流的能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：《数字电路设计与VHDL编程》等。
2.参考书：《VHDL完全学习手册》、《数字电路与逻辑设计》等。
3.多媒体资料：包括PPT课件、教学视频、在线课程等。
4.实验设备：计算机、VHDL仿真软件（如ModelSim）、示波器等。
protel课程设计波形发生器
protel课程设计波形发生器一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握Protel软件的使用，能够设计并制作波形发生器电路板。
具体分为三个部分：1.知识目标：使学生了解波形发生器的基本原理和电路组成，熟悉Protel软件的操作界面和功能。
2.技能目标：培养学生使用Protel软件进行电路设计的能力，能够独立完成波形发生器电路板的设计和制作。
3.情感态度价值观目标：培养学生对电子技术的兴趣，提高学生动手实践的能力，培养学生的创新精神和团队合作意识。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括三个部分：1.波形发生器的基本原理和电路组成：介绍波形发生器的工作原理，讲解其电路组成和功能。
2.Protel软件的操作和使用：讲解Protel软件的操作界面和功能，示范如何使用Protel软件进行电路设计。
3.波形发生器电路板的设计和制作：引导学生使用Protel软件设计波形发生器电路板，讲解电路板制作的步骤和注意事项。
三、教学方法为了达到本节课的教学目标，将采用以下教学方法：1.讲授法：讲解波形发生器的基本原理和电路组成，让学生掌握相关理论知识。
2.案例分析法：分析实际案例，让学生了解Protel软件的操作和使用。
3.实验法：引导学生动手实践，设计并制作波形发生器电路板，培养学生的实际操作能力。
4.小组讨论法：分组让学生进行讨论和合作，培养学生的团队协作能力和创新精神。
四、教学资源为了支持本节课的教学内容和教学方法的实施，将准备以下教学资源：1.教材：选用与Protel软件和波形发生器设计相关的教材，为学生提供理论知识的学习。
2.多媒体资料：制作课件和教学视频，为学生提供直观的学习材料。
3.实验设备：准备计算机和Protel软件，以及波形发生器电路实验所需的元器件和设备，为学生提供动手实践的机会。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，将采用以下评估方式：1.平时表现：观察学生在课堂上的参与程度、提问回答情况以及团队合作表现，以了解学生的学习态度和掌握程度。
单片机课程设计———波形发生器
课程设计任务书题目波形发生器专业、班级学号姓名主要内容：设计一个产生各种波形的波形发生器基本要求：利用单片机P1.0引脚输出频率范围1Hz – 1000Hz的正弦波、方波、三角波、梯形波、锯齿波，并用示波器观察。
目录一、设计目的及意义 ........................................................................... - 3 -1.1设计目的 (3)1.2设计意义 (3)二、方案论证 ....................................................................................... - 3 -2.1设计要求 (3)2.2方案论证 (4)三、硬件电路设计 ............................................................................... - 4 -3.1设计思路、元件选型 (4)3.2原理图 (5)3.3主要芯片介绍 (5)3.4硬件连线图 (8)四、软件设计 ....................................................................................... - 9 -4.1锯齿波的产生过程 (10)4.2梯形波的产生过程 (11)4.3三角波的产生过程 (13)4.4方波的产生过程 (14)4.5正弦波的产生过程 (15)五、调试与仿真 ................................................................................. - 16 -六、总结.............................................................................................. - 19 -七、参考文献： ................................................................................. - 19 -一、设计目的及意义1.1设计目的（1）利用所学单片机的理论知识进行软硬件整体设计，锻炼学生理论联系实际、提高我们的综合应用能力。
波形发生器单片机课程设计
波形发生器单片机课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解波形发生器的基本原理，掌握单片机在波形发生器中的应用；2. 学会使用编程软件进行单片机程序设计，实现常见波形的生成；3. 了解波形发生器的性能指标，如频率、幅度、相位等，并能进行简单计算。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识，设计并实现波形发生器单片机程序的能力；2. 提高学生动手实践能力，能够独立完成波形发生器的硬件连接与调试；3. 培养学生团队协作能力，通过小组合作完成课程设计。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对单片机及电子技术的兴趣，激发学生的学习热情；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的真实性，遵循实验操作规范；3. 培养学生的创新意识，鼓励学生勇于尝试，不断优化波形发生器设计。
分析课程性质、学生特点和教学要求：1. 课程性质：本课程属于电子技术领域，涉及单片机原理、编程及硬件设计；2. 学生特点：学生已具备一定的电子技术基础，熟悉单片机的基本操作，具有一定的编程能力；3. 教学要求：注重理论与实践相结合，强调动手实践，培养学生解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 波形发生器原理：介绍波形发生器的功能、分类及其在电子技术中的应用，重点讲解单片机波形发生器的原理及组成。
教材章节：《单片机原理与应用》第四章第三节2. 单片机程序设计：讲解如何使用编程软件（如Keil）进行单片机程序设计，实现常见波形（如正弦波、方波、三角波等）的生成。
教材章节：《单片机原理与应用》第五章3. 硬件设计与连接：介绍波形发生器硬件电路的设计方法，包括单片机、晶振、滤波器等元件的选型与连接。
教材章节：《电子电路设计》第二章4. 波形发生器性能指标：讲解波形发生器的主要性能指标，如频率、幅度、相位等，并进行简单计算。
教材章节：《电子测量与仪器》第三章5. 实践操作与调试：指导学生进行波形发生器硬件连接、程序下载和调试，确保波形发生器正常工作。
教材章节：《单片机原理与应用》第六章6. 课程设计：要求学生以小组为单位，设计并实现一个具有特定功能的波形发生器，完成课程设计报告。
多种波形发生器课程设计
多种波形发生器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解并掌握多种波形发生器的原理及其功能。
2. 学生能够识别并描述方波、三角波、正弦波等基本波形的特点。
3. 学生能够解释波形发生器在电子技术中的应用。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计简单的波形发生器电路图。
2. 学生能够操作示波器等实验设备，观察并分析不同波形的特点。
3. 学生能够通过小组合作，完成波形发生器的搭建和调试。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到波形发生器在科技发展中的重要性，增强对电子技术的兴趣。
2. 学生在学习过程中，培养合作精神、探究精神和创新意识。
3. 学生能够遵循实验操作规范，树立安全意识，养成严谨的科学态度。
课程性质：本课程为电子技术课程的一部分，旨在帮助学生了解并掌握波形发生器的原理和应用。
学生特点：学生为高中年级，具备一定的电子基础知识和实验操作能力。
教学要求：结合学生特点和课程性质，通过理论讲解、实验演示和小组合作，使学生能够达到上述课程目标。
在教学过程中，注重培养学生的动手能力、思考能力和创新能力，将知识目标、技能目标和情感态度价值观目标分解为具体的学习成果，以便后续的教学设计和评估。
二、教学内容1. 理论知识：- 波形发生器的原理及其分类- 方波、三角波、正弦波等基本波形的数学表达式和特点- 波形发生器在电子电路中的应用实例2. 实践操作：- 示波器的使用方法- 波形发生器电路图设计- 波形发生器电路的搭建与调试3. 教学大纲：- 第一课时：波形发生器原理及分类介绍，示波器使用方法讲解- 第二课时：方波、三角波、正弦波等基本波形特点及数学表达式分析- 第三课时：波形发生器应用实例分析，电路图设计方法讲解- 第四课时：小组合作，进行波形发生器电路搭建与调试4. 教材章节：- 教材第四章：波形发生器- 教材第五章：示波器及其应用教学内容根据课程目标进行选择和组织，确保科学性和系统性。
在教学过程中，教师需按照教学大纲安排教学内容和进度，结合教材章节，使学生在掌握理论知识的同时，能够进行实践操作，提高学生的综合能力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、设计任务和要求
要求：设计并制作用分立元件和集成运算放大器组成的能产生方波、三角波和正弦波的波形发生器。
二、原理电路设计：
（1）方案的提出
方案一：
①先由文氏桥振荡产生一个正弦波信号（右图）
②把文氏桥产生的正弦波通过一个过零比较器
从而把正弦波转换成方波。
③把方波信号通过一个积分器。
转换成三角波。
方案二：
①由比较器和积分器构成方波三角波产生电路。
（下图）
②然后通过低通滤波把三角波转换成正弦波信号。
方案三：
①由比较器和积分器构成方波三角波产生电路。
（电路图与方案二相同）
②用折线法把三角波转换成正弦波。
(下图)
（2）方案的比较与确定
方案一：
文氏桥的振荡原理：正反馈RC网络与反馈支路构成桥式反馈电路。
当R1=R2、C1=C2。
即f=f
时，F=1/3、Au=3。
然而，起振条件为Au略大于3。
实际操作时，
如果要满足振荡条件R4/R3=2时，起振很慢。
如果R4/R3大于2时，正弦波信号顶部失真。
调试困难。
RC串、并联选频电路的幅频特性不对称，且选择性较差。
因此放弃方案一。
方案二：
把滞回比较器和积分比较器首尾相接形成正反馈闭环系统，就构成三角波发生器和方波发生器。
比较器输出的风波经积分可得到三角波、三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波和方波发生器。
通过低通滤波把三角波转换成正弦波是在三角波电压为固定频率或频率变化范围很小的情况下使用。
然而，指标要求输出频率分别为102H Z、103H Z和104Hz。
因此不满足使用低通滤波的条件。
放弃方案二。
方案三：
方波三角波发生器原理如同方案二。
比较三角波和正弦波的波形可以发现，在正弦波从零逐渐增大到峰值的过程中，与三角波的差别越来越大;即零附近的差别最小,峰值附近差别最大。
因此，根据正弦波与三角波的差别，将三角波分成若干段，按不同的比例衰减，就可以得到近似与正弦波的折线化波形。
而且折线法不受频率范围的限制，便于集成化。
综合以上三种方案的优缺点，最终选择方案三来完成本次课程设计。
（3）单元电路设计
此电路由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。
RC回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。
设某一时刻输出
运算放大器U5A与R17、R15构成一个放大系数为10的反相比例运算放大电路。
通过反相放大而达到峰峰值大于20V。
运算放大U4B构成三角波转换正弦波的三段折线法。
当三角波幅值为0-0.28V时，反馈电阻为R8=27K。
当三角波幅值增大到0.28到0.84V之间时。
反馈电阻为R8//R16=11K。
当三角波幅值大于0.84V时，反馈电阻为R8//R16//R7=80Ω。
因此，通过电容C3的隔直与电位器R11的分压，选择幅值约为1.2V左右的三角波输入运算放大器U4B，再由三段折线法转换成近似与正弦波的折线化波形。
（由计算机计算分析表明，三段折线法的折线化波形与正弦波相似95%）。
由仿真软件得输出正弦波幅值约为1.25V。
最后，运算放大U3A为反相比例运算放大。
由折线法转换得来的正弦波经过运算放大U3A的反相放大得到峰值为10.5V左右的正弦波。
（4）元件选择：
①选择集成运算放大器
由于方波前后沿与用作开关的器件U1A的转换速率SR有关，因此当输出方波的重复频率较高时，集成运算放大器A1应选用高速运算放大器。
集成运算放大器U2B的选择：积分运算电路的积分误差除了与积分电容的质量有关外，主要事集成放大器参数非理想所致。
因此为了减小积分误差，应选用输入失调参数（VI0、Ii0、△Vi0/△T、△Ii0/△T）小，开环增益高、输入电阻高，开环带较宽的运算放大器。
反相比例运算放大器要求放大不失真。
因此选择信噪比低，转换速率SR高的运算放大器。
经过芯片资料的查询，TL082双运算放大转换速率SR=14V/us。
符合方波产生电路。
而U2B选择通用型的LM741.两个反相比例运算放大选择号称“音响之皇”的NE5532低噪运算放大器。
该双运算放大转换速率SR=9V/us。
②选择稳压二极管
稳压二极管Dz的作用是限制和确定方波的幅度，因此要根据设计所要求的方波幅度来选稳压管电压Dz。
为了得到对称的方波输出，通常应选用高精度的双向稳压管
③电阻为1/4W的金属薄膜电阻。
④电容为普通瓷片电容与电解电容。
⑤开关为自锁式单刀三掷开关。
四、电路调试过程与结果：
波形频率：
通过精确电位器R5、R19、R20使得三种波形频率连续可调。
因此频率100、1000、10000Hz都正确无误。
通过实际电路测试，波形在50-24000Hz频率范围内不失真。
五、总结
优点：①设计作品输出波形基本不失真
②波形频率达到100、1000、10000Hz。
并且在100-10000Hz的范围
内连续可调。
③波形峰峰值皆大于20V。
符合了设计要求的全部指标。
④焊接板排版缜密，焊接没有跳线。
缺点：①方波在频率为10000Hz时峰峰值转换时差为5-6us。
导致方波出现了失真。
②正弦波由折线法把三角波折线而来。
导致了其还存在一定的差别。
③电路的电源输入由于没有保护电路。
在调试时正负电源接反而把芯
片烧了。
针对3个缺点各自的改进方案：
缺点1：把方波产生电路的运算放大换成超高转速的集成运算放大
器。
例如：LM318H
缺点2：本设计是由三段折线法把三角波转换成正弦波的。
为使产生
的折线化波形更加接近正弦波，可以用4段折线法或者5
段甚至6段。
缺点3：在电源接入端加上二极管保护电路（右图），
这样即可以保证正负电源接反时不导通，
又可以在把直流电源电错接成交流电时起
整流桥的作用。
电路以后可改进方案：
①通过以下电路（修改反馈电阻），实现方波占空比可调。
②通过以下电路实现三角波、锯齿波产生电路。
六、心得体会：
“失败乃成功之母”从一开始时的调试到最后完成课程设计。
我焊接、拆除重复接近了10次。
在这10次的过程中我明白了成功是建立在以前失败经验的基础上的。
还有，做啥事都不能半途而废。
用永不放弃的精神在自己选择的道路上坚持走下去，成功就离我不远啦！
在这次设计过程中，体现出自己单独设计的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用。
并且从设计中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。
同时，这次模拟电子课程设计也让我认识到以前所学知识的不深入，基础不够扎实，以致于这次在设计电路图的时候，需要重复翻阅课本的知识。
我深深知道了知识连贯运用的重要性。
七、主要参考书目：
1、童诗白、华成英，《模拟电子技术基础》
2、吴慎山，《电子技术基础实验》
3、周誉昌、蒋力立，《电工电子技术实验》
4、广东工业大学实验教学部，《Multisim电路与电子技术仿真实验》
八、附录：
①完整的电路图
②完整物品清单
③主要芯片基本参数
NE5532
LM741。