占空比可调的方波函数发生器设计
基于STC15单片机的频率计及方波发生器设计
课程设计论文课题：基于STC15单片机的频率计及方波发生器设计目录基于STC15单片机的频率计及方波发生器设计一、设计要求 (2)一）基础部分 (2)二) 发挥部分 (3)二、课程设计的意义与目的 (3)三、方案设计 (4)单片机数字频率计与可调方波发生器程序设计流程图 (4)四、硬件设计原理图： (6)五、硬件设计实物图： (6)六、程序框架： (7)七、功能说明： (7)八、测量： (8)低频测量： (8)高频测量： (8)九、误差分析： (9)第一次误差分析： (9)第二次误差分析： (9)十：实现功能情况表： (10)十一、心得与体会 (11)十二、参考资料 (11)十三、附录： (11)Main主函数: (11)按键扫描函数 (11)数码管显示相关函数: (12)PWM发生器函数: (13)频率计测量功能相关函数: (19)延时函数: (25)基于STC15单片机的频率计及方波发生器设计一、设计要求一）基础部分1. 数字频率计设计要求：1）被测信号为正弦波或方波，频率范围为1Hz～5MHz；2）测量相对误差的绝对值不大于百分之一；3）门限电压2V-5V；4）测量数据刷新时间不大于2s，测量结果稳定。
2. 方波发生器设计要求：1）方波发生器可以分为低频和高频2个端口产生，频率范围1Hz-6MHz；2）通过不同按键实现频率的粗调和微调。
二) 发挥部分1. 频率计范围为大于5MHz；2. 测量相对误差的绝对值不大于千分之一；3. 增加脉冲信号占空比的测量功能。
二、课程设计的意义与目的1.在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量就显得更为重要。
2.在通信技术中，波形的发生和频率的控制是最基本的要求，也是通信技术的基础，因此设计波形的发生与控制器就显得尤为重要。
3.单片机数字频率计与可调方波发生器，具有可靠性高、体积小、价格低、功能全，广泛应用与各种职能仪器中，能使在测量过程的控制中达到自动化，省掉很多繁琐的人工操作，同时也提高了测试精度。
占空比可调的方波发生器电路设计(0~100%可调)
华中师范大学武汉传媒学院课程设计课程名称__________________题目__________________专业__________________ 班级__________________ 学号__________________ 姓名__________________ 成绩__________________ 指导教师_________________________年_______ 月_______日实现占空比可调发生器1.目标（1）占空比可调范围0<D<100%（2）输出方波电压值：Vo=2v（3）振荡频率：f=1kHz（4）波形稳定2.思路根据555定时器改变阀值电压的值使之输出高电平或低电平的原理，就可以产生方波，通过电位器改变电阻的阻值来控制高低电平的时间就可以调节占空比了；通过调节输入的电压值，再通过万用表测量输出的电压值就可以保证输出幅度为某一定值；根据振荡频率公式，已知电阻值和输出振荡频率就可以算出需要电容值，以保证振荡频率为某一定值；为保证波形稳定，采用差分电路形式，用555定时器组成的多谐振荡器的振荡频率受电源电压和温度变化的影响很小；而为了简化电路及运算，采用两个二极管的单向导电特性，使电容器的充放电回路分开，回路不再重复，计算更加简便。
3.电路图（1）输入模块二极管D1，D2的单向导电性，使电容器C的充放电回路分开，调节电位器，就可以调节多谐振荡器的占空比。
（2）处理模块：555定时器各引脚功能如下：1脚：外接电源负极或接地（GND）。
2脚：TR触发输入。
3脚：输出端（OUT或Vo）。
4脚：RD复位端，移步清零且低电平有效，当接低电平时，不管TR、TH输入什么，电路总是输出“0”。
要想使电路正常工作，则4脚应与电源相连。
5脚：控制电压端CO(或VC)。
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0.01μF电容接地，以防引入干扰。
占空比可调的方波函数发生器
西北民族大学电气工程学院课程设计说明书（2011/2012学年第二学期）课程名称：模电课程设计题目：正弦波发生器设计专业班级：10级自动化一班学生姓名：杨香林学号：P101813404指导教师：刘明华设计成绩：二〇一二年六月二十三日目录1.课程设计的目的2.课程设计内容2.1总体概述2.11 设计任务2.12 设计要求2.2系统方案分析2.3系统设计及仿真2.4硬件设计3.课程设计总结4.参考文献1、课程设计目的1．掌握电子系统的一般设计方法。
2．理解迟滞比较器的设计原理，掌握方波函数发生器的设计原理。
3．理解555定时器的工作原理，掌握多谐振荡器的设计原理。
4．熟练运用multisim仿真软件设计和仿真电路。
5．提高综合应用所学知识来指导实践的能力。
2、课程设计总文2.1总体概述2.11 设计任务使用集成运算放大器、稳压二极管、二极管、电阻等器件设计方波函数发生器。
2.12 设计要求1、根据技术要求和现有开发环境，分析课设题目；2、设计系统实现方案；3、要求占空比可调；输出电压：8V<|Vo|<15V；周期：2ms<T<10ms；4、通过multisim仿真软件进行仿真；5、记录仿真结果、修改并完善设计；6、编写课程设计报告和总结。
2.2系统方案分析迟滞比较器，是将集成运放比较器的输出电压通过反馈网络加到同相端，形成正反馈，如图2.21（a ）所示，待比较电压I 加在反相输入端。
在理想情况下，它的比较特性如图2.11（b ）所示。
由图可见，它有两个门限电压，分别称为上门限电压OHU 和下门限电压OLU ，两者的差值称为门限宽度。
图2.2(a ）图2.2（b ）设比较器输出高电平OHU ，则OH U 和refU 共同加到同相输入端的合成电压为ref2112121U R R R U R R R U OH +++=+当I ν由小增大地通过1+U 时，输出电压由OH U 下跃到OL U 。
设计方波三角波函数发生器
设计方波三角波函数发生器
设计方波三角波函数发生器可以使用集成电路或数字信号处理器（DSP）来实现。
下面是一种基本的设计方法：
1.方波发生器部分：
使用一个比较器和一个可调节的阈值电平，将一个正弦波输入与阈值进行比较。
当正弦波的幅值高于阈值时，输出为高电平；当正弦波的幅值低于阈值时，输出为低电平。
这样就得到了一个以阈值为基准的方波输出。
2.三角波发生器部分：
使用一个积分器和一个反向比较器。
将方波输出输入到积分器中，并控制积分时间常数。
积分器会对方波进行积分操作，从而得到一个斜率递增或递减的三角波形。
将积分器的输出与一个可调节的阈值电平进行比较，得到最终的三角波输出。
3.调节参数：
可以通过调节阈值电平、积分时间常数等参数来控制方波和三角波的频率、幅值和形状。
需要注意的是，具体的电路设计可能会有一些复杂性和细节上的差异，因此建议在设计过程中参考相关的电路设计手册、数据手册或咨询专业电路设计工程师。
1。
北邮电子电路实验-函数信号发生器-实验报告
北京邮电大学电子电路综合设计实验实验报告实验题目：函数信号发生器院系：信息与通信工程学院班级：姓名：学号：班内序号：一、课题名称：函数信号发生器的设计二、摘要：方波-三角波产生电路主要有运放组成，其中由施密特触发器多谐振荡器产生方波，积分电路将方波转化为三角波，差分电路实现三角波-正弦波的变换。
该电路振荡频率由第一个电位器调节，输出方波幅度的大小由稳压管的稳压值决定；正弦波幅度和电路的对称性分别由后两个电位器调节。
关键词：方波三角波正弦波频率可调幅度三、设计任务要求：1．基本要求：设计制作一个方波-三角波-正弦波信号发生器，供电电源为±12V。
1）输出频率能在1-10KHZ范围内连续可调；2）方波输出电压Uopp=12V(误差<20%)，上升、下降沿小于10us；3）三角波输出信号电压Uopp=8V(误差<20%)；4）正弦波信号输出电压Uopp≥1V，无明显失真。
2．提高要求：1）正弦波、三角波和方波的输出信号的峰峰值Uopp均在1~10V范围内连续可调；2）将输出方波改为占空比可调的矩形波，占空比可调范围30%--70%四、设计思路1. 结构框图实验设计函数发生器实现方波、三角波和正弦波的输出，其可采用电路图有多种。
此次实验采用迟滞比较器生成方波，RC积分器生成三角波，差分放大器生成正弦波。
除保证良好波形输出外，还须实现频率、幅度、占空比的调节，即须在基本电路基础上进行改良。
由比较器与积分器组成的方波三角波发生器，比较器输出的方波信号经积分器生成三角波，再经由差分放大器生成正弦波信号。
其中方波三角波生成电路为基本电路，添加电位器调节使其频率幅度改变；正弦波生成电路采用差分放大器，由于差分放大电路具有工作点稳定、输入阻抗高、抗干扰能力较强等优点，特别是作为直流放大器时，可以有效地抑制零点漂移，因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。
2．系统的组成框图五、分块电路与总体电路的设计1．方波—三角波产生电路如图所示为方波—三角波产生电路，由于采用了运算放大器组成的积分电路，可得到比较理想的方波和三角波。
函数信号发生器方波信号占空比测量解读
建设院校：
南京信息职业技术学院
主要参与企业：
泰之联 熊猫用 电 子 技 术 专 业 教 学 资 源 建 设
南京信息职业技术学院
函数信号发生器方波信号占空比测量方法
应 用 电 子 技 术 专 业 教 学 资 源 建 设 1、将波形开关选择在“方波”，信号源输出的方波信 号占空比为50％，如图；
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函数信号发生器方波信号占空比测量方法
应 用 电 子 技 术 专 业 教 学 资 源 建 设 2、改变方波信号的占空比，可打开“波形对称性”旋 钮进行调节，如图，方波占空比达到30% 。 注意， （1）对于这种不能定量调节的仪器，应配合示波 器观察占空比大小。 （2）信号占空比是指高电平持续时间与全周期的 百分比。 （3）若选择输出波形为三角波时，打开“波形对 称性”旋钮可将其变为锯齿波。
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函数信号发生器方波信号占空比测量方法
应 用 电 子 技 术 专 业 教 学 资 源 建 设
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方波三角波正弦波函数发生器的设计
方波三角波正弦波函数发生器的设计
设计方波、三角波、正弦波函数发生器需要经过以下步骤：
首先，设计电路图。
其主要由单稳态触发器、行波触发器、电源部分和振荡放大部分组成，使用的主要器件有电阻、电容、三极管和二极管。
其次，具体元器件的参数选择。
为了保证输出波形的稳定性，应该选择具有良好温度稳定性和频率稳定性的元器件，同时考虑到制作成本和实际应用要求，选择适合的元器件。
第三，制作电路板。
在选择好元器件之后，需要合理布局电路，将元器件焊接到电路板上。
为保证电路的稳定性和可靠性，电路板应该选用高质量的绝缘材料，并进行严格的质量控制。
然后，对电路进行调试和测试。
初始调试时，需要使用示波器和电压表等测试仪器，调整电路参数，使其达到预期的性能要求。
在测试中，应注意观察波形的稳定性、频率、峰值、偏移量等参数，对异常情况进行分析和处理。
最后，进行封装和安装。
根据实际应用环境和要求，选择合适的封装方式和安装位置。
考虑到散热和防护问题，需要选择具有良好散热性能和防护性能的封装材料，并进行严格的防护处理。
综上所述，设计方波、三角波、正弦波函数发生器是一项既需要严谨的理论知识，又需要熟练的实践技能和深入的电路分析能力的工作，这需要设计者具有深厚的电子技术基础和丰富的实践经验。
函数信号发生器实验报告
电子电路模拟综合实验实验报告2011年4月3日函数信号发生器的设计与调测摘要使用运放组成的积分电路产生一定频率和周期的三角波、方波（提高要求中通过改变积分电路两段的积分常数从而产生锯齿波电压，同时改变方波的占空比），将三角波信号接入下级差动放大电路（电流镜提供工作电流），利用三极管线性区及饱和区的放大特性产生正弦波电压并输出。
关键词三角波-正弦波运放积分电路差动放大电路镜像电流源实验内容1、基本要求：a)设计制作一个可输出正弦波、三角波和方波信号的函数信号发生器。
1）输出频率能在1-10KHz范围内连续可调，无明显失真；2）方波输出电压Uopp=12V，上升、下降沿小于10us，占空比可调范围30%-70%；3）三角波Uopp=8V；4）正弦波Uopp>1V。
b)设计该电路的电源电路（不要求实际搭建），用PROTEL软件绘制完整的电路原理图（SCH）2、提高要求：a)三种输出波形的峰峰值Uopp均可在1V-10V范围内连续可调。
b)三种输出波形的输出阻抗小于100欧。
c)用PROTEL软件绘制完整的印制电路板图（PCB）。
实验原理1，方波三角波产生电路如图所示为方波-三角波产生电路，由于采用了运放组成的积分电路，可得到比较理想的方波和三角波。
该电路振荡频率和幅度便于调节，输出方波幅度的大小由稳压管VDW1，VDW2的稳压值决定。
改变R1和Rf的比值可调节Uo2m的大小。
电路与原件的确定：①根据所需振荡频率的高低和对方波前后沿陡度的要求，选择电压转换速率合适的运放。
②根据所需输出方波幅度的要求，选择稳压值合适的稳压管的型号和限流电阻Ro的大小。
③根据输出三角波的幅度要求，确定R1与Rf的大小R1=Uo2m*Rf/（Uz+Ud）2，电流镜偏震差动放大器的设计差动放大器具有很高的共模抑制比，被广泛地应用于集成电路中，常作为输入级或中间放大级。
⑴确定静态工作点电流Ic1.Ic2和Ic3静态时，差动放大器不加输入信号，对于电流镜Re3=Re4=ReIr=Ic4+Ib3+Ib4=Ic4+2Ib4=Ic4+2Ic4/β=Ic4=Ic3上式表明恒定电流Ic3主要有电源电压和电阻R，Re4决定，与晶体管的参数无关。
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1.项目的目的
电子电路仿真项目是通信工程专业教学体系中一个实践性很强的环节。
它将模拟电子线路（低频部分和高频部分）、数字逻辑电路等课程的理论与实践有机结合起来，加强我们实验基本技能的训练，培养我们的实际动手能力、理论联系实践的能力。
通过这次课程设计让我们掌握电子电路系统的设计、制作、调试、仿真的方法。
2.项目设计正文
2.1原始数据及主要任务
1、根据技术要求和现有开发环境，分析项目题目；
2、设计项目实现方案；
3、设计绘制电路原理图并选择元器件；
4、使用ewb软件进行仿真；
5、记录仿真结果、修改并完善设计；
6、设计实现电路功能；
7、编写项目设计报告。
2.2技术要求：
（1）设计要求：设计一方波产生电路。
要求占空比可调；输出方波电压值：8V<|V o|<15V；振荡周期：2ms<T<10ms。
（2）设计方法：使用集成运算放大器、稳压二极管、二极管、电阻等器件，利用迟滞比较器的工作原理，综合设计电路。
2.3方案设计
按照设计要求，我们设计的方波发生器要求占空比可调，而且输出的电压值和周期分别满足：8V<|V o|<12V，2ms<T<10ms。
需要用到的原件分别是集成运算放大器、稳压二极管、二极管、电阻等原件，利用迟滞比较器的工作原理来设计电路。
2.3.1单元电路设计
电压比较器的作用是对两个输入电压进行比较，并根据比较结果输出高低两个电平的电压，以满足后面连接的数字电路对1和0两个逻辑电平的要求。
当集成运放用作比较器时，它不施加负反馈，而是开环工作。
因此，不需要为保证闭环工作稳定而施加相位补偿电路。
其次输出高.低电平必须与逻辑电平相匹配。
这种集成器件可以与各种数字电路要求的逻辑电平相匹配，一般具有迟滞特性和锁定功能。
当电压比较器处于锁定状态时，输出电平保持不变，与输入电压大小无关。
电压比较器广泛应用于信号处理和检测电路.波形产生电路等。
下图为电压比较器的电路与比较特性：
图表 1 电压比较器比较特性
迟滞比较器是一个具有迟滞回环传输特性的比较器。
在反相输入单门限电压比较器的基础上引入正反馈网络，就组成了具有双门限值的反相输入迟滞比较器。
由于反馈的作用，这种比较器的门限电压是随输出电压的变化而变化的。
它有两个门限电压，分别称为上门限电压VIH和下门限电压VIL两者的差值成为门限宽度，即：△V=VIH - VIL。
在电压输出端U0串接两个稳压二极管之后如图
图2迟滞比较器
这个电路能产生如图所示的波形
图 3 输出波形
根据迟滞比较器的这一特性，我们给这个电路图加上反馈电路，就能构成方波发生器了，如图：
U1
R1R3
R
D1D2C
1
3
4
R2
2
图 4 方波发生电路
图中R 和C 为定时元件。
得到的方波信号如下图：
图 5 方波波形
现在有能产生方波的电路了，为了满足占空比可调与周期及输出幅值的要求，我们对电路进行了一下改进，并通过multisim 仿真得到了各个元件的参数值，电路图如下:
图6 最终的电路设计
在最终电路中，C充电时，充电电流经电位器的下半部、二极管D2、R1，输出为高电平段。
C放电时，放电电流经R1、二极管D1、电位器的上半部，输出为低电平段。
这个电路的周期T=（R6+R4//R5）*C1 (R6是电位器的有效电阻)，高电平的有效时间为τ=（RD3+R1）*C1，所以占空比为τ/T=（RD3+R1）/（R6+R4//R5），其中RD3、R1、R4、R5数值已经固定。
首先，将电位
器向下端滑动，
'
6
R
减小，结果τ减小，则占空比减小；同理，将电位器向上端滑动，
'
6
R
增大，
结果τ增大，则占空比增大。
最后得到的是符合要求的占空比可调的方波函数发生器。
因此，要想实现占空比可调，就可以调节R6的阻值。
根据电路图，我们实际焊接的电路如下图
图 7实际焊接的电路板
该电路用到的元器件如下
原件数量稳压二极管5V 4
二极管 2
1K电阻 5
2K电阻 2
电位器503 1
运放741 1
400nF电容 1
表 1元器件列表
2.3.2系统调试
该电路在multisim上仿真的结果如下
图8 仿真结果
从图上可以看出振荡周期是9.701ms，振幅是10.552v，都符合设计要求（8V<|Vo|<15V，2ms<T<10ms）。
电路实际测试的波形如图
图2示波器显示图
3.项目总结与结论
在这次仿真设计中我完成了对电路改进与设计，让我深入了解了集成运放的迟滞特性，学会了
利用运放产生方波，巩固了对电子线路的理解，同时锻炼了实践动手能力。
通过每个同学的分工合作，在我们的共同努力下认真完成了实验的要求，在老师的精心指导下让我很好的实现了实验的结果，在失败中我完成了每个元器件的检查，这次课程设计给我带来的不只是书本知识上的还让我认识了不少的元器件。
学会使用了部分元器件，让我深刻体会到了理论与现实的差距，
通过对此课程的设计，我们不但知道了以前不知道的理论知识，而且也巩固了以前知道的知识。
最重要的是在实践中理解了书本上的知识，明白了学以致用的真谛，也教会我们如何运用所学的知识去解决实际的问题，提高我们的实际操作的能力并且提高同学之间合作的能力。
这次设计达到了让我们运用学习成果，检验学习成果，看一看课堂学习与实际工作到底有多大距离，并通过综合分析，找出学习中存在的不足，以便为完善学习计划，改变学习内容与方法提供实践依据最后衷心感谢在本次课程设计中指导我的老师，给了我们自主思考发挥的空间，并指导我们成功的完成了此次仿真设计。
4.参考文献
[1] 谢嘉奎.电子线路线性部分（第四版）[M].1999,6（4）.。