基于DSP2812 定时器产生方波信号的硬件设计

学号1049721203024 成绩

课程作业

DSP技术

题目：基于DSP2812定时器产生方波

学院（系）：信息工程学院

专业班级：电子与通信工程124班

学生姓名：毛大龙

指导教师：孟哲

硬件□软件□ ppt□ 2012年 1 月 8 日

基于DSP2812定时器产生方波硬件设计

1.系统硬件设计内容

本次设计所设计的定时器（信号发生器）是采用TI公司生产的DSP芯片TMS320VC2812和D/A转换芯片TLC7528组成，产生稳定的方波。

我们主要是利用了数字信号处理器以及数模转换器两个部分，其中DSP芯片

TMS320VC2812是系统的核心处理器（控制器），TLC7528芯片是一个模数转换器，主要通过c2812芯片产生的时钟信号作为模数转换器的使能信号，TLC7528被驱动后，将系统产生的数字信号进行转化（数模转换），输出连续的模拟信号，即产生一定占空比的方波（初次我们设定的PWM波占空比为10%，产生的波形频率为1KHZ）最后通过示波器把模拟波形输出到示波器上，整个系统设计简单，清晰易懂。

2.系统设计思想

本系统是以TMS320VC2812这个DSP芯片为核心，通过DSP芯片进行控制和处理，从而产生稳定的方波（PWM)波形，通过D/A转换芯片实现把数字信号转换为模拟信号。整个硬件系统所要做的就是正确连接DSP芯片和D/A转换芯片，确保芯片正常工作，得到稳定的输出波形结果。

系统整体设计方案框图如下：

图1—1 系统整体硬件设计方案

3.系统硬件电路设计原理及框图

3.1系统硬件电路设计原理

整个硬件电路设计主要由中心处理器和模数转换器构成，其核心部分就是

TMS320VC2812数字信号处理芯片，它的作用是接受PC机传来的各种数据，然后再对接收到的数据进行加工和运。当DSP对数据进行计算以后，它就把得到的数据输出到D/A转换器TLC7528，D/A转换器对接收到的离散的数字信号进行运算，把数字信号转换为连续的模拟信号，然后通过示波器把模拟波形输出到示波器上。这就是整个硬件方案的工作原理。整个硬件方案围绕DSP和D/A转换器展开，在电路设计过程中，我们初步将PWM波的占空比设为10%，时钟频率为1KHZ。这些波形的输出频率、幅度等值可以通过控制DSP的输入程序来控制，也就是说，这些波形的频率、幅度是可以调节的。

整个系统硬件原理图见附录.

3.2系统各模块电路介绍

系统硬件电路的设计的核心是DSP芯片最小系统设计和模数转换器的设计，2812MCU最小系统是整个电路的控制和处理中心，产生的时钟信号驱动TLC7528将系统输出的数字信号转换为可持续的模拟信号，输出一定占空比的PWM波形。

5.1 最小系统电路

该部分电路主要是利用TMS320VC2812芯片作为系统的时钟信号控制器和数字信号处理器，它主要是将系统产生的数字信号进行相应的处理，然后将处理的数字信号输送给模数转换器，输出一定占空比的波形。最小系统电路设计如下图所示：

图5-1 最小系统电路

5.2电源电路

TMS320VC2812 DSP芯片采用低电压设计，并且采用双电源供电，即内核电源CV DD和I/O电源DV DD。I/O电源采用3.3V电源供电，而内核电源采用1.6V供电，降低内核电源的目的是为了降低功耗。由于TMS320VC5402 DSP芯片采用双电源供电，使用时需要考虑它们的加电次序。在理想情况下，DSP芯片上的两个电源应该同时加电，但在有些场合很难做到。若不能做到同时加电，应先对DV DD加电，然后再对CV DD加电，同时要求DV DD电压不超过CV DD 电压2V。

（1）下图是产生3.3V的电源电路：

图5-2-1 产生3.3V电源电路

这个是产生3.3V电压的电路图，考虑大部分数字系统使用的电源是5V，图中VCC采用5V电压。通过电压调节器产生3.3V电压

（2）下图是产生1.6V的电源电路

图5-2-2 产生1.6V电源电路

这个是产生1.6V电压的电路图，和产生3.3V电压的电路相同，考虑大部分数字系统使

用的电源是5V，所以图中VCC采用5V电压。通过电压调节器产生1.6V电压。

5.3模数转换电路

这部分电路主要采用TLC7528芯片作为模数转换器，内部具有各自单独的数据锁存器，TLC7528的结构框图如图所示：

图5-3-1 TLC7528的结构框图

TLC7528包括两个相同的8位乘法D/A转换器，它通过数据总线、CS、WR以及DACA与DACB等控制信号与微处理器接口。当CS与WR均为低电平时TLC7528模拟输出对DB0～DB7数据总线输入端的活动做出响应。在此方式下，输入锁存器是透明的，输入数据直接影响模拟输出。当CS与WR信号变为高电平时，DB0～DB7输入端上的数据被锁存，直到CS与WR 信号再次变为低电平时为止。CS为高电平时，不管WR的信号为何种状态，数据输入被禁止。此器件可以用在5V～15V范围内任何电源电压工作。

5.4晶振电路

振荡器是用来将直流电源能量转换为一定波形的交变振荡信号能量的转换电路。利用石英晶体压电效应可以做成晶体谐振器，石英晶振的固有频率十分稳定。

下面是本次设计所用的晶振电路：

图5-5 晶振电路

系统选用通用定时器工作于连续增/减计数模式，通过定时器的周期中断来计时，每隔1s钟改变1次占空比，输出的时钟信号驱动模数转换器，产生连续的模拟信号，即具有一定占空比的方波波形（在设计过程中设定的占空比为10%，波形频率为1KHZ)。可以通过频率、占空比的改变来观察系统产生的效果。

4.硬件测试结果

在此次硬件设计是利用DSP定时器产生一定占空比的方波（PWM波），设计电路比较简单而且原理易懂，虽然中间出现了一些小问题，但是经过多次调试和检测，终于达到了预期的效果，产生了稳定的方波波形，成功的得到了理想的实验结果。

在实验过程中测定的稳定方波波形结果：

5.总结

本次课程设计虽然选择的题目不是很难，而且通过努力和多次实验测试我们得到了预期的结果和理想的波形，但是在设计过程中，仍然遇到了不少问题，尤其是对于DSP芯片和模数转换芯片的应用。由于对于DSP这门课程之前了解的知识较少而且没有亲身做过这样的

实验，不免在调试和测试的过程中有一些问题让我们不知所措。通过本次课程设计，确实让

我学到了一些东西，对于DSP知识点有了更进一步的认识和学习，同时对于自己的动手能力

和思考能力的提高行业有所帮助

附录：

方波发生器设计(课程设计报告)

课程设计(论文)说明书题目：方波发生器的设计院（系）：专业：电子信息工程学生姓名：学号：指导教师：职称： 20 年月日

摘要本次课程设计以AT89S51单片机为核心器件，外围采用按键作为控制以及LCD1602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。其核心技术为单片机并行端口的应用、单片机定时器中断应用和数字分离的ASCII码液晶显示技术。采用8个独立的按键组成控制模块，操作方便，按键控制模式可以通过程序进行设定；显示模块则由液晶屏1602构成，能显示出实时输出方波的频率及占空比，直观明了。设计过程中遇到的问题是输出方波的频率、占空比与液晶显示数据存在误差，通过不断调试程序，合理编写中断服务程序来修正误差提高精确度，达到设计要求。该方波发生器具有线路简单、结构紧凑、价格低廉、性能优越等优点。关键词：方波发生器；AT89S51单片机；键盘；LCD1602

Abstract The course design AT89S51 microcontroller as the core device, the external use of buttons as a control and LCD1602 displays are designed as a square wave generator. The square wave generator to achieve 0-1kHz frequency range, adjustable duty cycle square wave output. The core technology for the application of single chip parallel port, SCM applications and digital timer interrupt ASCII code separate liquid crystal display technology. 8-independent component control module buttons, easy to operate key control mode can be set through the program; display module constituted by the LCD1602, can show real-time output frequency and duty cycle square wave, intuitive and clear. Problems encountered in the design process is the output square wave frequency, duty cycle and LCD display data errors exist, through continuous commissioning process, a reasonable write interrupt service routine to correct the error to improve accuracy, to meet the design requirements. The square wave generator has a simple circuit, compact, low cost, superior performance advantages. Keywords: Square wave generator；AT89S51 microcontroller；keyboard；liquid crystal 1602

方波_三角波_正弦波_锯齿波发生器

X X X X X X X大学课程设计报告课程名称：电子技术基础设计题目：方波三角波正弦波锯齿波函数发生器系别：专业：班级：学生姓名: 学号: 同组同学: 学号: 指导教师: XXXX大学XXXX学院 XXXX年月日

摘要波形函数信号发生器广泛地应用于各场所。函数信号发生器应用范围：通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波。除供通信、仪表和自动控制系统测试用外，还广泛用于其他非电测量领域，而我设计的正是多种波形发生器。设计了多种波形发生器，该发生器通过将滞回电压比较器的输出信号通过RC电路反馈到输入端，即可组成矩形波信号发生器。然后经过积分电路产生三角波，三角波通过低通滤波电路来实现正弦波的输出。其优点是制作成本低，电路简单，使用方便，频率和幅值可调，具有实际的应用价值。函数（波形）信号发生器。能产生某些特定的周期性时间函数波形（正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波等）信号，频率范围可从几个微赫到几十兆赫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而因此电子专业的学生，对函数信号发生器的设计，仿真，制作已成为最基本的一种技能，也是一个很好的锻炼机会，是一种综合能力的锻炼，它涉及基本的电路原理知识，仿真软件的使用，以及电路的搭建，既考验基础知识的掌握，又锻练动手能力。关键词：振荡电路；电压比较器；积分电路；低通滤波电路

目录 · 设计要求 (1) 1．前言 (1) 2方波、三角波、正弦波发生器方案 (2) 2.1原理框图 (2) 3．各组成部分的工作原理 (3) 3.1方波发生电路的工作原理 (3) 3.2方波--三角波转换电路的工作原理 (4) 3.3三角波--正弦波转换电路的工作原理 (5) 3.4方波—锯齿波转换电路的工作原理 (6) 3.5总电路图 (7) 4.用Multisim10电路仿真 (8) 4.1输出方波电路的仿真 (8) 4.2三角波电路的仿真 (9) 4.3正弦波电路的仿真 (10) 4.4锯齿波电路的仿真 (11) 5实验总结 (11) 6．仪器仪表清单 (13) 7．参考文献 (13) 8.致谢 (13)

DSP课程设计——信号发生器(方波)

成绩评定表学生姓名王子豪班级学号1103030423 专业电子信息工程课程设计题目信号发生器（方波）评语组长签字：成绩日期2015 年 1 月日

课程设计任务书学院信息科学与工程学院专业电子信息工程学生姓名王子豪班级学号1103030423 课程设计题目信号发生器（方波）实践教学要求与任务: 基于Dsp的信号发生器设计： 1、设计一个信号发生器（方波）。 2、在XF引脚上输出任意频率的方波。工作计划与进度安排: 1、选题、查阅资料及编写软件程序（或硬件原理图设计）。 2、课内上机调试程序及仿真。 3、课外上机调试程序及仿真。 4、调试出结果、调试结果验收并写报告。 5、修改报告及提交报告电子版（修改之后）。 6、正式提交报告（打印版）及参加第一次答辩。指导教师：2014 年月日专业负责人： 2014年月日学院教学副院长： 2014年月日

目录 1 绪论 (1) 1.1 设计背景 (1) 1.2 设计目的 (2) 1.3 设计任务 (2) 2 设计过程 (3) 2.1 设计原理 (3) 2.2 XF引脚周期性变化 (3) 2.3 子程序的调用 (4) 3 程序代码 (5) 3.1 源程序 (5) 3.2SDRAM初始化程序 (7) 3.3 方波程序连接命令文件 (9) 4 调试仿真运行结果分析 (10) 4.1 寄存器仿真结果 (10) 4.2 模拟输出仿真 (12) 5.设计总结 (13) 参考文献 (13)

信号发生器（方波） 1 绪论 1.1 设计背景数字信号处理是20世纪60年代，随着信息学科和计算机学科的高速发展而迅速发展起来的一门新兴学科。它的重要性日益在各个领域的应用中表现出来。其主要标志是两项重大进展，即快速傅里叶变换(FFT)算法的提出和数字滤波器设计方法的完善。数字信号处理是把信号用数字或符号表示成序列，通过计算机或通用（专用）信号处理设备，用数值计算方法进行各种处理，达到提取有用信息便于应用的目的。例如：滤波、检测、变换、增强、估计、识别、参数提取、频谱分析等。数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波。因此在进行数字信号处理之前需要将信号从模拟域转换到数字域，这通常通过模数转换器实现。而数字信号处理的输出经常也要变换到模拟域，这是通过数模转换器实现的。数字信号处理的算法需要利用计算机或专用处理设备如数字信号处理器（DSP）和专用集成电路（ASIC）等。数字信号处理的研究方向应该更加广泛、更加深入．特别是对于谱分析的本质研究，对于非平稳和非高斯随机信号的研究，对于多维信号处理的研究等，都具有广阔前景。数字信号处理技术发展很快、应用很广、成果很多。多数科学和工程中遇到的是模拟信号。以前都是研究模拟信号处理的理论和实现。模拟信号处理缺点：难以做到高精度，受环境影响较大，可靠性差，且不灵活等。数字系统的优点：体积小、功耗低、精度高、可靠性高、灵活性大、易于大规模集成、可进行二维与多维处理。随着大规模集成电路以及数字计算机的飞速发展，加之从60年代末以来数字信号处理理论和技术的成熟和完善，用数字方法来处理信号，即数字信号处理，已逐渐取代模拟信号处理。数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们所需要的信号形式。数字信号处理是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术。数字信号处理与模拟信号处理是信号处理的子集。数字信号处理技术及设备具有灵活、精确、

方波_三角波波形发生器的设计说明

模拟电子技术课程设计报告题目名称：方波－三角波波形发生器姓名：学号：班级：

目录摘要---------------------------------------------------------------------2 关键词------------------------------------------------------------------2 一设计任务与要求--------------------------------------------------2 1.1设计任务-----------------------------------------------------------------------------------2 1.2 设计要求----------------------------------------------------------------------------------2 二电路设计----------------------------------------------------------2 2.1 方案设计与论证-------------------------------------------------------------------------2 2.2 电路设计原理----------------------------------------------------------------------------3 2.2.1 电路原理框图-------------------------------------------------------------------------3 2.2.2 单元电路设计与计算说明----------------------------------------------------------3 2.3 原理图

模拟电子电路课程设计正弦波三角波方波函数发生器样本

课程设计任务书学生姓名: 专业班级: 指导教师: 工作单位: 题目: 正弦波－三角波－方波函数发生器初始条件: 具备模拟电子电路的理论知识; 具备模拟电路基本电路的设计能力; 具备模拟电路的基本调试手段; 自选相关电子器件; 能够使用实验室仪器调试。要求完成的主要任务: ( 包括课程设计工作量及其技术要求, 以及说明书撰写等具体要求) 1、频率范围三段: 10～100Hz, 100 Hz～1KHz, 1 KHz～10 KHz; 2、正弦波Uopp≈3V, 三角波Uopp≈5V, 方波Uopp≈14V; 3、幅度连续可调, 线性失真小; 4、安装调试并完成符合学校要求的设计说明书时间安排: 一周, 其中3天硬件设计, 2天硬件调试指导教师签名: 年月日系主任( 或责任教师) 签名: 年月日

目录 1.综述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1.1信号发生器概论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1.2 Multisim简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 1.3集成运放lm324简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 2.方案设计与论证．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 2.1方案一．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 2.2方案二．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 2.3方案三．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 3.单元电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

方波-三角波波形发生器设计

电子技术课程设计题目方波、三角波信号发生器学院名称电气工程学院指导教师职称班级自动化071班学号学生姓名 2009年01 月14日

目录摘要---------------------------------------------------------------------------2 关键词------------------------------------------------------------------------2 一、设计任务与要求------------------------------------------------------2 1.1 设计任务------------------------------------------------------------------------------2 1.2 设计要求-----------------------------------------------------------------------------2 二、方案设计与论证------------------------------------------------------3 2.1 方案一--------------------------------------------------------------------------------3 2.2 方案二--------------------------------------------------------------------------------3 2.3 两种方案比较------------------------------------------------------------------------4 三、单元电路设计与参数计算------------------------------------------4 3.1 方波产生电路-----------------------------------------------------------------------4 3.2 三角波发生电路--------------------------------------------------------------------5 3.3 参数计算------------------------------------------------------------------------------5 四、仿真过程仿真结果----------------------------------------------------5 4.1仿真调试输出波形-------------------------------------------------------------------5 4.2 调试输出波形------------------------------------------------------------------------6 4.3 数据记录------------------------------------------------------------------------------6 五、总原理图及元件清单------------------------------------------------7 5.1 电路设计原理------------------------------------------------------------------------7 5.2 总原理图------------------------------------------------------------------------------7 5.3 PCB图-------------------------------------------------------------------------------7 5.4 元件清单------------------------------------------------------------------------------8 六、电路调试与分析------------------------------------------------------8 6.1 电路的装调--------------------------------------------------8 6.2 调试结论------------------------------------------------------------------------------8 6.3 误差分析------------------------------------------------------------------------------9 七、设计心得---------------------------------------------------------------9 八、参考文献---------------------------------------------------------------9

基于DSP2812 定时器产生方波信号的硬件设计

学号1049721203024 成绩课程作业 DSP技术题目：基于DSP2812定时器产生方波学院（系）：信息工程学院专业班级：电子与通信工程124班学生姓名：毛大龙指导教师：孟哲硬件□软件□ ppt□ 2012年 1 月 8 日

基于DSP2812定时器产生方波硬件设计 1.系统硬件设计内容本次设计所设计的定时器（信号发生器）是采用TI公司生产的DSP芯片TMS320VC2812和D/A转换芯片TLC7528组成，产生稳定的方波。我们主要是利用了数字信号处理器以及数模转换器两个部分，其中DSP芯片 TMS320VC2812是系统的核心处理器（控制器），TLC7528芯片是一个模数转换器，主要通过c2812芯片产生的时钟信号作为模数转换器的使能信号，TLC7528被驱动后，将系统产生的数字信号进行转化（数模转换），输出连续的模拟信号，即产生一定占空比的方波（初次我们设定的PWM波占空比为10%，产生的波形频率为1KHZ）最后通过示波器把模拟波形输出到示波器上，整个系统设计简单，清晰易懂。 2.系统设计思想本系统是以TMS320VC2812这个DSP芯片为核心，通过DSP芯片进行控制和处理，从而产生稳定的方波（PWM)波形，通过D/A转换芯片实现把数字信号转换为模拟信号。整个硬件系统所要做的就是正确连接DSP芯片和D/A转换芯片，确保芯片正常工作，得到稳定的输出波形结果。系统整体设计方案框图如下：图1—1 系统整体硬件设计方案 3.系统硬件电路设计原理及框图 3.1系统硬件电路设计原理整个硬件电路设计主要由中心处理器和模数转换器构成，其核心部分就是

信号发生器设计(附仿真)

南昌大学实验报告学生姓名：学号：专业班级：实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：信号发生器设计一、设计任务设计一信号发生器，能产生方波、三角波和正弦波并进行仿真。二、设计要求基本性能指标：(1)频率范围100Hz~1kHz；(2)输出电压：方波U p-p≤24V，三角波U p-p =6V，正弦波U p-p>1V。扩展性能指标：频率范围分段设置10Hz~100Hz, 100Hz~1kHz，1kHz~10kHz；波形特性方波t r<30u s（1kHz，最大输出时），三角波r△<2%，正弦波r～<5%。三、设计方案信号发生器设计方案有多种，图1是先产生方波、三角波，再将三角波转换为正弦波的组成框图。图1 信号发生器组成框图主要原理是：由迟滞比较器和积分器构成方波——三角波产生电路，三角波在经过差分放大器变换为正弦波。方波——三角波产生基本电路和差分放大器电路分别如图2和图4所示。图2所示，是由滞回比较器和积分器首尾相接形成的正反馈闭环系统，则比较器A1输出的方波经积分器A2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、方波发生器。其工作原理如图3所示。

图2 方波和三角波产生电路图3 比较器传输特性和波形利用差分放大器的特点和传输特性，可以将频率较低的三角波变换为正弦波。其基本工作原理如图5所示。为了使输出波形更接近正弦波，设计时需注意：差分放大器的传输特性曲线越对称、线性区越窄越好；三角波的幅值V 应接近晶体管的截止电压值。 m 图4 三角波→正弦波变换电路

图5 三角波→正弦波变换关系在图4中，RP 1调节三角波的幅度，RP 2 调整电路的对称性，并联电阻R E2 用来减小差分放大器的线性区。C 1、C 2 、C 3 为隔直电容，C 4 为滤波电容，以滤除谐波分量，改善输出波形。波形发生器的性能指标： ①输出波形种类：基本波形为正弦波、方波和三角波。 ②频率范围：输出信号的频率范围一般分为若干波段，根据需要，可设置n个波段范围。 ③输出电压：一般指输出波形的峰-峰值U p-p。 ④波形特性：表征正弦波和三角波特性的参数是非线性失真系数r～和r△；表征方波特性的参数是上升时间t r。四、电路仿真与分析

课程设计—基于单片机的方波信号发生器汇总

微型计算机技术专业方向课程设计任务书题目名称：基于单片机的方波信号发生器专业自动化班级122 姓名学号学校：指导教师： 2014年12月9日

课程设计任务书课程名称：微型计算机技术设计题目：基于单片机的方波信号发生器系统硬件要求：从P1.0口输出方波，分四个档：按下S1时输出1HZ，按下S2时输出10HZ，按下S3时输出1KHZ，按下S4时输出10KHZ的方波，要求误差少于1%，软件设计： 1）主程序设计 2）各功能子程序设计其他要求： 1、每位同学独立完成本设计。 2、依据题目要求，提出系统设计方案。 3、设计系统电路原理图。 1、调试系统硬件电路、功能程序。 2、编制课程设计报告书并装订成册，报告书内容（按顺序）（1）报告书封面（2）课程设计任务书（3）系统设计方案的提出、分析（4）系统中典型电路的分析（5）系统软件结构框图（6）系统电路原理图（7）源程序（8）课设字数不少于2000字成绩评语

摘要本实验是基于AT89C51单片机单片机所设计的，可以实现四种频率不同的方波信号的发生。本实验方波输出在89C51的P1.0口，分为四档，按下S1时输出1HZ，按下S2时输出10HZ，按下S3时输出1KHZ，按下S4时输出10KHZ的方波。关键词：51单片机；方波；四档

目录第一章前言 (5) 第二章系统总体设计 2.1系统介绍 (5) 2.2 硬件简介 (5) 2.3 软件简介 (5) 2.4 系统结构框图 (5) 第三章硬件电路 3.1硬件设计思想 (6) 3.2开关信号采集 (6) 3.3复位电路及晶振电路 (8) 3.4方波输出 (8) 第四章软件系统 4.1软件系统概述 (8) 4.2各部分程序 (10) 第五章总结 (15) 附录 (16)

模电课程设计(波形发生器)

课程设计课程名称模拟电子技术基础课程设计题目名称波形发生电路_ 学生学院物理与光电工程学院专业班级电子科学与技术（5）班学号学生姓名指导教师 2013-12-10

一、题目：波形发生电路二、设计任务与技术指标要求：设计并制作用分立元件和集成运算放大器组成的能产生正弦波、方波和三角波的波形发生器。基本指标： 1、输出的各种波形基本不失真； 2、频率范围为50H Z ～20KH Z ，连续可调； 3、方波和正弦波的电压峰峰值V PP >10V ，三角波的V PP >20V 。三、电路设计及其原理 1）方案的提出方案一 ①用RC 桥式振荡器产生正弦波。 ②正弦波经过一个过零比较器产生方波。 ③方波通过积分运算产生三角波。方案二 ①由滞回比较器和积分运算构成方波和三角波发生电路。（如图1所示） ②再由低通滤波把三角波转成正弦波。方案三 ①由滞回比较器和积分运算构成方波和三角波发生电路。（同方案二） ②利用折线法把三角波转换成正弦波。（如图2所示）图1 图3 图2

2）方案的比较方案一中以RC串并联网络为选频网络和正反馈网络、并引入电压串联负反馈，从而产生正弦波。为了稳定正弦波幅值，一般要在反馈电阻一边串联一对反向的并联二极管，但这样会使正弦波出现交越失真。R1/R2=2时，起振很慢； R1/R2>2时，正弦波会顶部失真。调试困难。还有，RC桥式振荡器对同轴电位器的精确度要求较高，否则，正弦波很容易失真。方案二的低通滤波产生正弦波适宜在三角波频率固定或变化小时使用，而本次课程设计要求频率50Hz-20KHz，显然不适合。方案三滞回比较器和积分比较器首尾相接形成正反馈闭环系统，这样就形成方波发生器和三角波发生器。滞回比较器输出的方波经积分产生三角波，三角波又触发比较器自动翻转成方波。另外，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。虽然反馈网络中电阻的匹配困难，但可以通过理论计算出每个电阻阻值后再调试。这样可以省下很多功夫。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）单元电路设计方波---三角波产生电路

课程设计——波形发生器要点

1.概述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、方波的函数波形发生器。本课程采用采用RC正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同组成的正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法。先通过RC正弦波振荡电路产生正弦波，再通过电压比较器产生方波，最后通过积分电路形成三角波。

2．设计方案采用RC正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同组成的正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法。先通过RC正弦波振荡电路产生正弦波，再通过电压比较器产生方波，最后通过积分电路形成三角波。文氏桥振荡器产生正弦波输出，其特点是采用RC串并联网络作为选频和反馈网络，其振荡频率f=1/2πRC.改变RC的值，可得到不同的频率正弦波信号输出。用集成运放构成电压比较器，将正弦波变换成方

3. 设计原理 3.1正弦波产生电路正弦波由RC 桥式振荡电路（如图3-1所示），即文氏桥振荡电路产生。文氏桥振荡器具有电路简单、易起振、频率可调等特点而大量应用于低频振荡电路。正弦波振荡电路由一个放大器和一个带有选频功能的正反馈网络组成。其振荡平衡的条件是AF ＝1以及ψa+ψf=2n π。其中A 为放大电路的放大倍数，F 为反馈系数。振荡开始时，信号非常弱，为了使振荡建立起来，应该使AF 略大于1。放大电路应具有尽可能大的输入电阻和尽可能小的输出电阻以减少放大电路对选频特性的影响，使振荡频率几乎仅决定于选频网络，因此通常选用引入电压串联负反馈的放大电路。正反馈网络的反馈电压U f 是同相比例运算电路的输入电压，因而要把同相比例运算电路作为整体看成电路放大电路，它的比例系数是电压放大倍数，根据起振条件和幅值平衡条件有 31 1≥+ =R Rf Av （Rf=R2+R1//D1//D2）且振荡产生正弦波频率 Rc f π210= 图中D1、D2的作用是，当Vo1幅值很小时，二极管D1、D2接近开路，近似有Rf ＝9.1K ＋2.7K ＝11.8K ，，Av=1+Rf/R1=3.3>=3,有利于起振；反之当Vo 的幅值较大时，D1或D2导通，Rf 减小，Av 随之下降，Vo1幅值趋于稳定。

正弦波、方波、三角波信号发生器

附件2 :课程设计报告格式 CITY COLLEGE OF SCIENCE AND TECHNOLOGYXHONGQING UNIVERSITY 樹以电路课程设讣课题：正弦波方波三角波信号发生器专业：物联网工程 _________________ 班级：2 班____________________________ 学号：1XXXXXX ___________________________ 姓名：过客______________________________ 指导教师：_______________________________ 设计日期：________________________________ 成绩：___________________________________

重庆大学城市科技学院电气学院正弦波方波三角波信号发生器设计报告」、设计目的 1. 掌握简易信号发生器的设计、组装与调试方法。 2. 能熟练使用multisimIO电路仿真软件对电路进行设计仿真调试。 3. 加深对模拟电子技术相关知识的理解及应用。：、设计任务与要求 1.设计任务和要求设计一个能够输出正弦波、方波、三角波三种波形的信号发生器，性能要求如下：基本要求： ①输出频率为300Hz误差小于2% ②正弦波输出幅度不小于5V,矩形波输出幅度不小于500mV三角波输出幅度不小于20mV ③要求波形失真小，电路工作稳定可靠，布线美观。发挥部分： ①改进电路使矩形波幅度不小于5V,三角波幅度幅度不小于1V,且波形失真小。 ②改进电路使输出频率能在一定范围内可调，如1Hz~1kHz可调。三、设计的具体实现 1、系统概述本信号发生器由RC正弦波振荡器、滞回比较器、积分器三部分组成。经过RC正弦波振荡器输出正弦波信号，再经过滞回比较器电路输出方波信号，经过积分电路模块输出三角波信号。其原理图如下：正弦波方波三角波

可变输出频率方波发生器设计

山东理工大学计算机学院课程设计（微机原理及接口技术）班级计科0504 姓名帅令学号 0512108018 指导教师姚艳芝二○○八年一月九日

课程设计任务书及成绩评定 1、设计题目：可变输出频率方波发生器设计；直流电机速度控制器设计 2、设计内容和要求：学习和掌握计算机中常用接口电路的应用和设计技术，充分认识理论知识对应用技术的指导性作用，进一步加强理论知识与应用相结合的实践和锻炼。通过这次设计实践能够进一步加深对专业知识和理论知识学习的认识和理解，使自己的设计水平和对所学的知识的应用能力以及分析问题解决问题的能力得到全面提高。 1.可变输出频率方波发生器设计：设计一个输出方波频率可利用按键改变的方波信号发生器（可以使用D/A也可以直接使用8253产生方波），利用键盘选择方波发生器的输出频率并驱动喇叭。输出频率=键号*100HZ。 2.直流电机速度控制器设计：利用按键控制直流电动机的转速。按键定义如下：0 停止，1 1/10转速， 2 2/10转速…… 9 最高速（D/A输出满量程），键号每加1，D/A输出增加0.5V 3、设计任务和要求： 3.1 接口设计、连接和调试根据所选题目和所用的接口电路芯片设计出完整的接口电路,并在实验系统上完成电路的连接和调试通过。 3.2 程序设计、调试要求画出程序框图，设计出全部程序并给出程序设计说明和程序注释,并在实验系统上调试通过。 3.3 课程设计说明书 a、本次课程设计的目的和意义。 b、设计报告：字数约2000-3000字（不包括程序清单），内容包括：○1设计题目；○2系统的主要功能、作用以及主要技术性能指标；○3总体设计方案、工作和组成原理（框图）或设计说明、采用的技术路线等；○4系统设计：接口电路设计，程序设计（程序框图和程序清单及注释）其他有关的理论分析和计算；○5设计总结：对整个设计工作过程进行归纳和综合，对设计中所存在的问题和不足进行分析和总结，提出解决的方法、措施、建议和对这次设计实践的认识、收获和提高。 c、作品的使用或操作说明。 d、设计图纸或图表（如接口电路原理图等）。装订时将课程设计说明书附在该3页之后。 3.4设计内容不允许抄袭和复印，否则取消设计成绩。

多种波形发生器的设计与制作

课题三多种波形发生器的设计与制作方波、三角波、脉冲波、锯齿波等非正弦电振荡信号是仪器仪表、电子测量中最常用的波形，产生这些波形的方法较多。本课题要求设计的多种波形发生器是一种环形的波形发生器，方波、三角波、脉冲波、锯齿波互相依存。电路中应用到模拟电路中的积分电路、过零比较器、直流电平移位电路和锯齿波发生器等典型电路。通过对本课题的设计与制作，可进一步熟悉集成运算放大器的应用及电路的调试方法，提高对电子技术的开发应用能力。 1、设计任务设计并制作一个环形的多种波形发生器，能同时产生方波、三角波、脉冲波和锯齿波，它们的时序关系及幅值要求如图3-3-1所示。图3-3-1 波形图设计要求： ⑴ 四种波形的周期及时序关系满足图3-3-1的要求，周期误差不超过%1±。 ⑵ 四种波形的幅值要求如图3-3-1所示，幅值误差不超过%10±。 ⑶ 只允许采用通用器件，如集成运放，选用F741。

要求完成单元电路的选择及参数设计，系统调试方案的选取及综合调试。 2、设计方案的选择由给定的四种波形的时序关系看：方波决定三角波，三角波决定脉冲波，脉冲波决定锯齿波，而锯齿波又决定方波。属于环形多种波形发生器，原理框图可用3-3-2表示。图3-3-2 多种波形发生器的方框图仔细研究时序图可以看出，方波的电平突变发生在锯齿波过零时刻，当锯齿波的正程过零时，方波由高电平跳变为低电平，故方波发生电路可由锯齿波经一个反相型过零比较器来实现。三角波可由方波通过积分电路来实现，选用一个积分电路来完成。图中的u B电平显然上移了+1V，故在积分电路之后应接一个直流电平移位电路，才能获得符合要求的u B波形。脉冲波的电平突变发生在三角波u B的过零时刻，三角波由高电平下降至零电位时，脉冲波由高电平实跳为低电平，故可用一个同相型过零比较器来实现。锯齿波波形仍是脉冲波波形对时间的积分，只不过正程和逆程积分时常数不同，可利用二极管作为开关，组成一个锯齿波发生电路。由上，可进一步将图3-3-2的方框图进一步具体化，如图3-3-3所示。图3-3-3 多种波形发生器实际框图器件选择，设计要求中规定只能选用通用器件，由于波形均有正、负电平，应选择由正、负电源供电的集成运放来完成，考虑到重复频率为100Hz(10ms),故选用通用型运放F741（F007）或四运放F324均可满足要求。本设计选用F741。其管脚排列及功能见附录三之三。

波形发生器课程设计

1.设计题目:波形发生电路 2.设计任务和要求: 要求：设计并用分立元件和集成运算放大器制作能产生方波和三角波波形的波形发生器。基本指标：输出频率分别为：102H Z 、103H Z ；输出电压峰峰值V PP ≥20V 3.整体电路设计 1）信号发生器: 信号发生器又称信号源或振荡器。按信号波形可分为正弦信号、函数（波形）信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波。通过模拟电子技术设计的波形发生器是一个不需要外加输入信号，靠自身振荡产生信号的电路。2）电路设计：整体电路由RC振荡电路，反相输入的滞回比较器和积分电路组成。理由：a）矩形波电压只有两种状态，不是高电平，就是低电平，所以电压比较器是它的重要组成部分； b）产生振荡，就是要求输出的两种状态自动地相互转换，所以电路中必须引入反馈； c）输出状态应按一定的时间间隔交替变化，即产生周期性变化，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间。 RC振荡电路：即作为延迟环节，又作为反馈电路，通过RC充放电实现输出状态的自动转换。反相输入的滞回比较器：矩形波产生的重要组成部分。积分电路：将方波变为三角波。 3）整体电路框图：为实现方波，三角波的输出,先通过 RC振荡电路，反相输入的滞回比较器得到方波，方波的输出，是三角波的输入信号。三角波进入积分电路，得出的波形为所求的三角波。其电路的整体电路框图如图1所示：

图1 4）单元电路设计及元器件选择 a ）方波产生电路根据本实验的设计电路产生振荡，通过RC 电路和滞回比较器时将产生幅值约为12V 的方波，因为稳压管选择1N4742A （约12V ）。电压比较电路用于比较模拟输入电压与设定参考电压的大小关系，比较的结果决定输出是高电平还是低电平。滞回比较器主要用来将信号与零电位进行比较，以决定输出电压。图3为一种滞回电压比较器电路，双稳压管用于输出电压限幅，R 3起限流作用，R 2和R 1构成正反馈，运算放大器当u p >u n 时工作在正饱和区，而当u n >u p 时工作在负饱和区。从电路结构可知，当输入电压u in 小于某一负值电压时，输出电压u o = -U Z ；当输入电压u in 大于某一电压时，u o = +U Z 。运算放大器在两个饱和区翻转时u p =u n =0，由此可确定出翻转时的输入电压。u p 用u in 和u o 表示，有 2 1o 1in 22 1o 2 in 1p 111 1R R u R u R R R u R u R u ++= ++= 根据翻转条件，令上式右方为零，得此时的输入电压 th Z 2 1 o 21in U U R R u R R u ==-= U th 称为阈值电压。滞回电压比较器的直流传递特性如图4所示。设输入电压初始值小于-U th ，此时u o = -U Z ；增大u in ，当u in =U th 时，运放输出状态翻转，进入正饱和区。如果初始时刻运放工作在正饱和区，减小u in ，当u in = -U th 时，运放则开始进入负饱和区。 RC 振荡电路积分电路方波三角波反相输入的滞回比较生成生成输入积分电路输入

频率可调的方波信号发生器

频率可调的方波信号发生器用单片机产生频率可调的方波信号。输出方波的频率范围为1Hz-200Hz，频率误差比小于0.5%。要求用“增加”、“减小”2个按钮改变方波给定频率，按钮每按下一次，给定频率改变的步进步长为1Hz,当按钮持续按下的时间超过2秒后，给定频率以10次/秒的速度连续增加（减少），输出方波的频率要求在数码管上显示。用输出方波控制一个发光二极管的显示，用示波器观察方波波形。开机默认输出频率为5Hz。 1模块1：系统设计（1）分析任务要求，写出系统整体设计思路任务分析：方波信号的产生实质上就是在定时器溢出中断次数达到规定次数时，将输出I/O管脚的状态取反。由于频率范围最高为200Hz,即每个周期为5ms（占空比1:1，即高电平2.5ms,低电平2.5 ms），因此，定时器可以工作在8位自动装载的工作模式。涉及以下几个方面的问题：按键的扫描、功能键的处理、计时功能以及数码管动态扫描显示等。问题的难点在按键连续按下超过2S的计时问题，如何实现计时功能。系统的整体思路：主程序在初始化变量和寄存器之后，扫描按键，根据按键的情况执行相应的功能，然后在数码显示频率的值，显示完成后再回到按键扫描，如此反复执行。中断程序负责方波的产生、按键连续按下超过2S后频率值以10Hz/s递增（递减）。（2）选择单片机型号和所需外围器件型号，设计单片机硬件电路原理图采用MCS51系列单片机At89S51作为主控制器，外围电路器件包括数码管驱动、独立式键盘、方波脉冲输出以及发光二极管的显示等。数码管驱动采用2个四联共阴极数码管显示，由于单片机驱动能力有限，采用74HC244作为数码管的驱动。在74HC244的7段码输出线上串联100欧姆电阻起限流作用。独立式按键使用上提拉电路与电源连接，在没有键按下时，输出高电平。发光二极管串联500欧图1 方波信号发生器的硬件电路原理图（3）分析软件任务要求，写出程序设计思路，分配单片机内部资源，画出程序流程图软件任务要求包括按键扫描、定时器的控制、按键连续按下的判断和计时、数码管的动态显示。程序设计思路：根据定时器溢出的时间，将频率值换算为定时器溢出的次数（T1_over_num）。使用变量（T1_cnt）暂存定时器T1的溢出次数，当达到规定的次数（T1_over_num）时，将输出管脚的状态取反达到方波的产生。主程序采用查询的方式实现按键的扫描和数码管的显示，中断服务程序实现方波的产生和连续按键的计时功能。单片机内部资源分配：定时器T1用来实现方波的产生和连续按键的计时功能，内部变量的定义：

基于无滤波器方波信号注入的永磁同步电机初始位置检测方法

2017年7月电工技术学报Vol.32 No. 13 第32卷第13期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Jul. 2017 DOI: 10.19595/https://www.360docs.net/doc/1415133385.html,ki.1000-6753.tces.L70030 基于无滤波器方波信号注入的永磁同步电机初始位置检测方法张国强王高林徐殿国（哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院哈尔滨 150001）摘要针对无位置传感器内置式永磁同步电机（IPMSM）初始位置检测中，传统的基于凸极跟踪的短脉冲电压注入法难以确定脉冲宽度和幅值、实现困难、二次谐波分量法信噪比低的缺点，提出一种基于无滤波器方波信号注入的IPMSM初始位置检测方法。首先通过向观测的转子d轴注入高频方波电压信号，采用无滤波器载波信号分离方法解耦位置误差信息，通过位置跟踪器获取磁极位置初定值；然后基于磁饱和效应，通过施加方向相反的d轴电流偏置给定，比较d轴高频电流响应幅值大小实现磁极极性辨识；最后，通过2.2kW IPMSM矢量控制系统对提出的基于无滤波器方波信号注入的初始位置检测方法进行实验验证。结果表明，所提方法收敛速度较快，可在IPMSM转子静止或自由运行状态实现初始位置辨识和低速可靠运行，位置观测误差最大值为6.9°。关键词：内置式永磁同步电机无位置传感器无滤波器方波注入初始位置检测中图分类号：TM351 Filterless Square-Wave Injection Based Initial Position Detection for Permanent Magnet Synchronous Machines Zhang Guoqiang Wang Gaolin Xu Dianguo （School of Electrical Engineering and Automation Harbin Institute of Technology Harbin 150001 China） Abstract With regard to the initial position detection for position sensorless interior permanent magnet synchronous machine (IPMSM) drives, existing saliency-tracking-based methods have difficulties to determine the amplitude and width of the pulses for the short pulses injection method, and also have low signal-noise ratio for the position-dependent secondary-harmonics-based method. Hence, this paper presents a filterless square-wave voltage injection based initial position detection scheme for position sensorless IPMSM drives. A high-frequency square-wave voltage vector is injected in the estimated d-axis, then the position error information is demodulated through filterless carrier signal separation, and the position tracking observer is adopted to obtain the initial position. Based on the magnetic saturation effect, the magnetic polarity can be identified by comparing the amplitudes of the induced d-axis high-frequency current with two given d-axis current offsets which are equal in value but opposite in direction. Experiments on a 2.2kW IPMSM sensorless vector controlled drive have been carried out to verify the proposed scheme. The experimental results show that the initial position detection for standstill and free-running rotor applications as well as the stable operation at 国家自然科学基金（51522701）和台达环境与教育基金会电力电子科教发展计划（DREK2015002）资助项目。收稿日期 2016-07-14 改稿日期 2016-12-09