基于Proteus的数字电路分析与设计第8章 脉冲波形发生器
数字电路脉冲波形的产生与变化课件
单稳态触发器的分类
门电路组成的单稳态触发器
按电路形式不同 MSI集成单稳态触发器
用555定时器组成的单稳态触发器
按工作特点分类
不可重复触发单稳态触发器 可重复触发单稳态触发器
4
8.2.1 门电路组成的微分型单稳态触发器
1.电路结构
CMOS或非门和非门构成的微分型单稳态触发器
vO1
vO
G1 1 vI
74121 （2）
vO
A1
A2 B vI
A2
Q
B
Q
VCC
0
vO1
t1
tw1
0 vO
tw2
0
t tw1
t
tw2 t
18
3.组成噪声消除电路
如用I作为计数器触发脉冲, 干扰信号会造成计数错误。
噪声
C
R
VCC
vI
Cext Rext/Cext
Q
7412
A1 1
Q
A2
Q
1D
vO
C1
vO
vI
B
R
单稳触发器的输出脉宽应大于噪声宽度而小于信号脉宽, 才可消除噪声。
34
8.4 555定时器及其应用
8.4.1 555定时器 8.4.2 用555定时器组成施密特触发器 8.4.3 用555定时器组成单稳态触发器
8.4.4 用555定时器组成多谐振荡器
35
8.4 555定时器及其应用
8.4.1 555定时器
1.电路结构
VCC (8)
RD(4)
5 k
vIC (5)
×
2 3 VCC
2 3 VCC
2 3 VCC
×
Proteus数电仿真序列信号发生器电路设计
(Proteus数电仿真)序列信号发生器电路设计————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：实验8 序列信号发生器电路设计一、实验目的：1．熟悉序列信号发生器的工作原理。
2．学会序列信号发生器的设计方法。
3．熟悉掌握ＥＤＡ软件工具Proteus 的设计仿真测试应用。
二、实验仪器设备：仿真计算机及软件Proteus 。
74LS161、74LS194、74LS151三、实验原理：1、反馈移位型序列信号发生器反馈移位型序列信号发生器的结构框图如右图所示，它由移位寄存器和组合反馈网络组成，从寄存器的某一输出端可以得到周期性的序列码。
设计按一下步骤进行：（1）确定位移寄存器位数n ，并确定移位 寄存器的M 个独立状态。
CP将给定的序列码按照移位规律每 n 位一组，划分为M 个状态。
若M 个状态中出现重复现象，则应增加移位寄存器的位数。
用n+1位再重复上述过程，直到划分为M 个独立状态为止。
（2）根据M 各不同状态列出寄存器的态序表和反馈函数表，求出反馈函数F 的表达式。
（3）检查自启动性能。
（4）画逻辑图。
2、计数型序列信号发生器计数型序列信号发生器和组合的结构框图如图 所示。
它由计数器和组合输出网络两部分 组成，序列码从组合输出网络输出。
设计 过程分为以下两步： CP（1）根据序列码的长度M 设计模M 计数器，状态可以自己定。
（2）按计数器的状态转移关系和序列码的要求组合输出网络。
由于计数器的状态设置和输出序列没有直接关系，因此这种结构对于输出序列的更改比较方便，而且还能产生多组序列码。
四、计算机仿真实验内容及步骤、结果：1、设计一个产生100111序列的反馈移位型序列信号发生器。
1、根据电路图在protuse 中搭建电路图 组合反Q1 Q2Qn组合输Q1 Q2 Qn⑴选中protuse最左侧的compenent mode工具栏⑵选择电路所需的元器件摆放到原理图的画布上，virtual instrument mode中选择示波器摆放到画布上观察电路输出波形，然后连接线路搭建电路，如图1：仿真电路图如图1所示图1⑶打开仿真开关，观察示波器的波形，如图2：实验结果如图2所示图2图中第一个波形为所需要产生的序列，第二个为时钟信号图中黄色波形为输出波形，蓝色波形为输入时钟的波形，可以观察到输出的脉冲波形为100111。
基于proteus的波形发生器设计
正弦波等 四种波形 。以单片机作为控制核心 ， 首先
根据要求频率计算 出波形 的周期 ， 然后再把一个周 期分为 Ⅳ个 等时间间隔点输 出对应 的数据。输 出
１ ９ ８ ９年开发 的电子电路 和单 片机 系统设 计与仿真
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ ． １ ２ ． １ ８
基金项 目： 山西省 自然科学基金 （ ２ ０ １ ３ ０ １ １ ０ １ ９一Ｉ ） ； 校Ｕ Ｉ Ｔ项 目（ ２ ０ １ ２ ０ １ １ ０ ２ ７— ４ ）
摘 要： 传统的单片机应 用系统设计 方法是 先做 出硬 件 ， 再 编程 调试 ， 有 开发 时间长、 不易修 改和查
错等不足 ， 本文应用 目前唯一能仿真 单片机运 行 的 ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｕ ｓ 软件 ， 实现 了波形发 生 器的软硬件设 计和仿
真调试 。该设计采 用单 片机 Ａ Ｔ ８ ９ Ｃ ５ ２ 、 Ｄ ／ Ａ转换 器 Ｄ Ａ Ｃ ０ ８ ３ ２等 器件 ， 可通过按键 切换 不 同波形 （ 方波、
波形发生器 是一 种常用 的信 号源 ， 在 生产实 践、 电子设计和教学科研 中有广泛应用 。基 于单 片
机 的波形 发 生 器 的传 统 设 计 方 法 是 先设 计 系 统 硬 件， 制成 电路 印制 板 ， 然 后 在 电路 板 上进 行 软 件 调
工具 软件 Ｊ ， 它包括 智 能原 理 图输 入 系 统 Ｉ Ｓ Ｉ Ｓ（ Ｉ ｎ ． ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎ ｔ Ｓ ｃ ｈ ｅ ｍ ａ ｔ ｉ ｃ Ｉ ｎ ｐ ｕ ｔ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ） 、 虚 拟 系 统 模 型
个部分 ， 是 目前唯一一种能仿真单片机及外 围器件 运行的软件 。并提供 了虚拟示波器 、 逻辑分析仪、
脉冲波形发生器的设计
一、设计要求、目的1、目的1、学习数字电路中计数器、译码器、数据选择器、寄存器、分频电路、555定时器、等单元电路的综合运用。
2、熟悉脉冲波形的产生和变换的原理。
3、了解简单数字系统实验、调试的方法。
2、设计要求1、用555定时器和阻容元件构成一个多谐振荡器，要求震荡频率为1Hz。
2、用74163构成6分频电路，要求输入时钟为1Hz，输出信号频率为0.1666666Hz，脉宽与输入时钟相同。
3、利用1、2题的结果，再加8选1数据选择器（74151）构成一个序列信号发生器，要求循环产生011010序列码。
4、利用题1产生的时钟，再加74163计数器和74138译码器构成8路脉冲分配器。
二、参考元器件二进制计数器（74163）、双向移位寄存器（74194）、3-8译码器（74138）、555定时器、8选1数据选择器（74151）、电阻：10k~100k两个（阻值自选）、电容0.01uf和10uf各一个、门若干三、方案选择与论证方案（一）：由555定时器和外接元件R1、R2、C构成多谐振荡器，脚2与脚6直接相连。
为了提高定时器的比较电路参考电压的稳定性通常在5脚与地之间接有0.01µf的滤波电容,以消除干扰.电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外加触发信号，利用电源通过R1、R2向C充电，以及C通过R2向放电端Ct放电，使电路产生振荡。
电容C在1/3VCC和2/3VCC之间充电和放电，其波形如图15—3(b)所示。
输出信号的时间参数是T＝twl+tw2，twl＝0.7(R1十R2)C，tw2＝0.7R2C。
555电路要求Rl与R2均应大于或等于1KΩ，但R1+R2应小于或等于3.3MΩ。
外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性，555定时器配以少量的元件即可获得较高精度的振荡频率和具有较强的功率输出能力。
多谐振荡器计数器可以对计数脉冲分频，改变计数器的模便可以改变分频比。
根据这个原理，可以用集成计数器构成分频比可变的分频器，即可编程分频器.74163是具有同步清零功能的4位二进制同步加计数器.逻辑引脚图中Rd 是异步清零端,LD是预制数控制端.A B C D是预制数据输入端,EP 和ET是计数使能控制端,它具有同步清零和同步并行预制数功能,在构成六分频电路中我用的是它的同步清零功能.通过利用多个与非门来构成六分频电路.74151是一种典型的集成电路数据选择器,它有3个地址输入端CBA可选择D0~D7 八个数据源,具有两个互补输出端,同相输出端Y和反相输出端W,本次设计实现并行数据到串行数据的转换,电路由8选1数据选择器和1个3位二进制计数器组成,当选择器的数据输入端D0~D7与一个并行的六位数011010相连时,输出端就是一串随时钟节拍变化的数据0-1-1-0-1-0,这种数称谓串行数据.74138译码器是3线-8线译码器.可以用做数据分配器.功能是把一个数据信号分配到8个不同的通道上去.当它与计数器结合组成脉冲分配器.综上所述电路图如下:优点：用555构成的多谐振荡器于555内部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，它的振荡频率受电源电压和温度变化的影响很小。
基于proteus仿真的信号发生器
摘要数字信号发生器是在电子设计，自动控制系统和仪表测量校正调试中应用很多的一种信号发生装置和信号源。
本文采用AT89C51单片机构成的数字信号发生器，通过波形变换，可以产生方波，三角波，锯齿波等多种波形，波形的周期可通过程序来改变，并可以根据需要选择单极性输出或者双极性输出。
具有线路简单，性能优越，结构紧凑等特点。
关键词：AT89C51；数字信号发生器；波形变换ABSTRACTDigital signal generator in the electronic design、Automatic control system and instrumentation correction in debugging application a lot of signal generator and signal source。
This paper uses the AT89C51chip microprocessor digital signal generator，Through waveform conversion, can produce square wave, triangle wave, sawtooth wave and other wave，Waveform cycle can be programmed to change。
And can be based on the need to select the output unipolar or bipolar output，With simple lines, superior performance, compact structure.Key words：AT89C51; Digital signal generator; Wave transformation目录绪论 (1)1单片机的概述及信号发生器 (2)1.1单片机的概述 (2)1.2信号发生器的分类 (2)1.3研究内容 (2)1.4P ROTUES软件的介绍 (2)2 实验设计原理及芯片简介 (4)2.1实验设计原理 (4)2.2AT89C51的简介 (4)2.3DAC0832芯片的简介 (6)2.4DAC0832的工作方式 (8)3 实验硬件实现及单元电路的设计 (10)3.1硬件设计流程框图 (10)3.2信号发生器的外围结构 (10)3.3单片机最小系统设计 (11)3.4波形产生模块设计 (11)4 实验仿真结果及调试 (17)结论 (20)参考文献 (21)致谢 (22)绪论电子测量及其他部门对各类信号发生器的广泛需求及电子技术的迅速发展，促使信号发生器种类增多，性能提高。
C51单片机的波形发生器
通信专业技能实训报告题目基于Proteus的波形发生器设计学院信息科学与工程学院专业通信工程班级学生学号指导教师魏长智二〇一九年一月五日济南大学通信专业技能实训报告目录1 前言 ...................................................................................................................... - 1 -2 硬件设计 .............................................................................................................. - 2 -2.1 启动方式选择 ........................................................................................... - 2 -2.2 框图设计 ................................................................................................... - 2 -2.3 电路图设计 ............................................................................................... - 3 -3 DAC0832性能与特征........................................................................................ -4 -3.1 D/A转换器与单片机接口探究 .............................................................. - 4 -3.1.1 数据线连接 .................................................................................... - 4 -3.1.2 地址线连接 .................................................................................... - 4 -3.1.3 控制线连接 .................................................................................... - 4 -3.2 DAC0832的认识..................................................................................... - 5 -3.2.1 DAC0832的结构.......................................................................... - 5 -3.2.2 DAC0832的引脚.......................................................................... - 6 -3.2.3 DAC0832的启动控制方式.......................................................... - 7 -4 程序设计 .............................................................................................................. - 8 -4.1 程序流程图 ............................................................................................... - 8 -4.1.1 程序设计思路 ................................................................................ - 8 -4.1.2流程图 .............................................................................................. - 8 -4.2 用C语言实现 .......................................................................................... - 10 -5 Proteus仿真及结果 .......................................................................................... - 13 -5.1方波： ....................................................................................................... - 13 -5.2正弦波： ................................................................................................... - 14 -5.3三角波： ................................................................................................... - 15 -5.4梯形波： ................................................................................................... - 16 -5.5锯齿波： ................................................................................................... - 17 -实训结语： ............................................................................................................ - 18 -参考文献 ................................................................................................................ - 19 -1 前言波形发生器也称函数发生器，作为实验信号源，是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。
proteus波形发生器课程设计
proteus波形发生器课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解波形发生器的原理，掌握Proteus软件中波形发生器的使用方法；2. 学会分析波形发生器的电路图，并能够描述各部分功能；3. 掌握如何调整波形发生器的参数，以实现不同波形（如正弦波、方波、三角波等）的输出。
技能目标：1. 能够运用Proteus软件设计并搭建简单的波形发生器电路；2. 学会使用示波器等工具观察波形发生器输出的波形，并进行分析；3. 能够针对实际需求，调整波形发生器的参数，实现特定波形的输出。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子电路的兴趣，激发学习热情；2. 增强学生的团队合作意识，培养在团队中沟通、协作的能力；3. 引导学生认识到波形发生器在电子技术中的应用价值，提高学生的创新意识和实践能力。
课程性质：本课程为电子技术实践课程，以实验操作和实际应用为主，注重培养学生的实际操作能力和创新能力。
学生特点：学生为高年级电子专业或相关专业的学生，具有一定的电子电路基础和实际操作能力。
教学要求：结合Proteus软件和实际电路，引导学生从理论到实践，逐步掌握波形发生器的原理和应用。
在教学过程中，注重启发式教学，鼓励学生思考、提问、创新，提高学生的综合素养。
通过课程学习，使学生能够独立完成波形发生器的设计与搭建，为后续相关课程和实际工作打下基础。
二、教学内容1. 波形发生器原理介绍：讲解波形发生器的概念、种类、工作原理及其在电子电路中的应用。
- 教材章节：第二章第二节“波形发生器的基本原理”- 内容列举：正弦波、方波、三角波等常见波形的产生原理，集成波形发生器的特点。
2. Proteus软件使用：介绍Proteus软件的基本功能，重点讲解波形发生器的搭建、参数设置和仿真操作。
- 教材章节：第三章“Proteus软件的使用”- 内容列举：软件界面、基本操作、波形发生器组件、仿真分析等。
3. 波形发生器电路分析与设计：- 教材章节：第四章“波形发生器电路分析与设计”- 内容列举：电路图分析、各部分功能、参数调整、波形观察与调试。
基于proteus的占空比可调的方波和三角波发生器设计报告书
基于proteus的占空比可调的方波和三角波发生器设计报告书武汉理工大学《基础强化训练》课程设计说明书摘要Proteus是一个完整的嵌入式系统软硬件设计仿真平台，其中我们经常用的ISIS为功能强大的原理布线工具，ARES PCB设计为PCB设计系统，由于其强大的功能，灵活方便的使用方法，越来越受到电子工程师的青睐，其最大的特色在于可以提供嵌入式系统单片机应用系统、ARM应用系统的仿真实验，这也是其它任何仿真软件无力所及的。
这次基础强化，我们将用proteus实现占空比可调的方波信号发生器的仿真设计及实验。
关键字: proteus，占空比可调，方波发生器I武汉理工大学《基础强化训练》课程设计说明书 1 proteus软件简介及应用1.1 proteus软件介绍Proteus是一个完整的嵌入式系统软硬件设计仿真平台，其中我们经常用的ISIS为功能强大的原理布线工具，ARES PCB设计为PCB设计系统，软件已有近20年的历史，在全球拥有庞大的企业用户群，是目前唯一能够对各种处理器进行实时仿真、调试与测试的EDA工具，真正实现了在没有目标原型时就可对系统进行设计、测试与验证。
由于Proteus软件包括逼真的协同仿真功能，得到了包括剑桥大学在内的众多大学用户作为电子学或嵌入式系统的课程教学、实验和水平考试平台。
目前，Proteus在国内单片机开发者及单片机爱好者之中已开始普及，有很多开发者已经开始用此开发环境进行仿真。
Proteus 软件性能完善而且功能强大，使用起来也非常方便，充分考虑了人机之间的交互，采用了windows应用界面，对操作者来说容易上手，它是一种功能强大的电子设计自动化软件，提供智能原理图设计系统、SPICE模拟电路、数字电路及MCU器件混合仿真系统和PCB设计系统功能。
其不仅可以仿真传统的电路分析实验、模拟电子线路实验、数字电路实验等，而且可以仿真嵌入式系统的实验，其最大的特色在于可以提供嵌入式系统（单片机应用系统、ARM 应用系统）的仿真实验，这也是其它任何仿真软件无力所及的。
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6.2.1 施密特触发器的基本概念
3. 逻辑符号
1
vI
vO
1
vI
vO
同相传输
反相传输
4. 施密特触发器的电压传输特性
vO
VOHvOVOH来自VOL0VT VT
vI
VOL 0
VT VT
vI
6.2.1 施密特触发器的基本概念
5. 施密特触发器与电压比较器
vI
(a)
VT+ VT
VT-
t vO
(b)
0
t
vO
VT
R1 vI’1 / 2VDD
0V
VT
1 2
VDD
(1
R1 R2
)
（3）当vI大于VT+时，电路转到另一稳态：vO1 ≈ 0V ，
vO ≈ VDD 。
8.1.1 由门电路构成的施密特触发器
（4）当vI由高变低时，vI ' 也由高变低。当vI' ≤1/2VDD 时，电路又将发生转换。此时对应的vI称为VT-。
脉冲信号整形则要用单稳态触发器和施密特触发器
本章将介绍常用的施密特触发器、单稳态触发器和 多谐振荡器，同时介绍一种多用途的定时电路——555 定时器。
8.0 概述
1.脉冲信号的定义 按非正弦规律变化的信号均可称脉冲信号。
方波：
（对称方波） （不对称方波）
三角波：
锯齿波：
8.0 概述
2.脉冲信号的参数
v
0
Tw
T
Vm t
Vm 幅值 T 脉冲周期 f=1/T 频率
Tw 脉冲宽度 q=TW/T 占空比
8.1 施密特触发器
1. 什么是施密特触发器？ 施密特触发器是具有滞后特性的数字传输门。
2.施密特触发器特点： （1）输出有两种状态（输出为数字信号）； （2）输入采用电平触发; （3）对于正向和负向增长的输入信号，电路有不同 的阈值电平（VT+和VT-）。
4 复位端
R'D Q' S'D Q
3 输出端
R-S触发器
2/3 UCC
UCC
5 6
5KΩ . VA
+C1+
比较结果
R'D V6
V2 R'D S'D
<2/3 UCC <1/3 UCC 1 0
5KΩ
2 VB
5KΩ
1/3 UCC
>2/3 UCC >1/3 UCC 0 1
+C2+
S'D <2/3 UCC >1/3 UCC >2/3 UCC <1/3 UCC
8.2.1 555定时器的结构及工作原理 1. 分压器：由三个等值电阻构成 2. 比较器：由电压比较器C1和C2构成 3. R-S触发器 4. 放电开关管T
UCC8
电压 控制端
5
高电平 6
触发端
低电平 触发端
2
5kΩ
VA
5kΩ
VB
+C1+
+ C2+
5kΩ
放电端 7 放电管 T
1地 调转 分压器 比较器
R2
G1
G2
v↓I
R1
vI’ 1 vO1
1
↓
0 →1
1→0vO
VT-
=1/2VDD
R2
vI’
(VDD VT- ) R1 R1 R2
VT-
1 2
VDD
VT
R1 vI’
1 / 2VDD
VDD
VT-
1 2 VDD(1
R1 R2
)
所以需 R1<R2
（5）当vI小于VT-时，电路转到另一稳态：vO1≈ VDD ， vO ≈ 0V。
0
VT+ VT-
t
t
8.1.3施密特触发器的应用
3. 用于构成多谐振荡器
vC VT+
R 1
VT-
vC
vO
0 vO
t
C
0
t
8.1.3施密特触发器的应用
4. 用于冰箱温控系统 方案一：采用电压比较器构成的温度控制系统
温度
vt
传感器
1V/oC
实际温控波形
vt
+
vO
-C
4V(4oC)
0
vO
冰箱 压缩机
4V
（2）当vI升高时，vI' 也升高。当vI' 达到1/2VDD时，
G1 、 G2 输 出 状 态 将 发 生 翻 转 。 此 时 对 应 的 vI 值 称 为
VT+。
R2
R1
vI 0↑
G1
G2
vI’ 1 vO1
1
0↑
1→0
0 →1 vO
VT+
=VDD/2
R2
vI’
VT R1 R2
R2
1 2 VDD
(c)
0
t
8.1.1 门电路构成的施密特触发器
1. 电路构成
R2
G1
G2
0vI
R1
vI’ 1 vO1
0
1
1 0
vO
G1、G2为CMOS门电路。电路中R1＜R2 。
2. 工作原理分析
（1） 当vI=0V时，vO1 ≈ VDD ， vO ≈ 0V， vI＇ ≈ 0V； 思考：为什么要求R1<R2？
8.1.1 门电路构成的施密特触发器
8.1.1 由门电路构成的施密特触发器
3. 工作波形 vI
0
vO1
VT+ VT-
t
0
t
vO
0
t
8.1.3 施密特触发器的应用
1. 用于脉冲整形
1 vI
vI
0 vO
0
vO
VT+ VT-
t
t
1 vI
vI
0 vO
0
vO
VT+ VTt
t
8.1.3施密特触发器的应用
2.用于脉冲鉴幅
1 vI
vI
0
vO
vO
1. 由555定时器组成的多谐振荡器 多谐振荡器是一种无稳态触发器，接通电源后，
不需外加触发信号，就能产生矩形波输出。由于 矩形波中含有丰富的谐波，故称为多谐振荡器。
多谐振荡器是一种常用的脉冲波形发生器,触发 器和时序电路中的时钟脉冲一般是由多谐振荡器 产生的。
1. 由555定时器组成的多谐振荡
接通电源 器
8 UCC
4 (复位端)
R1
. C充电 5KΩ
5 6
VA
+ C1+
10
01
R2
通电前
uC=0+
uC
. 5>K<21Ω//33 UUCCCC
2
VB
+C2+
t
0
t
8.1.3施密特触发器的应用
方案二：采用施密特触发器构成的温度控制系统
温度
vt 1
vO
冰箱
传感器
压缩机
1V/oC
实际温控波形 vt
0
vO
6V (6℃）
2V (2℃） t
0
t
8.2 555定时器及其应用
555定时器是一种将模拟电路和数字电路集成于一 体的电子器件。用它可以构成单稳态触发器、多谐振 荡器和施密特触发器等多种电路。 555定时器在工业 控制、定时、检测、报警等方面有广泛应用。
第8章 脉冲波形发生器
8.0 概述 8.1 施密特触发器 8.2 555定时器 8.3 集成单稳态触发器
本章基本内容
数字电路常常需要用到各种幅度、宽度以及具有陡 峭边沿的脉冲信号，如触发器就需要时钟脉冲（CP）。
获取这些脉冲信号的方法通常有两种：①直接产生； ②利用已有信号整形或变换得到。
脉冲信号产生要用多谐振荡器。
1 0
1 0
不允许
R'D Q'
R'D S'D Q T
S'D Q T
10 输出
01
1 截止 0 导通
1 1 保持 保持
综上所述，555功能表为：
V6
V2
<2/3 UCC <1/3 UCC
>2/3 UCC >1/3 UCC
QT 1 截止 0 导通
<2/3 UCC >1/3 UCC 保持 保持
8.2.2 定时器电路的应用