毕业设计（论文）-波形发生器设计精选.doc

1 引言 在电子行业的基础设施和制造等领域，波形发生器都是有效的通用仪器。它可以生成不同频率和幅度的大量信号，用来评估新电路的运行情况，代替时钟信号，对新产品进行制造测试，及用于许多其它用途。 图1 模拟开关的电路组成和工作原理 本设计技术要求波型选择开关响应速度快，所以采用电子模拟开关，使用8选1模拟开关 图2 系统组成框图 3 单元电路设计 3.1 MAX038波形发生电路模块 MAX038的外围电路如下图所示，引脚A0、A1接单片机I/O口，引脚COSC接电容选择电路的X引脚，引脚REF是输出正2.5V电压，用作控制占空比的D/A转换器的基准电压输入，IN引脚是频率控制引脚，通过一个25K电阻与D/A转换器输出端相连。 图3 MAX038外围电路图 若负载是容性较大的负载，则MAX038的输出端与一个50Ω的电阻相连。由于MAX038的输出信号为恒定的2V（P-P）,且输出电流不高，所以必须依靠输出级的放大电路来提供足够的输出电压和电流，由放大电路和A/D转换芯片组成数据采样系统则可以实现数据采样。所以设计应该满足以下要求： (1) 首先，要求放大电路具有很高的频宽。因为输出信号最大基频为20MHz，三角波和矩形波的高次谐波成分很高，只有高频宽才能得到不失真的输出波形。 (2) 其次，高频大信号放大要求放大电路有足够的输出电压转换速率。 (3) 另外，要带动低阻负载，放大电路的电流输出能力也是个重要参数。要在100的负载上输出6V信号，则放大器至少要有60mA的连续电流输出能力。 3.2 CD4051模拟开关电路 CD4051 开关电路见图4。CD4051相当于一个单刀八掷开关，开关接通哪一通道，由输入的3位地址码ABC来决定。其真值表见表1。 “ EN”是禁止端，当 “EN”=1时，各通道均不接通。此外，CD4051还设有另外一个电源端VEE，以作为电平位移时使用，从而使得通常在单组电源供电条件下工作的 CMOS电路所提供的数字信号能直接控制这种多路开关，并使这种多路开关可传输峰－峰值达15V的交流信号。 图4 CD4051模拟开关电路 表1 真值表 输入状态 接通通道 C B A 0 0 0 0 “0” 0 0 0 1 “1” 0 0 1 0 “2” 0 0 1 1 “3” 0 1 0 0 “4” 0 1 0 1 “5” 0 1 1 0 “6” 0 1 1 1 “7” 1 均不接通 ?模拟信号模拟输入信号（ANALOG IN）过TLC549内部采样/保持器至8-bit逐次比较式A/D转换器。片选控制端（CS_，低有效）和输入/输出时钟端（I/O CLOCK）与独立的内部系统时钟通过内部逻辑控制电路，实现外部接口与内部的数据传输，.6 4*4矩阵键盘输入电路模块 输入电路模块采用4*4矩阵键盘输入，如图8，行列分别与单片机的P1口连接。按键设置在行、列线的交点上，行、列线分别连接到按键开关的两端。对键盘的工作过程可分两步：第一步是CPU首先检测键盘上是否有键按下；第二步是消抖；第三步是识别是哪一个键按下。 检测键盘上有无键按下可采用查询工作方式、定时扫描工作方式和中断工作方式。 图8 4*4矩阵键盘输入电路 3.7 电源模块的设计 电源电路是用环形变压器三端固定稳压器获得±5V电源，+5V用7805输出，-5V用7905输出，环形变压器的电压经过三端固定稳压器，再经整流桥整流，用电容滤掉高频成分。如图9： 图9 ±5V稳压电源电路 4 系统软件设计及分析 4.1 系统流程分析 4*4键盘输入全部用作功能键，键盘具体划分如下：第一行主要功能是占空比调节，有微调加1、粗调减5、粗调加5、占空比50%；第二行主要功能是频率的调节，有频段选择，微调加1，粗调加10，微调减1；第三行实现其他功能，有波形选择，幅度刷新。先输入功能键然后按照要求执行程序。其中D2是选择MAX038产生的波形，D1是计算和输出频率，D0是控制波形占空比，单片机通过CD4051控制频段范围，在选择的频段范围内通过设定的按键步进调节就可以得到需要的信号。频率数值设定在10~2.4MHz范围内直接送到LCD12864显示。 表2 波形选择关系 波形选择逻辑关系表 数值 A0 A1 输出波形 0 0 0 方波，脉冲波 1 X 1 正弦波 2 1 1 三角波，锯齿波 表2 键盘界面 键盘操作界面 微调+ 粗调- 粗调+ 占空比50% 频段 微调+ 粗调+ 微调- 波形 幅度刷新 首先由=/，电流由0.5V～5V通过电阻R12=25K，得到20～200μA的电流，抛开重叠的频段不计， 表3 MAX038频率范围及电容关系图 在D/A转换部分和波形发生