信号发生器课程设计.pdfVIP

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目录

绪论

前言

1方案论证与比较

信号发生器的大体流程

2.系统功能要求设计

3.系统硬件设计

3.1总体系统原理图

3.2主控制器设计

3.3显示电路

3.4按键电路

3.5信号产生且放大电路

3.6波形输出电路

3.7可调直流稳定电源电路

4.波形仿真

4.1正弦波的仿真

4.2方波的仿真

5.结束语

6.参考文献

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前言

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。使用的STC89C54单片机构成的发生器

可产生三角波、正弦波等多种波形，波形的周期可以用程序改变，并

可根据需要选择单极性输出或双极性输出，具有线路简单、结构紧凑

等优点。在本设计的基础上，加上按钮控制和LED显示器，则可通

过按钮设定所需要的波形频率，并在数码管上显示频率及幅值电压，

波形可用示波器显示。

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方案论证与比较

依据应用场合．需要实现的波形种类，波形发生器的具体指标要求会有所不

同。依据不同的设计要求选取不同的设计方案。通常，波形发生器需要实现的波

形有正弦波、方波、三角波。有些场合可能还需要任意波形的产生。各种波形共

有的指标有：波形的频率、幅度要求，频率稳定度，准确度等。对于不同波形，

具体的指标要求也会有所差异，例如，占空比是脉冲波形特有的指标。波形发生

器的设计方案多种多样，大致可以分为三大类：纯硬件设计法、纯软件设计法和

软硬件结合设计法。

A.1.1方案一

波形发生器的设计主要是采用运算放大器加分立元件来实现。实现的波形比

较单一，主要为正弦波、方波和三角波。工作原理嗍也相对简单：首先是产生正

弦波，然后通过波形变换(正弦波通过比较器产生方波，方波经过积分器变为三

角波)实现方波和三角波。在各种波形后加上一级放大电路，可以使输出波形的

幅度达到要求，通过开关电路实现不同输出波形的切换，改变电路的具体参数可

以实现频率、幅度和占空比的改变。通过对电路结构的优化及所用元器件的严格

选取可以提高电路的频率稳定性和准确度。在纯硬件法中，正弦波的设计是基础，

实现方法也比较多，电路形式一般有LC、RC和石英晶体振荡器三类。LC振荡

器适宜于产生几Hz至几百MHz的高频信号；石英晶体振荡器能产生几百kHz

至几十MHz的高频信号且稳定度高；对于频率低于几MHz，特别是在几百Hz

时，常采用RC振荡电路。RC振荡电路又分为文氏桥振荡电路、双T网络式和

移相式振荡电路等类型。其中，以文氏桥振荡电路最为常用。目前，实现波形发

生器最简单的方法是采用单片集成的函数信号发生器。它是将产生各种波形的功

能电路集成优化到一个集成电路芯片里，外加少量的电阻、电容元件来实现。采

用这种方法的突出优势是电路简单，实现方便，精度高，性能优越；缺点是功能

较全的集成芯片价格较贵。实际中应用较多的单片函数信号发生器有

MAX038(最高频率可达40MHz)和ICL8038(最高频率为300kHz)。

B.1.2方案二

波形发生器的设计还可以采用纯软件的方法来实现。例如用图形化编程工具

来实现任意波形发生器的功能：在LabVIEW软件的前面板通过拖放控件，设计

仪器的功能面板(如波形显示窗口，波形选择按键)，在软件的后面板直接拖放相

应的波形函数并进行参数设置或直接调用编程函数来设计任意波形以实现波形

产生功能；完成的软件打包后，