数控正弦函数信号发生器(2013年-2014年-103)

数控正弦函数信号发生器(2013年-2014年-103)第一页，共59页。题目实用信号源的设计和制作一、任务在给定±5V电源电压条件下，设计并制作一个正弦波和脉冲波信号源。二、要求1．基本要求（1）正弦波信号源①信号频率：10Hz～1.25kHz步进调整，步长为5Hz②频率稳定度：优于10-4③非线性失真系数≤3%（2）脉冲波信号源①信号频率：10Hz～1.25kHz步进调整，步长为5Hz②脉冲占空比：2%～98%步进可调，步长为2%

第二页，共59页。（3）三角波及锯齿波①信号频率：10Hz～1.25kHz步进调整，步长为5Hz2．发挥部分（1）正弦波和脉冲波频率步长改为1Hz。（2）正弦波和脉冲波幅度可步进调整，调整范围为100mV～3V，步长为100mV。（3）正弦波和脉冲波频率可自动步进，步长为1Hz。（4）降低正弦波非线性失真系数。第三页，共59页。一、课程概况简介二、课题介绍三、课题技术指标四、设计提示五、电路调测提示主要授课内容:第四页，共59页。一、课程概况简介课程名称:电子电路课程设计（32学时，两周）

课程性质:必修（2学分）教材: 《电子电路课程设计》张豫滇编教学目的:1.提高模拟电路、数字电路理论和实验的综合能力。2.掌握综合型电子电路的设计、装配和调测方法。3.掌握电子元器件资料和电路资料的检索方法。4.提高设计报告的撰写能力。5.全面培养学生科技工作素质。第五页，共59页。教学进程：1.设计要求和提示（在实验室教师授课，半天）查阅资料、设计电路（同学独立完成，1天半）。2.讲述装配方法和调测要求（2学时）。3.调测（第一周星期三至第二周星期三）。4.验收（第一周星期三至第二周星期四）。5.撰写报告（第二周星期五）、讲评、收尾。第六页，共59页。班级内容教学进度(2014年10月)星期一27日星期二28日星期三29日星期四30日星期五31日星期一3日星期二4日星期三5日星期四6日星期五7日B120301~B130306，布置任务、讲解---查资料、设计--------讲解装配和调测方法------领取元件------装配调测--------------------------------------调测/验收------------讲评/报告写作方法-------------还料/打扫卫生-----写报告-----2014/2015学年第一学期2012级电子电路课程设计进度表（第四批）第七页，共59页。①实验时间为8:00~11:30,下午13:45~16:55.②教师每天点名;③16日下午和17日全天为查资料时间,可不在实验室,其他正课时间必须在实验室,未经请假不到实验室者,按旷课论处,旷课超过3天，将取消课程设计资格.;④课程设计期间学生请假离宁,需由指导员批准,任课教师无权批准;⑤课程设计结束后3天内由各班学习委员将课程设计报告收齐，交指导教师。

第八页，共59页。教学方法：1.教法：①在实验室集中，分3次讲解。

*电路设计提示。

*装配要求、调测方法。

*

实验报告撰写要求。

②辅导实验、最后逐一验收。2.学习方法：

*认真自学《电子电路课程设计》相关章节。

*独立完成设计。

*独立装配、调测、撰写设计报告。第九页，共59页。课程纪律：1.缺少实验达三分之一以上无成绩，必须重修。2.设计报告必须手写，不得用打印机打印。3.预习报告和设计报告抄袭他人者，报告成绩按0分论处。4.迟到、早退3次成绩降档。成绩评定：1.评分项目：预习报告、装配水平、调测水平、完成指标、报告。

2.成绩分档：优秀、良好、中等、及格、不及格、不及格必须重修，没有补考。第十页，共59页。二、课题介绍2.1设计课题名称

数控正弦函数发生器2.2课题简介

数字信号源是目前发展较快的领域，用途很广。利用存储器EPROM里的正弦函数发生器。这种由数字合成的信号源较传统的振荡器有很多优点。首先，它的输出频率可以方便的进行控制，通过改变读取信号的速度，也可以通过改变样点的读取，实现调频，扫频和数字控制。再者，这种信号源可以由计算机控制，组合成多种波形的函数信号发生器，另外较传统的模拟型便于集成化，可靠性可以更高，频率变化范围更宽。第十一页，共59页。3.1技术指标(P146课题8.2.7)

1、整体功能要求

数控函数发生器的功能是用数字电路产生正弦波、方波、三角波和锯齿波信号，输出信号的频率和电压的幅度均由数字式开关控制，并用一个自复开关进行选择4个发光二极管，指示波形种类。事先对一个波形进行取样，把各个样点的取样值存入存储器构成函数表（可以存入一个周期的完整信号，也可以存入半个周期或1/4个周期）。通过数字频率控制电路对函数表的读取，再把读取的取样值取出还原成原始的波形信号，这就构成了信号发生器的基本设计原理。三、课题技术指标第十二页，共59页。2、系统结构要求

数控信号发生器的结构如图1所示，其中波形发生器采用数字电路产生正弦波、方波、三角波和锯齿波信号，频率选择开关用于选择输出信号的频率，幅度选择开关用于选择输出信号电压幅度，频率选择开关和幅度选择开关均应采用数字电路，自复开关用于进行选择4个发光二极管并指示波形种类。通过频率控制开关改变频率控制电路的输出频率，由此改变计数器（地址发生器）的循环计数速度，进而改变从存储器取出的速度，经D/A变换后输出正弦波信号，再由幅度控制开关控制输出信号的电压幅度，自复开关用于进行控制选择4个发光二极管并指示其对应的4种波形。第十三页，共59页。第十四页，共59页。3、电气指标①输出信号波形：正弦波、锯齿波、三角波和方波

。②输出信号频率范围：10Hz～1.25KHz③输出信号最大电压：5V（峰峰值）。④输出频率最小步长：5Hz。⑤幅度选择档位：64档。÷第十五页，共59页。4、设计条件

电源条件：±5V。

5、元件清单

其他阻、容元件自选。1DAC083228位D/A2MC40461锁相电路328C46B1EEPROM存储器4CD4040112位二进制计数器5CD4060114位二进制分频/振荡器6TL0841运算放大器7CD402924

位二进制8CD45181双BCD同步加计数器98路开关2双制直插式微型开关10RT电阻710KΩ电阻11CL电容210pF涤纶电容123.2768M晶振113CL电容2100pF涤纶电容第十六页，共59页。四、系统设计1、工作原理基准频率：时基电路以３.2768MHz的晶振分频产生12.8Khz频率，由12.8Khz十分频产生1.28Khz频率，再经过256个地址计数器的分频得到5Hz频率。是否有其他方法，请同学们自己在设计时可以考虑下。

地址计数器产生256个地址依次从存储器中取出正弦信号的样值。该样值经D/A（Ⅱ）变换，输出一正弦波。幅度开关控制衰减电路使幅度变化。放大电路可满足输出信号的幅度及输出阻抗的要求。第十七页，共59页。基准电路D/AII256分频锁相环电路正弦函数表D/AI输出幅度开关可变256分频第十八页，共59页。2、频率控制电路频率控制电路含时基电路，频率开关和PLL压控振荡器，如图3所示。若输出正弦信号频率要求为10Hz～1.25KHz，则模256计数器输入时钟信号的频率范围为2.56KHz～320KHz，即：第一部分电路产生的方波频率范围的下限应小于2.56KHz，上限应为320KHz。就是PLL锁相环要输出上述频率。第十九页，共59页。2.1时基电路的设计首先选择4060振荡及分频芯片加上3.2768MHz晶体经过8位分频产生12.8KHz方波信号，再10分频产生1.28KHz给PLL(锁相环)作为基准时钟。利用PLL倍频功能产生2.56KHz至320KHz频率方波。（N=2-255)第二十页，共59页。时基电路第二十一页，共59页。2.2锁相环CD4046第二十二页，共59页。，第二十三页，共59页。2.3PLL（锁相环CD4046）倍频电路第二十四页，共59页。3、地址计数器的设计M=256计数器，可由CD4040实现.(12位二进制计数器)第二十五页，共59页。4、存储器及正弦函数表第二十六页，共59页。（1）28C64芯片的管脚图第二十七页，共59页。（2）正弦函数表的算法设计：用C语言进行如下编程：

#include<stdio.h>#include<math.h>#definepi3.1415926voidmain(){intn,I;floatm;for(n=0;n<256;n++){m=(255+255*sin(2*pi/255*n))*0.5第二十八页，共59页。

i=int(m);if(m-1>=0.5)print(“﹪5x”,i+1);elseprint(“﹪5x”,i);}}第二十九页，共59页。（3）输出数据作为EEPROM里面输入的正弦函数表：第三十页，共59页。（3）三角波函数表的算法设计：用C语言进行如下编程：

#include<stdio.h>voidmain(){inti;introm_triangle[256];inthex[256][2];for(i=0;i<128;i++){rom_triangle[i]=2*i;hex[i+128][1]=rom_triangle[i]/16;第三十一页，共59页。

hex[i+128][0]=rom_triangle[i]-16*hex[i][1];}for(i=0;i<128;i++){rom_triangle[i+128]=254-2*i;hex[i+128][1]=rom_triangle[i+128]/16;hex[i+128][0]=rom_triangle[i+128]-16*hex[i+128][1];}

for(i=0;i<256;i++){swithch(hex[i][1]){第三十二页，共59页。

case0:printf(“0”);break;case1:printf(“1”);break;case2:printf(“2”);break;case3:printf(“3”);break;case4:printf(“4”);break;case5:printf(“5”);break;case6:printf(“6”);break;case7:printf(“7”);break;case8:printf(“8”);break;case9:printf(“9”);break;case10:printf(“A”);break;case11:printf(“B”);break;case12:printf(“C”);break;case13:printf(“D”);break;case14:printf(“E”);break;case15:printf(“F”);break;

}

switch(hex[i][0])第三十三页，共59页。{case0:printf(“0”);break;case1:printf(“1”);break;case2:printf(“2”);break;case3:printf(“3”);break;case4:printf(“4”);break;case5:printf(“5”);break;case6:printf(“6”);break;case7:printf(“7”);break;case8:printf(“8”);break;case9:printf(“9”);break;case10:printf(“A”);break;case11:printf(“B”);break;case12:printf(“C”);break;case13:printf(“D”);break;case14:printf(“E”);break;case15:printf(“F”);break;

}

printf(“

”);第三十四页，共59页。

if((i+1)﹪16==0){printf(“\n”);

}}}第三十五页，共59页。第三十六页，共59页。（4）锯齿波函数表的算法设计：用C语言进行如下编程：

#include<stdio.h>voidmain(){inti;introm_sawtooth[256],i;inthex[256][2];for(i=0;i<256;i++){rom_sawtooth[i]=i;hex[i][1]=rom_sawtooth[i]/16;第三十七页，共59页。

hex[i][0]=rom_sawtooth[i]-16*hex[i][1];}for(i=0;i<256;i++){swith(hex[i][1]){case0:printf(“0”);break;case1:printf(“1”);break;case2:printf(“2”);break;case3:printf(“3”);break;

case4:printf(“4”);break;case5:printf(“5”);break;case6:printf(“6”);break;case7:printf(“7”);break;case8:printf(“8”);break;case9:printf(“9”);break;case10:printf(“A”);break;case11:printf(“B”);break;第三十八页，共59页。

case12:printf(“C”);break;case13:printf(“D”);break;case14:printf(“E”);break;case15:printf(“F”);break;

}

switch(hex[i][0]){case0:printf(“0”);break;case1:printf(“1”);break;case2:printf(“2”);break;case3:printf(“3”);break;case4:printf(“4”);break;case5:printf(“5”);break;case6:printf(“6”);break;case7:printf(“7”);break;case8:printf(“8”);break;case9:printf(“9”);break;case10:printf(“A”);break;case11:printf(“B”);break;第三十九页，共59页。

case12:printf(“C”);break;case13:printf(“D”);break;case14:printf(“E”);break;case15:printf(“F”);break;

}

printf(“

”);if((i+1)﹪16==0){printf(“\n”);

}}}第四十页，共59页。第四十一页，共59页。（4）方波函数表的算法设计：用C语言进行如下编程：

#include<stdio.h>voidmain(){inti;introm_square[256],i;inthex[256][2];for(i=0;i<128;i++){rom_square[i]=255;hex[i][1]=rom_square[i]/16;第四十二页，共59页。

hex[i][0]=rom_square[i]-16*hex[i][1];}for(i=0;i<256;i++){rom_square[i+128]=0;hex[i+128][1]=rom_square[i+128]/16;hex[i+128][0]=rom_square[i+128][1];{for(i=0;i<256;i++){switch(hex[i][1]){case0:printf(“0”);break;case1:printf(“1”);break;case2:printf(“2”);break;case3:printf(“3”);break;case4:printf(“4”);break;case5:printf(“5”);break;case6:printf(“6”);break;第四十三页，共59页。

case7:printf(“7”);break;case8:printf(“8”);break;case9:printf(“9”);break;caseA:printf(“A”);break;caseB:printf(“B”);break;caseC:printf(“C”);break;caseD:printf(“D”);break;caseE:printf(“E”);break;caseF:printf(“F”);break;}

switch(hex[i][0]){case0:printf(“0”);break;case1:printf(“1”);break;case2:printf(“2”);break;case3:printf(“3”);break;case4:printf(“4”);break;case5:printf(“5”);break;case6:printf(“6”);break;第四十四页，共59页。

case7:printf(“7”);break;case8:printf(“8”);break;case9:printf(“9”);break;case10:printf(“A”);break;case11:printf(“B”);break;case12:printf(“C”);break;case13:printf(“D”);break;case14:printf(“E”);break;case15:printf(“F”);break;}printf(“

”);If((i+1)﹪16==0){printf(“\n”);}}}

第四十五页，共59页。第四十六页，共59页。5、D/A(I)电路第四十七页，共59页。第四十八页，共59页。

6、数字幅度控制电路由D/A电路组成。信号从Vref输入，利用DAC0832内部的R-2R电阻网络构成衰减器，实现一个程控放大器。电路如下第四十九页，共59页。7、DAC0832芯片

DAC转换方式有很多种，其中在单片集成D/A转换器中，一般采用的多是R-2R的倒T型电阻解码网络。

DAC0832芯片是CMOS双列直插式单片8位D/A转换组件，它专用于直接与微处理器Intel8080，Z80，8048等接口，其内部结构如图所示。其芯片内部有R-2R的倒T型网络，用来对标准参考电流进行分流，完成D/A转换，它的输出电流I0正比于输出的数字量。

第五十页，共59页。DAC0832芯片内部结构框图第五十一页，共59页。第五十二页，共59页。四、预习要求1、认真阅读教材要求认真阅读《电子电路课程设计》第一、二、三章2、查阅资料查找设计提示中要求的各种参考资料并认真学习。第五十三页，共59页。（1）按照《电工电子基础实验》“4.2节电气制图基本知识”中的要求，绘制电路草图。（2）必须绘制在规定的坐标纸上，必须用铅笔绘制。（3）集成电路必须采用CAD功能符号形式，不可用管脚图。（4）所有元件必须有标号。（5）独立设计，发现雷同电路将影响成绩。3、设计电路并绘制电路图第五十四页，共59页。课程设计报告撰写格式：1、封面填写要求：设计题目数控函数信号发生器 课