当前位置:首页 >> 信息与通信 >>

信号发生器实验报告


信号发生器
F组

组长:*** 组员:***、***

2013 年 8 月 12 日星期一

目录
1 系统方案 ...........................................................................................

............................................. 4 1.1 系统方案论证与选择 ................................................................................................................... 4 1.2 方案描述 ....................................................................................................................................... 4 2 理论分析与计算 ............................................................................................................................. 5 3 电路与程序设计 ............................................................................................................................. 6 3.1 电路的设计 ................................................................................................................................... 6 3.1.1 3.1.2 ICL8038 模块电路 ................................................................................................................ 6

放大电路 .............................................................................................................................. 6

3.2 程序的设计 ................................................................................................................................... 7 4 测试方案与测试结果 ..................................................................................................................... 9 4.1 测试仪器与结果 ........................................................................................................................... 9 4.2 调试出现的问题及解决方案 ....................................................................................................... 9 5 小结 ............................................................................................................................................. 10

2

摘要
本系统设计的是信号发生器, 是以 ICL8038 和 STC89C51 为核心设计的数控 及扫频函数信号发生器。ICL8038 作为函数信号源结合外围电路产生占空比和频 率可调的正弦波、方波、三角波;该函数信号发生器的频率可调范围 1~100kHz, 波形稳定,无明显失真。单片机控制 LCD12864 液晶显示频率、频段和波形名称。

关键字

:信号发生器 ICL8038、 STC89C51、波形、LCD12864

3

信号发生器实验报告
1 系统方案
1.1 系统方案论证与选择
方案一:由单片机内部产生波形,经 DAC0832 输出,然后再经过 uA741 放大 信号后, 最后经过 CD4046 和 CD4518 组成的锁相环放大频率输出波形,可是输出 的波形频率太低,达不到设计要求。 方案二: 采用单片机对信号发生器 MAX038 芯片进行程序控制的函数发生器, 该发生器有正弦波、 三角波和方波信号三种波形, 输出信号频率在 0.1Hz~100MHz 范围内。MAX038 为核心构成硬件电路能自动地反馈控制输出频率,通过按键选 择波形,调节频率,可是 MAX038 芯片价格太高,过于昂贵。 方案三:利用芯片 ICL8038 产生正弦波、方波和三角波三种波形,根据电阻 和电容的不同可以调节波形的频率和占空比,产生的波形频率足够大,能达到设 计要求,而且 ICL8038 价格比较便宜,设计起来成本较低。 综上所述,所以选择第三个方案来设计信号发生器。 1.2 方案描述 本次设计方案是由 ICL8038 芯片和外围电路产生三种波形,由公式: ,改变电阻和电容的大小可以改变波形的频率,有开关控制频段和 波形并给单片机一个信号, 由单片机识别并在 LCD 液晶屏上显示,电路的系统法 案框图为下图 1 所示:

LCD128

电源
ICL8038

64 显示
正弦波 三角波 方波

外围 电路

STC89C51

图1

总系统框图

4

2 理论分析与计算
如图 2,占空比和频率调节电路:

图 2 占空比和频率调节电路 所有波形的对称性都可以通过调节外部定时电阻来调节。如图 2 所示,RA、 RB 是外部定时电阻。最好是保持 RA 和 RB 的独立性,然后用 RA 来控制三角波、 正弦波的上升部分和方波的状态。 三角波的幅度设置在 1/3VSUPPLY,因此,三角波的上升部分是:

另一部分三角波、正弦波和方波的状态是:

则由此两部分可得到波形的频率为:

通过改变 RA 和 RB 的阻值即可以改变 t1,t2 的值,从而调节方波的占空比。 当 RA=RB=R 时,频率 f 为:

RA 和 RB 的阻值为 10k,由于 ICL8038 的频率范围是 0.001Hz~300kHz 之间, 因此, 当电容值选取 C=100pF 时,此时最大输出频率就可以达到 300kHz 的要求。

5

3 电路与程序设计
3.1 电路的设计
3.1.1 ICL8038 模块电路

如图 3,此电路主要由 ICL8038 产生三种波形,在此电路中可以调节波形 的频段、频率和占空比,还可以调节正弦波的失真度。

图3 3.1.2 放大电路

ICL8038 模块电路

如下图 4 放大电路所示,此电路主要是放大波形的幅度,在输出端加一个 0.22uF 电容起到滤波的作用。

图4

放大电路

6

3.2 程序的设计
1. 总流程图如下图 5 所示:
屏幕初始化程序

初始化波形、频率

检测频率刷新显示

检测频率刷新显示

判断波形选择键按下次数
1次 2次 3次

方波

三角波

正弦波

刷新显示

NO

检测频率分段键是否按下 Yes 判断按下次数
1次 2次 3次

1 频段

2 频段

3 频段

刷新显示

图 5 总流程图
7

2.显示程序流程图如下图 6 所示:
初始化中断、定时器

设置定时时长为 1S

检测频率并显示

检测频率 2 档或 3 档键是否按下

No

Yes 设置定时长为 20ms

其他

No

检测 20ms 是否到

Yes 读取频率并显示

检测频段 1 档 键是否按下

No

Yes 设置时间为 1S

检测 1S 是否到

No Yes 读取频率并显示

其他

图6

显示程序

8

4 测试方案与测试结果
4.1 测试仪器与结果
测试仪器:稳压电源、示波器 测试结果: 表1 正弦波在不同电容下不失真频段 电容 正弦波 431 102 103 104 2.5 K——110 KHz 312Hz——40KHz 40 Hz——8.7 KHz 0——760Hz 表 2 各波形不失真最大频率 正弦波 三角波 431 102 103 104 110 KHz 40KHz 8.7 KHz 760Hz 110 KHz 40KHz 8.7 KHz 760Hz

方波 20KHz 16KHz 5.6KHz 430Hz

表3
输出电压波形 输出电压 Uop-p 范围 (f=10kHz)

输出信号波形及电压大小测量
方波 0~19.10V 正弦波 0~16.10V 三角波 0~16.10V

4.2 调试出现的问题及解决方案
1. 不能实现自动控制 刚开始时设计时, 考虑用 CD4066 模拟开关来控制接入电容的大小来调节频 段,当单片机给模拟开关一个高电平时,模拟开关闭合,可是当单片机给他一个 低电平时,却不能完全关闭模拟开关,不能实现单片机的自动控制,所以我们就 用机械开关控制接入的电容, 并由此给单片机一个信号是单片机识别波形、 频段, 并能准确读出输出的频率。 2. 干扰大 刚开始做 PCB 板子的时候为了方便,把每个电路都画在了一个板子上,结 果各电路之间影响特别大, 输出的波形干扰也特别大,不能输出一个很干净的波 形, 左后解决办法是把每个电路模块化, 分别做出来, 这样每个电路也比较简单, 不容易出错,这样也更清晰明确。
9

5 小结
经过几天多终于完成了我们的信号发生器的设计,虽然没有完全达到设计要 求,但从心底里说,还是高兴的,毕竟这次设计把实物都做了出来。在本次设计 的过程中, 我发现很多的问题, 虽然以前还做过这样的设计但这次设计真的让我 长进了很多,单片机软件的算法,需要有很巧妙的程序算法,又认识到自己有很 多不足。从这次的课程设计中,我真真正正的意识到,在以后的学习中,要理论 联系实际, 把我们所学的理论知识用到实际当中, 这就是我在这次课程设计中的 最大收获。 本次设计是三个人一组,让我们认识到团队合作是非常重要的。这次的设计 更好的培养了我们的团队协作精神, 便于我们走到工作岗位后能很快适应工作环 境,是我们一生珍贵的财富

10

附录

11

12

13


相关文章:
信号发生器设计报告
序号(学号) : 1223000101 吉林建筑大学城建学院 课程设计报告 信号发生器的设计 姓系专班 名 宋丽萍 电气信息工程系 业级 电子信息工程 电子 12-1 雷艳敏(副教...
虚拟仪器实验报告 信号发生器
1 基于 Labview 的 虚拟仪器 实验一 实验 一: 信号发生器 实验报告 院( 系 )名称专业名称学生姓名学号 自动化 导航、制导与控制 苏泽亚 S Y11 0 3 5 0 ...
数电实验报告 序列信号发生器
实验报告实验八 序列信号发生器 2.8.1 实验目的(1)熟悉掌握 EDA 软件工具 Multisim 的仿真测试应用。 (2)熟悉序列信号发生器的工作原理。 (3)学习序列信号发生...
实验报告-信号发生器的实现
《数字信号处理及算法实现实验报告》 实验名称:信号发生器的实现 姓名:杨叶康 学号:1501214462 日期:2015 年 10 月 8 日 信号发生器的实现一、实验目的 熟悉 ...
函数信号发生器实验报告
北京邮电大学 电子电路实验报告实验一:函数信号发生器的设计与调测 院班姓 系:信息与通信工程学院 级:2012211112 名:卢跃凯 班内序号:13 学号:2012210344 指导...
简单正弦信号发生器设计实验报告_图文
简单正弦信号发生器设计实验报告 专业:电子信息工程 班级 课题名称:简单正弦信号发生器设计 一:实验要求(1)设计一个正弦信号发生器,要求 ROM 是 8 位数据线,8 ...
信号发生器实验报告(波形发生器实验报告)_图文
信号发生器实验报告(波形发生器实验报告)_理学_高等教育_教育专区。我和搭档弄得完整版信号发生器实验报告(我们所采用的方案是老师给的电子版实验册中的方案) ...
函数信号发生器实验报告
北京邮电大学 电子电路综合设计实验 实验报告 实验名称:函数信号发生器的设计与调测 The Design and Debugging of Function Signal Generator 摘要:方波与三角波发生器...
实验1 DDS信号源实验报告
实验1 DDS信号源实验报告_电子/电路_工程科技_专业资料。实验 1 DDS 信号源实验...全数字化的 频率合成器,由相位累加器、波形 ROM、D/A 转换器和低通滤波器...
通信原理实验二 实验报告 模拟信号发生器实训
2. 模拟信号发生器实训 熟悉各种模拟信号的产生方法及其用途; 观察分析各种模拟信号波形的特点及产生原因。 二、 实验原理 1. 同步信号源 (1) 产生与编码数字...
更多相关标签:
信号发生器 | 信号发生器设计报告 | 函数信号发生器报告 | 信号发生器报告 | 信号发生器实训报告 | 函数信号发生器实验 | 信号发生器的报告 | 实验报告 |