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1、 电 子 电 路 课 程 设 计电子电路路课程设设计说明明书设计题目目：函数数信号发发生器课程代码码：820772511 专业及班班级：自自动化一一班学生姓名名：陈银龙龙学号：33120008008066021114 指导教师师：唐浦华一、 设计题目目函数信号号发生器器二、 设计内容容设计一个个能产生生正弦波波、矩形形波（方方波）和和三角波波（锯齿齿波）的的函数发发生器三、 功能要求求设计并制制作一个个函数信号号发生器器，其要要求如下下：1 信号频频率范围围：1HHz1000kHzz； 2频率率控制方方式： 手控 通过过改变RRC参数数实现； 键控控 通通过改变变控制电电压实现现； 为能能方便
2、地地实现频频率调节节，建议议将频率率分档； 3 输出出波形要要求 方波波 上上升沿和和下降沿沿时间不不得超过过2000nS，占占空比在在48%500%之间间； 非线线性误差差2%； 正弦弦波 谐波失失真度2%； 4 输出出信号幅幅度范围围：020VV； 5 信号号源输出出阻抗：1； 6 应具具有输出出过载保保护功能能；7 具有数数字显示示输出信信号频率率和电压压幅值功功能四、 基本设计计思路本系统以以ICLL80338集成成块为核核心器件件，制作作一种函函数信号号发生器器，制作作成本较较低。IICL880388是一种种具有多多种波形形输出的的精密振振荡集成成电路，只只需要个个别的外外部元件件就
3、能产产生低失失真正弦弦波、三三角波、矩矩形波等等脉冲信信号，其振荡荡频率可可通过外外加的直直流电压压进行调调节，所所以是压压控集成成信号产产生器。输输出波形形的频率率和占空空比还可可以由电电流或电电阻控制制。由于于外接电电容C的充、放放电电流流由两个个电流源源控制，所所以电容容C两端电电压UC的变化化与时间间成线形形关系，从从而可以以获得理理想的三三角波输输出。880388电路中中含有正正弦波变变换器，故故可以直直接将三三角波变变成正弦弦波输出出。另外外还可以以将三角角波通过过触发器器变成方方波输出出。该方方案的特特点是十十分明显显的：线性良良好、稳稳定性好好；频频率易调调，在几几个数量量级的
4、频频带范围围内，可可以方便便地连续续地改变变频率，而而且频率率改变时时，幅度度恒定不不变；不存在在如文氏氏电桥那那样的过过渡过程程，接通通电源后后会立即即产生稳稳定的波波形；三角波波和方波波在半周周期内是是时间的的线性函函数，易易于变换换其他波波形。五、 基本原理理ICL880388 芯片片简介1、性能能特点具有在发发生温度度变化时时产生低低的频率率漂移，最最大不超超过500ppmm；具有正正弦波、三三角波和和方波等等多种函函数信号号输出；正弦波波输出具具有低于于1的的失真度度；三角角波输出出具有001高线性性度；具具有00011Hz1MHHz的频频率输出出范围；工作变变化周期期宽，22998
5、之之间任意意可调；高的电电平输出出范围，从从TTLL电平至至28VV；易于于使用，只只需要很很少的外外部条件件。2、I CL880388的应用用ICL880388是精密密波形产产生与压压控振荡荡器，其其基本特特性为：可同时时产生和和输出正正弦波、三三角波、锯锯齿波、方方波与脉脉冲波等等波形。（1）IICL880388电源电电压范围围宽，采采用单电电源供电电时，VV+-GGND的的电压范范围+110-+30VV；采用用双电源源供电时时，V+-V-的电压压可在5-15VV内选取取。电源源电流约约15mmA。（2）振振荡频率率范围宽宽，频率率稳定性性好。频频率范围围是0.0011Hz-3000kHz
6、z，频率率温漂仅仅50pppm/(1pppm=10-6)。（3）输输出波形形的失真真小。正正弦波失失真度5%，经经过仔细细调整后后，失真真度还可可降低到到0.55%。三三角波的的线性度度高达00.1%。（4）矩矩形波占占空比的的调节范范围很宽宽，D=1%-99%，由此此可获得得窄脉冲冲、宽脉脉冲或方方波。（5）外外围电路路非常简简单，易易于制作作。通过过调节外外部阻容容元件值值，即可可改变振振荡频率率，产生生高质量量的中、低低频正弦弦波，矩矩形波（或或方波，窄窄脉冲）,三角波波（或锯锯齿波）等等函数波波形，其其应用领领域比普普通单一一波形的的信号发发生器更更为广阔阔。此外外80338还能能实现
7、FFM调制制，扫描描输出3、ICCL80038原原理简介介ICL880388采用DIIP14封装装，管脚脚如下图图所示。芯芯片内部部包括两两个恒流流源,两个电压压比较器器，两个个缓冲器器，正弦弦波变换换器，模模拟开关关，RSS触发器器。在构构成函数波形形发生器器时，应应将第77,8两两脚短接接。其工工作原理理如下：利用恒恒流源对对外接电电容进行行充放电电，产生生三角波波(或锯齿齿波)，经缓缓冲器II从第3脚输出出，由触触发器获获得的方方波（或或锯形波波），经经缓冲器器从第第九脚输输出。再再利用正正弦波变变换器将将三角波波变换成成正弦波波，从第第2脚输出出。改变变电容器器的充放放电时间间，可实实
8、现三角角波与锯锯齿波方方波与矩矩形波的的互相转转换。如图为IICL880388的管脚脚排列图图，工作作频率00.0001HZZ3000KHHZ，电电源电压压Vccc=300V，输输出三角角波线性性度00.1%，输出出电压44.2VV-288V，输输出正弦弦波失真真度11%，占占空系数数在1-99%内可调调。4脚脚、5脚脚可外接接电阻来来调节恒恒流源的的I2与与I1比比值，以以改变输输出脉冲冲占空比比。如果果输出方方波则RR取值为为10KK即可，也也可以外外接一个个电位器器来调节节占空比比。7脚脚、8脚脚用来通通过外加加电压控控制振荡荡频率，即即改变88脚电阻阻就可以以改变电电容C的的充放电电电
9、流，达达到改变变输出频频率的目目的。11脚、112脚通通过接入入两个微微调网络络可以调调节正弦弦波的失失真度。首先恒流流源I2对电容容C充电，当当充电至至Vc=2/33Vccc时，比比较器AA1输出高高电平，使使RS触发发器置11状态，QQ=1。则则电子开开关S闭合，CC上的电电荷经恒恒流源II2进行放放电，设设计时要要求恒流流源I22=2II1。当当放电至至1/33Vccc时，比比较器AA2输出高高电平，使使触发器器置0态，Q=0，则则开关SS断开，放放电截止止，I11对C重新充充电。这这样在电电容C上产生生线性三三角波，经经缓冲器器后由脚输出出。RSS触发器器Q端的输输出信号号（即控控制开
10、关关S的脉冲冲）本身身就是方方波脉冲冲，由99脚输出出。由电电阻与三三极管组组成的折折线逼近近转换网网络正弦波波变换器器，可以以实现较较宽频率率范围内内的三角角波导正正弦波的的变换，由由2脚输出出正弦波波。正弦波变变换器的的原理电电路如图图所示。它它是利用用折线近近似的原原理进行行变换的的。用了了八段折折线由RR15R233组成电电阻分压压链来提提供波形形变换时时的电压压转折点点（工作作点），由由十六个个三极管管组成八八对PNNPNPNN复合管管射极跟跟随器进进行三角角波正正弦波的的转换。八八对复合合管的直直流偏置置相对三三角波的的直流电电平时对对称分布布的。这这样当三三角波为为上升段段变化时
11、时，三极极管T99、T111、T133、T155因反偏偏而截止止，T11、T3、T5、T7则随随三角波波的上升升而逐渐渐导通，并并使三角角波在峰峰值附近近进行衰衰减，变变换成正正弦波的的正版周周。同样样在三角角波下降降变化时时，T11、T3、T5、T7反偏偏截止，而而T9、T111、T133、T155逐渐导导通，形形成正弦弦波的负负半周。在在三角波波一个周周期内变变化时，经经过电路路已变换换为正弦弦波。六、电路路设计图为由IICL880388构成的的多波形形发生器器。由于于ICLL80338是集集成的芯芯片，只只需要在在ICLL80338的芯芯片外加加上一些些电阻、电容就可可以实现现一个函函数
12、信号号发生器器1、 信号发生生电路设设计单片函数数发生器器ICLL803387可可以同时时输出方方波、三角波波及正弦弦波，在在使用的的时候只只需要外外接少量量的电阻阻、电容容元件即即可。RR3、RR4为方方波输出出占空比比调节电电阻，阻阻值为55k，RRV1用用来对RR1、RR2阻值值进行微微调；RRV4、RRV5、RRV6以以及R99组成分分压网络络，可以以改变输输出的频频率；CC1、CC2、CC3、CC4、CC5为外外接定时时电容，改改变开关关SW11的位置置，可以以获得五五个频率率段的输输出信号号；为了了减小正正弦波的的失真度度，在IICL880388外又采采用了两两套微调调网络RRV3
13、和和RV22，分别别调节11脚和112脚的的电位，以以调节正正弦波的的失真度度。由于ICCL80038单单片函数数发生器器有两种种工作方方式，即即输出函函数信号号的频率率调节电电压可以以由内部部供给，也也可以由由外部供供给。由由于第77脚频率率调节电电压偏置置一定，所所以函数数信号的的频率和和占空比比由R33、R4和10脚上上的电容容决定，其其频率为为F，周期期T，t1为振振荡电容容充电时时间，tt2为放放电时间间。Tt11t2f1T由于于三角函函数信号号在电容容充电时时，电容容电压上上升到比比较器规规定输入入电压的的13倍，分分得的时时间为t1=CCV/II=(CC+1/3VcccR AA)
14、/(1/55Vccc)=55/3RRAC 在电容放放电时，电电压降到到比较器器输入电电压的113时，分分得的时时间为t2CCVI(C1/33VCCC)/(2/55VCCCRB1/55VCCC/RAA)(3/5RARBC)/(2RRARB)f1（t11t2）35RRAC1RB（2RRAR）如果R33R4，就就可以获获得占空空比为550的的方波信信号。其其频率ff3（100RACC）。 2、频率调调节电路路设计当R3=R4=5k时，根根据公式式f3/（10RRAC）可可以算出出在1HHZ110HZZ、100HZ1000HZ、1100HHZ11kHZZ、1kkHZ10kkHZ、110kHHZ1100
15、kkHZ这这几个频频率段时时对应的的10脚脚上的电电容值。8脚上的的分压电电路用来来调节88脚的输输入电阻阻，这样样可以对对输出信信号进行行微调。通通过对RRV4、RV55、RV66的调节节，可以以在当SSW1处处于不同同档位的的时候得得到任意意的频率率，首先先对输出出频率的的连续可可调。3、数据据显示电电路设计计对于正弦弦波、方波和和三角波波的显示示用一个个示波器器显示出出来。正弦波的的幅值，可可以用一一个LCCD16602显显示出来来。首先先，把方方波信号号用ADDC08832进进行模数数转换，得得到一个个单片机机89CC52可可以识别别的数字字信号，再再由单片片机计算算、转换输输出到LL
16、CD116022中显示示出来。对于信号号的频率率显示可可以用两两种方案案：方案一：由于已已经使用用了单片片机来显显示方波波信号的的幅值，我我们也同同时可以以用单片片机来检检测方波波信号的的频率。在在设计单单片机测测频程序序是我们们可以用用单片机机的两个个定时器器/计数器器来实现现，定时时器0来定时时1s，计计数器11来记录录方波信信号点位位改变的的次数，当当定时器器0引起中中断时，停停止计数数器1对方波波信号电电位改变变次数的的计数，同同时用单单片机把把这个时时间段内内计数器器1所记录录的书保保存下来来，并送送到LCCD16602中中显示出出来。方案二：由于有有频率计计，我们们可以直直接使用用
17、一个频频率计来来显示信信号的频频率。对比方案案一和方方案二，方方案二的的可行性性较高，因因为单片片机的晶晶振频率率为122MHZZ，则我我们可以以算出单单片机的的一个机机器周期期为1s，而我我们的函函数信号号发生器器的最高高频率可可以达到到1000kHZZ。当函函数信号号发生器器产生了了1000kHZZ的信号号时，单单片机就就不能保保证准确确无误的的记录11s内方方波信号号的电位位变化次次数，容容易产生生误差，而而且频率率计更容容易实现现。因此此，最终终选择了了方案二二来显示示信号的的频率。4、正弦弦信号失失真度的的调节电电路设计计正弦信号号失真度度的调节节是通过过对连在在1脚、12脚上上的滑
18、动动变阻器器阻值的的改变来来调节正正弦信号号的失真真度的，在在调节时时，应该该先保持持与各滑滑动变阻阻器的值值不变，改改变另一一个滑动动变阻器器，观察察正弦波波的变化化情况，当当调节到到最佳时时，就可可以去调调节另一一个了。最最后就可可以调出出最佳的的正弦波波信号。5、频率率调节电电路的设设计在对频率率进行调调节时，要要先把SSW1打打到相应应的档位位上去，然然后再对对8脚上的的电压进进行调节节，也可可以先保保持一个个不变调调节另一一个的方方法，直直到调出出特定的的频率。图为函数数信号发发生器的的电路原原理图。七、程序序支持/LCCD16602头头文件#ifnndeff _LLCD116022
19、_H_#deffinee _LLCD116022_H_#inccludde #inccluddellcd116022.h#deffinee keey_pportt P11unsiigneed ccharr keey_ddownn(vooid);unsiigneed ccharr keey_ccodee(vooid);sbittLcddRs =PP200;sbittLcddRw =PP211;sbittLcddEn =PP222;sfrDDBPoort =0xx80;voiddLCDD_Wrritee(biit sstylle,uunsiigneed ccharr innputt);voiddL
20、CDD_Innitiial();#deffinee LCCD_SSHOWW 0xx04#deffinee LCCD_HHIDEE 0xx00#deffinee LCCD_CCURSSOR 0xx02#deffinee LCCD_NNO_CCURSSOR 0x000#deffinee LCCD_FFLASSH 0xx01#deffinee LCCD_NNO_FFLASSH 00x000voiddLCDD_SeetDiispllay(unssignned chaar DDispplayyModde);voiddGottoXYY(unnsiggnedd chhar X,uunsiigneed cch
21、arr Y);voidd Prrintt (uunsiigneed ccharr *sstr);#enddif/ADDC08832驱驱动程序序#ifnndeff _aadc008322_H_#deffinee _aadc008322_H_#inccludde#inccludde#deffinee uccharr unnsiggnedd chhar#deffinee uiint unnsiggneddinttsbitt ADDCS=P333;sbitt ADDDI=P337;sbitt ADDDO=P337;sbitt ADDCLKK=P336;uchaar aadc008322(uccharr
22、 chhannnel)uchhar i=00;uchharddat=0;if(chaanneel=0) chaanneel=22;if(chaanneel=1) chaanneel=33;ADDDI=00;ADDCS=1;AADCLLK=00;ADDDI=11;ADDCS=0;AADCLLK=11;ADCCLK=0;AADCLLK=11;ADDDI=cchannnell&0xx1;ADCCLK=0;AADCLLK=11;ADDDI=(chaanneel1)&0x11;ADCCLK=0;AADDII=1;datt=0;forr (ii=0;i88;i+)datt|=AADDOO;ADCCLK=1
23、;ADCCLK=0;datt=1;if(i=7) datt|=AADDOO;ADCCS=11;ADDCLKK=0;ADDDO=11;retturnn(daat);#enddif/LCCD16602驱驱动程序序#inccludde#inccludde#inccluddellcd116022.hunsiigneed ccharr LCCD_WWaitt(vooid)LcdRRs=00;LcdRRw=11;LcdEEn=11;LcdEEn=00;retuurnDDBPoort;#deffinee LCCD_CCOMMMANDD 0#deffinee LCCD_DDATAA 1#deffinee LC
24、CD_CCLEAAR_SSCREEEN 0x001#deffinee LCCD _HOMMINGG 00x022voiddLCDD_Wrritee(biit sstylle,uunsiigneed ccharr innputt)LcdEEn=00;LcdRRs=sstylle;LcdRRw=00; _noop_();DBPoort=inpput; _noop_();LcdEEn=11; _noop_();LcdEEn=00; _noop_();LCD_Waiit();#deffinee LCCD_SSHOWW 0xx04#deffinee LCCD_HHIDEE 0xx00#deffinee
25、LCCD_CCURSSOR 0xx02#deffinee LCCD_NNO_CCURSSOR 0x000#deffinee LCCD_FFLASSH 0xx01#deffinee LCCD_NNO_FFLASSH 00x000voiddLCDD_SeetDiispllay(unssignned chaar DDispplayyModde)LCD_Wriite(LCDD_COOMMAAND, 0xx08|DissplaayMoode);#deffinee LCCD_AAC_UUP 0xx02#deffinee LCCD_AAC_DDOWNN 00x000#deffinee LCCD_MMOVEE
26、 00x011#deffinee LCCD_NNO_MMOVEE 00x000voiddLCDD_SeetInnputt(unnsiggnedd chhar InpputMModee)LCD_Wriite(LCDD_COOMMAAND,0x004|IInpuutMoode);voiddLCDD_Innitiial()LcdEEn=00;LCD_Wriite(LCDD_COOMMAAND,0x338);LCD_Wriite(LCDD_COOMMAAND,0x338);LCD_SettDissplaay(LLCD_SHOOW|LLCD_NO_CURRSORR);LCD_Wriite(LCDD_CO
27、OMMAAND,LCDD_CLLEARR_SCCREEEN);LCD_SettInpput(LCDD_ACC_UPP|LCCD_NNO_MMOVEE);voiddGottoXYY(unnsiggnedd chhar x,uunsiigneed ccharr y)if(yy=00)LCD_Wriite (LCCD_CCOMMMANDD,0xx80|x);if(yy=11)LCD_Wriite (LCCD_CCOMMMANDD,0xx80|(x-0x440);voidd Prrintt(unnsiggnedd chhar *sttr)whille(*strr!=0) LCD_Wriite(LCDD
28、_DAATA,*sttr);strr+; /主程程序#inccludde #inncluude #inncluudevoidd maain() unsiigneed ccharr add_daata;unsiigneed ccharr a;unsiigneed ccharr diisbuuffeer66;LCD_Iniitiaal(); aa=addc08832(0)*50/2566;if(aa!=00) ad_ddataa=a; disbbufffer0=(add_daata/1000)+00x300;disbbufffer1=(add_daata%1000/100)+00x300;disb
29、bufffer2=.;disbbufffer3=(add_daata%10)+0xx30;disbbufffer4=v;disbbufffer5=00;GotooXY(6,00);Prinnt(ddisbbufffer);八、原件件清单元器件清清单如下下:器件型号号数量规格备注LCD1160221无用于显示示电压频率计1无用于频率率的测量量与显示示示波器1无用来显示示函数信信号发生生器产生生的信号号上拉电阻阻x8110k提高单片片机的驱驱动能力力ADC0083221无对信号进进行模数数转换At899C5221无对数字信信号进行行处理ICl8803881无用来产生生信号限流电阻阻610k滑动变阻阻器2100kk滑动变阻阻器11k滑动变阻阻器15k滑动变阻阻器1500滑动变阻阻器13.3电容16F电容1600nnF电容160nFF电容16nF电容10.6nnF多向开关关1无19