数控正弦函数信号发生器课件.ppt

1、电子电路课程设计电子电路课程设计数控正弦函数信号发生器数控正弦函数信号发生器2目目 录录一、课程概况简介一、课程概况简介二、课题技术指标二、课题技术指标三、设计提示三、设计提示四、预习要求四、预习要求五、报告要求五、报告要求3一、课程概况简介一、课程概况简介 课程名称课程名称: 电子电路课程设计电子电路课程设计 （32学时，两周）学时，两周） 课程性质课程性质: 必修必修 （2学分）学分） 教教 材材: 电子电路课程设计电子电路课程设计 教学目的教学目的:1.提高模拟电路、数字电路理论和实验的综合能力。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。掌

2、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。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。提高设计报告的撰写能力。5.全面培养学生科技工作素质。全面培养学生科技工作素质。4 教学进程：教学进程：1. 设计要求和提示（在实验室教师授课，半设计要求和提示（在实验室教师授课，半天）查阅资料、设计电路（同学独立完成，天）查阅资料、设计电路（同学独立完成，1天半）。天半）。2. 讲述装配方法和调测要求（讲述装配方法和调测要求（2学时）。学时）。3. 调测。调测。 4. 验收。验收。5. 撰写报告（第二周星期五）、讲评、收尾。撰写报告（第二周星

3、期五）、讲评、收尾。实验室考勤时间：实验室考勤时间：上午：上午：8:00-118:00-11：3030，下午，下午13:45-16:4513:45-16:45，晚上晚上17:30-20:30 17:30-20:30 5 教学方法：教学方法：1. 教法：教法： 在实验室集中，分在实验室集中，分3次讲解。次讲解。 * 电路设计提示。电路设计提示。 * 装配要求、调测方法。装配要求、调测方法。 * 实验报告撰写要求。实验报告撰写要求。 辅导实验、最后逐一验收。辅导实验、最后逐一验收。2. 学习方法：学习方法： *认真自学认真自学电子电路课程设计电子电路课程设计相关章节。相关章节。 * 独立完成设计。

4、独立完成设计。 *独立装配、调测、撰写设计报告独立装配、调测、撰写设计报告 。6 课程纪律：课程纪律：1. 旷课达三分之一以上无成绩，必须重修。旷课达三分之一以上无成绩，必须重修。2. 设计报告必须手写，不得打印。设计报告必须手写，不得打印。3. 预习报告和设计报告抄袭他人者，报告成绩按预习报告和设计报告抄袭他人者，报告成绩按0分分论处。论处。4. 迟到、早退迟到、早退3次成绩降档。次成绩降档。 成绩评定：成绩评定：1. 评分项目：预习报告、装配水平、调测水平、完成评分项目：预习报告、装配水平、调测水平、完成指标、报告。指标、报告。 2. 成绩分档：优秀、良好、中等、及格、不及格、不成绩分档：

5、优秀、良好、中等、及格、不及格、不及格必须重修，没有补考。及格必须重修，没有补考。7评分标准评分标准 备注：备注：前六项相加为前六项相加为100100分，后两项在此基础上加分，后两项在此基础上加减。新颖性加分不得超过减。新颖性加分不得超过1010分。考勤扣分：分。考勤扣分：旷课、迟到、早退酌情扣分。旷课、迟到、早退酌情扣分。操作是学生动手能力的反映，由指导教师根操作是学生动手能力的反映，由指导教师根据学生能力打分。据学生能力打分。总评的百分制成绩换算为优、良、中、及格、总评的百分制成绩换算为优、良、中、及格、不及格五级形式上报教务处。合格者获学分不及格五级形式上报教务处。合格者获学分2 2分。

6、分。 预习预习装配装配操作操作基本基本指标指标附加附加指标指标报告报告新颖性新颖性考勤考勤1010分分1010分分3030分分2020分分1010分分2020分分加分加分扣分扣分8二、课题技术指标二、课题技术指标 课题名称：课题名称：数控正弦函数信号发生器数控正弦函数信号发生器 1 1、整体功能要求、整体功能要求 数控正弦函数信号发生器的功能是数控正弦函数信号发生器的功能是： 用数字电路产生正弦波信号，输出信号的用数字电路产生正弦波信号，输出信号的频率和电压的幅度均由数字式开关控制。频率和电压的幅度均由数字式开关控制。92 2、系统结构要求、系统结构要求 数控信号发生器的结构如图数控信号发生器

7、的结构如图1 1所示，其中所示，其中波形发生器采用数字电路产生正弦波信号，波形发生器采用数字电路产生正弦波信号，频率选择开关用于选择输出信号的频率，幅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率选择开关和幅度选择开关均应采用数字电路。路。 通过频率控制开关改变频率控制电路的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）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的循环计数速度，进而改变从存储器取出的速度，经速度，经D/AD/A变

8、换后输出正弦波信号，再由幅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。度控制开关控制输出信号的电压幅度。10113 3、电气指标、电气指标 输出信号波形：正弦波输出信号波形：正弦波 。 输出信号频率范围：输出信号频率范围：10Hz10Hz1.25KHz1.25KHz 输出信号最大电压：输出信号最大电压：5V5V（峰峰值）。（峰峰值）。 输出频率最小步长：输出频率最小步长：5 5HzHz。 幅度选择档位：幅度选择档位：6464档档。124 4、扩展指标、扩展指标（1 1）正弦波频率步长改为）正弦波频率步长改为1Hz1Hz。（2 2）正弦波幅度可步进调整，调整范围为）正弦波幅度可

9、步进调整，调整范围为100mV100mV3V3V，步长为，步长为100mV100mV。（3 3）正弦波频率可自动步进，步长为）正弦波频率可自动步进，步长为1Hz1Hz。5 5、设计条件、设计条件（1 1）电源条件：直流稳压电源提供）电源条件：直流稳压电源提供5V5V电压。电压。13元器件清单元器件清单1DAC083228位位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710

10、K电阻11CL电容210pF涤纶电容123.2768M晶振113CL电容2100pF涤纶电容14三、设计提示三、设计提示1 1、工作原理、工作原理 基准频率：基准频率：时基电路以时基电路以.2768MHz.2768MHz的晶振的晶振分频产生分频产生1212. .8KHz8KHz频率，由频率，由1212. .8 8K KHzHz十分频产生十分频产生1.28KHz1.28KHz频率，再经过频率，再经过256256个地址计数器的分频个地址计数器的分频得到得到5Hz5Hz频率。频率。是否有其他方法，请同学们自己是否有其他方法，请同学们自己在设计时可以考虑下。在设计时可以考虑下。 地址计数器产生地址计数

11、器产生256256个地址依次从存储器中个地址依次从存储器中取出正弦信号的样值。该样值经取出正弦信号的样值。该样值经D/AD/A（）变换，）变换，输出一正弦波。幅度开关控制衰减电路使幅度输出一正弦波。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变化。放大电路可满足输出信号的幅度及输出阻抗的要求。阻抗的要求。15基准电路基准电路D/AII256分频分频锁相环电路锁相环电路正弦函数表正弦函数表D/A I输出输出幅度开关幅度开关可变可变256分频分频162 2、频率控制电路、频率控制电路 频率控制电路含时基电路，频率开关和频率控制电路含时基电路，频率开关和PLLPLL压控振荡器。

12、若输出正弦信号频率要求为压控振荡器。若输出正弦信号频率要求为10Hz10Hz1.25KHz1.25KHz，则模，则模256256计数器输入时钟信号计数器输入时钟信号的频率范围为的频率范围为2.56KHz 2.56KHz 320KHz320KHz，即：第一部，即：第一部分电路产生的方波频率范围的下限应小于分电路产生的方波频率范围的下限应小于2.56KHz2.56KHz，上限应为，上限应为320KHz320KHz。就是。就是PLLPLL锁相环要锁相环要输出上述频率。输出上述频率。172.12.1时基电路的设计时基电路的设计 首先选择首先选择40604060振荡及分频芯片加上振荡及分频芯片加上3.2

13、768MHz3.2768MHz晶体经过晶体经过8 8位分频产生位分频产生12.8KHz12.8KHz方方波信号，再波信号，再1010分频产生分频产生1.28KHz1.28KHz给给PLL(PLL(锁相锁相环环) )作为基准时钟。利用作为基准时钟。利用PLLPLL倍频功能倍频功能产生产生2.56KHz2.56KHz至至320KHz320KHz频率方波。（频率方波。（N=2-255)N=2-255)18时基电路192.2 2.2 锁相环锁相环CD4046CD40462021222.3 PLL（锁相环（锁相环CD4046）倍频电路）倍频电路233 3、地址计数器的设计、地址计数器的设计M=256M=

14、256计数器，可由计数器，可由CD4040CD4040实现实现(12(12位二进制计位二进制计数器数器) )。244 4、存储器及正弦函数表、存储器及正弦函数表 25（1）28C64芯片的管脚图芯片的管脚图26（2 2）正弦函数表的算法设计：）正弦函数表的算法设计： 用用C C语言进行如下编程：语言进行如下编程： #include#include #include #include #define pi 3.1415926 #define pi 3.1415926 void main() void main() int n,I; int n,I; float m; float m; for(n

15、=0;n256;n+) for(n=0;n=0.5) if (m-1=0.5) print( print(“5x5x”,i+1);,i+1); else else print ( print (“5x5x”,i);,i); 28（3 3）输出数据作为）输出数据作为EEPROMEEPROM里面输入的正弦函数表：里面输入的正弦函数表：295 5、DAC0832DAC0832芯片芯片 DACDAC转换方式有很多种，其中在单片集成转换方式有很多种，其中在单片集成D/AD/A转换器中，一般采用的多是转换器中，一般采用的多是R-2RR-2R的倒的倒T T型电阻解型电阻解码网络。码网络。 DAC0832DA

16、C0832芯片是芯片是CMOSCMOS双列直插式单片双列直插式单片8 8位位D/AD/A转换转换组件，它专用于直接与微处理器组件，它专用于直接与微处理器Intel8080Intel8080，Z80Z80，80488048等接口，其内部结构如图所示。其芯片内部有等接口，其内部结构如图所示。其芯片内部有R-2RR-2R的倒的倒T T型网络，用来对标准参考电流进行分流，型网络，用来对标准参考电流进行分流，完成完成D/AD/A转换，它的输出电流转换，它的输出电流I I0 0正比于输出的数字正比于输出的数字量。量。 30DAC0832DAC0832芯片内部结构框图芯片内部结构框图31326 6、D/A(

17、I)D/A(I)电路电路3334 7、数字幅度控制电路由、数字幅度控制电路由D/A电路组成电路组成 信号从信号从Vref输入，利用输入，利用DAC0832内部的内部的R-2R电阻网络构成衰减器，实现一个程控电阻网络构成衰减器，实现一个程控放大器。放大器。3536四、预习要求四、预习要求1 1、认真阅读教材、认真阅读教材 要求认真阅读电子电路课程设计相关章节要求认真阅读电子电路课程设计相关章节。2 2、 查阅资料查阅资料 查找设计提示中要求的各种参考资料并认真学查找设计提示中要求的各种参考资料并认真学习。习。37（1 1）按照实验要求，绘制电路草图。）按照实验要求，绘制电路草图。（2 2）必须绘

18、制在规定的坐标纸上，必须用铅笔绘）必须绘制在规定的坐标纸上，必须用铅笔绘制。制。（3 3）集成电路必须采用）集成电路必须采用CADCAD功能符号形式，不可用功能符号形式，不可用管脚图。管脚图。（4 4）所有元件必须有标号。）所有元件必须有标号。（5 5）独立设计。）独立设计。3 3、设计电路并绘制电路图、设计电路并绘制电路图38五、课程设计报告格式五、课程设计报告格式：1 1、封面填写要求：、封面填写要求：设计题目设计题目 数控正弦函数信号发生器数控正弦函数信号发生器课程名称课程名称 电子电路课程设计电子电路课程设计班班 级级 学生姓名学生姓名 学号学号指导老师指导老师 开课日期开课日期 20

19、15 2015年年8 8月月3131日至日至20152015年年9 9月月1111日日392 2、目录、目录 目录目录第一章第一章 课题概述课题概述 - - 1.1 1.1 整体功能要求整体功能要求- 1.2 1.2 结构要求结构要求- - 1.3 1.3 电气指标电气指标- - 第二章第二章 系统方案设计系统方案设计 - - 2.1 2.1 系统框图系统框图- - 2.2 2.2 工作原理工作原理- - 2.3 MC4046 2.3 MC4046和和DAC0832DAC0832介绍介绍 - - 2.4 2.4 存储器存储器AT28C64BAT28C64B原理介绍原理介绍 40 第三章第三章

20、单元电路设计单元电路设计- 3.1 3.1 时基电路的设计时基电路的设计 - - 3.2 3.2 频率控制电路的设计频率控制电路的设计 3.3 3.3 地址计数器的设计地址计数器的设计 - - 3.4 3.4 正弦函数表存储电路的设计正弦函数表存储电路的设计- - 3.5 3.5 数模转换电路的设计数模转换电路的设计 - 3.6 3.6 数字幅度控制电路数字幅度控制电路- 3.7 3.7 元件清单元件清单_41第四章第四章 单元电路单元电路调测调测 4.1 4.1 时基电路的调测时基电路的调测- - 4.2 4.2 频率控制电路的调测频率控制电路的调测- - 4.3 4.3 地址计数器的调测地址计数器的调测- 4.4 4.4 波形选择电路调测波形选择电路调测- 4.5 4.5 数控幅度电路调测数控幅度电路调测 - 4.7 4.7 整体指标调测整体指标调测 - 1 1、输出信号波形、输出信号波形 2 2、输出信号频率范围、输出信号频率范围 3 3、输出信号幅度范围、输出信号幅度范围 42第五章第五章 设计小结设计小结 - 5.1 5.1 设计任务完成情况设计任务完成情况- - 5.2 5.2 问题和改进问题和改进 -参考文献参考文献-附录一（面包板图）附录一（面包板图）-附录二（原理图两张）附录二（原理图两张）- 43谢谢 谢！谢！