數(shù)控正弦函數(shù)信號(hào)發(fā)生器-顧201508(1)

1、電子電路課程設(shè)計(jì)電子電路課程設(shè)計(jì)數(shù)控正弦函數(shù)信號(hào)發(fā)生器數(shù)控正弦函數(shù)信號(hào)發(fā)生器2目目 錄錄一、課程概況簡(jiǎn)介一、課程概況簡(jiǎn)介二、課題技術(shù)指標(biāo)二、課題技術(shù)指標(biāo)三、設(shè)計(jì)提示三、設(shè)計(jì)提示四、預(yù)習(xí)要求四、預(yù)習(xí)要求五、報(bào)告要求五、報(bào)告要求3一、課程概況簡(jiǎn)介一、課程概況簡(jiǎn)介 課程名稱(chēng)課程名稱(chēng): 電子電路課程設(shè)計(jì)電子電路課程設(shè)計(jì) （32學(xué)時(shí)，兩周）學(xué)時(shí)，兩周） 課程性質(zhì)課程性質(zhì): 必修必修 （2學(xué)分）學(xué)分） 教教 材材: 電子電路課程設(shè)計(jì)電子電路課程設(shè)計(jì) 教學(xué)目的教學(xué)目的:1.提高模擬電路、數(shù)字電路理論和實(shí)驗(yàn)的綜合能力。提高模擬電路、數(shù)字電路理論和實(shí)驗(yàn)的綜合能力。2.掌握綜合型電子電路的設(shè)計(jì)、裝配和調(diào)測(cè)方法。掌

2、握綜合型電子電路的設(shè)計(jì)、裝配和調(diào)測(cè)方法。3.掌握電子元器件資料和電路資料的檢索方法。掌握電子元器件資料和電路資料的檢索方法。4.提高設(shè)計(jì)報(bào)告的撰寫(xiě)能力。提高設(shè)計(jì)報(bào)告的撰寫(xiě)能力。5.全面培養(yǎng)學(xué)生科技工作素質(zhì)。全面培養(yǎng)學(xué)生科技工作素質(zhì)。4 教學(xué)進(jìn)程：教學(xué)進(jìn)程：1. 設(shè)計(jì)要求和提示（在實(shí)驗(yàn)室教師授課，半設(shè)計(jì)要求和提示（在實(shí)驗(yàn)室教師授課，半天）查閱資料、設(shè)計(jì)電路（同學(xué)獨(dú)立完成，天）查閱資料、設(shè)計(jì)電路（同學(xué)獨(dú)立完成，1天半）。天半）。2. 講述裝配方法和調(diào)測(cè)要求（講述裝配方法和調(diào)測(cè)要求（2學(xué)時(shí)）。學(xué)時(shí)）。3. 調(diào)測(cè)。調(diào)測(cè)。 4. 驗(yàn)收。驗(yàn)收。5. 撰寫(xiě)報(bào)告（第二周星期五）、講評(píng)、收尾。撰寫(xiě)報(bào)告（第二周星

3、期五）、講評(píng)、收尾。 實(shí)驗(yàn)室考勤時(shí)間：實(shí)驗(yàn)室考勤時(shí)間：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 教學(xué)方法：教學(xué)方法：1. 教法：教法： 在實(shí)驗(yàn)室集中，分在實(shí)驗(yàn)室集中，分3次講解。次講解。 * 電路設(shè)計(jì)提示。電路設(shè)計(jì)提示。 * 裝配要求、調(diào)測(cè)方法。裝配要求、調(diào)測(cè)方法。 * 實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)要求。實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)要求。 輔導(dǎo)實(shí)驗(yàn)、最后逐一驗(yàn)收。輔導(dǎo)實(shí)驗(yàn)、最后逐一驗(yàn)收。2. 學(xué)習(xí)方法：學(xué)習(xí)方法： *認(rèn)真自學(xué)認(rèn)真自學(xué)電子電路課程設(shè)計(jì)電子電路課程設(shè)計(jì)相關(guān)章節(jié)。相關(guān)章節(jié)。 * 獨(dú)立完成設(shè)計(jì)

4、。獨(dú)立完成設(shè)計(jì)。 *獨(dú)立裝配、調(diào)測(cè)、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告獨(dú)立裝配、調(diào)測(cè)、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告 。6 課程紀(jì)律：課程紀(jì)律：1. 曠課達(dá)三分之一以上無(wú)成績(jī)，必須重修。曠課達(dá)三分之一以上無(wú)成績(jī)，必須重修。2. 設(shè)計(jì)報(bào)告必須手寫(xiě)，不得打印。設(shè)計(jì)報(bào)告必須手寫(xiě)，不得打印。3. 預(yù)習(xí)報(bào)告和設(shè)計(jì)報(bào)告抄襲他人者，報(bào)告成績(jī)按預(yù)習(xí)報(bào)告和設(shè)計(jì)報(bào)告抄襲他人者，報(bào)告成績(jī)按0分分論處。論處。4. 遲到、早退遲到、早退3次成績(jī)降檔。次成績(jī)降檔。 成績(jī)?cè)u(píng)定：成績(jī)?cè)u(píng)定：1. 評(píng)分項(xiàng)目：預(yù)習(xí)報(bào)告、裝配水平、調(diào)測(cè)水平、完成評(píng)分項(xiàng)目：預(yù)習(xí)報(bào)告、裝配水平、調(diào)測(cè)水平、完成指標(biāo)、報(bào)告。指標(biāo)、報(bào)告。 2. 成績(jī)分檔：優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格、不成績(jī)分檔

5、：優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格、不及格必須重修，沒(méi)有補(bǔ)考。及格必須重修，沒(méi)有補(bǔ)考。7評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 備注：備注：前六項(xiàng)相加為前六項(xiàng)相加為100100分，后兩項(xiàng)在此基礎(chǔ)上加分，后兩項(xiàng)在此基礎(chǔ)上加減。新穎性加分不得超過(guò)減。新穎性加分不得超過(guò)1010分。考勤扣分：分?？记诳鄯郑簳缯n、遲到、早退酌情扣分。曠課、遲到、早退酌情扣分。操作是學(xué)生動(dòng)手能力的反映，由指導(dǎo)教師根操作是學(xué)生動(dòng)手能力的反映，由指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生能力打分。據(jù)學(xué)生能力打分?？傇u(píng)的百分制成績(jī)換算為優(yōu)、良、中、及格、總評(píng)的百分制成績(jī)換算為優(yōu)、良、中、及格、不及格五級(jí)形式上報(bào)教務(wù)處。合格者獲學(xué)分不及格五級(jí)形式上報(bào)教務(wù)處。合格者獲學(xué)分2 2分

6、。分。 預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)裝配裝配操作操作基本基本指標(biāo)指標(biāo)附加附加指標(biāo)指標(biāo)報(bào)告報(bào)告新穎性新穎性考勤考勤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、課題技術(shù)指標(biāo)二、課題技術(shù)指標(biāo) 課題名稱(chēng)：課題名稱(chēng)：數(shù)控正弦函數(shù)信號(hào)發(fā)生器數(shù)控正弦函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 1 1、整體功能要求、整體功能要求 數(shù)控正弦函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的功能是數(shù)控正弦函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的功能是： 用數(shù)字電路產(chǎn)生正弦波信號(hào)，輸出信號(hào)的用數(shù)字電路產(chǎn)生正弦波信號(hào)，輸出信號(hào)的頻率和電壓的幅度均由數(shù)字式開(kāi)關(guān)控制。頻率和電壓的幅度均由數(shù)字式開(kāi)關(guān)控制。92 2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求 數(shù)控信號(hào)發(fā)生器的結(jié)構(gòu)如圖數(shù)控信號(hào)發(fā)生

7、器的結(jié)構(gòu)如圖1 1所示，其中所示，其中波形發(fā)生器采用數(shù)字電路產(chǎn)生正弦波信號(hào)，波形發(fā)生器采用數(shù)字電路產(chǎn)生正弦波信號(hào)，頻率選擇開(kāi)關(guān)用于選擇輸出信號(hào)的頻率，幅頻率選擇開(kāi)關(guān)用于選擇輸出信號(hào)的頻率，幅度選擇開(kāi)關(guān)用于選擇輸出信號(hào)電壓幅度，頻度選擇開(kāi)關(guān)用于選擇輸出信號(hào)電壓幅度，頻率選擇開(kāi)關(guān)和幅度選擇開(kāi)關(guān)均應(yīng)采用數(shù)字電率選擇開(kāi)關(guān)和幅度選擇開(kāi)關(guān)均應(yīng)采用數(shù)字電路。路。 通過(guò)頻率控制開(kāi)關(guān)改變頻率控制電路的通過(guò)頻率控制開(kāi)關(guān)改變頻率控制電路的輸出頻率，由此改變計(jì)數(shù)器（地址發(fā)生器）輸出頻率，由此改變計(jì)數(shù)器（地址發(fā)生器）的循環(huán)計(jì)數(shù)速度，進(jìn)而改變從存儲(chǔ)器取出的的循環(huán)計(jì)數(shù)速度，進(jìn)而改變從存儲(chǔ)器取出的速度，經(jīng)速度，經(jīng)D/AD/A

8、變換后輸出正弦波信號(hào)，再由幅變換后輸出正弦波信號(hào)，再由幅度控制開(kāi)關(guān)控制輸出信號(hào)的電壓幅度。度控制開(kāi)關(guān)控制輸出信號(hào)的電壓幅度。10113 3、電氣指標(biāo)、電氣指標(biāo) 輸出信號(hào)波形：正弦波輸出信號(hào)波形：正弦波 。 輸出信號(hào)頻率范圍：輸出信號(hào)頻率范圍：10Hz10Hz1.25KHz1.25KHz 輸出信號(hào)最大電壓：輸出信號(hào)最大電壓：5V5V（峰峰值）。（峰峰值）。 輸出頻率最小步長(zhǎng)：輸出頻率最小步長(zhǎng)：5 5HzHz。 幅度選擇檔位：幅度選擇檔位：6464檔檔。124 4、擴(kuò)展指標(biāo)、擴(kuò)展指標(biāo)（1 1）正弦波頻率步長(zhǎng)改為）正弦波頻率步長(zhǎng)改為1Hz1Hz。（2 2）正弦波幅度可步進(jìn)調(diào)整，調(diào)整范圍為）正弦波幅度

9、可步進(jìn)調(diào)整，調(diào)整范圍為100mV100mV3V3V，步長(zhǎng)為，步長(zhǎng)為100mV100mV。（3 3）正弦波頻率可自動(dòng)步進(jìn)，步長(zhǎng)為）正弦波頻率可自動(dòng)步進(jìn)，步長(zhǎng)為1Hz1Hz。5 5、設(shè)計(jì)條件、設(shè)計(jì)條件（1 1）電源條件：直流穩(wěn)壓電源提供）電源條件：直流穩(wěn)壓電源提供5V5V電壓。電壓。13元器件清單元器件清單1DAC083228位位D/A2MC40461鎖相電路328C46B1EEPROM存儲(chǔ)器4CD4040112位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器5CD4060114位二進(jìn)制分頻/振蕩器6TL0841運(yùn)算放大器7CD402924 位二進(jìn)制8CD45181雙BCD同步加計(jì)數(shù)器98路開(kāi)關(guān)2雙制直插式微型開(kāi)關(guān)10RT電阻71

10、0K電阻11CL電容210pF滌綸電容123.2768M晶振113CL電容2100pF滌綸電容14三、設(shè)計(jì)提示三、設(shè)計(jì)提示1 1、工作原理、工作原理 基準(zhǔn)頻率：基準(zhǔn)頻率：時(shí)基電路以時(shí)基電路以.2768MHz.2768MHz的晶振的晶振分頻產(chǎn)生分頻產(chǎn)生1212. .8KHz8KHz頻率，由頻率，由1212. .8 8K KHzHz十分頻產(chǎn)生十分頻產(chǎn)生1.28KHz1.28KHz頻率，再經(jīng)過(guò)頻率，再經(jīng)過(guò)256256個(gè)地址計(jì)數(shù)器的分頻個(gè)地址計(jì)數(shù)器的分頻得到得到5Hz5Hz頻率。頻率。是否有其他方法，請(qǐng)同學(xué)們自己是否有其他方法，請(qǐng)同學(xué)們自己在設(shè)計(jì)時(shí)可以考慮下。在設(shè)計(jì)時(shí)可以考慮下。 地址計(jì)數(shù)器產(chǎn)生地址計(jì)

11、數(shù)器產(chǎn)生256256個(gè)地址依次從存儲(chǔ)器中個(gè)地址依次從存儲(chǔ)器中取出正弦信號(hào)的樣值。該樣值經(jīng)取出正弦信號(hào)的樣值。該樣值經(jīng)D/AD/A（）變換，）變換，輸出一正弦波。幅度開(kāi)關(guān)控制衰減電路使幅度輸出一正弦波。幅度開(kāi)關(guān)控制衰減電路使幅度變化。放大電路可滿(mǎn)足輸出信號(hào)的幅度及輸出變化。放大電路可滿(mǎn)足輸出信號(hào)的幅度及輸出阻抗的要求。阻抗的要求。15基準(zhǔn)電路基準(zhǔn)電路D/AII256分頻分頻鎖相環(huán)電路鎖相環(huán)電路正弦函數(shù)表正弦函數(shù)表D/A I輸出輸出幅度開(kāi)關(guān)幅度開(kāi)關(guān)可變可變256分頻分頻162 2、頻率控制電路、頻率控制電路 頻率控制電路含時(shí)基電路，頻率開(kāi)關(guān)和頻率控制電路含時(shí)基電路，頻率開(kāi)關(guān)和PLLPLL壓控振蕩器

12、。若輸出正弦信號(hào)頻率要求為壓控振蕩器。若輸出正弦信號(hào)頻率要求為10Hz10Hz1.25KHz1.25KHz，則模，則模256256計(jì)數(shù)器輸入時(shí)鐘信號(hào)計(jì)數(shù)器輸入時(shí)鐘信號(hào)的頻率范圍為的頻率范圍為2.56KHz 2.56KHz 320KHz320KHz，即：第一部，即：第一部分電路產(chǎn)生的方波頻率范圍的下限應(yīng)小于分電路產(chǎn)生的方波頻率范圍的下限應(yīng)小于2.56KHz2.56KHz，上限應(yīng)為，上限應(yīng)為320KHz320KHz。就是。就是PLLPLL鎖相環(huán)要鎖相環(huán)要輸出上述頻率。輸出上述頻率。172.12.1時(shí)基電路的設(shè)計(jì)時(shí)基電路的設(shè)計(jì) 首先選擇首先選擇40604060振蕩及分頻芯片加上振蕩及分頻芯片加上3.

13、2768MHz3.2768MHz晶體經(jīng)過(guò)晶體經(jīng)過(guò)8 8位分頻產(chǎn)生位分頻產(chǎn)生12.8KHz12.8KHz方方波信號(hào)，再波信號(hào)，再1010分頻產(chǎn)生分頻產(chǎn)生1.28KHz1.28KHz給給PLL(PLL(鎖相鎖相環(huán)環(huán)) )作為基準(zhǔn)時(shí)鐘。利用作為基準(zhǔn)時(shí)鐘。利用PLLPLL倍頻功能倍頻功能產(chǎn)生產(chǎn)生2.56KHz2.56KHz至至320KHz320KHz頻率方波。（頻率方波。（N=2-255)N=2-255)18時(shí)基電路192.2 2.2 鎖相環(huán)鎖相環(huán)CD4046CD40462021222.3 PLL（鎖相環(huán)（鎖相環(huán)CD4046）倍頻電路）倍頻電路233 3、地址計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)、地址計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)M=256M

14、=256計(jì)數(shù)器，可由計(jì)數(shù)器，可由CD4040CD4040實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)(12(12位二進(jìn)制計(jì)位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器數(shù)器) )。244 4、存儲(chǔ)器及正弦函數(shù)表、存儲(chǔ)器及正弦函數(shù)表 25（1）28C64芯片的管腳圖芯片的管腳圖26（2 2）正弦函數(shù)表的算法設(shè)計(jì)：）正弦函數(shù)表的算法設(shè)計(jì)： 用用C C語(yǔ)言進(jìn)行如下編程：語(yǔ)言進(jìn)行如下編程： #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(

15、n=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）輸出數(shù)據(jù)作為）輸出數(shù)據(jù)作為EEPROMEEPROM里面輸入的正弦函數(shù)表：里面輸入的正弦函數(shù)表：295 5、DAC0832DAC0832芯片芯片 DACDAC轉(zhuǎn)換方式有很多種，其中在單片集成轉(zhuǎn)換方式有很多種，其中在單片集成D/AD/A轉(zhuǎn)換器中，一般采用的多是轉(zhuǎn)換器中，一般采用的多是R-2RR-2R的倒的倒T T型電阻解型電阻解碼網(wǎng)絡(luò)。碼網(wǎng)絡(luò)。 DAC0832D

16、AC0832芯片是芯片是CMOSCMOS雙列直插式單片雙列直插式單片8 8位位D/AD/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換組件，它專(zhuān)用于直接與微處理器組件，它專(zhuān)用于直接與微處理器Intel8080Intel8080，Z80Z80，80488048等接口，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。其芯片內(nèi)部有等接口，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。其芯片內(nèi)部有R-2RR-2R的倒的倒T T型網(wǎng)絡(luò)，用來(lái)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)參考電流進(jìn)行分流，型網(wǎng)絡(luò)，用來(lái)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)參考電流進(jìn)行分流，完成完成D/AD/A轉(zhuǎn)換，它的輸出電流轉(zhuǎn)換，它的輸出電流I I0 0正比于輸出的數(shù)字正比于輸出的數(shù)字量。量。 30DAC0832DAC0832芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖31326 6、D/A

17、(I)D/A(I)電路電路3334 7、數(shù)字幅度控制電路由、數(shù)字幅度控制電路由D/A電路組成電路組成 信號(hào)從信號(hào)從Vref輸入，利用輸入，利用DAC0832內(nèi)部的內(nèi)部的R-2R電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成衰減器，實(shí)現(xiàn)一個(gè)程控電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成衰減器，實(shí)現(xiàn)一個(gè)程控放大器。放大器。3536四、預(yù)習(xí)要求四、預(yù)習(xí)要求1 1、認(rèn)真閱讀教材、認(rèn)真閱讀教材 要求認(rèn)真閱讀電子電路課程設(shè)計(jì)相關(guān)章節(jié)要求認(rèn)真閱讀電子電路課程設(shè)計(jì)相關(guān)章節(jié)。2 2、 查閱資料查閱資料 查找設(shè)計(jì)提示中要求的各種參考資料并認(rèn)真學(xué)查找設(shè)計(jì)提示中要求的各種參考資料并認(rèn)真學(xué)習(xí)。習(xí)。37（1 1）按照實(shí)驗(yàn)要求，繪制電路草圖。）按照實(shí)驗(yàn)要求，繪制電路草圖。（2 2）必須

18、繪制在規(guī)定的坐標(biāo)紙上，必須用鉛筆繪）必須繪制在規(guī)定的坐標(biāo)紙上，必須用鉛筆繪制。制。（3 3）集成電路必須采用）集成電路必須采用CADCAD功能符號(hào)形式，不可用功能符號(hào)形式，不可用管腳圖。管腳圖。（4 4）所有元件必須有標(biāo)號(hào)。）所有元件必須有標(biāo)號(hào)。（5 5）獨(dú)立設(shè)計(jì)。）獨(dú)立設(shè)計(jì)。3 3、設(shè)計(jì)電路并繪制電路圖、設(shè)計(jì)電路并繪制電路圖38五、課程設(shè)計(jì)報(bào)告格式五、課程設(shè)計(jì)報(bào)告格式：1 1、封面填寫(xiě)要求：、封面填寫(xiě)要求：設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)題目 數(shù)控正弦函數(shù)信號(hào)發(fā)生器數(shù)控正弦函數(shù)信號(hào)發(fā)生器課程名稱(chēng)課程名稱(chēng) 電子電路課程設(shè)計(jì)電子電路課程設(shè)計(jì)班班 級(jí)級(jí) 學(xué)生姓名學(xué)生姓名 學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)指導(dǎo)老師指導(dǎo)老師 開(kāi)課日期開(kāi)課日期 2015 2015年年8 8月月3131日至日至20152015年年9 9月月1111日日392 2、目錄、目錄 目錄目錄第一章第一章 課題概述課題概述 - - 1.1 1.1 整體功能要求整體功能要求- 1.2 1.2 結(jié)構(gòu)要求結(jié)構(gòu)要求- - 1.3 1.3 電氣指標(biāo)電氣指標(biāo)- - 第二章第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) - - 2.1 2.1 系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖- - 2.2 2.2 工作原理工作原理- - 2.3 MC4046 2.3 MC4046和和DAC0832DAC0832介紹介紹