數控正弦函數信號發(fā)生器-顧201508(1)

1、電子電路課程設計電子電路課程設計數控正弦函數信號發(fā)生器數控正弦函數信號發(fā)生器2目目 錄錄一、課程概況簡介一、課程概況簡介二、課題技術指標二、課題技術指標三、設計提示三、設計提示四、預習要求四、預習要求五、報告要求五、報告要求3一、課程概況簡介一、課程概況簡介 課程名稱課程名稱: 電子電路課程設計電子電路課程設計 （32學時，兩周）學時，兩周） 課程性質課程性質: 必修必修 （2學分）學分） 教教 材材: 電子電路課程設計電子電路課程設計 教學目的教學目的:1.提高模擬電路、數字電路理論和實驗的綜合能力。提高模擬電路、數字電路理論和實驗的綜合能力。2.掌握綜合型電子電路的設計、裝配和調測方法。掌

2、握綜合型電子電路的設計、裝配和調測方法。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.提高設計報告的撰寫能力。提高設計報告的撰寫能力。5.全面培養(yǎng)學生科技工作素質。全面培養(yǎng)學生科技工作素質。4 教學進程：教學進程：1. 設計要求和提示（在實驗室教師授課，半設計要求和提示（在實驗室教師授課，半天）查閱資料、設計電路（同學獨立完成，天）查閱資料、設計電路（同學獨立完成，1天半）。天半）。2. 講述裝配方法和調測要求（講述裝配方法和調測要求（2學時）。學時）。3. 調測。調測。 4. 驗收。驗收。5. 撰寫報告（第二周星期五）、講評、收尾。撰寫報告（第二周星

3、期五）、講評、收尾。 實驗室考勤時間：實驗室考勤時間：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 教學方法：教學方法：1. 教法：教法： 在實驗室集中，分在實驗室集中，分3次講解。次講解。 * 電路設計提示。電路設計提示。 * 裝配要求、調測方法。裝配要求、調測方法。 * 實驗報告撰寫要求。實驗報告撰寫要求。 輔導實驗、最后逐一驗收。輔導實驗、最后逐一驗收。2. 學習方法：學習方法： *認真自學認真自學電子電路課程設計電子電路課程設計相關章節(jié)。相關章節(jié)。 * 獨立完成設計

4、。獨立完成設計。 *獨立裝配、調測、撰寫設計報告獨立裝配、調測、撰寫設計報告 。6 課程紀律：課程紀律：1. 曠課達三分之一以上無成績，必須重修。曠課達三分之一以上無成績，必須重修。2. 設計報告必須手寫，不得打印。設計報告必須手寫，不得打印。3. 預習報告和設計報告抄襲他人者，報告成績按預習報告和設計報告抄襲他人者，報告成績按0分分論處。論處。4. 遲到、早退遲到、早退3次成績降檔。次成績降檔。 成績評定：成績評定：1. 評分項目：預習報告、裝配水平、調測水平、完成評分項目：預習報告、裝配水平、調測水平、完成指標、報告。指標、報告。 2. 成績分檔：優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格、不成績分檔

5、：優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格、不及格必須重修，沒有補考。及格必須重修，沒有補考。7評分標準評分標準 備注：備注：前六項相加為前六項相加為100100分，后兩項在此基礎上加分，后兩項在此基礎上加減。新穎性加分不得超過減。新穎性加分不得超過1010分?？记诳鄯郑悍??？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。操作是學生動手能力的反映，由指導教師根操作是學生動手能力的反映，由指導教師根據學生能力打分。據學生能力打分。總評的百分制成績換算為優(yōu)、良、中、及格、總評的百分制成績換算為優(yōu)、良、中、及格、不及格五級形式上報教務處。合格者獲學分不及格五級形式上報教務處。合格者獲學分2 2分

6、。分。 預習預習裝配裝配操作操作基本基本指標指標附加附加指標指標報告報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、課題技術指標二、課題技術指標 課題名稱：課題名稱：數控正弦函數信號發(fā)生器數控正弦函數信號發(fā)生器 1 1、整體功能要求、整體功能要求 數控正弦函數信號發(fā)生器的功能是數控正弦函數信號發(fā)生器的功能是： 用數字電路產生正弦波信號，輸出信號的用數字電路產生正弦波信號，輸出信號的頻率和電壓的幅度均由數字式開關控制。頻率和電壓的幅度均由數字式開關控制。92 2、系統(tǒng)結構要求、系統(tǒng)結構要求 數控信號發(fā)生器的結構如圖數控信號發(fā)生

7、器的結構如圖1 1所示，其中所示，其中波形發(fā)生器采用數字電路產生正弦波信號，波形發(fā)生器采用數字電路產生正弦波信號，頻率選擇開關用于選擇輸出信號的頻率，幅頻率選擇開關用于選擇輸出信號的頻率，幅度選擇開關用于選擇輸出信號電壓幅度，頻度選擇開關用于選擇輸出信號電壓幅度，頻率選擇開關和幅度選擇開關均應采用數字電率選擇開關和幅度選擇開關均應采用數字電路。路。 通過頻率控制開關改變頻率控制電路的通過頻率控制開關改變頻率控制電路的輸出頻率，由此改變計數器（地址發(fā)生器）輸出頻率，由此改變計數器（地址發(fā)生器）的循環(huán)計數速度，進而改變從存儲器取出的的循環(huán)計數速度，進而改變從存儲器取出的速度，經速度，經D/AD/A

8、變換后輸出正弦波信號，再由幅變換后輸出正弦波信號，再由幅度控制開關控制輸出信號的電壓幅度。度控制開關控制輸出信號的電壓幅度。10113 3、電氣指標、電氣指標 輸出信號波形：正弦波輸出信號波形：正弦波 。 輸出信號頻率范圍：輸出信號頻率范圍：10Hz10Hz1.25KHz1.25KHz 輸出信號最大電壓：輸出信號最大電壓：5V5V（峰峰值）。（峰峰值）。 輸出頻率最小步長：輸出頻率最小步長：5 5HzHz。 幅度選擇檔位：幅度選擇檔位：6464檔檔。124 4、擴展指標、擴展指標（1 1）正弦波頻率步長改為）正弦波頻率步長改為1Hz1Hz。（2 2）正弦波幅度可步進調整，調整范圍為）正弦波幅度

9、可步進調整，調整范圍為100mV100mV3V3V，步長為，步長為100mV100mV。（3 3）正弦波頻率可自動步進，步長為）正弦波頻率可自動步進，步長為1Hz1Hz。5 5、設計條件、設計條件（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存儲器4CD4040112位二進制計數器5CD4060114位二進制分頻/振蕩器6TL0841運算放大器7CD402924 位二進制8CD45181雙BCD同步加計數器98路開關2雙制直插式微型開關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、設計提示三、設計提示1 1、工作原理、工作原理 基準頻率：基準頻率：時基電路以時基電路以.2768MHz.2768MHz的晶振的晶振分頻產生分頻產生1212. .8KHz8KHz頻率，由頻率，由1212. .8 8K KHzHz十分頻產生十分頻產生1.28KHz1.28KHz頻率，再經過頻率，再經過256256個地址計數器的分頻個地址計數器的分頻得到得到5Hz5Hz頻率。頻率。是否有其他方法，請同學們自己是否有其他方法，請同學們自己在設計時可以考慮下。在設計時可以考慮下。 地址計數器產生地址計

11、數器產生256256個地址依次從存儲器中個地址依次從存儲器中取出正弦信號的樣值。該樣值經取出正弦信號的樣值。該樣值經D/AD/A（）變換，）變換，輸出一正弦波。幅度開關控制衰減電路使幅度輸出一正弦波。幅度開關控制衰減電路使幅度變化。放大電路可滿足輸出信號的幅度及輸出變化。放大電路可滿足輸出信號的幅度及輸出阻抗的要求。阻抗的要求。15基準電路基準電路D/AII256分頻分頻鎖相環(huán)電路鎖相環(huán)電路正弦函數表正弦函數表D/A I輸出輸出幅度開關幅度開關可變可變256分頻分頻162 2、頻率控制電路、頻率控制電路 頻率控制電路含時基電路，頻率開關和頻率控制電路含時基電路，頻率開關和PLLPLL壓控振蕩器

12、。若輸出正弦信號頻率要求為壓控振蕩器。若輸出正弦信號頻率要求為10Hz10Hz1.25KHz1.25KHz，則模，則模256256計數器輸入時鐘信號計數器輸入時鐘信號的頻率范圍為的頻率范圍為2.56KHz 2.56KHz 320KHz320KHz，即：第一部，即：第一部分電路產生的方波頻率范圍的下限應小于分電路產生的方波頻率范圍的下限應小于2.56KHz2.56KHz，上限應為，上限應為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時基電路的設計時基電路的設計 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晶體經過晶體經過8 8位分頻產生位分頻產生12.8KHz12.8KHz方方波信號，再波信號，再1010分頻產生分頻產生1.28KHz1.28KHz給給PLL(PLL(鎖相鎖相環(huán)環(huán)) )作為基準時鐘。利用作為基準時鐘。利用PLLPLL倍頻功能倍頻功能產生產生2.56KHz2.56KHz至至320KHz320KHz頻率方波。（頻率方波。（N=2-255)N=2-255)18時基電路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、地址計數器的設計、地址計數器的設計M=256M

14、=256計數器，可由計數器，可由CD4040CD4040實現(xiàn)實現(xiàn)(12(12位二進制計位二進制計數器數器) )。244 4、存儲器及正弦函數表、存儲器及正弦函數表 25（1）28C64芯片的管腳圖芯片的管腳圖26（2 2）正弦函數表的算法設計：）正弦函數表的算法設計： 用用C C語言進行如下編程：語言進行如下編程： #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）輸出數據作為）輸出數據作為EEPROMEEPROM里面輸入的正弦函數表：里面輸入的正弦函數表：295 5、DAC0832DAC0832芯片芯片 DACDAC轉換方式有很多種，其中在單片集成轉換方式有很多種，其中在單片集成D/AD/A轉換器中，一般采用的多是轉換器中，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絡。碼網絡。 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轉換轉換組件，它專用于直接與微處理器組件，它專用于直接與微處理器Intel8080Intel8080，Z80Z80，80488048等接口，其內部結構如圖所示。其芯片內部有等接口，其內部結構如圖所示。其芯片內部有R-2RR-2R的倒的倒T T型網絡，用來對標準參考電流進行分流，型網絡，用來對標準參考電流進行分流，完成完成D/AD/A轉換，它的輸出電流轉換，它的輸出電流I I0 0正比于輸出的數字正比于輸出的數字量。量。 30DAC0832DAC0832芯片內部結構框圖芯片內部結構框圖31326 6、D/A

17、(I)D/A(I)電路電路3334 7、數字幅度控制電路由、數字幅度控制電路由D/A電路組成電路組成 信號從信號從Vref輸入，利用輸入，利用DAC0832內部的內部的R-2R電阻網絡構成衰減器，實現(xiàn)一個程控電阻網絡構成衰減器，實現(xiàn)一個程控放大器。放大器。3536四、預習要求四、預習要求1 1、認真閱讀教材、認真閱讀教材 要求認真閱讀電子電路課程設計相關章節(jié)要求認真閱讀電子電路課程設計相關章節(jié)。2 2、 查閱資料查閱資料 查找設計提示中要求的各種參考資料并認真學查找設計提示中要求的各種參考資料并認真學習。習。37（1 1）按照實驗要求，繪制電路草圖。）按照實驗要求，繪制電路草圖。（2 2）必須

18、繪制在規(guī)定的坐標紙上，必須用鉛筆繪）必須繪制在規(guī)定的坐標紙上，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功能符號形式，不可用功能符號形式，不可用管腳圖。管腳圖。（4 4）所有元件必須有標號。）所有元件必須有標號。（5 5）獨立設計。）獨立設計。3 3、設計電路并繪制電路圖、設計電路并繪制電路圖38五、課程設計報告格式五、課程設計報告格式：1 1、封面填寫要求：、封面填寫要求：設計題目設計題目 數控正弦函數信號發(fā)生器數控正弦函數信號發(fā)生器課程名稱課程名稱 電子電路課程設計電子電路課程設計班班 級級 學生姓名學生姓名 學號學號指導老師指導老師 開課日期開課日期 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 結構要求結構要求- - 1.3 1.3 電氣指標電氣指標- - 第二章第二章 系統(tǒng)方案設計系統(tǒng)方案設計 - - 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