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基于单片机信号发生器设计与实现

。此后,电容继续通过放电,按指数规律下降。当的副半周幅值变化到恰好大于时,因加正向电压变为导通状态,再次对充电,上升到的峰值后又开始下降下降到定数值时变为截止,对放电,按指数规律下降放电到定数值时变为导通,重复上述过程。经上述分析可知,电容充电时,回路电阻为整流电路的内阻,即变压器内阻和二极管的导通电阻,其数值很小。电容放电时,回路电阻为,放电时间常数为,通常远大于充电的时间常数。因此,滤波效果取决于放电时间。电容愈大,负载电阻愈大,滤波后输出电压愈平缓,并且其平均值愈大。滤波电容的选择为了获得更好的滤波效果,在实际电路中,应选择滤波电容的容量满足的条件。若采用电解电容,考虑到电网电压的波动范围为,电容的耐压值应大于。本电路变压器副边电压为,留出两倍的裕量,选用的滤波电容。稳压电路虽然整流滤波电路能将正弦交流电压变换成较为平缓的直流电压,但是,方面,由于输出电压平均值将随之产生相应的波动另方面,由于整流滤波电路内阻的存在,当负载变化时,内阻上的电压会产生变化,于是输出电压平均值也将随之产生相反的变化。为了获得稳定的直流电压,必须采用稳压措施。图为稳压管基准稳压电路,也成为齐纳基准源。设稳压管的稳定电压为,晶体管导通时间电压为,则输出基准电压为集成电路中稳压管的稳定电压较低,故具有正温度系数,即若温度升高则增大,反之减小而结在正向导通时具有正温度系数,即在电流基本不变条件下,若温度升高则减小,反之增大所以该电路具有温度补偿作用。当温度变化时,与的变化相反,互相抵消,使变化很小。此外,电路采用射极输出形式,引入了电压负反馈,进步提高了的稳定性,且使输出电阻更小。图稳压管基准稳压电路本次电路设计采用集成稳压电路,因为,集成电路的稳定性高,受干扰小,具有很高的稳压效果。型号为系列的三端稳压器为固定式稳压器,其输出电压有和七个档次,型号后面的两个数字表示输出电压值。输出电流分和三个档次。因为负载需要电压为,所以采用系列稳压器。如,表示输出电压为,最大输出电流为,表示输出电压为最大输出电流为,表示输出电压为最大输出电流为。由于负载电流的需要,采用三端稳压器,其输出电压为最大输出电流为。三端稳压器有三个引脚,分别为输入端输出端和公共端。其引脚电路如图所示。图引脚电路图与之类似。输出端输入端接地端单片机电路的设计振荡电路的设计中有个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器,引脚和分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器起构成自激振荡器,振荡电路参见图,外接晶体或陶瓷谐振器及电容接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容虽然没有十分严格的要求,电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低振荡器工作的稳定性起振的难易程度及温度稳定性,如果使用石英晶体,电容使用,而如果使用陶瓷谐振器则选择。振荡电路如图所示。图单片机电路图复位电路的设计复位操作完成单片机片内电路的初始化,是单片机从种确定的状态开始运行。当单片机的复位引脚出现以上的高电平时,单片机就完成了复位操作。如果持续为高电平,单片机就处于循环复位状态,而无法执行程序。因此要求单片机复位后能脱离复位状态。根据应用要求,复位操作通常有两种形式上电复位开关复位。上电复位要求接通电源后,自动实现复位操作。开关复位要求在电源接通的调节下,在单片机运行期间,如果发生死机,用按钮开关操作使单片机复位。常用的上电且开关复位电路如图所示。上电后,由于电容充电,使持续段高电平时间。当单片机已在运行之中时,按下复位键也能使持续段时间的高电平,从而实现上电且开关复位的操作。通常选择,。图复位电路电路的设计本电路为信号产生模块,即模块,电路图如图所示。图电路图此电路模块为本设计的核心,是信号的产生部件,核心芯片是公司生产的。此电路由贴片和附加贴片电容及晶振构成。的引脚分别接单片机的口。实现单片机芯片的控制。按键电路的设计首先简要介绍下键盘原理键盘是由若干按钮组成的开关矩阵,它是单片机系统中最常用的输入设备,用户能通过键盘向计算机输入指令地址和数据。般单片机系统中大都采用波形输出非编码式键盘,非编码键盘是由软件来识别键盘上的闭合键,它具有结构简单,使用灵活等特点,因此被广泛应用于但单片机系统。本电路为按键输入模块。我使用了个按键。由单片机的口控制。此电路的功能是通过按键输入选择波形,以在液晶屏上显示对应波形本模块采用个独立式按键,分别为键和键使频率值加减步当前步值键改变波形,可切换正弦三角方波三种波形键和键分别为设定当前频率值时的左移位和右移位键盘为设定好频率值后的确认键。幅度调节电路的设计此电路接本信号发生器的幅度输出,实现输出信号的幅度调节。核心芯片为。电路图如图所示。图幅度调节电路图在此,简单介绍下程控增益放大器是美国公司继后推出的宽频带低噪声低畸变高增益精度的压控芯片。可用于系统中的电路视频增益控制范围扩展和信号测量等系统中。它的引脚图如图所示图引脚图各引脚功能为增益控制输入高电压端增益控制输入低电压端运放输入运放公共端反馈端负电源输入运放输出正电源输入是种具有程控增益调整功能的芯片,它是款带宽增益可调的集成运放,如增益用分贝表示,则增益与控制电压成线性关系,压摆率为。管脚间的连接方式决定了可编程的增益范围,增益在时的带宽为,增益在时具有带宽,改变管脚间的连接电阻,可使增益处在上述范围内。它的些性能参数为电源电压输入信号幅度增益控制端电压和功耗工作温度范围存储温度当在范围内以既进行线性增益控制,增益与控制电压之间的关系为,其中单位为伏特,分别为三种不同模式的增益图硬件实物图下面是用自动控制原理实验室的示波器测试到的波形,分别如下所示图示波器显示的正弦波图示波器显示的三角波图示波器显示的方波的调试芯片是本信号发生器中最重要的芯片之,信号的来源,这个芯片的工作状态直接影响整个信号发生器的工作状态。如果不小心在在焊接或者调试过程中意外损坏,整个信号发生器将瘫痪。是贴片封装,非常小。但是功能却很强大,当然价钱也很贵。鉴于此,无论是在焊接还是移动板子的时候都格外小心,以免误伤这个芯片。图为的实际封装图图实物图就是芯片,封装超小,其余为贴片电容。的焊接比较困难。我在焊接的时候,先用烙铁焊住对角的个脚,这样把贴片的个引脚固定住,然后再小心翼翼地焊接其它的引脚。放大器的调试常用的幅度调节方法是通过改变的参考电压或编程电阻来实现,或者在输出端加数字增益控制电路。本信号发生器的幅度调节功能就通过调节这个放大器的反馈电阻实现的,通过调节的电位器,可使输出波形的幅值在之间变化。我之所以把的调试单独拿出来说,是因为我在使用这款放大器时很多问题,这些问题我觉得都值得写出来。和样也是贴片封装,属于超小型的引脚贴片放大器,其焊接过程和的焊接过程类似。有三种可选择的常用模式,开始,我直不清楚该选用哪种模式,也不清楚该将电位器接在哪两个引脚之间。我考虑到本设计的幅度调节要求,计算了三种模式下的放大倍数的变化范围,最后我将的脚和脚短起来。这样的增益范围是,此时带宽最大。根据资料得知的放大倍数由差分输入电压决定。我这样接入电位器后,脚脚之间的电压差就是,它直接控制增益,大,则增益提高。般脚接固定参考电压,脚电压由后级峰值检测电压提供。信号通过脚输入,脚接地。脚正电源,脚负电源,每个脚各挂两个去耦滤波电容结论最终完成了单片机控制信号发生器的设计。包括了软件编程和电路板的焊接,并通过软硬件结合完成了程序的调试。在这次毕业设计的过程中,我学习到了很多知识。首先加深了对单片机的了解,系统的学习了系列单片机的功能掌握了原理,对芯片有了较深的了解通过对系统软件的调试,进步学习了语言,语言在我的毕设中发挥了举足轻重的作用。我们以前的课程设计只是完成对软件程序调试和仿真,并没有真正的软硬件结合调试过。从刚开始对拿到这个毕业设计题目的脸茫然,到现在基本完成应有功能,我经历了很多挫折,更收获了很多。从无所知到设计出总体思路,不是蹴而就的,而是经过了无数次的失败,从失败中总结经验,寻找突破。我想到的第个方案是用单片机控制产生信号,这个方案很容易,以致我当时觉得这个题目太简单了。但是经过指导老师的提醒,我也开始认为这个分立元件的方案,没有创新,更缺少科技含量,出来的结果也是不理想的。我反复思考后放弃了这个方案,在指导老师的帮助下,我把信号产生的思路逐渐转移到了上,实践证明,这个方案是最佳方案。我通过查阅大量资料,定出了总体方案的方框图,再按照总体方案,选择所需芯片。通过自己动手焊接电路板,并对其进行调试,我对硬件的制作有了定的了解,也掌握了些技巧。这次亲手制作,我们对各个芯片的使用有了进步的了解。通过这次设计我也学会了等软件。在整个设计过程中,虽然遇到了很多的困难和我们自己不能解决的问题,但是通过老师的指导和同学们的互相帮助,大都解决了。通过这次毕业设计,我深刻地认识到学好专业知识的重要性,也理解了理论联系实际的含义,并且检验了大学四年的学习成果,进步加深了我对专业知识的了解和认识以及动手的能力。虽然在这次设计中对于所学知识的运用和衔接还不够熟练,对语言编程掌握的不够扎实,作品完成的不是很出色。但是我将在以后的工作和学习中继续努力不断完善。这个设计是对我们过去所学知识的系统提高和扩充的过程,为今后的发展打下了良好的基础。量,由决定,当千欧时。当时,增益与控制电压之间不满足线性关系,当时,时,。显示电路的设计本显示模块用的核心部件为,其电路图如图所示。图液晶显示电路图首先介绍点阵的显示原理液晶屏上

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