2011年至2012年第1学期《单片机原理与应用》课程设计
班级1006402
指导教师涂立李旎
学生人数___ _3__ ___
设计份数 1 2011年12月23日
单片机课程设计报告
一.设计时间
2011年12月19日-----2011年12月23日
二.设计地点
一实验楼-401机房
三.设计目的
1、进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理。
2、掌握单片机的接口技术及相关外围芯片的外特性，控制方法。
3、通过课程设计，掌握以单片机核心的电路设计的基本方法和技术，了解有关电路参数的计算方法。
4、通过实际程序设计和调试，逐步掌握模块化程序设计方法和调试技术，提高我们的自学能力与动手能力。
6、充分运用我们所学的专业知识，考察现在正在使用的信号发生器的基本功能，完成一个基本的实际系统的设计全过程，充分培养我们的分析能力与创新能力。
四.设计小组成员
五.指导老师
涂立（副教授）、李旎（讲师）
六.设计课题
设计并实现占空比可调信号发生器；
要求：用4个按键分别控制输出信号的占空比和频率（用示波器观察输出波形），显示占空比范围10%、30%、50%，频率范围1Hz和5Hz，实时测量输出信号的占空比和频率值。
七.基本思路及关键问题的解决方法
1、基本思路
（1）实现可调节占空比信号发生器，我们可以设计K1是频率调节开关，K2，K3，K4为占空比调节开关。K1按下一次时，对应的频率为1HZ，再按下K2，K3，K4为此频率下占空比分别为10%，30%，50%的输出信号；按下K1两次时（当按下次数大于2时将默认为初始状态），对应的频率为5HZ，K2，K3，K4按键的功能如上，本设计可实现同频率不同占空比的任意切换和不同频率间的直接切换。
（2）实验过程
1.开打keil软件，建立一个新工程单击【Project】在下拉菜单中找到【New
project...】选项，如图1所示：
图1. 新建工程图
2.选择工程要保存的路径，并且输入工程文件名。Keil的一个工程里通常含有很多小文件，为了方便管理，一般将一个工程放在一个独立的文件夹下，比如保存到课程设计文件夹，工程文件的名字为lession，如图2所示：
图2. 保存文件图
3.单击保存后会弹出一个对话框，要求选择单片机的型号，可以根据使用的单片机来选择。Keil C51几乎支持所有的51内核的单片机，在这里选择Atmel的AT89C52 ，如图3所示，选择后单击保存。
图3. 型号选择图
4.完成上一步骤后，窗口界面如图4所示：
图4. 添加完单片机后的窗口界面
5.到此为止，还没有建立好一个完整的工程，虽然工程名有了，但工程当中还没有任何文件及代码，接下来的就是添加文件及代码。
6.单击【File】菜单中的【new】菜单项，或单击界面上的快捷键图标。如图5：
图5. 添加文件图
7.新建文件后的窗口界面如图6所示：
图6. 添加完文件后的窗口界面图
8.此时光标在编辑窗口中闪烁，可以输入用户的应用程序，但此时这个新建文
件与刚刚建立的工程还没有直接的联系，单击图标，窗口界面如图7所示：
图7. 保持文件图
9.输入要保存的文件名，同时必须输入正确的扩展名（如果用C语言编写的程序，则扩展名必须是.c；如果用汇编语言编写的程序，则扩展名必须是.asm）.这里的文件名不一定要和工程名相同，可以随意填写文件名，然后单击【保存】按钮。
10．回到编辑界面，单击【Target 1】前面的“+”号，然后在【Source Group 1】单击右键，弹出如图所示的菜单然后选择【Add Files to Group ‘Source Group 1’】菜单项弹出图8对话框：
图8. 将文件加入工程的菜单图
11．选中【Text1】，单击【Add】按钮，再单击【Close】按钮，然后再单击左侧【Source Group 1】前面的“+”，屏幕窗口如图9所示，接着是在编辑窗口中编写程序。
图9. 编写程序界面图
12．程序的编译，单击工具栏上的进行编译，在编译过程中如果出现错误，修改程序直到没有错误为止，然后在依次点击和，在此过程中出现错误的，也要修改
程序直到没有错误为止，编译过程中出现警告一般可以不必考虑，但特殊时也要通过修改程序消除警告。
13．把文件转化成十六进制文件，点击【Project】在下拉菜单里找到【Options for Target ‘target1】’，如图10所示单击【Options for Target ‘target1’】会弹出如图11所示的对话框：
图10. 文件转换图
图11. 文件转换界面图
14．在Eprom和Ram后面的框中填入相应的数据（也可以不进行填写），然后单击Output选项出现如图12所示界面：
图12. 选择生成HEX文件图
15．用鼠标左键单击Creat HEX Fi：前面的方框，这时方框里会用一个对号如图13：
图13. 完成选择生成HEX文件图
然后点击确定对话框就会消失，这样刚刚所建立的文件就转化成十六进制的文件。
16．用40针排线把DP-51PRO试验仪（如图14）上的A1区J76接口与A2区J79接口相连，然后使用导线把A2区的J61接口与D1区的J52接口相连。
再用导线把A2区的J58的RXD，TXD与A2区的J53的KEY1，KEY2相连，最后用导线把A2区的J58的INTO与D4区的J8的任意一接口相连。
图14. DP-51PRO试验仪图
17.对DP-51PRO试验仪上电。打开DPFlash软件出现如图15所示界面：
图15. 打开DPFlash软件图
18.点击栏中的【文件】在下拉菜单里找到【装载】，如图16所示：
图16. 装载HEX文件图
或者直接点击工具栏里图标，点击后会弹出图17所示的对话框：
图17. 选择HEX文件图
19．找到刚刚所建立的文件，点击后按打开按钮对话框就会消失。然后单击
会弹出图18所示的对话框：
图18. 等待烧片图
20．单击编程后，软件开始把程序烧入试验仪，烧片的过程如图19所示：
图19. 烧片过程图
当烧片完成后，点击退出就行了。
21．关闭DPFalsh软件。把DP-51PRO单片机仿真试验仪A1区的工作模式选择开关（MOD_sw1）切换到RUN处，然后按一下复位键（RST），MON51程序即开始运行。观察实验运行的情况是不是符合设想,实验现象为每次按KEY1时数码管表示的值加一，按KEY2也一样的；但是如果不符合，对程序进行调试直到符合。
2、关键问题的解决方法
（1）如何用4个按键实现不同频率，不同占空比的信号输出？
用1个按键来调节频率，3个按键来实现不同占空比的调节
（2）如何实现同频率下不同占空比信号的随意调节，切换？
当一个按键按下时，用其他占空比是否按下来为条件的while循环来实现。
八.流程图及电路图
系统流程图如图20所示：
图20. 流程图电路原理图如图21所示
图21. 电路图
元件清单如图22所示
表1. 元件清单表
元件名称型号与规格数量
单片机芯片ATMEL89C51 1片
晶振11.0592HZ 1个
示波器GOS-6051 1个
电阻10千欧姆9个
电容20PF 2个
独立按键4个
开关1个
九.调试过程中出现的问题及相应的解决方法
1、程序不能烧到实验板上?
方法：开关没有按下，实验板不能正常工作，线接触不良，程序出现了逻辑错误，需进一步的调试。
2、实验现象不跟预期相同？
程序编写有问题，可能是算法出现错误，或者板上的某些功能出现了问题
十.课程设计心得体会
我们本次课题的设计题目是设计并实现占空比可调的信号发生器，主要实现占空比可调并测出频率及占空比的值。经过一个星期的学习、设计、编程、实物调试、最终得出结果，基本完成设计要求。
在这期间，我们发现最困难的就是调试的过程，每个程序在写好了之后在实物上调试
总会出现这样那样的问题，而有些问题很难发现也很难解决，一个程序总要调试很多次才
会成功，但是最后我们还是成功完成了。
在这次课程设计中，我组成员各尽其职，团结互助在最短的时间将其完成。充分发挥
了团队合作的精神，这也是我们将来走向社会，走向岗位须有的一种精神。从这次课程设
计中，使我们懂得了什么是学以致用只有运用了才能将所学知识真正领悟，我们要写学不
仅是编程，更重要的解决问题的能力的提高！
十一.源程序
/*************************************************************************
本程序用4个按键分别控制输出信号的占空比和频率（用示波器观察输出波形），显示占空比范围10%、30%、50%，频率范围1Hz和5Hz，实时测量输出信号的占空比和频率值。
***************************************************************************/
#include
#define uchar unsigned char //宏定义
#define uint unsigned int
uchar num; //计按下k1的个数（num）来对应不同
sbit k1=P2^0; //频率，为1时输出1HZ的波形，为2时
sbit k2=P2^1; //为5HZ的波形
sbit k3=P2^2;
sbit k4=P2^3; //定义4个按键k1,k2,k3,k4;
sbit sbq=P0^1; //使用1个示波器观察现象
void delay(uint z) //延时函数，用来实现占空比
{
uint i,j;
for(i=z;i>0;i--)
for(j=110;j>0;j--);
}
void keyscan() //扫描函数
{
if(k1==0) //用k1来计数来调节输出频率
{
delay(5);
if(k1==0) //延时消抖
{
while(!k1); //松手检测
num++; // 用num的值来调节不同频率间的切换（1HZ和5HZ） if(num>2)
num=0;
}
}
if(num==1) //以下为输出频率为1HZ的3种占空比
{
if(k2==0) //占空比为10%的情况
{
delay(5); //延时5ms
if(k2==0)
{
while(!k2);
while((k3==1)&&(k4==1)) //用来检测有没有
{ //按键按下，当有其他
//键按下时执行相应的程序
sbq=1; //实现占空比为10%的过程
delay(100);
sbq=0;
delay(900);
}
}
}
if(k3==0) //占空比为30%的情况
{
delay(5);
if(k3==0) //实现占空比为30%的过程
{
while(!k3);
while((k2==1)&&(k4==1))
{
sbq=1;
delay(300);
sbq=0;
delay(700);
}
}
}
if(k4==0) //占空比为50%的情况
{
delay(5);
if(k4==0) //实现占空比为50%的过程
{
while(!k4);
while((k2==1)&&(k3==1))
{
sbq=0;
delay(500);
sbq=1;
delay(500);
}
}
}
}
if(num==2) //以下为输出频率为5HZ的3种占空比 {
if(k2==0) //占空比为10%的情况
{
delay(5);
if(k2==0) //实现占空比为10%的过程
{
while(!k2);
while((k3==1)&&(k4==1))
{
sbq=0;
delay(20);
sbq=1;
delay(180);
}
}
}
if(k3==0) //占空比为30%的情况
{
delay(5);
if(k3==0) //实现占空比为30%的过程
{
while(!k3);
while((k2==1)&&(k4==1))
{
sbq=0;
delay(140);
sbq=1;
delay(60);
}
}
}
if(k4==0) //占空比为50%的情况
{
delay(5);
if(k4==0) //实现占空比为50%的过程
{
while(!k4);
while((k2==1)&&(k3==1))
{
sbq=0;
delay(100);
sbq=1;
delay(100);
}
}
}
}
}
void main() //主函数；
{
while(1)
{
keyscan();
}
}
/***************************************************************************
程序说明：
本程序有两个子函数跟一个main函数来实现其功能，子函数void delay(uint z)
为延时函数，在本设计中将利用延时函数来实现占空比，在要求不是很高
的情况下，用delay函数简单方便；最为复杂的扫描函数void keyscan()利用此函数来
实现在不同按键的情况下输出不同的波形；而在主函数中只需要不断的条用扫描函数，
用这中查询法即可达到要求，当然也可直接将keyscan()函数的内容写在主函数中，此举
纯属个人编程习惯！
***************************************************************************/
参考文献
[1]郝小江. 基于FPGA的正交信号发生器[J].兵工自动化, 2008, (05) .
[2]张玉梅,阔永红,傅丰林. 基于DSP和DDS的高精度频率信号源实现[J].电子工程师, 2004, (01) .
[3]李伟英,钟新跃,谢四莲. 基于DDS技术的信号发生器设计与实现[J].电子工程师, 2008, (05) .
[4]石雄,杨加功,彭世蕤。DDS芯片AD9850的工作原理及其与单片机的接口[J].国外电子元器件,2001,
(05) .
[5]王文理,王丽. DDS在数字频率特性测试仪中的应用[J].国外电子元器件, 2007, (01) .
[6]邹道生,李铭. 锁相环在频率合成技术中的应用研究[J].赣南师范学院学报, 2002, (06) .
[7]高保生. DDS芯片AD9851及其在跳频通信系统中的应用[J].国外电子元器件, 2000, (03) .
[8]许加枫,刘抒珍,刘小红. 高性能DDS芯片AD9954及其应用[J].国外电子元器件, 2004, (11) .
[9]李宁,王雪. DDS芯片/AD9851在频率合成信号发生器中的应用[J].金陵职业大学学报, 2001, (01) .
[10]陈小荣. 基于DDS的正弦信号发生器设计[J].仪器仪表用户, 2006, (04)
模拟电子技术课程设计任务书 一、设计题目：波形发生器的设计（二） 方波/三角波/正弦波/锯齿波函数发生器 二、设计目的 1、研究正弦波等振荡电路的振荡条件。 2、学习波形产生、变换电路的应用及设计方法以及主要技术指标的测试方法。 三、设计要求及主要技术指标 设计要求：设计并仿真能产生方波、三角波及正弦波等多种波形信号输出的波形发生器。 1、方案论证，确定总体电路原理方框图。 2、单元电路设计，元器件选择。 3、仿真调试及测量结果。 主要技术指标 1、正弦波信号源：信号频率范围20Hz～20kHz 连续可调；频率稳定度较高。信号幅度可以 在一定范围内连续可调； 2、各种输出波形幅值均连续可调，方波占空比可调； 3、设计完成后可以利用示波器测量出其输出频率的上限和下限，还可以进一步测出其输出 电压的范围。 四、仿真需要的主要电子元器件 1、运算放大电路 2、滑线变阻器 3、电阻器、电容器等 五、设计报告总结（要求自己独立完成，不允许抄袭）。 1、对所测结果（如：输出频率的上限和下限，输出电压的范围等）进行全面分析，总结振荡电路的振荡条件、波形稳定等的条件。 2、分析讨论仿真测试中出现的故障及其排除方法。 3、给出完整的电路仿真图。 4、体会与收获。
1．正弦波输出电路 ，方波输出电路
，在正弦波的基础上通过LM339AD比较器稳定输出方波，可通过R15小幅调节占空比，但方波幅值不可调。R15调节范围0/100~~2/100，占空比约为0/100~~50/100之间，通过正弦波发生器中的R13可大幅度调节占空比。
3．三角波和锯齿波发生器 通过LM741CN运放，且由R18和C3组成积分电路，在方波基础上输出三角波，通过调节方波占空比可以产生锯齿波，当方波占空比为50/100时，输出三波。 4．三种波形的综合输出 一．正弦波输出波形
西北民族大学电气工程学院课程设计说明书（2011/2012学年第二学期） 课程名称：模电课程设计 题目：正弦波发生器设计 专业班级：10级自动化一班 学生姓名：杨香林 学号：P101813404 指导教师：刘明华 设计成绩： 二〇一二年六月二十三日
目录 1.课程设计的目的 2.课程设计内容 2.1总体概述 2.11 设计任务 2.12 设计要求 2.2系统方案分析 2.3系统设计及仿真 2.4硬件设计 3.课程设计总结 4.参考文献
1、课程设计目的 1．掌握电子系统的一般设计方法。 2．理解迟滞比较器的设计原理，掌握方波函数发生器的设计原理。 3．理解555定时器的工作原理，掌握多谐振荡器的设计原理。 4．熟练运用multisim仿真软件设计和仿真电路。 5．提高综合应用所学知识来指导实践的能力。 2、课程设计总文 2.1总体概述 2.11 设计任务 使用集成运算放大器、稳压二极管、二极管、电阻等器件设计方波函数发生器。 2.12 设计要求 1、根据技术要求和现有开发环境，分析课设题目； 2、设计系统实现方案； 3、要求占空比可调；输出电压：8V<|Vo|<15V；周期：2ms 2.2系统方案分析 迟滞比较器，是将集成运放比较器的输出电压通过反馈网络加到同相端，形成正反 馈，如图2.21（a ）所示，待比较电压I 加在反相输入端。在理想情况下，它的比较特性 如图2.11（b ）所示。由图可见，它有两个门限电压，分别称为上门限电压OH U 和下门限 电压 OL U ，两者的差值称为门限宽度。 图2.2(a ） 图2.2（b ） 设比较器输出高电平 OH U ，则 OH U 和 ref U 共同加到同相输入端的合成电压为 占空比可调的方波振荡电路工作原理及案例分析 参考电路图5.12所示，测试电路，计算波形出差频率。 电容 图5.12 方波发生电路(multisim) 通过上述电路调试，发现为方波发生器。 一、电路组成 如图5.13，运算放大器按照滞回比较器电路进行链接，其输出只有两种可能的状态：高电平或低电平，所以电压比较器是它的重要组成部分；因为产生振荡，就是要求输出的两种状态自动的产生相互变换，所以电路中必须引入反馈；因为输出状态应按一定的时间，间隔交替变化，即产生周期性的变化，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间。 电路组成：如图所示为矩形波发生电路，它由反相输入的滞回比较器和RC 电路组成。RC 回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC 充、放电实现输出状态的自动转换。电压传输特性如图6.8所示： U 0 U N U P U z U c R 3 R 2 R 1 R 图5.13方波发生电路 二、工作原理 从图5.13可知，设某一时刻输出电压U O =+U Z ，则同相输入端电位U P =+U T 。U O 通过R 对电容C 正向充电。反相输入端电位U N 随时间t 增长而逐渐升高，当t 趋近于无穷时，U N 趋于+U z ; 当U N =+U T ，再稍增大，U O 就从+U Z 越变为-U Z ，与此同时U p 从+U T 越变为-U T 。随后，U O 又通过R 对电容C 放电。 反相输入端电位U N 随时间t 增长而逐渐降低，当t 趋近于无穷时，U N 趋于-U Z ；当U N =-U T ，稍减小，U O 就从-U Z ，于此同时，U p 从-U T 跃变为+U T ,电容又开始正向充电。 上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。 三、波形分析及主要参数 由于矩形波发生电路中电容正向充电与反向充电的时间常数均等于R3C,而且充电的总幅值也相等因而在一个周期内U O =+U Z 的时间与U O =-U Z 的时间相等，U O 对称的方波，所以也称该电路为对称方波发生电路。电容上电压U C 和电路输出电压U O 波形如图所示。矩形波的宽度T k 与周期T 之比称为占空比，因此U O 是占空比为1/2的矩形波。 利用一阶RC 电路的三要素法可列出方程，求出振荡周期。 3122(12/)T R C R R =+ 振荡频率为： 1/f T = 调整电压比较器的电路参数R 1，R 2和U Z 可以改变方波发生电路的振荡幅值，调整电阻R 1，R 2，R 3和电容C 的数值可以改变电路的振荡频率。 四、占空比可调电路 占空比的改变方法:使电容的反向和正向充电时间常数不同。利用二极管的单向导电性可以引导电流流经不同的通路，占空比可调的矩形波发生电路如图2-5所示，电容上电压和输出波形的如图 6.19 Z U ±O 图 5.14占空比可调电路 电路工作原理：当U O =+U Z 时，通过RW1，D1，和R3对电容C 正向充电，若忽略二极管导通时的等效电阻，则时间常数为： 频率可调的方波信号发生器设计 用单片机产生频率可调的方波信号。输出方波的频率范围为1Hz-200Hz， 频率误差比小于0.5%。要求用增加、减小2 个按钮改变方波给定频率，按钮每按下一次，给定频率改变的步进步长为1Hz,当按钮持续按下的时间超过2 秒后，给定频率以10 次/秒的速度连续增加（减少），输出方波的频率要求在数码管上显示。用输出方波控制一个发光二极管的显示，用示波器观察方波波形。开机 默认输出频率为5Hz。3.5.1 模块1：系统设计（1）分析任务要求，写出系统整体设计思路任务分析：方波信号的产生实质上就是在定时器溢出中断次数达到规定次数时，将输出I/O 管脚的状态取反。由于频率范围最高为200Hz,即每 个周期为5ms（占空比1:1，即高电平2.5ms,低电平2.5 ms），因此，定时器可以工作在8 位自动装载的工作模式。涉及以下几个方面的问题：按键的扫描、功能键的处理、计时功能以及数码管动态扫描显示等。问题的难点在按键连续按下超过2S 的计时问题，如何实现计时功能。系统的整体思路：主程序在初始化变量和寄存器之后，扫描按键，根据按键的情况执行相应的功能，然后 在数码显示频率的值，显示完成后再回到按键扫描，如此反复执行。中断程序 负责方波的产生、按键连续按下超过2S 后频率值以10Hz/s 递增（递减）。（2）选择单片机型号和所需外围器件型号，设计单片机硬件电路原理图采用MCS51 系列单片机At89S51 作为主控制器，外围电路器件包括数码管驱动、独立式键盘、方波脉冲输出以及发光二极管的显示等。数码管驱动采用2 个四联共阴极 数码管显示，由于单片机驱动能力有限，采用74HC244 作为数码管的驱动。在74HC244 的7 段码输出线上串联100 欧姆电阻起限流作用。独立式按键使用上提拉电路与电源连接，在没有键按下时，输出高电平。发光二极管串联500 欧 姆电阻再接到电源上，当输入为低电平时，发光二极管导通发光。 基于MC51单片机的频率可调的方波信号发生器 用单片机产生频率可调的方波信号。输出方波的频率范围为1Hz-200Hz，频率误差比小于0.5%。要求用“增加”、“减小”2 个按钮改变方波给定频率，按钮每按下一次，给定频率改变的步进步长为1Hz,当按钮持续按下的时间超过2 秒后，给定频率以10 次/秒的速度连续增加（减少），输出方波的频率要求在数码管上显示。用输出方波控制一个发光二极管的显示，用示波器观察方波波形。开机默认输出频率为5Hz。 1：系统设计 （1）分析任务要求，写出系统整体设计思路 任务分析：方波信号的产生实质上就是在定时器溢出中断次数达到规定次数时，将输出I/O 管脚的状态取反。由于频率范围最高为200Hz,即每个周期为5ms（占空比1:1，即高电平2.5ms,低电平2.5 ms），因此，定时器可以工作在8 位自动装载的工作模式。涉及以下几个方面的问题：按键的扫描、功能键的处理、计时功能以及数码管动态扫描显示等。 问题的难点在按键连续按下超过2S 的计时问题，如何实现计时功能。 系统的整体思路： 主程序在初始化变量和寄存器之后，扫描按键，根据按键的情况执行相应的功能，然后在数码显示频率的值，显示完成后再回到按键扫描，如此反复执行。中断程序负责方波的产生、按键连续按下超过2S 后频率值以10Hz/s 递增（递减）。 （2）选择单片机型号和所需外围器件型号，设计单片机硬件电路原理图 采用MCS51 系列单片机At89S51 作为主控制器，外围电路器件包括数码管驱动、独立式键盘、方波脉冲输出以及发光二极管的显示等。数码管驱动采用2 个四联共阴极数码管显示，由于单片机驱动能力有限，采用74HC244 作为数码管的驱动。在74HC244 的7 段码输出线上串联100 欧姆电阻起限流作用。独立式按键使用上提拉电路与电源连接，在没有键按下时，输出高电平。发光二极管串联500欧姆电阻再接到电源上，当输入为低电平时，发光二极管导通发光。 图1 方波信号发生器的硬件电路原理图 （3）分析软件任务要求，写出程序设计思路，分配单片机内部资源，画出程序流程图 软件任务要求包括按键扫描、定时器的控制、按键连续按下的判断和计时、数码管的动态显示。 程序设计思路：根据定时器溢出的时间，将频率值换算为定时器溢出的次数（T1_over_num）。使用变量（T1_cnt）暂存定时器T1 的溢出次数，当达到规定的次数（T1_over_num）时，将输出管脚的状态取反达到方波的产生。主程序采用查询的方式实现按键的扫描和数码管的显示，中断服务程序实现方波的产生和连续按键的计时功能。单片机内部资源分配：定时器T1 用来实现方波的产生和连续按键的计时功能，内部变量的定义： hz_shu:设定的频率数； 目录 一、课程设计目的 (2) 二、课程设计正文 (2) 2.1总体论述 (2) 2.2方案选型 (2) 2.2.1总体方案 (2) 2.2.2各单元电路方案及集成电路 (2) 2.3电路原理图 (4) 2.4运行详细描述 (8) 2.5制作调试过程 (9) 2.6器件清单 (14) 三、实验设计总结或结论 (15) 四、参考文献 (15) 一、课程设计目的 1、掌握电子系统的一般设计方法。 2、理解占空比可调的方波发生器的设计原理，掌握占空比的设计原理和计算。 3、提高综合应用所学只是来指导实践的能力。 二、课程设计正文 2.1总体论述 2.1.1设计任务 1、根据技术要求和现有开发环境，分析课设题目； 2、设计系统实现方案； 3、设计绘制电路原理图并选择元器件； 4、焊接电路、调试； 5、记录结果、修改并完善设计； 6、编写课程设计报告。 2.1.2、技术要求 （1）设计要求：设计一方波产生电路。输出要求：占空比可调；输出方波电压值：8v<|V0|<15v;振荡周期：2ms 图（2）555定时器内部结构 图（3）555定时器的输出波形 接通V CC后瞬间，V CC通过R 对C充电，当u c上升到2V CC/3时，将触发器置0，u o＝0，放电管T导通，C通过T放电，电路进入稳态。 u I到来时，因为u I＜V CC/3，使u O又由0变为1，电路进入暂稳态。放电管T截止，V CC经R对C充电。直到u C上升到2V CC/3时，u O＝0，T导通，C放电，电路恢复到稳定 555时基电路原理以及应用 大小[6494] 更新时间[] 阅读[6613]次/评论[3]次 555内部电原理图 我们知道，555电路在应用和工作方式上一般可归纳为3类。每类工作方式又有很多个不同的电路。 在实际应用中，除了单一品种的电路外，还可组合出很多不同电路，如：多个单稳、多个双稳、单稳和无稳，双稳和无稳的组合等。这样一来，电路变的更加复杂。为了便于我们分析和识别电路，更好的理解555电路，这里我们这里按555电路的结构特点进行分类和归纳，把555电路分为3大类、8种、共18个单元电路。每个电路除画出它的标准图型，指出他们的结构特点或识别方法外，还给出了计算公式和他们的用途。方便大家识别、分析555电路。下面将分别介绍这3类电路。 单稳类电路 单稳工作方式，它可分为3种。见图示。 第1种（图1）是人工启动单稳，又因为定时电阻定时电容位置不同而分为2个不同的单元，并分别以1.1.1和1.1.2为代号。他们的输入端的形式，也就是电路的结构特点是：“RT-6.2-CT”和“CT-6.2-RT”。 第二种（见图2）是间接反馈型，振荡电阻是连在电源VCC上的。其中第1个单元电路（3.2.1）是应用最广的。第2个单元电路（3.2.2）是方波振荡电路。第3、4个单元电路都是占空比可调的脉冲振荡电路，功能相同而电路结构略有不同，因此分别以3.2.3a 和3.2.3b的代号。 第三种(见图3)是压控振荡器。由于电路变化形式很复杂，为简单起见，只分成最简单的形式（3.3.1）和带辅助器件的(3.3.2)两个单元。图中举了两个应用实例。 无稳电路的输入端一般都有两个振荡电阻和一个振荡电容。只有一个振荡电阻的可以认为是特例。例如：3.1.2单元可以认为是省略RA的结果。有时会遇上7.6.2三端并联，只有一个电阻RA的无稳电路，这时可把它看成是3.2.1单元电路省掉RB后的变形。 以上归纳了555的3类8种18个单元电路，虽然它们不可能包罗所有555应用电路，古话讲：万变不离其中，相信它对我们理解大多数555电路还是很有帮助的。 各种应用电路 555触摸定时开关 集成电路IC1是一片555定时电路，在这里接成单稳态电路。平时由于触摸片P端无感应电压，电容C1通过555第7脚放电完毕，第3脚输出为低电平，继电器KS释放，电灯不亮。 当需要开灯时，用手触碰一下金属片P，人体感应的杂波信号电压由C2加至555的触发端，使555的输出由低变成高电平，继电器KS吸合，电灯点亮。同时，555第7脚内部截止，电源便通过R1给C1充电，这就是定时的开始。 当电容C1上电压上升至电源电压的2/3时，555第7脚道通使C1放电，使第3脚输出由高电平变回到低电平，继电器释放，电灯熄灭，定时结束。 定时长短由R1、C1决定：T1=1.1R1*C1。按图中所标数值，定时时间约为4分钟。D1可选用1N4148或1N4001。 如何用LM358做可调方波发生器 阅读： 10260 | 回复： 5 六 2008/11/17 22:16:29 1 ywshgyw LV1 士兵 因为需要,想用LM358做一个28-400Hz 可调的,占空比为50%的方波发生器,网上找了点资料,搭了一下最后只调出一个50Hz 的方波 (是不是市电干扰 的缘故),想请教大家一下这个电路用LM358可行吗?有没有更好的办法?(原理图上是用双电源,我用单电源可行吗?) 另外有刚刚找了两张图,还没实验过,不知道可行否 先谢大家了! 标签LM 回复1帖 复制地址 收藏该帖 五2008/11/18 18:36:26 2 ywshgyw LV1 士兵 试过可以了回复2帖 四2008/12/02 20:40:14 3 xuetu LV2 班长 用图一好些 回复3帖 三2011/09/01 13:47:47 4 ouyjangxi LV2 班长 请教该电路计算公式望推荐 回复4帖 二2012/04/19 20:20:29 5 jzyhappy LV2 班长 500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt=这是一张缩略图，点击可放大。 \n 按住CTRL ，滚动鼠标滚轮可自由缩放;this.style.cursor=hand}" height=169 jQuery1334838395859="19"> 这一款的频率 应该怎么计算呢？ 或是： 正比于 输入电压信号（V+） ？ 谢谢！ 回复5帖 一2013/10/23 15:31:46 6 火云鞋刷 LV1 士兵 偶而看到这个帖子,试了一下,频率和电容成反比 回复6帖 各种应用电路 555触摸定时开关 集成电路IC1是一片555定时电路，在这里接成单稳态电路。平时由于触摸片P端无感应电压，电容C1通过555第7脚放电完毕，第3脚输出为低电平，继电器KS释放，电灯不亮。 当需要开灯时，用手触碰一下金属片P，人体感应的杂波信号电压由C2加至555的触发端，使555的输出由低变成高电平，继电器KS吸合，电灯点亮。同时，555第7脚内部截止，电源便通过R1给C1充电，这就是定时的开始。 当电容C1上电压上升至电源电压的2/3时，555第7脚道通使C1放电，使第3脚输出由高电平变回到低电平，继电器释放，电灯熄灭，定时结束。 定时长短由R1、C1决定：T1=1.1R1*C1。按图中所标数值，定时时间约为4分钟。D1可选用1N4148或1N4001。 相片曝光定时器 附图电路是用555单稳电路制成的相片曝光定时器。用人工启动式单稳电路。 工作原理：电源接通后，定时器进入稳态。此时定时电容CT的电压为：VCT=VCC=6V。对555这个等效触发器来讲，两个输入都是高电平，即VS=0。继电器KA不吸合，常开点是打开的，曝光照明灯HL不亮。 按一下按钮开关SB之后，定时电容CT立即放到电压为零。于是此时555电路等效触发的输入成为：R=0、S=0，它的输出就成高电平：V0=1。继电器KA吸动，常开接点闭合，曝光照明灯点亮。按钮开关按一下后立即放开，于是电源电压就通过RT向电容CT充电，暂稳态开始。当电容CT上的电压升到2/3VCC既4伏时，定时时间已到，555等效电路触发器的输入为：R=1、S=1，于是输出又翻转成低电平：V0=0。继电器KA释放，曝光灯HL熄灭。暂稳态结束，有恢复到稳态。 曝光时间计算公式为：T=1.1RT*CT。本电路提供参数的延时时间约为1秒~2分钟，可由电位器RP调整和设置。 电路中的继电器必需选用吸合电流不应大于30mA的产品，并应根据负载（HL）的容量大小选择继电器触点容量。 单电源变双电源电路 附图电路中，时基电路555接成无稳态电路，3脚输出频率为20KHz、占空比为1：1 的方波。3脚为高电平时，C4被充电；低电平时，C3被充电。由于VD1、VD2的存在，C3、C4在电路中只充电不放电，充电最大值为EC，将B端接地，在A、C两端就得到+/-EC的双电源。本电路输出电流超过50mA。 简易催眠器 单片机课程设计报告 设计题目：频率可调方波发生器 专业班级：生物医学工程09班 组长：李建华 组员：梁国锋，赖水兵，郭万劲，李建华2010 年 06 月 16日 摘要 本实验是基于PHILIPS AT89C51 单片机所设计的，可以实现键位与数字动态显示的一种频率可调方波发生器。通过键盘键入(10HZ-9999HZ)随机频率，使用七段数码管显示，每一个数码管对应一个键位。单片机对各个键位进行扫描，确定键位的输入，然后数码管显示输入的数值，方波发生器输出以数码管显示的数值为频率的方波。 关键词：单片机七段数码管键盘电路频率可调方波发生器 一、目的和功能 1.1 目的： 设计一种频率范围限定且可调的方波发生器，志在产生特定频率的方波。 1.2功能： 假设键盘是4*4的键盘，当键盘输入范围在10hz-9999hz的数字，单片机控制数码管显示该数值，并把该数值当做方波发生器的输入频率，单片机控制该方波发生器以该数值作为频率显示方波，从而得到我们想要频率的方波。 二、硬件设计 2.1 硬件设计思想 键盘的数字和键位关系固定，通过键盘输入产生频率，通过LED数码管显示出来，每一个数码管对应一个键位。基本设备是基于PHILIPS AT89C51单片机，外围设备采用的是4个七段数码管，PHILIPS A T89C51单片机，1个OSCILLOSCOPE 方波发生器，16个Button，若干电阻，电源电池。 2.2 部分硬件方案论述 2.2.1 七段数码管扫描显示方式的方案比较 方案一：静态显示方式：静态显示方式是指当显示器显示某一字符时，七段数码管的每段发光二极管的位选始终被选中。在这种显示方式下，每一个LED数码管显示器都需要一个8位的输出口进行控制。静态显示主要的优点是显示稳定，在发光二极管导通电流一定的情况下显示器的亮度大，系统运行过程中，在需要更新显示内容时，CPU才去执行显示更新子程序，这样既节约了CPU的时间，又提高了CPU的工作效率。其不足之处是占用硬件资源较多，每个LED数码管需要独占8条输出线。随着显示器位数的增加，需要的I/O口线也将增加。 1.项目的目的 电子电路仿真项目是通信工程专业教学体系中一个实践性很强的环节。它将模拟电子线路（低频部分和高频部分）、数字逻辑电路等课程的理论与实践有机结合起来，加强我们实验基本技能的训练，培养我们的实际动手能力、理论联系实践的能力。通过这次课程设计让我们掌握电子电路系统的设计、制作、调试、仿真的方法。 2.项目设计正文 2.1原始数据及主要任务 1、根据技术要求和现有开发环境，分析项目题目； 2、设计项目实现方案； 3、设计绘制电路原理图并选择元器件； 4、使用ewb软件进行仿真； 5、记录仿真结果、修改并完善设计； 6、设计实现电路功能； 7、编写项目设计报告。 2.2技术要求： （1）设计要求：设计一方波产生电路。要求占空比可调；输出方波电压值：8V<|V o|<15V；振荡周期：2ms 占空比可调的方波信号发生器 三、实验原理： 1、555电路的工作原理 （1）555芯片引脚介绍 图1 555电路芯片结构和引脚图 555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路，该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容原件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。因而广泛用于信号的产生、变换、控制和检测。 1脚：外接电源负极或接地（GND）。 2脚：TR触发输入。 3脚：输出端（OUT或Vo）。 4脚：RD复位端，移步清零且低电平有效，当接低电平时，不管TR、TH输 入什么，电路总是输出“0”。要想使电路正常工作，则4脚应与电源相连。 5脚：控制电压端CO(或VC)。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF 电容接地，以防引入干扰。 6脚：TH 高触发端（阈值输入）。 7脚：放电端。 8脚：外接电源VCC （VDD ）。 （2）555功能介绍 555定时器的功能主要是由两个比较器C1和C2的工作状况决定的。由图1可知，当V6>VA 、V2>VB 时，比较器C1的输出VC1=0、比较器C2的输出VC2=1，基本RS 触发器被置0，TD 导通，同时VO 为低电平。 当V6 电子技术课程设计说明书 题目：555定时器构成的占空比可调的方波发生器系部： 专业： 班级： 学生姓名: 学号: 指导教师: 年月日 目录 1 设计任务与要求 (1) 1.1 设计内容： (1) 1.2 任务： (1) 2 实验目的： (1) 3 实验器材： (1) 4 实验原理： (2) 4.1 555电路的工作原理 (2) 4.1.1 555芯片引脚介绍 (2) 4.1.2 上述CB555定时器的工作原理可列表说明： (4) 4.1.3 占空比可调的方波信号发生器 (4) 4.2本电路能达到的实用功能 (6) 5 实验内容及实验数据 (6) 5.1 设计内容及任务 (6) 5.2 实验数据 (6) 5.2.1 100HZ仿真电路图 (6) 5.2.2 100HZ 仿真电路结果 (7) 5.2.3 1000HZ仿真电路图 (8) 5.2.4 1000HZ 仿真电路结果 (9) 6 结论： (11) 6.1收获 (11) 6.2体会................................................. 错误！未定义书签。 6.3建议................................................. 错误！未定义书签。 7 参考文献 (11) 1 设计任务与要求 1.1 设计内容： 1 给出集成电路芯片的主要技术参数,熟悉555 IC芯片各引脚的功能,并逐个说明. 2 简要说明电路的工作原理及本电路能达到的实用功能.. 3 完成下列参数要求的电路设计。（其中，实验室提供1000Hz的频率信号） A.当方波输出频率f=100HZ时，占空比D=50%、D<50%、D>50%时的输出波形； B.当方波输出频率f=1KHZ时，占空比D=50%、D<50%、D>50%时的输出波形； 1.2 任务： 1 设计电路原理图； 2 在实验室提供的设备上安装电路并模拟运行； 3 撰写实验报告。 2 实验目的： 1 熟悉555型集成时基电路结构、工作原理及其特点。 2 掌握555型集成时基电路的基本应用。 3 掌握由555集成时基电路组成的占空比可调的方波信号发生器。 3 实验器材： 电阻：二极管：电容：555芯片：示波器：等 占空比可调的矩形波发生电路实验二占空比可调的矩形波发生器实验 一、实验目的 1.掌握Im741芯片的使用方法； 2.了解占空比可调的矩形波发生器的设计方法。 二、实验原理 1」m741介绍 LM741系列是通用型运算放大器.其目的是为广泛的模拟应用高增益和宽工作电压范围在积分器，求和放大器，和一般反馈应用提供卓越的性能。其特点有：短路保护，出色的温度稳定性，内部频率补偿，高输入电压范围，空偏移。 图1丄M741应用电路图 LM741,LM741（芯片引脚和工作说明1和5为偏置（调零端）,为正向 输入端，3为反向输入端，4接地，6为输出，7接电源，8空脚 1输出端A 2反向输入端A 3正向输入端A 4接地5正向输入端B 6 反向输入端B 7输出端B 8电源+ 741运算放大器使用时需于7、4脚位供应一对同等大小的正负电 源电压+ Vdc 与—Vdc , —旦于2、3脚位即两输入端间有电压差存在， 压差即会被放大于输出端，唯 Op 放大器具有一特色，其输出电压值 决不会大于正电源电压+ Vdc 或小于负电源电压一Vdc ,输入电压差 经放大后若大于外接电源电压+ Vdc 至-Vdc 之范围，其值会等于+ Vdc 或—Vdc,故一般运算放大器输出电压均具有如图 3之特性曲线, 输出电压于到达+ Vdc 和—Vdc 后会呈现饱和现象。 Balance \ 1 __ 1 8 Input — a 1 \ 7 Input + □ 八 4 5 NC Output Balance -15V 图3.放大器输出入电压关系图 741运算放大器之基本动作如图4所示，若在非反相输入端输入电压，会于输出端得到被放大的同极性输出；若以相同电压信号在反相输入端输入，则会在输出端获得放大相同倍率后但呈逆极性之信号输出。而当对放大器两输入端同时输入电压时，则是以非反相输入端电压值(V1)减去反相输入端电压值(V2)，可于输出端得到(V1 —V2) 经过倍率放大后之输出。 用单片机产生频率可调的方波信号。输出方波的频率范围为1Hz-200Hz，频率误差比小于0.5%。要求用“增加”、“减小”2个按钮改变方波给定频率，按钮每按下一次，给定频率改变的步进步长为1Hz,当按钮持续按下的时间超过2秒后，给定频率以10次/秒的速度连续增加（减少），输出方波的频率要求在数码管上显示。用输出方波控制一个发光二极管的显示，用示波器观察方波波形。开机默认输出频率为5Hz。 3.5.1模块1：系统设计 （1）分析任务要求，写出系统整体设计思路 任务分析：方波信号的产生实质上就是在定时器溢出中断次数达到规定次数时，将输出I/O管脚的状态取反。由于频率范围最高为200Hz,即每个周期为5ms（占空比1:1，即高电平2.5ms,低电平2.5 ms），因此，定时器可以工作在8位自动装载的工作模式。 涉及以下几个方面的问题：按键的扫描、功能键的处理、计时功能以及数码管动态扫描显示等。问题的难点在按键连续按下超过2S的计时问题，如何实现计时功能。 系统的整体思路：主程序在初始化变量和寄存器之后，扫描按键，根据按键的情况执行相应的功能，然后在数码显示频率的值，显示完成后再回到按键扫描，如此反复执行。中断程序负责方波的产生、按键连续按下超过2S后频率值以10Hz/s递增（递减）。 （2）选择单片机型号和所需外围器件型号，设计单片机硬件电路原理图 采用MCS51系列单片机At89S51作为主控制器，外围电路器件包括数码管驱动、独立式键盘、方波脉冲输出以及发光二极管的显示等。 数码管驱动采用2个四联共阴极数码管显示，由于单片机驱动能力有限，采用74HC244作为数码管的驱动。在74HC244的7段码输出线上串联100欧姆电阻起限流作用。 独立式按键使用上提拉电路与电源连接，在没有键按下时，输出高电平。发光二极管串联500欧姆电阻再接到电源上，当输入为低电平时，发光二极管导通发光。 图3-14 方波信号发生器的硬件电路原理图 （3）分析软件任务要求，写出程序设计思路，分配单片机内部资源，画出程序流程图软件任务要求包括按键扫描、定时器的控制、按键连续按下的判断和计时、数码管的动态显示。 程序设计思路：根据定时器溢出的时间，将频率值换算为定时器溢出的次数（T1_over_num）。使用变量（T1_cnt）暂存定时器T1的溢出次数，当达到规定的次数（T1_over_num）时，将输出管脚的状态取反达到方波的产生。主程序采用查询的方式实现按键的扫描和数码管的显示，中断服务程序实现方波的产生和连续按键的计时功能。 燕山大学 课程设计说明书 题目：低通FIR滤波器设计与应用学院（系）：电气工程学院 年级专业： 10级精仪二班 学号： 学生姓名：王舟济 指导教师：孟宗 教师职称：副教授 电气工程学院《课程设计》任务书 院（系）：电气工程学院基层教学单位：仪器科学与工程系 说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。 年月日 目录 摘要.................................................................第1章绪论.......................................................... 1.1设计内容..................................................... 1.2设计基本要求.................................................第2章总体方案论证与设计.......................................... 2.1方案论述..................................................... 2.2方波发生器的硬件组成框图..................................... 第3章方波发生器原理................................................................... .............................. 3.1方波发生器的原理与功能................................................................... ............. 3.2键盘控制原理................................................................... ................................. 3.3程序框图................................................................... ......................................... 3.4方波波形显示................................................................... ......................... 第4章系统硬件设计 ................................................................ 燕山大学 课程设计说明书题目：低通FIR滤波器设计与应用 学院（系）：电气工程学院 年级专业： 10级精仪二班 学号： 学生姓名：王舟济 指导教师：孟宗 教师职称：副教授 电气工程学院《课程设计》任务书 院（系）：电气工程学院基层教学单位：仪器科学与工程系 说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。 年月日 目录 摘要................................................................. 第1章绪论.......................................................... 设计内容..................................................... 设计基本要求................................................. 第2章总体方案论证与设计.......................................... 方案论述..................................................... 方波发生器的硬件组成框图..................................... 第3章方波发生器原理................................................................................................. 方波发生器的原理与功能................................................................................ 键盘控制原理.................................................................................................... 程序框图............................................................................................................ 方波波形显示............................................................................................ 第4章系统硬件设计........................................................................................... 最小单片机系统............................................... 小键盘接口电路............................................... 显示电路.................................................. 八段数码管原理............................................................................................. 第5章系统软件设计................................................ 主程序...................................................... 系统初始化子程序............................................ 显示子程序.................................................. 键盘扫描程序................................................ 定时中断子程序.............................................. 汇编总程序..................................................................................................... 第6章系统调试与测试结果分析...................................... 硬件调试..................................................... 软件调试..................................................... 结论............................................................参考文献....................................................................................................................... 附录:仿真效果图 555内部电原理图 将分别介绍这3类电路。 单稳类电路 单稳工作方式,它可分为3种。见图示。 第1种（图1）是人工启动单稳,又因为定时电阻定时电容位置不同而分为2个不同的单元,并分别以1.1.1和1.1.2为代号。他们的输入端的形式,也就是电路的结构特点是：“RT-6.2-CT”和“CT-6.2-RT”。 第3种（图3）是压控振荡器。单稳型压控振荡器电路有很多,都比较复杂。为简单起见,我们只把它分为2个不同单元。不带任何辅助器件的电路为1.3.1;使用晶体管、运放放大器等辅助器件的电路为1.3.2。图中列出了2个常用电路。 双稳类电路 这里我们将对555双稳电路工作方式进行总结、归纳。555双稳电路可分成2种。 第一种（见图1）是触发电路,有双端输入（2.1.1）和单端输入（2.1.2）2个单元。单端比较器（2.1.2）可以是6端固定,2段输入;也可是2端固定,6端输入。 第2种（见图2）是施密特触发电路,有最简单形式的（2.2.1）和输入端电阻调整偏置或在控制端（5）加控制电压VCT以改变阀值电压的（2.2.2）共2个单元电路。 双稳电路的输入端的输入电压端一般没有定时电阻和定时电容。这是双稳工作方式的结构特点。2.2.2单元电路中的C1只起耦合作用,R1和R2起直流偏置作用。 无稳类电路 第三类是无稳工作方式。无稳电路就是多谐振荡电路,是555电路中应用最广的一类。电路的变化形式也最多。为简单起见,也把它分为三种。 第一种（见图1）是直接反馈型,振荡电阻是连在输出端VO的。 第二种（见图2）是间接反馈型,振荡电阻是连在电源VCC上的。其中第1个单元电路（3.2.1）是应用最广的。第2个单元电路（3.2.2）是方波振荡电路。第3、4个单元电路都是占空比可调的脉冲振荡电路,功能相同而电路结构略有不同,因此分别以3.2.3a 和3.2.3b的代号。占空比可调的方波振荡电路工作原理及案例分析
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