信號顯示裝置設計

⑴ 人機工程學的目錄

第一章 概論
1-1 什麼是人機工程學
1-2 人機學的發展簡史
1-3 人機學體系的確立
1-4 人機學的任務和研究范圍
1-5 人機學的研究方法
1-6 人機學與其他學科的關系
復習思考與作業題
第二章 人機系統
2-1 什麼是人機系統
2-2 人和機器的特徵機能比較
2-3 人機系統的功能
2-4 人機系統的類型
2-5 人機系統設計的內容和方法
2-6 人機系統設計程序
復習思考與作業題
第三章 人體與人機學參數
3-1 人體的感知特性和反應時間
3-2 人體的應激反應
3-3 人體尺寸
3-4 幾項人體參數的理論計算
3-5 人體測量數據的應用
3-6 人體測量
復習思考與作業題
第四章 人的視覺特徵和顯示裝置設計
4-1 視覺特徵
4-2 視區分布與設計布置區的劃分
4-3 顯示裝置與指針式儀表設計
4-4 電子顯不裝置設計
4-5 報警信號裝置設計
4-6 儀表盤的布置
復習思考與作業題
第五章 人體運動與操縱裝置設計
5-1 人體運動與操作運作
5-2 操縱裝置設計的人機學問題
5-3 手的運動特徵和手動控制器的設計
5-4 腳的運動特徵和腳動控制器的設計
5-5 重體力作業的設墳
第六章 作業空間設墳
6-1 作業空間設計的基本原則
6-2 作業空間范圍
6-3 作業空間布置
6-4 控制室的建築設計與布置
6-5 控制台的設計
6-6 座椅的設墳
復習思考與作業題
第七章 作業環境
……
第八章 信息的聽覺傳示
第九章 色彩的心理與應用
第十章 人機學設計的評價分析
參考文獻

⑵ 四位數字顯示函數信號發生器的設計和製作

函數信號發生器的設計與製作
系別：電子工程系 專業：應用電子技術 屆：07屆 姓名：李賢春
摘 要
本系統以ICL8038集成塊為核心器件，製作一種函數信號發生器，製作成本較低。適合學生學習電子技術測量使用。ICL8038是一種具有多種波形輸出的精密振盪集成電路，只需要個別的外部元件就能產生從0.001Hz～30KHz的低失真正弦波、三角波、矩形波等脈沖信號。輸出波形的頻率和占空比還可以由電流或電阻控制。另外由於該晶元具有調制信號輸入端，所以可以用來對低頻信號進行頻率調制。
關鍵詞 ICL8038，波形，原理圖，常用接法
一、概述
在電子工程、通信工程、自動控制、遙測控制、測量儀器、儀表和計算機等技術領域，經常需要用到各種各樣的信號波形發生器。隨著集成電路的迅速發展，用集成電路可很方便地構成各種信號波形發生器。用集成電路實現的信號波形發生器與其它信號波形發生器相比，其波形質量、幅度和頻率穩定性等性能指標，都有了很大的提高。
二、方案論證與比較
2.1·系統功能分析
本設計的核心問題是信號的控制問題，其中包括信號頻率、信號種類以及信號強度的控制。在設計的過程中，我們綜合考慮了以下三種實現方案：
2.2·方案論證
方案一∶採用傳統的直接頻率合成器。這種方法能實現快速頻率變換，具有低相位雜訊以及所有方法中最高的工作頻率。但由於採用大量的倍頻、分頻、混頻和濾波環節，導致直接頻率合成器的結構復雜、體積龐大、成本高，而且容易產生過多的雜散分量，難以達到較高的頻譜純度。
方案二∶採用鎖相環式頻率合成器。利用鎖相環，將壓控振盪器（VCO）的輸出頻率鎖定在所需要頻率上。這種頻率合成器具有很好的窄帶跟蹤特性，可以很好地選擇所需要頻率信號，抑制雜散分量，並且避免了量的濾波器，有利於集成化和小型化。但由於鎖相環本身是一個惰性環節，鎖定時間較長，故頻率轉換時間較長。而且，由模擬方法合成的正弦波的參數，如幅度、頻率 相信都很難控制。
方案三：採用8038單片壓控函數發生器，8038可同時產生正弦波、方波和三角波。改變8038的調制電壓，可以實現數控調節，其振盪范圍為0.001Hz～300KHz。
三、系統工作原理與分析
3.1、ICL8038的應用
ICL8038是精密波形產生與壓控振盪器，其基本特性為：可同時產生和輸出正弦波、三角波、鋸齒波、方波與脈沖波等波形；改變外接電阻、電容值可改變，輸出信號的頻率范圍可為0.001Hz～300KHz；正弦信號輸出失真度為1%；三角波輸出的線性度小於0.1%；占空比變化范圍為2%～98%；外接電壓可以調制或控制輸出信號的頻率和占空比（不對稱度）；頻率的溫度穩定度（典型值）為120*10-6（ICL8038ACJD）～250*10-6（ICL8038CCPD）；對於電源，單電源（V+）：+10～+30V，雙電源（+V）（V-）：±5V～±15V。圖1-2是管腳排列圖，圖1-2是功能框圖。8038採用DIP-14PIN封裝，管腳功能如表1-1所示。
3.2、ICL8038內部框圖介紹
函數發生器ICL8038的電路結構如圖虛線框內所示（圖1-1），共有五個組成部分。兩個電流源的電流分別為IS1和IS2，且IS1=I，IS2=2I；兩個電壓比較器Ⅰ和Ⅱ的閾值電壓分別為 和 ，它們的輸入電壓等於電容兩端的電壓uC，輸出電壓分別控制RS觸發器的S端和 端；RS觸發器的狀態輸出端Q和 用來控制開關S，實現對電容C的充、放電；充點電流Is1、Is2的大小由外接電阻決定。當Is1=Is2時，輸出三角波，否則為矩尺波。兩個緩沖放大器用於隔離波形發生電路和負載，使三角波和矩形波輸出端的輸出電阻足夠低，以增強帶負載能力；三角波變正弦波電路用於獲得正弦波電壓。
3.3、內部框圖工作原理
★當給函數發生器ICL8038合閘通電時，電容C的電壓為0V，根據電壓比較器的電壓傳輸特性，電壓比較器Ⅰ和Ⅱ的輸出電壓均為低電平；因而RS觸發器的 ，輸出Q=0， ；
★使開關S斷開，電流源IS1對電容充電，充電電流為
IS1=I
因充電電流是恆流，所以，電容上電壓uC隨時間的增長而線性上升。
★當上升為VCC/3時，電壓比較器Ⅱ輸出為高電平，此時RS觸發器的 ，S=0時，Q和 保持原狀態不變。
★一直到上升到2VCC/3時，使電壓比較器Ⅰ的輸出電壓躍變為高電平，此時RS觸發器的 時，Q=1時， ，導致開關S閉合，電容C開始放電，放電電流為IS2-IS1=I因放電電流是恆流，所以，電容上電壓uC隨時間的增長而線性下降。
起初，uC的下降雖然使RS觸發的S端從高電平躍變為低電平，但 ，其輸出不變。
★一直到uC下降到VCC/3時，使電壓比較器Ⅱ的輸出電壓躍變為低電平，此時 ，Q=0， ，使得開關S斷開，電容C又開始充電，重復上述過程，周而復始，電路產生了自激振盪。
由於充電電流與放電電流數值相等，因而電容上電壓為三角波，Q和 為方波，經緩沖放大器輸出。三角波電壓通過三角波變正弦波電路輸出正弦波電壓。
結論：改變電容充放電電流，可以輸出占空比可調的矩形波和鋸齒波。但是，當輸出不是方波時，輸出也得不到正弦波了。
3.4、方案電路工作原理（見圖1-7）
當外接電容C可由兩個恆流源充電和放電，電壓比較器Ⅰ、Ⅱ的閥值分別為總電源電壓（指+Vcc、-VEE）的2/3和1/3。恆流源I2和I1的大小可通過外接電阻調節，但必須I2＞I1。當觸發器的輸出為低電平時，恆流源I2斷開，恆流源I1給C充電，它的兩端電壓UC隨時間線性上升，當達到電源電壓的確2/3時，電壓比較器I的輸出電壓發生跳變，使觸發器輸出由低電平變為高電平，恆流源I2接通，由於I2＞I1（設 I2=2I1），I2將加到C上進行反充電，相當於C由一個凈電流I放電，C兩端的電壓UC又轉為直線下降。當它下降到電源電壓的1/3時，電壓比較器Ⅱ輸出電壓便發生跳變，使觸發器輸出為方波，經反相緩沖器由引腳9輸出方波信號。C上的電壓UC，上升與下降時間相等（呈三角形），經電壓跟隨器從引腳3輸出三角波信號。將三角波變為正弦波是經過一個非線性網路（正弦波變換器）而得以實現，在這個非線性網路中，當三角波的兩端變為平滑的正弦波，從2腳輸出。
其中K1為輸出頻段選擇波段開關，K2為輸出信號選擇開關，電位器W1為輸出頻率細調電位器，電位器W2調節方波占空比，電位器W3、W4調節正弦波的非線性失真。

圖1-1

3.5、兩個電壓比較器的電壓傳輸特性如圖1-4所示。

圖1-4
3.6、常用接法
如圖（1-2）所示為ICL8038的引腳圖，其中引腳8為頻率調節（簡稱為調頻）電壓輸入端，電路的振盪頻率與調頻電壓成正比。引腳7輸出調頻偏置電壓，數值是引腳7與電源+VCC之差，它可作為引腳8的輸入電壓。
如圖（1-5）所示為ICL8038最常見的兩種基本接法，矩形波輸出端為集電極開路形式，需外接電阻RL至+VCC。在圖(a)所示電路中，RA和RB可分別獨立調整。在圖(b)所示電路中，通過改變電位器RW滑動的位置來調整RA和RB的數值。

圖1-5
當RA=RB時，各輸出端的波形如下圖(a)所示，矩形波的占空比為50％，因而為方波。當RA≠RB時，矩形波不再是方波，引腳2輸出也就不再是正弦波了，圖(b)所示為矩形波占空比是15%時各輸出端的波形圖。根據ICL8038內部電路和外接電阻可以推導出占空比的表達式為

故RA<2RB。
為了進一步減小正弦波的失真度，可採用如圖（1-6）所示電路，電阻20K與電位器RW2用來確定8腳的直流電壓V8，通常取V8≥2/3Vcc。V8越高，Ia、Ib越小，輸出頻率越低，反之亦然。RW2可調節的頻率范圍為20HZ20~KHZ。V8還可以由7腳提供固定電位，此時輸出頻率f0僅有Ra、Rb及10腳電容決定，Vcc採用雙對電源供電時，輸出波形的直流電平為零，採用單對電源供電時，輸出波形的直流電平為Vcc/2。兩個100kΩ的電位器和兩個10kΩ電阻所組成的電路，調整它們可使正弦波失真度減小到0.5%。在RA和RB不變的情況下，調整RW2可使電路振盪頻率最大值與最小值之比達到100:1。在引腳8與引腳6之間直接加輸入電壓調節振盪頻率，最高頻率與最低頻率之差可達1000:1。
3.7、實際線路分析
可在輸出增加一塊LF35雙運放，作為波形放大與阻抗變換，根據所選擇的電路元器件值，本電路的輸出頻率范圍約10HZ～20KHZ；幅度調節范圍：正弦波為0～12V，三角波為0～20V，方波為0～24V。若要得到更高的頻率，還可改變三檔電容的值。

圖1-6
表 1-1 ISL8038管腳功能
管 腳 符 號 功 能
1，12 SINADJ1，SINADJ2 正弦波波形調整端。通常SINADJ1開路或接直流電壓，
SINADJ2接電阻REXT到V-，用以改善正弦波波形和減小失真。
2 SINOUT 正弦波輸出
3 TRIOUT 三角波輸出
4，5 DFADJ1，DFADJ2 輸出信號重復頻率和占空比（或波形不對稱度）調節端。通常DFADJ1端接電阻RA到V+，DFADJ2端接RB到V+，改變阻值可調節頻率和占空比。
6 V+ 正電源
7 FMBIAS 調頻工作的直流偏置電壓
8 FMIN 調頻電壓輸入端
9 SQOUT 方波輸出
10 C 外接電容到V-端，用以調節輸出信號的頻率與占空比
11 V- 負電源端或地
13，14 NC 空腳
四、製作印刷電路板
首先，按圖製作印刷電路板，注意不能有斷線和短接，然後，對照原理圖和印刷電路板的元件而進行元件的焊接。可根據自己的習慣並遵循合理的原則，將面板上的元器件安排好，盡量使連接線長度減少，變壓器遠離輸出端。再通電源進行調試，調整分立元件振盪電路放大元件的工作點，使之處於放大狀態，並滿足振幅起振條件。仔細檢查反饋條件，使之滿足正反饋條件，從而滿足相位起振條件。
製作完成後，應對整機進行調試。先測量電源支流電壓，確保無誤後，插上集成快，裝好連接線。可以用示波器觀察波形發出的相應變化，幅度的大小和頻率可以通過示波器讀出 。
五、系統測試及誤差分析
5.1、測試儀器
雙蹤示波器 YB4325(20MHz)、萬用表。
5.2、測試數據
基本波形的頻率測量結果
頻率/KHz
正弦波 預置 0.01 0.02 2 20 50 100
實測 0.0095 0.0196 2.0003 20.0038 50.00096 100.193
方波 預置 0.01 0.02 2 20 50
實測 0.095 0.0197 1.0002 2.0004 20.0038
三角波 預置 0.01 0.02 1 2 20 100
實測 0.0095 0.0196 1.0002 2.0004 20.0038 100.0191
5.3、誤差分析及改善措施
正弦波失真。調節R100K電位器RW4，可以將正弦波的失真減小到1%，若要求獲得接近0.5%失真度的正弦波時，在6腳和11腳之間接兩個100K電位器就可以了。
輸出方波不對稱，改變RW3阻值來調節頻率與占空比，可獲得占空比為50%的方波，電位器RW3與外接電容C一起決定了輸出波形的頻率，調節RW3可使波形對稱。
沒有振盪。是10腳與11腳短接了，斷開就可以了
產生波形失真，有可能是電容管腳太長引起信號干擾，把管腳剪短就可以解決此問題。也有可能是因為2030功率太大發熱導致波形失真，加裝上散熱片就可以了。
5.4、調試結果分析
輸出正弦波不失真頻率。由於後級運放上升速率的限制，高頻正弦波（f>70KHz）產生失真。輸出可實現0.2V步進，峰-峰值擴展至0～26V。

圖1-2

圖 1−7
六、結論
通過本篇論文的設計，使我們對ICL8038的工作原理有了本質的理解，掌握了ICL8038的引腳功能、工作波形等內部構造及其工作原理。利用ICL8038製作出來的函數發生器具有線路簡單，調試方便，功能完備。可輸出正弦波、方波、三角波，輸出波形穩定清晰，信號質量好，精度高。系統輸出頻率范圍較寬且經濟實用。
七、參考文獻
【1】謝自美《電子線路設計.實驗.測試（第三版）》武漢：華中科技大學出版社。2000年7月
【2】楊幫文《新型集成器件家用電路》北京：電子工業出版社，2002.8
【3】第二屆全國大學生電子設計競賽組委會。全國大學生電子設計競賽獲獎作品選編。北京：北京理工大學出版社，1997.
【4】李炎清《畢業論文寫作與範例》廈門：廈門大學出版社。2006.10
【5】潭博學、苗江靜《集成電路原理及應用》北京：電子工業出版社。2003.9
【6】陳梓城《家用電子電路設計與調試》北京：中國電力出版社。2006

⑶ 設計和製作一函數信號發生器

基於ICL8038函數信號發生器的設計本設計是以ICL8038 和AT89C2051 為核心設計的數控及掃頻函數信號發生器。ICL8038 作為函數信號源
結合外圍電路產生占空比和幅度可調的正弦波、方波、三角波; 該函數信號發生器的頻率可調范圍為1~100kHz, 步進為0.1kHz, 波形穩定, 無明顯失真。
1.系統設計框圖如圖1 為系統設計框圖。本設計是利用鍵盤設置相應的頻率值, 根據所設置頻率段選擇相應電容, 經計算獲得相應數字量送數字電位器實現D/A 轉換, 同時與參考電壓( 本例為5.5V) 相加後形成數控調壓去控制ICL8038 第8 腳, 這樣即可由ICL8038 實現對應頻率值的矩形波、三角波和正弦波。方波幅度經衰減後送單片機可測得信號源頻率並由數碼管顯示。
2.電路原理圖
圖2 為電路原理圖。其中AT89C2051 是8 位單片機, 其中: P1.4~P1.7、P1.2、P1.3、P3.0、P3.1 作為數
碼顯示; P3.3、P3.5 、P3.7 作為鍵盤輸入口; P3.4 作為計數口, 用於測量信號源頻率;P3.0~P3.2 作為數字電位器的SPI匯流排; P1.1、P1.0 可根據需要擴展繼電器或模擬開關選擇ICL8038第10 腳( CAP) 與第11 腳間的電容C。
MCP41010 是8 位字長的數字電位器, 採用三匯流排SPI 介面。/CS: 片選信號, 低電平有效; SCK:時鍾信號輸入端; SI: 串列數據輸入端, 用於寄存器的選擇及數據輸入。MCP41010 可作為數字電位器, 也可以作為D/A 轉換器, 本設計是將MCP41010 接成8 位字長的D/A 轉換器, MCP41010 根據輸入的串列數據, 對基準電壓進行分壓後由中間抽頭輸出模擬電壓, 即VPWO =DN/256VREF ( 式中VREF=5V) 。
函數發生電路ICL8038, 圖2所示是一個占空比和一個頻率連續可調的函數發生電路。ICL8038是一種函數發生器集成塊, 通過外圍電路的設計, 可以產生高精密度的正弦波、方波、三角波信號, 選擇不同參數的外電阻和電容等器件, 可以獲得頻率在0.01Hz~300kHz 范圍內的信號。通過調節RW2 可使占空比在2%~98%可調。第10 腳( CAP) 與第11 腳間的電容C 起到很重要的作用, 它的大小決定了輸出信號頻率的大小, 當C 確定後, 調節ICL8038 第8 腳的電壓可改變信號源的輸出頻率。從ICL8038 引腳9(要接上拉電阻)輸出的波形經衰減後送單片機P3.4 進行頻率測量。
正弦函數信號由三角波函數信號經過非線性變換而獲得。利用二極體的非線性特性, 可以將三角波信號的上升和下降斜率逐次逼近正弦波的斜率。ICL8038 中的非線性網路是由4 級擊穿點的非線性逼近網路構成。一般說來, 逼近點越多得到的正弦波效果越好, 失真度也越小, 在本晶元中N= 4, 失真度可以小於1。在實測中得到正弦信號的失真度可達0.5 左右。其精度效果相當滿意。為了進一步減小正弦波的失真度, 可採用圖2 所示電路中兩個電位器RW3 和RW4 所組成的電路, 調整它們可使正弦波失真度減小。當然, 如果矩形波的占空比不是50% , 矩形波不再是方波, 引腳2 輸出也就不再是正弦波了。 圖2 電路原理圖
經實驗發現, 在電路設計中接10 腳和11 腳的電容值和性能是整個電路的關鍵器件, 電容值的確定也就確定電路能產生的頻率范圍, 電容性能的好壞直接影響信號頻率的穩定性、波形的失真度, 由於該晶元是通過恆流源
對C 充放電來產生振盪的, 故振盪頻率的穩定性就受到外接電容及恆流源電流的影響, 若要使輸出頻率穩定, 必須採用以下措施:外接電阻、電容的溫度特性要好; 外部電源應穩定; 電容應選用漏電小、質量好的非極化電容器。3.實驗結果
當±12V 工作電源時, 輸出頻率如下表: 失真度情況, 實驗數據如下表: 4.軟體流程圖
圖3 為軟體流程圖。T0 設為計數器,T1 設為定時器(初值為5ms)。5ms 啟動主循環, 主要用於鍵盤掃描及掃描顯示, 圖2 中K0 作為控制鍵, K1 作為調整鍵, K2 作為增加鍵; 上電時程序進入頻率設置模式, 按一下K0 鍵程序進入數控模式, 按二下K0 鍵程序進入掃頻模式, 按三下K0 鍵程序進入頻率設置模式, 周而復始。在頻率設置模式, 由K1 鍵和K2 鍵完成頻率設置。 圖3 軟體流程圖基於ICL8038的函數發生器函數發生器是一種可以同時產生方波、三角波和正弦波的專用集成電路。當調節外部電路參數時，還可以獲得占空比可調的矩形波和鋸齒波。因此，廣泛用於儀表之中。一、電路結構函數發生器ICL8038的電路結構如圖虛線框內所示，共有五個組成部分。兩個電流源的電流分別為IS1和IS2，且IS1=I，IS2=2I；兩個電壓比較器Ⅰ和Ⅱ的閾值電壓分別為 和 ，它們的輸入電壓等於電容兩端的電壓uC，輸出電壓分別控制RS觸發器的S端和 端；RS觸發器的狀態輸出端Q和 用來控制開關S，實現對電容C的充、放電；兩個緩沖放大器用於隔離波形發生電路和負載，使三角波和矩形波輸出端的輸出電阻足夠低，以增強帶負載能力；三角波變正弦波電路用於獲得正弦波電壓。RS觸發器是數字電路中具有存儲功能的一種基本單元電路。Q和 是一對互補的狀態輸出端，當Q=1時， ；當Q=0時， 。S和 是兩個輸入端，當 時，Q=0時， ；反之，當 時，Q=1時， ；當S=0， 時，Q和 保持原狀態不變。兩個電壓比較器的電壓傳輸特性如下圖所示。二、工作原理★當給函數發生器ICL8038合閘通電時，電容C的電壓為0V，根據電壓比較器的電壓傳輸特性，電壓比較器Ⅰ和Ⅱ的輸出電壓均為低電平；因而RS觸發器的 ，輸出Q=0， ；★使開關S斷開，電流源IS1對電容充電，充電電流為IS1=I因充電電流是恆流，所以，電容上電壓uC隨時間的增長而線性上升。★當上升為VCC/3時，電壓比較器Ⅱ輸出為高電平，此時RS觸發器的 ，S=0時，Q和 保持原狀態不變。★一直到上升到2VCC/3時，使電壓比較器Ⅰ的輸出電壓躍變為高電平，此時RS觸發器的 時，Q=1時， ，導致開關S閉合，電容C開始放電，放電電流為IS2-IS1=I因放電電流是恆流，所以，電容上電壓uC隨時間的增長而線性下降。起初，uC的下降雖然使RS觸發的S端從高電平躍變為低電平，但 ，其輸出不變。★ 一直到uC下降到VCC/3時，使電壓比較器Ⅱ的輸出電壓躍變為低電平，此時 ，Q=0， ，使得開關S斷開，電容C又開始充電，重復上述過程，周而復始，電路產生了自激振盪。由於充電電流與放電電流數值相等，因而電容上電壓為三角波，Q和 為方波，經緩沖放大器輸出。三角波電壓通過三角波變正弦波電路輸出正弦波電壓。結論：改變電容充放電電流，可以輸出占空比可調的矩形波和鋸齒波。但是，當輸出不是方波時，輸出也得不到正弦波了。三、性能特點ICL8038是性能優良的集成函數發生器。可用單電源供電，即將引腳11接地，引腳6接+VCC，VCC為10~30V；也可雙電源供電，即將引腳11接-VEE，引腳6接+VCC，它們的值為±5~±15V。頻率的可調范圍為0.01Hz~300kHz。輸出矩形波的占空比可調范圍為2%~98%，上升時間為180ns，下降時間為40ns。輸出三角波（斜坡波）的非線性小於0.05%。輸出正弦波的失真小於1%。四、常用接法如圖所示為ICL8038的引腳圖，其中引腳8為頻率調節（簡稱為調頻）電壓輸入端，電路的振盪頻率與調頻電壓成正比。引腳7輸出調頻偏置電壓，數值是引腳7與電源+VCC之差，它可作為引腳8的輸入電壓。如圖所示為ICL8038最常見的兩種基本接法，矩形波輸出端為集電極開路形式，需外接電阻RL至+VCC。在圖(a)所示電路中，RA和RB可分別獨立調整。在圖(b)所示電路中，通過改變電位器RW滑動的位置來調整RA和RB的數值。當RA=RB時，各輸出端的波形如下圖(a)所示，矩形波的占空比為50％，因而為方波。當RA≠RB時，矩形波不再是方波，引腳2輸出也就不再是正弦波了，圖(b)所示為矩形波占空比是15%時各輸出端的波形圖。根據ICL8038內部電路和外接電阻可以推導出占空比的表達式為故RA<2RB。 為了進一步減小正弦波的失真度，可採用如下圖所示電路中兩個100kΩ的電位器和兩個10kΩ電阻所組成的電路，調整它們可使正弦波失真度減小到0.5%。在RA和RB不變的情況下，調整RW2可使電路振盪頻率最大值與最小值之比達到100:1。在引腳8與引腳6之間直接加輸入電壓調節振盪頻率，最高頻率與最低頻率之差可達1000:1。

⑷ 多功能信號發生器設計原理

該 信號發生器 的硬體結構如圖1 所示。硬體結構以 AT89C52 單片機為主控制器, 包括DA 轉換模塊、輸出放大模塊、數據存儲模塊、液晶顯示模塊、 時鍾模塊、電源監控模塊及鍵盤等。系統工作原理: 在開機時, 主控制器 AT89C52 單片機定時中斷產生脈沖信號, 其信號大小採用默認值, 該值輸出給DA 轉換模塊後變為電流信號, 然後通過輸出放大模塊輸出用戶需要的電壓方波信號, 同時, 液晶顯示模塊動態顯示方波信號的各種參數和時間信息。 用戶通過鍵盤可在線修改系統運行參數, 同時可保存當前設定值或查看歷史運行數據。 為了提高系統的集成度和減小系統體積, 採用 CPLD 可編程邏輯器 件完成了系統外圍電路的組合邏輯設計。從圖1 可以看出, CPLD 是整個儀器的關鍵, 他接受從單片機發來的控制指令, 產生各個晶元的控制時序和地址信號。本設計中採用LATT ICE 公司的44 腳ispLSI1016VE 器件, 他採用PLCC 封裝, 內有1000 個PLDGates, 擦寫次數超過10 000 次, 是一種不需要特殊編程裝置、使用極為方便的邏輯器件。 通過VHDL 語言編程實現了地址鎖存器、解碼器及其他組合邏輯。由於 信號發生 器需要時間信息, 選用了高性能的DS1302 時鍾晶元向系統提供時間信息。考慮該 信號發生器 在不同時間各種設定參數長時間保存的要求, 選用富士通公司的FLASH 存儲器MBM29F016 用於保存歷史數據。容量為16 M b (2 M ×8 b) 的CMOS 器件 MBM29F016 在線可擦寫次數超過100 000 次, 其48 腳的 TSOP 封裝有助於減小系統體積和提高抗干擾性。此外, 由於在系統中單片機採用5 V 供電而DA 轉換器採用15 V 供電, 所以採用了高性能的電源轉換晶元MAX1776 作電平轉換; 採用DS1233 作電源監控以保證系統工作的可靠性。系統在初始化後, 單片機將用戶所需要生成波形的數據送出, 模數轉換晶元DAC0832 將單片機輸出數據轉換為電流信號再通過運算放大器轉化為電壓信號 , 同時各種數據信息被送給液晶顯示器進行顯示。 通過按鍵操作菜單按特定的步長對參數進行加減。另外還設計了 信號 發生器 與PC 機的串列通訊介面RS 232 介面, 以便日後對信號發生器的歷史數據進行分析和處理。

⑸ 基於單片機、ADC0832信號發生器設計

智能函數發生器設計
設計的要求如下
設計要求
1. 信號頻率范圍1HZ～100kHZ；
2. 輸出波形應有： 方波、三角形、正弦波；
3. 輸出信號幅值范圍0～10V；
4. 具有數字顯示輸出信號頻率和電壓幅值功能。
第一章 方案設計與論證
方案一：本方案直接採用凌陽SPCE061A作為波形發生器。波形的具體產生是通過兩路DAC來產生，凌陽SPCE061A在這方面的設計為我們提供了極大的方便，用它實現的好處在於，外圍電路極其簡單，另外在DAC的編程方面又提供及其便利的編程環境。外圍電路的設計包括三大部分，第一是鍵盤控制電路的設計，這里採用4*4鍵盤，由IOA的低八位進行控制，把鍵盤上的行和列分別接在IOA0~IOA3和IOA4~IOA7上，採用外部中斷二來中斷所顯示波形，以便進入下一波形的編輯和輸出，在波形輸出的同時利用外部中斷一來實現同步的頻率調節。第二是顯示電路的設計，這里為了在波形輸出依然有顯示，由於單片機的局限性這里採用通常的動態LED顯示行不通，因為波形輸出時要求CPU不停地為其服務而沒有空閑來為LED進行不停更新，解決方案是採用帶數據緩存器和驅動的LCD來提供顯示，這樣只佔用八個I/O口即可完成設計要求,也可放棄適時顯示功能採用LED顯示，這里將提供兩種顯示方案。第三是濾波和電壓轉換電路的設計，濾波採用低通濾波器，濾除DAC轉換過程中形成的高頻小鋸齒波。另外由於凌陽SPCE061A單片機DAC輸出為電流輸出，為滿足達到5V的電壓輸出，外接OP07運算放大器進行放大，加1千歐姆電阻進行電流信號到電壓信號的轉換。本設計的特點是全面採用數字電路方案，因而工作穩定可靠。利用單片機控制管理，使頻率設置和占空比調整等操作可用鍵盤輸入，十分方便.由於方案中涉及到SPCE061A單片機現簡介如下：
SPCE061A單片機概述
SPCE061A是繼u'nSP系列產品SPCE500A等之後凌陽科技推出的又一個16位結構的微控制器。目前有兩種封裝形式：84引腳的PLCC84封裝和80引腳的LQFP80貼片封裝。主要性能如下：
16位m』nSP微處理器；
工作電壓：VDD為2.4~3.6V(cpu), VDDH為2.4~5.5V(I/O)；
CPU時鍾：32768Hz~49.152MHz ；
內置2K字SRAM、內置32K FLASH；
可編程音頻處理；
32位通用可編程輸入/輸出埠；
32768Hz實時時鍾，鎖相環PLL振盪器提供系統時鍾信號；
2個16位可編程定時器/計數器(可自動預置初始計數值)；
2個10位DAC(數-模轉換)輸出通道；
7通道10位電壓模-數轉換器(ADC)和單通道語音模-數轉換器；
聲音模-數轉換器輸入通道內置麥克風放大器自動增益控制(AGC)功能；
系統處於備用狀態下(時鍾處於停止狀態)耗電小於[email protected]；
具備觸鍵喚醒的功能；
14個中斷源：定時器A / B，2個外部時鍾源輸入，時基，鍵喚醒等；
使用凌陽音頻編碼SACM_S240方式(2.4K位/秒)，能容納210秒的語音數據；
具備非同步、同步串列設備介面；
具有低電壓復位(LVR)功能和低電壓監測(LVD)功能；
內置在線模擬電路介面ICE（In- Circuit Emulator）；
具有保密能力；
具有WatchDog功能（由具體型號決定）

⑹ 求vga彩條信號顯示控制器的原理圖及其模擬波形圖

XY坐標定位控制 Variable temp_x : std_logic_vector(9 downto 0); 參數設計原理以及行同步信號(Ts)與顯示信號(Tdis)的關系如圖1所示。 VGA

⑺ 方波信號發生器的製作與設計，謝謝了

這是應該是用單片機製作，可惜沒法發具體的程序，實在太長。跟你說一下基本的原理吧。就是控制單片機用定時器定時輸出高低電平。核心的程序就是定時程序，然後就是LED驅動程序和數碼管驅動程序了，應該帶2個鎖存電路來減輕單片機的工作強度，一個用來鎖存輸出的用來構成方波的高低電平信號，一個用來鎖存輸出的LED顯示信號。占空比的調節需要通過鍵盤實現，你需要編一個鍵盤掃描程序，我覺得只要兩個按鍵就可以了，一個加一個減。主要就這些。方波信號的輸出如果需要帶負載的話最好能接一個電壓跟隨電路提高帶負載能力，或者使用達林頓驅動電路。

⑻ 求一份交通燈信號控制器設計（課程設計任務）

這個找電工設計，（要懂控制線路的）！

⑼ 設計並製作一個信號發生器要能產生正弦波周期性波形還能顯示當前頻率值

波形發生器是一種常用的信號源，廣泛地應用於電子電路、自動控制系統和教學實驗等領域。本次課程設計使用的AT89S51 單片機構成的發生器可產生鋸齒波、三角波、正弦波等多種波形，波形的周期可以用程序改變，並可根據需要選擇單極性輸出或雙極性輸出，具有線路簡單、結構緊湊等優點。在本設計的基礎上，加上按鈕控制和LED顯示器，則可通過按鈕設定所需要的波形頻率，並在LED上顯示頻率、幅值電壓，波形可用示波器顯示。

二、系統設計

波形發生器原理方框圖如下所示。波形的產生是通過AT89S51 執行某一波形發生程序，向D/A轉換器的輸入端按一定的規律發生數據，從而在D/A轉換電路的輸出端得到相應的電壓波形。在AT89S51的P2口接5個按扭,通過軟體編程來選擇各種波形、幅值電壓和頻率，另有3個P2口管腳接TEC6122晶元，以驅動數碼管顯示電壓幅值和頻率，每種波形對應一個按鈕。此方案的有點是電路原理比較簡單，實現起來比較容易。缺點是，采樣頻率由單片機內部產生故使整個系統的頻率降低。

1、波形發生器技術指標

1）波形：方波、正弦波、鋸齒波；

2）幅值電壓：1V、2V、3V、4V、5V；

3）頻率：10HZ、20HZ、50HZ、100HZ、200HZ、500HZ、1KHZ；

2、操作設計

1）上電後，系統初始化，數碼顯示6個『－』，等待輸入設置命令。

2）按鈕分別控制「幅值」、「頻率」、「方波」、「正弦波」、「鋸齒波」。

3）「幅值「鍵初始值是1V，隨後再次按下依次增長1V，到達5V後在按就回到1V。

4）「頻率「鍵初始值是10HZ，隨後在按下依次為20HZ、50HZ、100HZ、200HZ、500HZ、1000HZ循環。

三、硬體設計

本系統由單片機、顯示介面電路，波形轉換（D/A）電路和電源等四部分構成。電路圖2附在後

1、單片機電路

功能：形成掃描碼，鍵值識別、鍵處理、參數設置；形成顯示段碼；產生定時中斷；形成波形的數字編碼，並輸出到D/A介面電路和顯示驅動電路。

AT89S51外接12M晶振作為時鍾頻率。並採用電源復位設計。復位電路採用上電復位，它的工作原理是，通電時，電容兩端相當於短路，於是RST引腳上為高電平，然後電源通過對電容充電。RST端電壓慢慢下降，降到一定程序，即為低電平，單片機開始工作。

AT89S51的P2口作為功能按鈕和TEC6122的介面。P1口做為D/A轉換晶元0832的介面。用定時/計數器作為中斷源。不同的頻率值對應不同的定時初值，允許定時器溢出中斷。定時器中斷的特殊功能寄存器設置如下：

定時控制寄存器TCON＝20H；

工作方式選擇寄存器TMOD=01H；

中斷允許控制寄存器IE=82H。

2、顯示電路

功能：驅動6位數碼管顯示，掃描按鈕。

由集成驅動晶元TEC6122、6位共陰極數碼管和5個按鈕組成。當某一按鈕按下時，掃描程序掃描到之後，通過P2口將數字信號發送到 TEC6122晶元。TEC6122是一款數字集成晶元。它的外接電壓也是+5V，並且由於數碼管的載壓較小，為了保護數碼管，必須在兩者間接電阻，大約是560歐。

掃描利用軟體程序實現，當某一按鍵按下時，掃描程序立即檢測到，隨後調用子程序，執行相應的功能。

3、D/A電路

功能：將波形樣值的編碼轉換成模擬值，完成雙極性的波形輸出。

由一片0832和兩塊LM358運放組成。DAC0832是一個具有兩個輸入數據寄存器的8位DAC。目前生產的DAC晶元分為兩類，一類晶元內部設置有數據寄存器，不需要外加電路就可以直接與微型計算機介面。另一類晶元內部沒有數據寄存器，輸出信號隨數據輸入線的狀態變化而變化，因此不能直接與微型計算機介面，必須通過並行介面與微型計算機介面。DAC0832是具有20條引線的雙列直插式CMOS器件，它內部具有兩級數據寄存器，完成8位電流D/A轉換，故不需要外加電路。0832是電流輸出型，示波器上顯示波形，通常需要電壓信號，電流信號到電壓信號的轉換可以由運算放大器LM358實現，用兩片LM358可以實現雙極性輸出。

單片機向0832發送數字編碼，產生不同的輸出。先利用采樣定理對各波形進行抽樣，然後把各采樣值進行編碼，的到的數字量存入各個波形表，執行程序時通過查表方法依次取出，經過D/A轉換後輸出就可以得到波形。假如N個點構成波形的一個周期，則0832輸出N個樣值點後，樣值點形成運動軌跡，即一個周期。重復輸出N個點，成為第二個周期。利用單片機的晶振控制輸出周期的速度，也就是控制了輸出的波形的頻率。這樣就控制了輸出的波形及其幅值和頻率。

四、 軟體設計

主程序和子程序都存放在AT89S51單片機中。

主程序的功能是：開機以後負責查鍵，即做鍵盤掃描及顯示工作，然後根據用戶所按的鍵轉到相應的子程序進行處理，主程序框圖如圖1所示。

子程序的功能有：幅值輸入處理、頻率輸入處理、正弦波輸出、鋸齒波輸出、方波輸出、顯示等。

下面是程序

include <reg51.h>

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit LCP=P2^2;

sbit SCP=P2^1;

sbit SI=P2^0;

sbit S1=P2^3;

sbit S2=P2^4;

sbit S3=P2^5;

sbit S4=P2^6;

sbit S5=P2^7;

sbit DA0832=P3^3;

sbit DA0832_ON=P3^2;

uchar fun=0,b=0,c=0,d=0,tl,th;

uchar code tab[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};

uchar code tosin[256]={0x80,0x83,0x86,0x89,0x8d,0x90,0x93,0x96,0x99,0x9c,0x9f,0xa2,0xa5,0xa8,0xab,0xae,0xb1,0xb4,0xb7,0xba,0xbc,0xbf,0xc2,0xc5

,0xc7,0xca,0xcc,0xcf,0xd1,0xd4,0xd6,0xd8,0xda,0xdd,0xdf,0xe1,0xe3,0xe5,0xe7,0xe9,0xea,0xec,0xee,0xef,0xf1,0xf2,0xf4,0xf5

,0xf6,0xf7,0xf8,0xf9,0xfa,0xfb,0xfc,0xfd,0xfd,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfd

,0xfd,0xfc,0xfb,0xfa,0xf9,0xf8,0xf7,0xf6,0xf5,0xf4,0xf2,0xf1,0xef,0xee,0xec,0xea,0xe9,0xe7,0xe5,0xe3,0xe1,0xde,0xdd,0xda

,0xd8,0xd6,0xd4,0xd1,0xcf,0xcc,0xca,0xc7,0xc5,0xc2,0xbf,0xbc,0xba,0xb7,0xb4,0xb1,0xae,0xab,0xa8,0xa5,0xa2,0x9f,0x9c,0x99

,0x96,0x93,0x90,0x8d,0x89,0x86,0x83,0x80,0x80,0x7c,0x79,0x76,0x72,0x6f,0x6c,0x69,0x66,0x63,0x60,0x5d,0x5a,0x57,0x55,0x51

,0x4e,0x4c,0x48,0x45,0x43,0x40,0x3d,0x3a,0x38,0x35,0x33,0x30,0x2e,0x2b,0x29,0x27,0x25,0x22,0x20,0x1e,0x1c,0x1a,0x18,0x16

,0x15,0x13,0x11,0x10,0x0e,0x0d,0x0b,0x0a,0x09,0x08,0x07,0x06,0x05,0x04,0x03,0x02,0x02,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00

,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x02 ,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09,0x0a,0x0b,0x0d,0x0e,0x10,0x11,0x13,0x15

,0x16,0x18,0x1a,0x1c,0x1e,0x20,0x22,0x25,0x27,0x29,0x2b,0x2e,0x30,0x33,0x35,0x38,0x3a,0x3d,0x40,0x43,0x45,0x48,0x4c,0x4e

,0x51,0x55,0x57,0x5a,0x5d,0x60,0x63,0x66 ,0x69,0x6c,0x6f,0x72,0x76,0x79,0x7c,0x80 };

void display(unsigned char command)

{

unsigned char i;

LCP=0;

for(i=8;i>0;i--)

{

SCP=0;

if((command & 0x80)==0)

{

SI=0;

}

else

{

SI=1;

}

command<<=1;

SCP=1;

}

LCP=1;

}

void key1(void)

{

fun++;

if(fun==4)

fun=0x00;

}

void key2(void)

{

tl++;

if(tl==0x1f)

th++;

}

void key3(void)

{

tl--;

if(tl==0x00)

th--;

}

void key4(void)

{

double t;

int f;

TR0=0;

t=(65535-th*256-tl)*0.4;

f=(int)(1000/t);

S3=tab[f%10];

f=f/10;

S2=tab[f%10];

f=f/10;

if(f==0)

S1=0;

else

S1=tab[f];

TR0=1;

}

void key5(void)

{

tl--;

if(tl==0x00)

th++;

}

void judge(void)

{

uchar line,row,de1,de2,keym;

P1=0x0f;

keym=P1;

if(keym==0x0f)return;

for(de1=0;de1<200;de1++)

for(de2=0;de2<125;de2++){;}

P1=0x0f;

keym=P1;

if(keym==0x0f)return;

P1=0x0f;

line=P1;

P1=0xf0;

row=P1;

line=line+row; /*存放特徵鍵值*/

if(line==0xde)key1();

if(line==0x7e)key2();

if(line==0xbd)key3();

if(line==0x7d)key4();

}

void time0_int(void) interrupt 1 //中斷服務程序

{

TR0=0;

if(fun==1)

{

DA0832=tosin[b]; //正弦波

b++;

}

else if(fun==2) //鋸齒波

{

if(c<128)

DA0832=c;

else

DA0832=255-c;

c++;

}

else if(fun==3) // 方波

{

d++;

if(d<=128)

DA0832=0x00;

else

DA0832=0xff;

}

TH0=th;

TL0=tl;

TR0=1;

}

void main(void)

{

TMOD=0X01;

TR0=1;

th=0xff;

tl=0xd0;

TH0=th;

TL0=tl;

ET0=1;

EA=1;

while(1)

{

display();

judge();

}

}

五、心得體會

開始的時候由於沒有經驗，不知如何下手，所以就去圖書管找了一些書看，盡管有許多的設計方案，可是總感覺自己還是有許多的東西弄不太清楚，於是就請教同學。他常做一些設計，有一些經驗。經過他的解釋分析各方案之後，決定用查表的方法來做。這樣可以降低一些硬體設計的難度，初次設計應切合自己的水平。用8031需要擴展ROM，這樣還要進行存儲器擴展。而且現在8031實際中已經基本上不再使用，實際用的AT89S51晶元有ROM，這樣把經過采樣得到的數值製成表，利用查表來做就簡單了。我認為程序應該不大，片內ROM應該夠用的。用LED顯示頻率和幅值，現有集成的介面驅動晶元，波形可通過示波器進行顯示，單片機接上D/A轉換晶元即可，這樣硬體很快就搭好了。

我以為這些做好了，構思也有了，寫程序應該是相對容易的。誰知道，寫起程序來，才想到功能鍵要有掃描程序才行呀，我真的感到很難。那時真的有點想放棄？於是就去請教了老師，老師幫忙分析了一下，自己又查閱了一些資料，終於明白了掃描程序怎麼寫。

於是在自己的努力下，程序很快就寫好了。這次是我的第一個設計器件，盡管經歷了不少的艱辛，但給我積累了一點設計的經驗，最後也有點小小的成就感。後面的路還很長，我還的努力！

參考文獻

[1] 童詩白，華成英.模擬電子技術基礎〔M〕.北京:高等教育出版社，2003.345-362

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