NE555信号发生器报告

单片机原理与应用课程设计报告题目：简易信号发生器专业：通信技术年级：2010学号：1030614016学生姓名：张威联系电话：[phone]指导老师：曾繁政完成日期：2012年12月22日摘要各种电器设备要正常工作，常常需要各种波形信号的支持。电器设备中常用的信号有正弦波、矩形波、三角波等。在电器设备中，这些信号是由波形产生和II变换电路来提供的。这种能够产生多种波形，如三角波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器产生的各种波形能满足现代测量、通信、自动控制和热加工、音视频设备及数字系统等对各种信号源的需求。例如设计和测试、汽车制造、生物医药、传感器仿真、制造模型等。在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。关键字：正弦波，矩形波，三角波，函数信号发生器。AbstractAvarietyofelectricalequipmenttoworkproperly,whichoftenneedthesupportfromavarietyofwaveformsignals.Electricalequipmentcommonlyusedinsignalsinewave,squarewave,trianglewave.Inelectricalequipment,thesesignalsaregeneratedbythewaveformandtheconversioncircuittoprovide.Thiscanproduceavarietyofwaveformssuchastriangularwave,rectangularwave(includingsquare),thesinewavesignalgeneratorcircuitiscalledafunction.Functiongeneratorforavarietyofwaveformstomeetthemodernmeasurement,communications,automaticcontrolandthermalprocessing,audioandvideoequipmentanddigitalsystems,thedemandforavarietyofsources,suchasdesignandtesting,automotive,biomedical,sensorsimulation,manufacturingmodel.Productionpracticesandtechnologyinthefieldhasawiderangeofapplications.Keywords:Sinewave,Squarewave,Trianglewave,Thefunctionsignalgenerator.目录摘要...................................................................................................................................................IAbstract............................................................................................................................................II1.课程设计要求及方案选择...........................................................................................................1III1.1设计要求............................................................................................................................11.2课程设计内容....................................................................................................................11.3设计方案选择....................................................................................................................12.单元电路设计与分析...................................................................................................................22.1原理框图与分析：............................................................................................................22.2芯片结构与应用................................................................................................................33.总体系统电路图与仿真图...........................................................................................................54.系统调试.......................................................................................................................................84.1调试的基本仪器................................................................................................................84.2测试结果分析....................................................................................................................84.3元器件明细表....................................................................................................................95.设计总结.......................................................................................................................................9参考文献.........................................................................................................................................1111.课程设计要求及方案选择1.1设计要求（1）制作完成简易的信号发生器，信号发生器可以产生锯齿波，方波。频率范围10Hz～2kHz。（2）频率步进1Hz。（3）信号输出幅度可调。(4)数字显示输出信号的频率、幅度、信号类型。1.2课程设计内容函数信号发生器是信号源的一种，主要给被测电路提供所需要的己知信号(各种波形)，然后用其它仪表测量感兴趣的参数。可见信号源在各种实验应用和试验测试处理中，它的应用非常广泛。我们为了方便电子爱好者或学生用示波器来做观察信号波形实验，动手做了该函数信号发生器。该信号发生器电路简单、成本低廉、调整方便。它是基于NE555计时器接成振荡器工作形式和电容积分而产生的波形。其工作频率为10—10000Hz，调节滑动变阻器可改变振荡器的频率。波形发生器是信号源的一种，主要给被测电路提供所需要的己知信号(各种波形)，然后用其它仪表测量感兴趣的参数。可见信号源在各种实验应用和试验测试处理中，它的应用非常广泛。它不是测量仪器，而是根据使用者的要求，作为激励源，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以满足测量或各种实际需要。1.3设计方案选择正弦波、方波、三角波，这三种波形都是比较简单且常见的波形，产生的方法由很多种，可以先产生方波，然后得到三角波和正弦波，也可以先得到正弦波，然后翻过来再输出另外两种波形;可以用集成芯片，同时也可以用运用各种元器2件来实现振荡电路。第一，利用专用直接数字合成ＤＤＳ芯片的函数发生器。第二，可以选用专门的函数信号发生器，如8038。第三，由NE555定时器所构成的多谐振动器产生方波,方波经过积分器的作用产生三角波，三角波在经过差分放大电路的非线性转换为正弦波。比较以上几种方案：第一，方案比较简单同时也能产生任意波形并达到很高的频率。但成本较高。第二，它们虽然能够甚好的实现波形的产生但是功能较少，太单一。第三，过程相对来说比较繁琐，但是思路很明亮，同时，NE555定时器所构成的多谐振动器产生方波是一种和常用的信号产生器，很具有实用价值，同时，也很容易买到，同时选用改进的NE555多谐振荡形式产生方波可以通过调节可调电阻的阻值来调节产生方波的频率，产生的方波经过积分器的作用产生三角波，三角波在经过差分放大电路的非线性转换为正弦波。差分放大器具有工作点稳定，输入阻抗高，抗干扰能力较强，可以有效地抑制零点漂移因此可将频率很低的三角波变换成正弦波。因此，就我个人而言，选择第三种方案。用改进过的NE555多谐振荡形式产生方波，经过积分器的作用产生三角波，三角波在经过差分放大电路的非线性转换为正弦波。2.单元电路设计与分析2.1原理框图与分析：图2.1信号发生器框图本方案利用脉冲数字电路原理设计了多种波形发生器，该发生器可通过555数字芯片，运放来组成RC积分电路，低通滤波电路来分别实现方波，三角波和正弦波的输出。如下所示：3图2.2波形转换框图首先由555定时器组成的多谐振荡器产生方波，然后由积分电路将方波转化为三角波，最后用低通滤波器将方波转化为正弦波。图2.3积分电路产生三角波图图2.4三角波产生正弦波原理图2.2芯片结构与应用1.NE555芯片主要特点（1）只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。（2）它的操作电源范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑电路配合，也就是它的输出电平及输入触发电平，均能与这些系列逻辑电路的高、低电平匹配。（3）其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。（4）它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。2.NE555芯片引脚位配置Pin1(接地)-地线(或共同接地)，通常被连接到电路共同接地。Pin2(触发点)-这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。触发信号上缘电压须大于2/3VCC，下缘须低于1/3VCC。Pin3(输出)-当时间周期开始555的输出输出脚位，移至比电源电压少555多谐振荡电路积分电路低通滤波电路41.7伏的高电位。周期的结束输出回到O伏左右的低电位。于高电位时的最大输出电流大约200mA。Pin4(重置)-一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定