1、企业实践报告书课程名称：企业实践题 目：数控信号发生器设计学生姓名：陈喜专 业：自动化班 级：自131学 号:3130413012指导教师：李强日期：2015年 09 月_06_日课程设计任务书1一、设计题目：1二、主要内容及要求 1数控信号源设计2一、计任务与要求 2二、方案设计与论证3三、单元电路设计与参数计算 4四、总电路工作原理及元器件清单 9五、结论与心得11六、参考文献 12课程设计任务书、设计题目:数控信号源设计二、主要内容及要求(一)设计任务设计一个频率和电压都可调的信号发生器， 该信号发生器能产生正弦波、矩信号输出稳压电源形波和锯齿波信号，其原理示意图如下所示:*数控部分数字
2、显示(二)设计要求/1.基本要求 输出正弦波、矩形波和锯齿波三种波形，用开关切换输出； 信号频率在100Hz10kHz内；具有“+”、-”步进调整功能，步进100H乙 可设置输出信号频率，并由数码管显示；(5)自制稳压电源。2.发挥部分 频率可设置在10Hz10kHz之间的任意一个值，步进10H乙输出信号的电压在05V;(3)输出电压具有“ +”、-”步进调整功能，步进0.1V。14数控信号源设计一、计任务与要求设计一个频率和电压都可调的信号发生器， 该信号发生器能产生正弦波、矩 形波和锯齿波信号，其原理示意图如下所示：图一：原理示意图(一)设计要求1 .基本要求输出正弦波、矩形波和锯齿波三种
3、波形，用开关切换输出； 信号频率在100Hz10kHz内；具有“+”、-”步进调整功能，步进100H乙 可设置输出信号频率，并由数码管显示；(5)自制稳压电源。2 .发挥部分 频率可设置在10Hz10kHz之间的任意一个值，步进10H乙输出信号的电压在05V;(3)输出电压具有“ +”、-”步进调整功能，步进0.1V。(二)系统组成框图图二：系统组成框图频率调节电路接收操作人员的指令，改变振荡电路的输出频率，该信号经波 形调节电路处理成各种波形信号， 送入显示电路，显示波形信号的频率，最后经 幅度调节电路后输出。二、方案设计与论证（一）设计思路:根据设计要求信号频率：10Ha 100kHz,步
4、进调整，调整步距为10Hz,可以 通过单片机来产生波形信号，并通过改变数据的输出速度来控制波形的频率；同样，想要设计实现0Vs5V步进调整，调整步距为0. 1V,也可以通过改变单片 机的输出实现波形的幅度调节。（各个元件电路设计思路在下面做详细说明）（二）方案：1 .人机接口模块本系统采用4X4的矩阵键盘作为输入设备，用6位数码管作为显示器2 .信号发生部分方案一：由硬件产生。由硬件产生的信号没有阶梯，波形光滑。如果采用压 控振荡器，就可单片来控制信号的频率，能过电子开关来选择不同的振荡器投入工作， 就可以输出不同的波形。不过，不同波形需要用不同的振荡器来实现，电路 较复杂，难以输出超低频的信
5、号。方案二：由软件产生。将各种波形的数据固定在单片机的程序存储器里，通 过改变这些数据的输出速度便可以改变信号的频率，通过改变D/A转换器的参考电压便可以改变信号的最大值，硬件电路简单，成本低。但输出的信号 会出现阶梯。3 . D/A转换部分单片输出的是数字信号，必须通过 D/A转换后才能模拟信号。方案一：采用D/A转换器AD7543 AD7543是一种串行的D/A转换器，1与单 片机之间的连线少，布线方便，而且又是 12位的D/A转换器，精度高。但申 行数据传输速度慢，当频率较高时，必须减少每周期输出的点数，这将会导致 阶梯现象更加明显，因此，此方案不宜使用.方案二：采用DAC0832这是8
6、位的并行D/A转换器，转换速度快。方案三：采用2片DAC0832由其中一芯片的输出电压作为另一芯片的参考 电压，这样就可以方便的控制最大输出电压。若采用方案二，在输出电压较低的情况下，比如为1V时，输出的最大电压只 有参考电压的1/5 ,这将会使精度降低，而方案三刚好可以解决这个问题， 因此，本系统选择了方案三。LCD1602构成显示电路4*4矩阵键盘单片机参考电压三、单元电路设计与参数计算（一）电源模块电源模块，输入为电压为220V频率为50HZ的市电，要求分别输出+12M-12V、+5V、-5V的直流电。因此经过变压、整流、滤波、稳压等环节后可实现题目要求。DL-HC： :ETF 二CTn
7、e-二年 LXHICCT*恒图五：单片机最小系统一:-EX-7P打Th皿部上 41M 物巴小 AWWT(AJtflD 阳阳囚鹏二U5 MUR ua怵 由:一.：.- TXB_I axPEOG图四：电源模块电路（二）单片机最小系AT89C52是片内有ROM/EPROM单片机，因此，这种芯片构成的最小系统简单、可靠。用80C51单片机构成最小应 用系统时，只要将单片机接上时钟电路和 复位电路即可，如图（2） 89C51单片机 最小系统所示。由于集成度的限制，最小 应用系统只能用作一些小型的控制单元。其应用特点：（1）有可供用户使用的大量I/O 口线。 （2）内部存储器容量有限。应用系统开发具有特殊
8、性。（三）波形产生模块设计由单片机采用编程万法产生三种波形、通过 DA转换模块DAC0832等数字信号转化为模拟信号，再经过滤波放大之后输出。其电路图如下:图六：波形产生电路如上图所示，单片机的P0 口连接DAC0832!勺八位数据输入端，DAC0832勺输出端接放大器，经过放大后输出所要的波形。DAC0832勺为八位数据并行输入的，其结构图如下：，图七：DAC0832勺内部结构（四）波形幅度调节电路第一片DAC083加实现将单片机产生的数字信号转化为模拟信号。具输出作 为第二片DAC0832勺基准电压。因为DAC0832勺最大输出电压是由其输入的基准 电压来控制的，只要能控制D/A的基准电压
9、便 可以控制输出幅度，因此只需在D/A转换器基准电 压上加上另一片DAC0832的输出，便可以方便地改 变其输 出信号的幅度。设计用两片 DAC083排完 成输出信号的工作，第一片 DAC0832 可实现将单片机产生的数字信号转化为模拟信号。其输出作为第二片DAC0832的基准电压。第 二片D/A用来控制第一片D/A的基准电压，其中 单片机用 P0 作为两片D/A芯片的数字量输入，用P3.5、P3.6作为两片DAC083外选信号数字量输入。,二|% ietteIYW口也时工不图八：幅度调节电路（五）显示模块的设计通过7晶1602显示输出的波形、频率。如下图所示，1602的八位数据端接单片机的P
10、1 口，其三个使能端RS RW E分别接单片机的P3.2 P3.4。通过软件控制液晶屏可以显示波形的种类以及波 形的频率。LCD1IZ壮图九：液晶显示电路（六）键盘控制模块键盘模块采用4*4矩阵键盘，采用集成的键盘模块，其八个接口与单片机的 P2 口连接。四、软件设计流程本系统采用AT89C52单片机，用编程的方法来产生四种波形，并通过编程来 切换四种波形以及波形频率的改变。具体功能有：（1）各个波形的切换；（2）各种参数的设定；（3）频率增 减等。本文中外部中断的调用是通过按键的选择来实现，在取得按键相应的键值 后，启动计时器和相应的中断服务程序，再直接查询程序中预先设置的数据值， 通过转换
11、输出相应的电压，从而形成所需的各种波形。主程序的流程图如图九所 示，在程序开始运行之后，首先是对电路进行初始化并且设定初始频率值，之后判断信号频率值，如符合所需的频率，则重置时间常数，并通过显示器显示出来， 不符则返回。在中断结束后，还要来判断波形是否符合，如符合，则显示其频率， 不符则返回，重新判断。图十为各波形子程序的流程图。如图所示，在中断服务子程序开始后，通过判断来确定各种波形的输出，当判断选择的不是方波后，则转向对正弦波的 判 断，如此反复。如果选择的是方波，则用查表的方法求出相应的数据，并通过D/A转换 器将数据转换成模拟信号，然后经过第二片AD转换器进行波形幅度调节 后，形成所需
12、波形信号。图十：主程序流程图图十一：外部中断1软件调试后，通过编程器下载到 AT89C52E片中，然后插到系统中即可独立完成所有的控制。五、总电路工作原理及元器件清单1.总原理图1 IV图十三：总原理图2.元件清单DescriptionDesignatorFootprintLibRefQuantity10uFCapacitorC1RAD0.1普通电容130pFCapacitorC2, C3RAD0.1普通电容21uFCapacitorC4, C5, C9RAD0.1普通电容3Cap PollPolarized Capacitor (Radial)C6, C7电容Cap Pol120.33uFC
13、apacitorC8RAD0.1普通电容10.22uFCapacitorC10, C11,C16, C17RAD0.1普通电容4Cap PollPolarized Capacitor (Radial)C12, C13,C18, C19RB7.6-15Cap Pol14CapCapacitorC14CAPR2.54-5.1x3.2Cap1CAPCapacitorC15RAD-0.3CAP1Diode 1N40061 Amp General PurposeRectifierD1, D2, D3,D4, D5, D6,D7, D8DIO10.46-5.3x2.8Diode 1N4006 8!LCD1
14、602LCD11602LCDLCD16021Header 3Header, 3-PinP13位端子Header 31Header 8Header, 8-PinP2HDR1X8Header 81Header 9Header, 9-PinP3HDR1X9Header 91Header 2Header, 2-PinP42位端子Header 21Res2ResistorR1, R2, R3,R4, R5, R6, R7AXIAL-0.4Res27*双路变压器shuang1双路变压器双路变压器1SIJIAOSI14脚开关SIJIAO1AT89C523-Bit Microcontroller with 8
15、KFlash ROMU1DIP40AT89C521MC7812CT3-Terminal Positive FixedVoltage RegulatorU2221A-04MC7812CT1MC7912CTThree-Terminal NegativeFixed Voltage RegulatorU3221A-04MC7912CT1DAC0832LCN8-bit MicroprocessorCompatible, Double-BufferedD/A ConverterU4, U5N20ADAC0832LCN2MC7805CT3-Terminal Positive FixedVoltage Reg
16、ulatorU6221A-04MC7805CT1MC7905CTThree-Terminal NegativeFixed Voltage RegulatorU7221A-04MC7905CT1LM324NQuad Differential Input, Low-Power Operational AmplifierU8646-06LM324N1XTALCrystal OscillatorY1BCY-W2/D3.1XTAL1整流桥zheng1整流桥整流桥1六、结论与心得回首此次企业实践的整个过程，过程很曲折，甚至感到有些许紧张，但感觉 更多的是充实。从开始实习的那一刻起，便开始忙碌了起来。整天沉
17、浸在对软件 的学习和思索中，大部分时间都学习软件和网上查资料。 通过前两天时间查看了 大量资料，并且根据设计的要求进行仔细的研究和反复演算，虽然最终没有实现最终的目标，但是在这次设计中，我学到了许多知识，让我了解到了数控信号源 的工作原理，从中也对许多器件的相关知识有了更深入的体会。也让我学会了使 用A D软件构建电路图。总之，通过这次实习不仅加强了我思考问题的能力， 解决问题的能力。同时，也使我对课本的理论基础知识有了更好的巩固和加强，在从电路图的构建、电路板的焊接的过程中，让我明白了许多电子元件的引脚使用 方法，并能够熟悉使用它们。本设计采用模拟集成电路（集成运放电路）及其他元器件，设计中
18、实现了数 控信号源的频率可调和幅度可调。 在此次设计中，我发现其主要是用到了电子电 子技术里的知识的运用，让我认识到把理论与实践结合起来是很重要的， 只是掌 握理论知识是远远不够的，只有把理论与实践结合起来，在设计过程中结合实际 中路灯的原理和功能，达到实用的目的。虽然，最终并没有实现课题要求，但是让我明白了自己的欠缺，看到了自己 在电子设计上的短板所在.在今后的学习中，我会努力补上这些短处.最后，我深深的体会到做什么事情都必须要学会坚持， 要认真谨慎，尽管设 计过程中会遇到很多困难的问题，但是，只要不放弃，不断探索，不断专研就一 定能解决。七、参考文献1 .模拟电子技术基础教程2 .电子技术课程设计指导3 .电子线路设计实验测试4 .电子技术基础课程设计清华大学出版社（2007.8.1）高等教育出版社（1997.10.1）华中科技大学出版社（2000.5.31）华中科技大学出版社（2009.3）
