电子综合项目工程师设计方案报告.docx

设计题目：方波三角波发生器设计
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一、 设计要求

1.依据所给性能指标，设计一个方波、三角波发生器，计算电路中元件参数，
2.设计一个能产生方波、三角波信号发生器，
3.能同时输出一定频率一定幅度2种波形：方波、和三角波；
4.能够用±12V直流稳压电源供电
5.画出标有元件值电路图，制订出试验方案，选择试验仪器设备。
6实现方波和三角波输出电压：三角波出幅值0.9~1.1 ，

4、设计过程
试验原理
1．滞回电压比较器
图1为一个滞回电压比较器电路，双稳压管用于输出电压限幅，R3起限流作用，R2和R1组成正反馈，运算放大器当up>un时工作在正饱和区，而当un>up时工作在负饱和区。从电路结构可知，当输入电压uin小于某一负值电压时，输出电压uo= -UZ；当输入电压uin大于某一电压时，uo= +UZ。运算放大器在两个饱和区翻转时up=un=0，由此可确定出翻转时输入电压。up用uin和uo表示，有

依据翻转条件，令上式右方为零，得此时输入电压

Uth称为阈值电压。滞回电压比较器直流传输特征图2所表示。设输入电压初始值小于-Uth，此时uo= -UZ ；增大uin，当uin=Uth时，运放输出状态翻转，进入正饱和区。假如初始时刻运放工作在正饱和区，减小uin ，当uin= -Uth时，运放则开始进入负饱和区。

 图2  滞回电压比较器直流传输特征 图1  滞回电压比较器 
假如给图1所表示电路输入三角波电压，其幅值大于Uth ，设t = 0时，uo= -UZ ，其输出波形图3所表示。可见，输出为方波。

图3  输入为三角波时滞回电压比较器输出波形
2．方波——三角波发生器
给图1所表示滞回电压比较器级联一积分器，再将积分器输出作为比较器输入，图4所表示。因为积分器可将方波变为三角波，而比较器输入又恰好为三角波，所以可定性判定出，图4电路输出电压uo1为方波，uo2为三角波，图5所表示。下面分析其振荡周期。

图3  输入为三角波时滞回电压比较器输出波形
2．方波——三角波发生器
给图1所表示滞回电压比较器级联一积分器，再将积分器输出作为比较器输入，图4所表示。因为积分器可将方波变为三角波，而比较器输入又恰好为三角波，所以可定性判定出，图4电路输出电压uo1为方波，uo2为三角波，图5所表示。下面分析其振荡周期。

图4  方波——三角波发生器
积分器输出电压从-Uth增加到+Uth所需时间为振荡周期T二分之一，由积分器关系式

或                         
注意到 ，故         
振荡频率则为                    

图5  方波——三角波发生器输出波形
3．方波——三角波发生器设计
 （1）双稳压二极管稳定电压依据方波幅值选择，电阻R3依据双稳压二极管最大电流确定。
 （2）电阻R1和R2依据三角波幅值确定。
（3）电阻R和电容C则依据振荡频率要求确定，电容C值不宜太大，以减小积分误差。
4.电路原理图

试验步骤
    1．滞回电压比较器直流传输特征测定
按图6接线（电路图特写），R1=10kΩ、R2=20kΩ、R3=3.3kΩ、UZ≈6V、U+= +15V，U-= -15V，最终在面包板上形成这么电路(电路连线镜头)。给比较器加一合适频率和幅值正弦电压，用示波器观察并统计传输特征和输出波形（教杆指向波形,方波），并测定阈值电压。

                         (a)                            (b)
图6  (a) 滞回电压比较器                 (b)UA 741稳压二极管封装
2．方波——三角波发生器实现
按图7接线（电路图特写），用示波器观察uo1和 uo2波形（教杆指向波形），其中uo1为方波，uo2为三角波。最终要求测出其幅值和频率。

图7  方波——三角波发生器
注意事项
 1．接线前用数字多用表测量电阻、电容参数，并作好统计。
2．观察振荡波形时，注意两个输出电压相位关系。
3. 运算放大器电源线、地线切勿接错，不然轻易损坏集成片。
4．运算放大器uA741封装图和技术参数请预习相关附录。
试验器材
1)        uA741                    2片
2)        稳压管（4.3或5.3V）      2只
3)        15k电位器                1只
4)        1k欧姆电阻               1只
5)        10k欧姆电阻              2只
6)        7.5 k欧姆电阻             1只
7)        0.15uF电容               1只
8)        ±15V直流电源           2台 
9)        万用表                   1台
10）示波器     
计算结果：
经计算f=825hz
二．电旅程序设计和步骤

1 方波测量步骤图：
结束
显示
占空比测量
频率测量
初始化
开始

初始化步骤图：
设置T0方法1计数
测量T1方法定时50ms
开中止
电子清屏

测量占空比步骤：

计算占空比
读数
Y
停T1
N
上升沿
Y
停下T0开启T1
N
下降沿
开启T0
Y
N
上升沿
设T0方法1计数，T1方法1计数

测量频率思绪：
1， 设置T1定时50ms，反复20次。
2， T0方法1计数，反复次数为CNT-T0。
3， 开启T0，T1，开中止。
4， T1记时后停T0.
5， 读计数，DPL=TH0///DPH=TH0.
6， 测量结果，F=CNT-T0*65536+DPTR。

测量三角波：

结束
显示
侧电压最小值
测电压最大值
频率测量
初始化
开始

开启定时

测量最小值

测电压

设为最小值

测电压

Y
小于

N
时间到

Y

读数

测试结果

测量结果是 频率 860 Hz 占空百分比为49.4%
峰峰值0.93
输出方波信号，频率在500-1000hz范围内，波形不失真，误差小于10%，符合条件。

主函数值
主函数代码
#include<reg51.h>
#include<inif.h>
#include<lcd1602.h>
sfr16 DPTR=0x82;
uint cnt_t0,cnt_t1;
unsigned long f_fb,z,f_sj,v_ff;
uchar xdata fb_tab[17]={"fangbo:"};
uchar xdata sj_tab[17]={"sanjiao:"};
void main()
{
init_timer();
while(1)
{
f_fb=pinlu_test();
z=zhankongbi_test()
f_tab[11]=f_fb%10;
f_tab[10]=f_fb%100/10;
f_tab[9]=f_fb%1000/100;
f_tab[8]=f_fb%10000/1000;
zk_tab[16]=z*1000%10;
zk_tab[15]='.';
zk_tab[14]=z*1000%100/10;
zk_tab[13]=z*1000%1000/100;
zk_tab[12]='';
f_sj=pinlu_test();
f_tab[11]=f_sj%10;
f_tab[10]=f_sj%100/10;
f_tab[9]=f_sj%1000/100;
f_tab[8]=f_sj%10000/1000;
v_ff=fengfeng();
zk_tab[16]=z*100%10;
zk_tab[15]=z*100%100/10;
zk_tab[14]='.';
zk_tab[13]=z*100%1000/100;
zk_tab[12]='';

lcd_string(fb_tab,1);
lcd_string(sj_tab,2);
delay(200);
}
}
void int_t0() interrupt 1 using 1
{
cnt_t0++;
}
void int_t1() interrupt 3 using 1
{
cnt_t1++;
TH1=(65536-50000)/256;
TL1=(65536-50000)%256;
}