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1、1郑 州 师 范 学 院毕 业 论 文题 目: 方波信号发生器的设计姓 名: 学 号: 院 系: 物理与电子工程学院 专 业: 电子信息工程技术 年级班级: 2012 级电子二班 指导教师: 2015 年 5 月 31 日1目 录摘要 .2引言.21、总体论述.31.1 设计要求.31.2 设计方案 .32、电路设计总方案.32.1 方案设计 .32.2 芯片介绍 .32.3 芯片引脚图 .42.4 工作原理 .43、实验设计电路原理图.53.1 电路原理图 .53.2 工作状态分析.64、仿真运行详细描述.75、硬件电路设计 .85.1 电路板焊接.85.2 电路调试 .86、实验总结 .9
2、7、参考文献.10致谢 .112方波信号发生器的设计摘 要：有很多方法可以实现方波的产生，在本次课程设计中我们使用 555 定时器直接产生方波，通过调节滑动变阻器，可以调节占空比。通过 555 定时器进行方波信号发生器的设计，电路简单，成本低廉。并通过 Multisim10 进行电路创建，波形仿真。关键词：555 定时器 占空比 仿真Abstract: there are many ways to generate square wave, in the curriculum design we use 555 timer directly produce a square wave, by
3、adjusting the sliding rheostat can adjust the duty ratio. Through the 555 timer, the square wave signal generator is designed, the circuit is simple and the cost is low. And through the Multisim10 circuit creation, waveform simulationKey words: 555 timer duty cycle simulation引言当今是科学技术及仪器设备高度智能化飞速发展的
4、信息社会，电子技术的进步，给人们带来了根本性的转变。现代电子领域中，单片机的应用正在不断的走向深入，这必将导致传统控制与检测技术的日益革新。单片机构成的仪器具有高可靠性、高性能价格比，在智能仪表系统和办公自动化等诸多领域得以极为广泛的应用，并走入家庭，从洗衣机、微波炉到音响汽车，处处可见其应用。因此，单片机技术开发和应用水平已逐步成为一个国家工业发展水平的标志之一。信号发生器作为一种常见的应用电子仪器设备，传统的一般可以完全由硬件电路搭接而成，如采用 555 振荡电路发生正弦波、三角波和方波的电路便是可取的路径之一，不用依靠单片机。但是这种电路存在波形质量差，控制难，可调范围小，电路复杂和体积
5、大等缺点。在科学研究和生产实践中，如工业过程控制，生物医学，地震模拟机械振动等领域常常要用到低频信号源。而借用计算机技术和 DDS 技术直3接产生的各种波形频率高，成本高。 1、总体论述本次设计题目为占空比可调方波函数发生器硬件电路设计。1.1 设计要求（1）设计一方波产生电路要求占空比可调（2）输出方波电压值：3V2/3Vcc 1/3Vcc 1 0 导通1/3Vcc 1 不变 不变6图 2 利用 555 定时器设计方波电路原理图3.2 工作状态分析电路只要一加上电压 VDD，振荡器便起振。刚通电时，由于 C 上的电压不能突变，即 2 脚电位的起始电平为低电位，使 555 置位，3 脚呈高电平
6、。C 通过 、D1 对其AR充电，充电时间 。压充到阈值电平 2/3 VDD 时，555 复位，3 脚转呈低CRtA7.0充电平，此时 C 通过 Dl、RB、555 内部的放电管放电，放电时间 。则振tB7.0放荡周期为 。放充 tT设占空比为 D，则 ,调节 RP1，当其中心头滑向最上端时，BARTt充。%3.81minkTt充当 RP1 中心头滑向最下端时， %7.91maxkTtD充由技术要求中振荡周期 2msT10ms 及 得电容 C 的取值范围：RfBA430.238uf1.19uF，我们使用的是 C=1uF。4、仿真运行详细描述107若没有接可变电阻 R4，接通电源后，电容 C 被
7、充电，2 脚电压 v 上升，当 vC上升到（ ）V 时，触发器被复位，同时放电 BJT T 导通，此时 Vo 为低电平，C32C电容 C 通过 R3 和 T 放电，使 v 下降。当 v 下降到（ ）V 时，触发器又被置CC31C位，Vo 翻转为高电平。电容器 C 放电所需的时间为 t = R C 20.7 R C,当 C 放PL22电结束时，T 截止，V 将通过 R 、R 向电容器 C 充电，v 由（ ）V 上升到（12）V 所需要的时间为 t =( R + R )C20.7( R + R )C,当 v 上升到32CPH 12C（ ）V 时，触发器又发生翻转，如此周而复始，在输出端就得到一个周
8、期性的方波，其频率为 f= ,这样设计出的发生器的占空比是)(1PHLt)2(43.1固定不变的，若想占空比可调则要将电路改为图 3 所示的形式，电路利用 D 、D1单向导电特性将电容器 C 充、放电回路分开，再加上电位器调节，便构成了占空2比可调的多谐振荡器。图中，V 通过 R 、D 向电容充电，充电时间为 t 0.7 A1 PHR C,电容器 C 通过 D 、R 及 555 中的 BJT T 放电，放电时间为 t 0.7R C,因A2B LB而，振荡频率为 f= 。可见，这种振荡器输出波形的）（ PLHt1CBA)(43.占空比为 q()=( )*100。）（ BA根据占空比公式可以看出调
9、节滑动变阻器改变电阻的值就可以使占空比可调。可调占空比方波产生器的仿真运行波形及电压表显示图 3、图 4 示：8图 3 仿真运行波形图 4 电压表显示5、硬件电路设计5.1 电路板焊接（1）依照原理图将各个元器件安放在电路板上并布局。（2）进行焊接。焊接过程中要边焊接边检查，防止漏焊、连焊。5.2 电路调试（1）检查电路中各个元件是否接的可靠、大小是否合理，特别是 NE555 必须接正确。（2）在一切都正常的情况下，给电路提供+12V 电源，此时立即触摸 NE555 是否发烫，若发烫应立即断电。（3）若 NE555 没有发烫，则说明 NE555 工作正常，这时开始实验数据测试 。（4）通过示波
10、器观察 NE555 输出的方波信号。（5）依据 555 定时器的工作原理调节电位器以改变阈值电压，调节充放电的时间，实现在周期不变的情况下，改变占空比。（6）观察结束后，断电。6、实验总结通过这次设计，使我深入了解了 555 定时器的内部结构及占空比设计方波的工作原理，加深了对课本理论知识的理解，锻炼了实践动手能力，理论知识与实践设计相结合，培养了创新开发的思维以及团队合作意识。9在此次课程设计中，收获知识的同时，我还收获了阅历。在此过程中，我们通过查找资料，请教老师，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高，比如说，学习方法，要有自己合理的见解，然后实
11、践出来。在这次课设中，我感触最深的是，要想完成一个设计，就必须多动脑，勤动手。课设中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。10参考文献1 周雪：模拟电子技术，西安电子科技大学出版社，2005.07，23-60.2 李中发：数字电子技术，中国水利水电出版社，2007.02，252-257.3 李银华：电子线路设计指导，航空航天大学出版社，2005.07，60-80.4 周亦武，孙威娜：放大电路指南，科学技术出版社，2004.07，50-65.5 那文鹏，王昊：通用集成电路的选择与使用，人民邮政出
12、版社，2004.07，25-40.6 周仲：国产集成电路应用 500 例，电子工业出版社，1992.07，200-215. 11致谢经 过 一 个 多 月 的 课 设 ， 使 我 们 认 识 到 ， 书 本 上 的 知 识 往 往 和 实 际 不 一 样 ， 只有 经 过 自 己 亲 自 动 手 ， 才 能 最 终 的 理 解 理 论 知 识 。 在 此 ， 首 先 感 谢 学 校 给 我们 这 个 机 会 ， 还 有 就 是 感 谢 电 子 信 息 工 程 系 所 有 指 导 老 师 ， 最 后 感 谢 李 建 国指 导 老 师 ， 是 他 让 我 们 的 设 计 方 案 由 不 完 整 到 完 整 ， 直 到 最 后 的 成 功 。从论文选题到搜集资料,从开题报告、写初稿到反复修改,期间经历了喜悦、聒噪、痛苦和彷徨,在写作论文的过程中心情是如此复杂.如今,伴随着这篇毕业论文的最终成稿,复杂的心情烟消云散,自己甚至还有一点成就感
