波形发生器 TI杯硬件设计大赛.

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1 波形发生器 TI杯硬件设计大赛

2 功能介绍 基本功能 波形输出：正弦波，方波，三角波 幅值范围：0~5V；可按步进0.1V调整
频率范围：100~20‘000Hz，频率重复可调，频率步进间隔≤100Hz 界面显示输出波形的类型，重复频率和幅度 由外界按键输入选择产生的波形种类，频率和峰峰值 拓展功能 输出波形频率拓展为100~20`0000Hz 增加稳幅功能，当负载变化时，输出电压幅度变化不大于±3% 具有掉电存储功能，可存贮掉电前用户编辑的波形和设置 用其他输入装置产生任意波形

3 主要模块 1 键盘输入设备，LED数码管显示设备 2 单片机控制模块 3 CPLD幅控频控模块 4 数模转换模块及供电模块

4 硬件设备连接框图 键盘输入及显示模块 单片机控制模块 数模转换输出模块 CPLD幅控频控模块

5 系统原理框图

6 系统控制框图

7 键盘响应

8 键盘处理和LED显示

9 8位数字逻辑信号输出

10 键盘及显示模块

11 键盘输入及显示模块 此块电路采用单片机外接8279控制键盘和数码管的参数输出，由单片机控制输出的参数值，具体为：频率F/电压U，波形模式正弦/方波/三角波，数值（带小数点）。 “1”“2”“3”“4”“5”“6”“7”“8”“9”“0”“.”“电压”“频率”“调整/清零”“确认”这十五个键。8位数码管用来显示系统工作状态，具体为：频率F/电压U，波形模式正弦/方波/三角波，数值（带小数点）。 按下按键时8279通过排线输出此按键对应的二进制数码标志字，送单片机进行处理。

12 单片机控制模块

13 CPLD频控幅控模块 在CPLD内设置24位相位累加器，高10位为ROM地址，低14位为产生精确的读ROM的点与点之间的时间间隔而设置的累加寄存器，即：单片机送一频率控制字，由低14位寄存器每个时钟都累加这个值，累加到低14位溢出，然后ROM的地址加1。ROM内的每个地址的数据代表当前波形的幅度，然后连续读出数据并被D/A转换后得到稳定的波形。 步进PhSt的计算公式为：

14 D/A转换及输出模块

15 D/A数模转换及输出模块 使用实验板焊接而成，直插式芯片采用可插拔式，方便更换故障器件。
用一片D/A接受幅值控制信号，使用运放输出反相电压控制信号，再经反相器将幅值变为正值。由反相器输出的电压信号的输出电阻几乎为零，带负载能力较好。此输出电压作为控制波形D/A的参考电压，从而达到幅值控制的目的。

16 D/A数模转换及输出模块 控制波形的D/A接受波形采样点数字信号，在幅值电压的控制下，转换出相应的模拟信号。由运放将输出的电流信号变为反相电压信号，再通过反相器变为正相模拟信号。 电路中的运放均作为阻抗隔离的器件，不具备放大功能。运放的放大倍数均为1，输出功率容易控制在运放的额定最大功率之内，具有较好的带负载能力。

17 D/A数模转换及输出模块 整体电路图及各模块电路图

18 连接线及电源 电源采用直流稳压电源，输入市电220V交流电压，可输出0，±5V，±12V
连接线使用排线互相连接，由于接口规格及管脚顺序不同，因此使用烙铁焊锡将不同规格排线相接，再在外面使用热缩管实现绝缘，将各模块联通。

19 整机外形展示

20 输出波形展示 方波

21 输出波形展示 三角波

22 输出波形展示 正弦波

23 任意波形用户界面

24 任意波形输出 任意波

25 谢谢观看 刘正 张真赫