便携式函数发生器的制作

步骤1：理念

有很多电路需要一些测试设备才能获得有关电路响应的信息一定的波形。该项目基于Arduino（在这种情况下为 Arduino Nano ），使用3.7V锂离子电池作为电源，从而使设备便携。众所周知，Arduino Nano板需要5V作为电源，因此电子设计包含DC-DC升压转换器，可将3.7V电池电压转换为5V电源，为Arduino供电。因此，该项目易于构建，完全模块化，具有相对简单的原理图。

为电路板供电：设备有一个迷你USB连接器，从外部接收5V电源，可以是PC或外部USB充电器。电路设计的方式是，当连接5V直流电源时，锂离子电池通过连接到电源电路的 TP4056 充电器模块充电（主题将在下面进一步扩展）步骤）。

AD9833：集成函数发生器电路是设计的核心部分，通过SPI接口控制，能够生成带调频选项的方波/正弦波/三角波。由于AD9833无法改变输出信号幅度，因此我使用数字8位电位器作为器件输出端点的分压器（将在后续步骤中介绍）。

显示器：是基本的16x2 LCD，可能是Arduino用户中最受欢迎的液晶显示器。为了降低能耗，可以选择通过Arduino预定义“模拟”引脚的PWM信号调节LCD背光。

在简要介绍之后，我们可以继续构建过程。

第2步：零件和仪器

1：电子零件：

1.1：集成模块：

Arduino Nano板

1602A - 通用液晶显示器

CJMCU - AD9833函数发生器模块

TP4056 - 锂离子电池充电器模块

DC-DC升压型转换器模块：1.5V-3V至5V转换器

1.2：集成电路：

SRD = 05VDC - 5V SPDT继电器

X9C104P - 8位100KOhm数字电位器

EC11 - 带旋转编码器SPST开关

2 x 2N2222A - NPN通用BJT

1.3：被动和未分类部件：

2 x 0.1uF陶瓷电容器

2 x 100uF - 电解电容器

2 x 10uF - 电解电容器

3 x 10KOhm电阻器

2 x 1.3KOhm电阻器

1 x 1N4007整流二极管

1 x SPDT拨动开关

1.4：连接器：

3 x 4针JST 2.54mm间距连接器

3 x 2针JST 2.54mm间距连接器

1 x RCA插座连接器

2：机械部件：

1 x 12.5cm x 8cm x 3.2cm塑料外壳

6 x KA-2mm拉螺丝

4 x KA-8mm钻孔螺丝

1 x编码器旋钮（帽）

1 x 8cm x 5cm原型板

3。仪器和软件：

焊台/熨斗

电动螺丝刀

研磨多种尺寸的文件

锋利的刀

li》

钻头

螺丝刀头

热胶枪

迷你USB电缆

Arduino IDE

Caliper/ruler

第3步：原理图说明

为了便于理解原理图，描述分为子电路，而每个子电路都有每个设计模块的责任：

1。 Arduino Nano Circuit：

Arduino Nano模块充当我们设备的“主脑”。它可控制设备上的所有外围模块，包括数字和模拟操作模式。由于该模块具有自己的迷你USB输入连接器，因此它既可用作电源输入，也可用作编程接口输入。因此，J1 - 迷你USB连接器与Arduino Nano（U4）的原理图符号分离。

可以选择使用专用模拟引脚（A0..A5）作为通用I/O，因此某些引脚用作数字输出，与LCD和AC/DC耦合选择器件的输出。 模拟引脚A6和A7是专用模拟输入引脚，仅可用作ADC输入，因为Arduino Nano微控制器ATMEGA328P TQFP封装，如数据表中所定义。请注意，电池电压线VBAT连接到模拟输入引脚A7，因为我们需要获取其值以确定锂离子电池电压的低电池状态。

2 。电源：

电源电路基于通过3.7V转换为5V的锂离子电池为整个设备供电。 SW1是一个SPST切换开关，用于控制整个电路的功率流。从原理图中可以看出，当外部电源通过Arduino Nano模块的micro-USB连接器连接时，电池通过TP4056模块充电。确保电路上存在多个值的旁路电容，因为有一个DC-DC升压转换器可以切换接地噪声和整个电路的5V电位。

3。 AD9833和输出：

该子电路提供适当的输出波形，由AD9833模块（U1）定义。由于器件（5V）上只有一个电源，因此需要将耦合选择电路连接到输出级联。 C1电容串联连接到幅度选择级，并可通过继电器电感上的驱动电流进行静音，从而使输出信号直接跟踪到输出级。 C1具有10uF的值，即使是低频波形也足以通过电容而不会失真，仅受DC去除的影响。 Q1用作简单的BJT开关，用于驱动通过继电器电感的电流。确保二极管反向连接到继电器电感，以避免可能损坏器件电路的电压尖峰。

最后但并非最不重要的阶段是幅度选择。 U6是8位数字电位器IC，用作给定输出波形的分压器。 X9C104P是一款100KOhm数字电位器，具有非常简单的游标位置调整：3针数字输入，用于调整增量/减量游标位置。

4。 LCD：

16x2液晶显示器是用户和设备电路之间的图形界面。为了降低能耗，LCD背光阴极引脚连接到Q2 BJT作为开关连接，由Arduino模拟写入能力驱动的PWM信号控制（将在Arduino代码步骤中描述）。

5。编码器：

编码器电路是一个控制接口，用于定义整个器件的操作。 U9由编码器和SPST开关组成，因此无需在项目中添加其他按钮。编码器和开关引脚应由外部10KΩ电阻上拉，但也可通过代码定义。建议在编码器A和B引脚上并联0.1uF电容，以避免在这些输入线上反弹。

6。 JST连接器：

设备的所有外部部件都通过JST连接器连接，从而使组装设备更加方便，还具有减少放置位置的附加功能建设过程中的错误。以这种方式映射连接器：

J3，J4：LCD

J5：编码器

J6：电池

J7：SPST切换开关

J8：RCA输出连接器

步骤4：焊接

由于这个项目的模块化设计，焊接步骤变得简单：

A.主板焊接：

1。首先，需要将原型板裁剪成所需外壳尺寸的大小。

2。焊接Arduino Nano模块并测试其初始操作。

3。焊接电源电路并检查所有电压值是否符合器件要求。

4。用所有外围电路焊接AD9833模块。

5。焊接所有JST连接器。

B.外部组件：

1。按照主板上的计划，将JST公连接器的电线焊接到LCD引脚上。

2。将JST公连接器的焊线焊接到编码器，类似于上一步

3。焊接切换开关到JST导线。

4。将JST线焊接到电池上（如果需要的话。可以在eBay上使用的一些锂离子电池使用自己的JST连接器进行预焊接。）

步骤5：外壳和汇编

完成所有焊接后，我们可以继续设备装配顺序：

1。考虑设备外部部件放置：在我的情况下，我倾向于将编码器放在LCD下方，当切换开关和RCA连接器放置在机箱的不同侧面时。

2 。准备LCD框架：确定LCD在设备上的位置，确保它放置在正确的方向，在我完成所有切割过程后，我发生了好几次，LCD垂直倒置，说话其中很遗憾，因为需要重新安排LCD框架。

选择框架后，在整个框架的周边钻几个孔。用磨削文件去除所有不需要的塑料切口。

从内部插入LCD，找到机箱上的螺丝点。用适当直径的钻头钻孔。插入拉出的螺钉并拧紧前面板内侧的螺母。

3。编码器：包装上只有一个旋转部件。根据编码器旋转附件直径钻出该区域。从内部插入，用热胶枪固定。在旋转附件上盖上一个盖子。

4。拨动开关：决定拨动开关摆动的尺寸，因此可以自由下拉或上拉。如果在拨动开关上有螺丝点，请在机箱上钻出适当的区域，否则可以用热胶枪将其固定。

5。 RCA输出连接器：为外壳侧面底部的RCA输出连接器钻适当直径的孔。用热胶枪固定。

6。主板和电池：将锂离子电池放在机箱底部。电池可以用热胶枪固定。主板应在四个位置钻孔，每个主板角上有4个螺钉。确保Arduino mini-USB输入尽可能靠近机箱边界（我们必须将其用于充电和编程目的）。

7。 Mini-USB：使用磨削文件切断Arduino Nano micro-USB所需的区域，从而可以在完全组装时将外部电源/PC连接到设备。

8。最后：连接所有JST连接器，使用机箱每个角上的四个8毫米螺钉连接机箱的两个部分。

步骤6：Arduino代码

附加代码是完整设备操作所需的完整设备代码。所有需要的解释都附在代码内的注释部分。

第7步：最终测试

我们已准备好使用我们的设备。 mini-USB连接器既可以作为编程器输入，也可以作为外部充电器输入，因此设备可以在完全组装后进行编程。