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文檔簡介
1、<p> XX大學(xué)電氣工程專業(yè)06級</p><p> 電工電子綜合課程設(shè)計</p><p><b> 報告書</b></p><p> 課程名稱: 電工電子課程設(shè)計 </p><p> 設(shè)計選題: 四位數(shù)字顯示函數(shù)信號發(fā)生器</p><p><b>
2、 的設(shè)計和制作</b></p><p> 姓 名: XXXXXXXXXXXX </p><p> 學(xué) 號: </p><p> 班 級: 電氣工程及其自動化1班 </p><p> 指導(dǎo)教師: XXX
3、 </p><p> 時 間: 2009.6 </p><p> 成 績: </p><p><b> 目錄</b></p><p><b> 課程名稱和內(nèi)容摘要</b></p><p>&
4、lt;b> 設(shè)計任務(wù)和要求</b></p><p><b> 總體方案選擇的論證</b></p><p><b> 單元電路的的設(shè)計</b></p><p><b> 組裝和調(diào)試</b></p><p><b> 所設(shè)計的特點(diǎn)及不足<
5、/b></p><p> 所用元器件的編號列表</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> 9、收獲、體會和建議</p><p><b> 10、附錄</b></p><p><b> 報告正文:</b></p&g
6、t;<p> 1、課程名稱和內(nèi)容摘要</p><p> 課程名稱:四位數(shù)字顯示函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計和制作 </p><p> 內(nèi)容摘要:本課題設(shè)計一個可以產(chǎn)生正弦波、方波和三角波的信號發(fā)生器,并可以顯示信號波的頻率。</p><p> 2、設(shè)計任務(wù)和技術(shù)指標(biāo)</p><p> 信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號波頻率范圍:0~999
7、9HZ,分辨率為1HZ。正弦波輸出電壓(有效值)0.5~5V可調(diào),輸出直流偏移電壓范圍0~±3V可調(diào);方波±5V可調(diào),輸出直流偏移電壓范圍0~±3V可調(diào);三角波電壓幅值±4V。數(shù)碼管顯示頻率兩秒,對于超過9999HZ的,有溢出指示。</p><p> 3、總體方案選擇的論證</p><p> 電工電子電路的設(shè)計是一個分析問題、解決問題的過程。對方
8、案衡量的標(biāo)準(zhǔn)是:</p><p> ?。?)工作穩(wěn)定可靠,能達(dá)到課題要求的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),并留有一定的余量;</p><p> (2)電路簡單、功耗小、成本低;</p><p> (3)元器件品種少,貨源充足;</p><p> (4)易于生產(chǎn)、測試和維修。</p><p> 確定整個電路的總體結(jié)構(gòu):</p&g
9、t;<p> 由于所要求信號頻率較低所以我們選擇的正弦信號發(fā)生器為RC串并聯(lián)振蕩電路,而不是LC振蕩電路,此外方波發(fā)生器較矩形波發(fā)生器簡單,占空比為1:1,所以沒有采用反饋和電容的充放電作用。至于三角波發(fā)生器運(yùn)用了滯回比較器和積分電路原理來實(shí)現(xiàn)。</p><p> 經(jīng)過比較和查閱資料,我們發(fā)現(xiàn)555定時器在各個領(lǐng)域應(yīng)用很廣,只要外部配上適當(dāng)阻容元件,就可以方便的構(gòu)成脈沖產(chǎn)生和整形電路,于是決定采
10、用555定時器來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生秒信號和整形電路。</p><p> 顯示這一塊我們采用CD40110芯片,它具有加減計數(shù),計數(shù)器狀態(tài)鎖存,七段顯示譯碼功能,比74LS138簡單,且只有一個輸入端,這在設(shè)計上帶來很大的方便。也便于搭接電路。</p><p> 整個電路可以分為三大部分:波形發(fā)生電路,計數(shù)單元和譯碼顯示電路。正弦波和三角波經(jīng)過整形電路成為方波后送到送到設(shè)計的整體電路,就可對信號波
11、進(jìn)行計數(shù)顯示。對于方波,不需要經(jīng)過整形電路。</p><p> 4、單元電路的設(shè)計、參數(shù)計算和元器件的選擇</p><p><b> 一、正弦波發(fā)生電路</b></p><p> 其中,R401和R402由滑動變阻器代替,調(diào)節(jié)阻值可以改變信號波的頻率;改變R404和R412可以改變正弦波的幅值,而改變R409的值可以改變輸出直流偏移電壓。
12、根據(jù)知道老師發(fā)的器材,R401和R402為100千歐姆的變阻器,R409為50千歐姆的變阻器。</p><p> 二、方波和三角波發(fā)生電路</p><p> 如圖所示,方波的的幅值是6V,調(diào)節(jié)R504可以改變頻率,方波經(jīng)過右邊的積分電路就產(chǎn)生了相應(yīng)的三角波。其中R504為50千歐姆的變阻器。</p><p><b> 三、整形電路</b>
13、</p><p> 由555定時器構(gòu)成的波形整形電路,其中5腳經(jīng)電容接地,其中3號腳轉(zhuǎn)換輸出的波形。</p><p><b> 四、秒信號發(fā)生器</b></p><p> 由555定時器構(gòu)成的秒信號發(fā)生器,可以產(chǎn)生周期1S的信號,通過調(diào)節(jié)RP1滑動變阻器來調(diào)節(jié)輸出的秒信號占空比,以實(shí)現(xiàn)正確觸發(fā)顯示管計數(shù),其中LED作為秒信號顯示作用,3號
14、腳經(jīng)過非門輸出秒信號。</p><p><b> 五、頻率計數(shù)單元</b></p><p> 作用主要是通過進(jìn)入CC4017的秒信號和來自脈沖整形電路輸出的被測信號來實(shí)現(xiàn)對芯片CD40110使能作用,控制它的計數(shù)功能,及復(fù)位作用。使顯示器顯示當(dāng)前被測信號頻率。還有就是如第五頁所示的譯碼顯示電路部分。</p><p> 六、±12
15、V穩(wěn)壓電源電路</p><p> 七、控制單元和譯碼顯示電路</p><p><b> 八、參數(shù)計算</b></p><p> 輸出正弦波頻率計算公式為f=其中R= R401= R402,C為兩電容并聯(lián)值,若要求頻率為1KHZ,則要求R為0.8千歐姆。起振條件為R404>2R411, R404, 2R411引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋可以提高
16、放大倍數(shù)穩(wěn)定性和改善輸出電路波形。</p><p> 穩(wěn)壓管的參數(shù)大小就是方波的幅值大小。</p><p><b> 5、組裝與調(diào)試</b></p><p><b> 一、使用的儀器儀</b></p><p> 示波器:CS4125</p><p> 直流電源:D
17、F1731SC2AT</p><p><b> 萬用表:UT55</b></p><p><b> 鉗子、導(dǎo)線、面包板</b></p><p> 二、單元電路的組裝調(diào)試</p><p> 1)正弦、方波、三角波信號源</p><p> 開始先連接的是正弦信號源,可
18、是連接號以后,信號在示波器上顯示不出,于是我們把線路接到了第一個放大器的6引腳,還是沒有正弦信號,后來仔細(xì)檢查,發(fā)現(xiàn)時線路接觸不良,于是第一個放大器后面的信號解決了,可是第二個放大器后仍然沒有信號,在仔細(xì)檢查了幾個小時后,依然沒有查出錯誤,于是向同學(xué)求助,最后發(fā)現(xiàn)原因是多連接了一根線,將此線拔出,正弦信號完成。方波,三角波的信號源連接的比較順利,但是在第一次調(diào)節(jié)的時候,將接入放大器的電壓調(diào)錯,結(jié)果燒毀兩個芯片,在更換芯片后,方波和三角波
19、完成。</p><p> 以上由呂蔭同學(xué)負(fù)責(zé),我負(fù)責(zé)協(xié)助接線。</p><p><b> 2)整形電路</b></p><p> 還算比較順利就是有一個電容接觸不好,需要固定住才能正確進(jìn)行整波。</p><p><b> 3)顯示電路</b></p><p> 由于
20、顯示電路接線很多,所以費(fèi)的時間也是最多的,開始的時候由于線太多不好觀察,測試時發(fā)現(xiàn)一個數(shù)碼管不亮,經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)它沒有接地。之后測試中發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管一直顯示“0000”,后來經(jīng)過仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)一個二極管接反,并且另一個二極管的型號不對,經(jīng)過再三的檢查譯碼電路確認(rèn)無誤可以正常顯示了。用信號發(fā)生器檢測信號并且通過變阻器調(diào)節(jié)輸出的數(shù)字無誤。</p><p><b> 4)整體電路</b></p&g
21、t;<p> 開始調(diào)節(jié)波形發(fā)生器的時候調(diào)節(jié)頻率比較棘手因?yàn)樾枰瑫r調(diào)節(jié)兩個變壓器才能輸出不失真的波形,經(jīng)過在其他組的同學(xué)幫助下調(diào)節(jié)好了,當(dāng)我們調(diào)好波形發(fā)生電路之后準(zhǔn)備將其與顯示電路相接工作,接通電源的時候發(fā)現(xiàn)有股焦味,接著之后就一聲響,我趕緊斷了電源,發(fā)現(xiàn)555和4011都很燙,于是我就接了同學(xué)的電路板測試芯片是否燒壞,結(jié)果發(fā)現(xiàn)555、4017、4011都被燒壞,40440芯片沒有受損,于是我向老師重新要了三個芯片,檢測
22、電路發(fā)現(xiàn)一根應(yīng)該接地的線接到了負(fù)12V電壓上,本來應(yīng)該是12V的電壓一下子變成了24V所以燒掉了芯片。之后發(fā)現(xiàn)在調(diào)試中數(shù)碼管最低只能調(diào)成2000左右于是把與其串聯(lián)的電阻換成一更小一點(diǎn)的。我們經(jīng)過調(diào)節(jié)將頻率顯示值與實(shí)際值調(diào)成相等,只有三角波的時候顯示值有點(diǎn)偏差,但誤差也不大,經(jīng)過漫長的兩天大街連線終于完成了。</p><p> 6、所設(shè)計的電路的特點(diǎn)及不足</p><p> 本電路實(shí)現(xiàn)了
23、快速頻率變換,具有低相位噪聲以及所有方法中最高的工作頻率,但由于采用大量的倍頻、分頻、混頻和濾波環(huán)節(jié),導(dǎo)致直接頻率合成器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、成本高,而且容易產(chǎn)生過多的雜散分量,難以達(dá)到較高的頻譜純度。</p><p> 7、所用元器件的編號列表</p><p><b> 8、參考文獻(xiàn)</b></p><p> 西北工業(yè)大學(xué)出版社。王斌編
24、。模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計,2006</p><p> 哈爾濱工程大學(xué)出版社。李萬臣主編。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 設(shè)計 仿真 編程與實(shí)踐,2005</p><p> 高等教育出版社。馮明昌主編。模擬集成電路系統(tǒng)。2006</p><p> 高等教育出版社。清華大學(xué)電子學(xué)教研組編。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程.第3版。2006</p><p>&
25、lt;b> 9收獲、體會和建議</b></p><p> 這次的電工電子課程設(shè)計讓我學(xué)到了很多知識。</p><p> 在設(shè)計電路的階段,開始我上網(wǎng)查閱了不少相關(guān)資料,并且重新復(fù)習(xí)了數(shù)電與模電,并且到圖書館借閱了許多資料也閱讀了不少相關(guān)設(shè)計的技巧,結(jié)合了老師給我們的參考電路圖,使用EWB軟件進(jìn)行仿真,確定了最后使用的方案。</p><p>
26、 在電路的組裝調(diào)試階段,我們才真正了解到困難。既要將電路板弄得美觀又要合理并與檢測,這次課程設(shè)計不僅鍛煉了獨(dú)自思考能力并且還鍛煉我的動手能力,經(jīng)歷了一次又一次的失敗,接受一次次的教訓(xùn),不停的修正電路,從這個過程中,我學(xué)到了很多!</p><p> 第一,從專業(yè)方面讓我們最模電和數(shù)電的只是進(jìn)一步得到了強(qiáng)化,重新溫習(xí)了其中的原理,讓我們充分的利用所學(xué)知識開完成一個具有一定功能的器件,這對我們在日后無論是學(xué)習(xí)與研究還
27、是科研創(chuàng)新提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)</p><p> 第二,從生活方面教會了我要細(xì)心地娶處理問題,在這個課程設(shè)計期,我充分意識到自己東后能力太差,連接的電路有問題是不能第一時間發(fā)現(xiàn),無法把所學(xué)的只是能夠活學(xué)活用</p><p> 第三,經(jīng)過這個課程設(shè)計,讓磨練了我的意志,在兩題昂中都是不停的檢查錯誤,從失敗中站起來。</p><p> 我認(rèn)為此次課程設(shè)計真的很能鍛煉人
28、,希望以后多給我們這些機(jī)會來提高自己!</p><p><b> 附錄</b></p><p><b> 芯片引腳圖</b></p><p><b> OP07:</b></p><p><b> CD4011: </b></p>&
29、lt;p><b> 說明:</b></p><p> 一、110------十進(jìn)制加減計數(shù)器/鎖存/七段</p><p> 40110 為十進(jìn)制可逆計數(shù)器/鎖存器/譯碼器/驅(qū)動器,具有加減計數(shù),計數(shù)器狀態(tài)鎖存,七段顯示譯碼輸出等功能。</p><p> 40110 有2 個計數(shù)時鐘輸入端CPU 和CPD 分別用作加計數(shù)時鐘輸入和減
30、計數(shù)時鐘輸入。由于電路內(nèi)部有一個時鐘信號預(yù)處理邏輯,因此當(dāng)一個時鐘輸入端計數(shù)工作時,另一個時鐘輸入端可以是任意狀態(tài)。</p><p> 40110 的進(jìn)位輸出CO 和借位輸出BO 一般為高電平,當(dāng)計數(shù)器從0~9 時,BO 輸出負(fù)脈沖;從9~0 時CO 輸出負(fù)脈沖。在多片級聯(lián)時,只需要將CO 和BO分別接至下級40110 的CPU 和CPD 端,就可組成多位計數(shù)器。</p><p><
31、;b> 引出端符號:</b></p><p><b> BO 借位輸出端</b></p><p><b> CO 進(jìn)位輸出端</b></p><p> CPD 減計數(shù)器時鐘輸入端</p><p> CPU 加計數(shù)器時鐘輸入端</p><p><
32、;b> CR 清除端</b></p><p><b> /CT 計數(shù)允許端</b></p><p> /LE 鎖存器預(yù)置端</p><p><b> VDD 正電源</b></p><p><b> Vss 地</b></p><
33、p> Ya~6g 鎖存譯碼輸出端</p><p> CC4017------十進(jìn)制計數(shù)器/脈沖分配器</p><p><b> 簡要說明:</b></p><p> CC4017 是5 位Johnson 計數(shù)器,具有10 個譯碼輸出,CP,CR,INH 輸入端。</p><p> 時鐘輸入端的斯密特觸發(fā)器
34、具有脈沖整形功能,對輸入時鐘脈沖上升和下降時間無</p><p> 限制,INH 為低電平時,計數(shù)器在時鐘上升沿計數(shù);反之計數(shù)功能無效。CR 為高</p><p> 電平時,計數(shù)器清零。Johnson 計數(shù)器提供了快速操作,2 輸入譯碼選通和無毛刺譯</p><p> 碼輸出,防鎖選通,保證了正確的計數(shù)順序。譯碼輸出一般為低電平,只有在對應(yīng)</p>
35、<p> 時鐘周期內(nèi)保持高電平。</p><p> CC4017 提供了16 引線多層陶瓷雙列直插(D)、熔封陶瓷雙列直插(J)、塑料</p><p> 雙列直插(P)和陶瓷片狀載體(C)4 種封裝形式。</p><p><b> 引出端符號</b></p><p> CO 進(jìn)位脈沖輸出端<
36、/p><p><b> CP 時鐘輸入端</b></p><p><b> CR 清除端</b></p><p><b> INH 禁止端</b></p><p> Q0-Q9 計數(shù)脈沖輸出端</p><p><b> VDD 正電源&l
37、t;/b></p><p><b> EWB仿真:</b></p><p><b> 正弦波發(fā)生電路</b></p><p> 2)方波和三角波電路</p><p><b> 3)整形電路</b></p><p><b> 4)
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