電子掃描多路交流電壓信號切換畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計說明書</b></p><p>　　設(shè)計(論文)題目:電子掃描多路交流電壓信號切換</p><p>　　_ 電路設(shè)計 __ _</p><p>　　專 業(yè):_______ 應(yīng)用電子技術(shù) _____ _____</p><p

2、>　　班 級:________ _應(yīng)電07-1班__ _____</p><p>　　學(xué) 號:______ ____ ______ </p><p>　　姓 名:______ ___ _______</p><p>　　指導(dǎo)教師:__ _______</p><p>　　二00九年十二

3、月五日</p><p>　　信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書</p><p>　　備注：任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，一式二份。其中學(xué)生一份，指導(dǎo)教師一份。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p>　　第1章 緒

4、 論2</p><p>　　1.1 本課題設(shè)計的意義2</p><p>　　1.2 本課題設(shè)計的基本要求2</p><p>　　1.3 本課題設(shè)計的基本思路2</p><p>　　第2章 設(shè)計方案3</p><p>　　第3章 單元電路設(shè)計4</p><p>　　3.1 信號處理電路

5、的設(shè)計4</p><p>　　3.1.1 電路結(jié)構(gòu)及原理4</p><p>　　3.1.2 元器件介紹4</p><p>　　3.2 計數(shù)器設(shè)計6</p><p>　　3.2.1 電路結(jié)構(gòu)及原理6</p><p>　　3.2.2 元器件介紹6</p><p>　　3.3 脈沖振蕩器設(shè)

6、計6</p><p>　　3.2.1 電路結(jié)構(gòu)及原理8</p><p>　　3.2.2 555定時器介紹8</p><p>　　第4章 整機工作原理10</p><p><b>　　總 結(jié)12</b></p><p><b>　　致 謝13</b></p

7、><p><b>　　參考文獻14</b></p><p>　　附錄 整機原理圖15</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本課題所設(shè)計的是一個電子掃描多路交流電壓信號切換電路設(shè)計，其作用是同時輸入四路數(shù)字信號，經(jīng)電子掃描切換、放大后輸出，可以同時測量四路信號，多路信號同

8、時的測量不僅節(jié)約了時間，而且還節(jié)約了資源，大大的提高了人們的工作效益。</p><p>　　關(guān)鍵詞 電子掃描；信號切換；信號放大</p><p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p>　　1.1 本課題設(shè)計的意義</p><p>　　人類的知識許多是依靠測量得到的。在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，許多新的發(fā)現(xiàn)、新的發(fā)

9、明往往是以測量技術(shù)的發(fā)展為基礎(chǔ)的，測量技術(shù)的發(fā)展推動著科學(xué)技術(shù)的前進。在生產(chǎn)活動中，新的工藝、新的設(shè)備的產(chǎn)生也依賴于測量技術(shù)的發(fā)展水平，而且可靠的測量技術(shù)對于生產(chǎn)過程自動化、設(shè)備的安全以及經(jīng)濟運行都是不可少的先決條件。無論是在科學(xué)實驗中還是在生產(chǎn)過程中，一旦離開了測量，必然會給工作帶來巨大的盲目性。只有通過可靠的測量，然后正確地判斷測量結(jié)果，才有可能進一步解決自然科學(xué)和工程技術(shù)上提出的問題。 </p><p>　

10、　在一個規(guī)模較大的系統(tǒng)中，常常有幾個，幾十個甚至更多的被測參數(shù)，要測量每路電路的信號，一個一個的測量很麻煩，本設(shè)計就是針對以上有待解決的問題，在以結(jié)合實際、強調(diào)實用、工作可靠等為設(shè)計原則，提出的設(shè)計方案。 </p><p>　　1.2 本課題設(shè)計的基本要求</p><p>　　本課題設(shè)計的基本要求是運用數(shù)字技術(shù)，實現(xiàn)對四路的（或以上）交流電壓輸入信號進行周期性地按順序切換，經(jīng)過同一個信號處

11、理電路（如放大等）處理后，再周期性地按對應(yīng)順序切換至后級各部分電路的輸入端，即分別輸出。</p><p>　　1.3 本課題設(shè)計的基本思路</p><p>　　本次設(shè)計的題目是電子掃描多路交流電壓信號切換電路設(shè)計，根據(jù)要求，主要是應(yīng)用74LS153數(shù)據(jù)選擇器來輸入四路數(shù)字信號，經(jīng)運放UA741放大后依次輸出，用74LS290來控制信號的依次輸入和輸出。</p><p&g

12、t;<b>　　第2章 設(shè)計方案</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計課題功能需求，電子掃描多路交流電壓信號切換電路系統(tǒng)包括輸入信號控制電路、信號處理電路、輸出信號控制電路等。但輸入信號和輸出信號控制電路由一個電路就能滿足要求。其整機電路結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。輸入信號、、、經(jīng)過集成運放放大后從依次輸出信號、、、，用計數(shù)器控制信號的依次切換，由脈沖振蕩器提供計數(shù)所需的時鐘信號。</p

13、><p>　　第3章 單元電路設(shè)計</p><p>　　3.1 信號處理電路的設(shè)計</p><p>　　3.1.1 電路結(jié)構(gòu)及原理</p><p>　　本部分主要由數(shù)據(jù)選擇器和集成運放組成。四路數(shù)字信號依次從數(shù)據(jù)選擇器輸入端輸入，經(jīng)集成運放放大后，再依次從數(shù)據(jù)選擇器輸出端輸出。電路原理如圖3-1所示。</p><p>　　

14、數(shù)據(jù)選擇器使能端和必須接地，1D01D3作為數(shù)據(jù)輸入端，2D02D3作為數(shù)據(jù)輸出端，作為數(shù)據(jù)輸出端，作為數(shù)據(jù)輸入端，地址端A0、A1用于實現(xiàn)輸入輸出數(shù)據(jù)的選擇。A1、A0的輸出狀態(tài)00、01、10、11分別控制選擇輸入數(shù)據(jù)Ui1-Ui4、和控制輸出數(shù)據(jù)UO1-UO4。顯然，任何時刻只有一路數(shù)據(jù)從1Y輸出，輸出的信號經(jīng)過ua741放大120倍，然后再由數(shù)據(jù)選擇器的端輸入，在依次從 2D02D3端輸出。</p><p&g

15、t;　　圖3-1 信號處理電路圖</p><p>　　3.1.2 元器件介紹</p><p>　　1．數(shù)據(jù)選擇器74LS153</p><p>　　74LS153是雙4選1數(shù)據(jù)選擇器，即一片74LS153中集成了兩個完全相同的4選1數(shù)據(jù)選擇器。74LS153的邏輯功能示意圖和外引腳圖如圖3-2所示。</p><p>　　圖中，～為4個數(shù)據(jù)輸入

16、端，為數(shù)據(jù)輸出端，、為兩個4選1的公共地址輸入端，為選通端（或稱使能端），低電平有效。</p><p>　　74LS153功能表如表3-13所示，當時，輸出，輸入數(shù)據(jù)被封鎖；當時，數(shù)據(jù)選擇器正常工作，</p><p>　　2．集成運算放大器UA741</p><p>　　UA741為集成運算放大器，其管腳圖如圖3-3所示，它的應(yīng)用電路如圖3-4所示。</p&g

17、t;<p>　　圖3-3 UA741管腳圖 圖3-4 UA741應(yīng)用電路圖</p><p>　　3.2 計數(shù)器的設(shè)計</p><p>　　3.2.1 電路結(jié)構(gòu)及原理</p><p>　　本設(shè)計中使用計數(shù)器是為74LS153地址端A1、A0輸及數(shù)據(jù)選擇控制信號00、01、10、11。為產(chǎn)生該信號，可用計數(shù)器來實現(xiàn)。</

18、p><p>　　電路設(shè)計可使用74LS290十進制計數(shù)器來實現(xiàn)4進制計數(shù)器，以產(chǎn)00、01、10、11計數(shù)脈沖，電路如圖3-5所示。</p><p>　　圖3-5 計數(shù)器電路原理圖</p><p>　　3.2.2 元器件介紹</p><p>　　74LS290是集成異步二－五－十進制計數(shù)器，其結(jié)構(gòu)框圖和邏輯功能示意圖分別如下圖3-6（a）和圖3-

19、6（b）所示。</p><p>　　圖3-6 74LS290結(jié)構(gòu)框圖和邏輯功能示</p><p><b>　　其邏輯功能為：</b></p><p>　?。?）異步置0功能（復(fù)位功能）</p><p>　　當R0＝R01·R02＝1，S9＝S91·S92＝0時，計數(shù)器置0，即Q3Q2Q1Q0＝0000

20、，因此R0端也稱異步置0端。</p><p>　?。?）異步置9功能（異步置數(shù)功能）</p><p>　　當R0＝R01·R02＝0，S9＝S91·S92＝1時，計數(shù)器置9，即Q3Q2Q1Q0＝1001，因此R9端也稱異步置9端。</p><p><b>　　（3）計數(shù)功能</b></p><p>　

21、　當R0＝0，S9＝0時，處于計數(shù)工作狀態(tài)：</p><p>　　計數(shù)脈沖由CP0端輸入，從Q0端輸出時，則構(gòu)成一位二進制計數(shù)器；</p><p>　　計數(shù)脈沖由CP1端輸入，輸出為Q3Q2Q1時，則構(gòu)成異步五進制計數(shù)器；</p><p>　　如將Q0端與CP1連接，計數(shù)脈沖由CP0端輸入，輸出為Q3Q2Q1Q0時，構(gòu)成8421碼異步十進制計數(shù)器；</p>

22、;<p>　　如將Q3端與CP0相連，計數(shù)脈沖由CP1端輸入，從高位到低位輸出為Q0Q3Q2Q1時，則構(gòu)成5421碼的異步十進制加法計數(shù)器。</p><p>　　表3-2為74LS290的功能表。</p><p>　　表3-274LS290功能表</p><p>　?。?）利用集成計數(shù)器的異步置0功能獲得任意N進制計數(shù)器</p><

23、p>　　3.3 脈沖振蕩器設(shè)計</p><p>　　3.3.1 電路結(jié)構(gòu)及原理</p><p>　　要使74LS290工作，必須給74LS290送及CP脈沖，CP脈沖可以由555定時器來產(chǎn)生，其電路結(jié)構(gòu)如圖3-7所示。</p><p>　　圖3-7 脈沖振蕩器原理圖</p><p>　　當接通電源后，電容C1被充電，uc上升。當uc上升

24、到時，電路被置為0狀態(tài)，輸出端uo=0，同時放大管VT導(dǎo)通。此后，電容C1通過R2和VT放電，使得uc下降。當uc下降到時，電路被置為1狀態(tài)，輸出端uo=1，放大管VT處于截止狀態(tài)。此后，電容C1被Vcc通過R1和R2充電，使uc上升，當上升到時，電路又發(fā)生翻轉(zhuǎn)。如此周而復(fù)始，電路便振蕩起來。振蕩器輸出脈沖uo的工作周期為</p><p>　　T≈0.7(R1+2R2)C1

25、 (3-1)</p><p>　　3.3.2 555定時器介紹</p><p>　　555電路是模擬電路和數(shù)字電路集成在一塊芯片上的中規(guī)模集成電路。它有TTL（又稱雙極型）和CMOS兩種類型，TTL型產(chǎn)品通常后3位用數(shù)字“555”表示，而CMOS型產(chǎn)品通常后4位用數(shù)字“7555”表示，故稱為555集成定時器。它們的功能和外形基本相同。</p><p&

26、gt;　　555定時器內(nèi)部由分壓器、比較器、基本RS觸發(fā)器和晶體管開關(guān)組成。由于比較器屬于模擬電路，觸發(fā)器屬于數(shù)字電路，所以555定時器通常稱為混合電路，其內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖如圖3-8（a）所示，管腳如圖3-8（b）所示。</p><p>　　555定時器為8腳雙排直插封裝（DIP），其各管腳的功能為：為觸發(fā)輸入端，低電平有效，為輸出端，為復(fù)位端，低電平有效，為電壓控制端，為閾值輸入端，為放電端，為電源電壓輸入端。<

27、;/p><p>　　（a）原理圖 （b）管腳圖</p><p>　　圖3-8 555定時器芯片</p><p>　　第4章 整機工作原理</p><p>　　根據(jù)第3章單元電路的設(shè)計，可得到如附錄所示的整機原理圖。本設(shè)計主要是利用74LS153為雙四選一的數(shù)據(jù)選擇器、ua741運算放大器、74L

28、S290計數(shù)器、555定時器來實現(xiàn)。整電路如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1 整機電路原理圖</p><p>　　74LS153為雙四選一數(shù)據(jù)選擇器，如表4-1所示：在第一個四選一數(shù)據(jù)選擇器的輸入端（6、5、4、3號管腳）依次輸入信號、、、，經(jīng)過放大器放大后依次從第二個四選一輸出端（10、11、12、13號引腳）輸出信號、、、。用計數(shù)器74LS290輸出00、01、10、11來

29、控制信號的依次切換，計數(shù)器74LS290所需的時鐘信號由555構(gòu)成的時基振蕩器產(chǎn)生。</p><p>　　由555構(gòu)成的時基振蕩器提供給74LS290脈沖信號時，假如雙計數(shù)器輸出為00時，在電路中可明顯的看出：計數(shù)器的輸出端就作為74LS153的輸入端即控制端輸入為00，這時，74LS153的6號引腳輸入一個信號時，由集成運放放大120倍后輸出然后再作為74LS153的10號引腳的輸出端，輸出信號為。由計數(shù)器74

30、LS290來控制信號的切換，依次輸入5號引腳、4號引腳、3號引腳，經(jīng)集成運放放大后依次由輸出11號引腳、12號引腳、13號引腳輸出。</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　通過為期十周的畢業(yè)設(shè)計，我深刻體會到了自己知識的匱乏。設(shè)計一個很簡單的電路，所要考慮的問題，要比考試的時候考慮的多得多。這樣，在很大程度上提高了我考慮問題的全面性。設(shè)計一

31、個電路，要考慮到它的前因后果，芯片的選擇。什么功能需要什么電路來實現(xiàn)。另外，還要考慮它的可行性，實用性等等。這樣，也提高了我的分析問題的能力。以前，我們學(xué)習(xí)的電路只是一個理論知識，通過這次實踐。使我的理論知識上升到了一個實踐的過程。同時在實踐中也加深了我們對理論知識的理解。</p><p>　　通過本次畢業(yè)設(shè)計不僅讓我們鞏固和加深了以前所學(xué)知識，同時也讓我們發(fā)現(xiàn)了自身的不足。學(xué)習(xí)不能只學(xué)表面的，很多知識是需要我們

32、深入了解的。學(xué)習(xí)也不能是一時的，知識的日新月異需要我們長期的堅持和日積月累。知識是博大精深的，由于電子技術(shù)的發(fā)展日新月異。且個人能力有限，設(shè)計中難免出現(xiàn)錯誤和不妥之處，懇請讀者批評指證。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在此要感謝***老師對我悉心的指導(dǎo)，感謝母校給我這樣的機會鍛煉。在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗

33、和自學(xué)，并向老師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設(shè)計過程中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中的探索的艱難和成功的喜悅。再次感謝不經(jīng)意間給了我很多靈感的人。謝謝你們使得我的學(xué)業(yè)能夠順利完成。</p><p>　　雖然這個項目還不是很完善，但

34、是在設(shè)計過程中所學(xué)到的東西是我最大收獲和財富，使我終身受益。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]編委會．《最新集成電路設(shè)計手冊》．北京:當代中國出版社，2004.4</p><p>　　[2]李哲英，駱麗.數(shù)字集成電路設(shè)計．北京:機械工業(yè)出版社，2002</p><p>　　[3]范

35、志忠．實用數(shù)字電子技術(shù)．北京:電子工業(yè)出版社，2003.2</p><p>　　[4]孫建平．數(shù)字電子技術(shù)．西安．西安電子科技大學(xué)大學(xué)出版社，2005.7</p><p>　　[5]鄭應(yīng)光．模擬電子線路．南京:東南大學(xué)出版社，2005.1</p><p>　　[6]王衛(wèi)平．電子工藝基礎(chǔ)．北京:電子工業(yè)出版社，1997</p><p>　　[7