數(shù)電課設(shè)報(bào)告

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1、電子技術(shù)綜合訓(xùn)練任務(wù)書8 2010 年 秋 季學(xué)期 學(xué) 生 姓 名 韋榮祥 學(xué) 號(hào) 08230108 專 業(yè) 方 向 電力電子與電力傳動(dòng) 班 級(jí) 電氣一班 題 目 名 稱 數(shù)控幅值三角波發(fā)生器制作 一、設(shè)計(jì)內(nèi)容及技術(shù)要求： 設(shè)計(jì)并制作一個(gè)三角波發(fā)生器， 基本要求如下： 1、能夠輸出頻率為100HZ-1KHZ的三角波信號(hào)； 2、輸出信號(hào)幅值范圍為1---5V，在該范圍內(nèi)將輸出信號(hào)的幅值分為8檔，檔位通過按鍵調(diào)節(jié)； 3、輸出信號(hào)幅值檔位通過LED顯示； 4、電源：220V/50HZ的工頻交流電供電； （注：直流電源

2、部分僅完成設(shè)計(jì)即可，不需制作，用實(shí)驗(yàn)室提供的穩(wěn)壓電源調(diào)試，但要求設(shè)計(jì)的直流電源能夠滿足電路要求） 5、按照以上技術(shù)要求設(shè)計(jì)電路，繪制電路圖，對(duì)設(shè)計(jì)的電路用Multisim或OrCAD/PspiceAD9.2進(jìn)行仿真，用萬用板焊接元器件，制作電路，完成調(diào)試、測(cè)試，撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。 發(fā)揮部分： 1、測(cè)量信號(hào)的頻率并指示； 2、其它恰當(dāng)?shù)墓δ堋? 二、提交成果： 1、設(shè)計(jì)報(bào)告 2、作品 3、電路原理圖：要求提交兩份，一份為CAD/EDA軟件繪制，另一份為手工繪制，圖紙大小自定，但要符合標(biāo)準(zhǔn)，電路圖繪制要規(guī)范。 三、設(shè)計(jì)進(jìn)度： 1、時(shí)間：三周 2、進(jìn)度安排： （1）第一

3、周 選題，熟悉題目，分析要求，查找資料，選擇方案，優(yōu)化方案，確定原理方框圖，單元電路設(shè)計(jì)，選擇元器件； （2）第二周 進(jìn)行電路仿真，確定電路原理圖，畫出電路原理圖，購買元器件，焊接電路； （3）第三周 電路調(diào)試，電路測(cè)試，繪制電路原理圖，完成設(shè)計(jì)報(bào)告，答辯。 指導(dǎo)教師簽字： 摘要 三角波主要用在CRT作顯示器件的掃描電路中.如示波器,顯像管,顯示器等.三角波的特點(diǎn)是電壓漸漸增大突然降到零.正好適合用于掃描電路中，所以三角波有很重要也很普遍的用途，設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該信號(hào)發(fā)生器所生成的三角波信號(hào)不僅斜波部分具有良好的性線,而且其頻率和幅值均可調(diào)。 關(guān)鍵詞：掃描電路

4、 文氏電橋 過零比較 積分電路 目錄 1 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求………………………………………………………… 1.1設(shè)計(jì)任務(wù)…………………………………………………………… 1.2設(shè)計(jì)要求…………………………………………………………… 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………………… 2.1方案設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 2.2方案選取…………………………………………………………… 2.3系統(tǒng)工作原理…………………………………………

5、…………… 3 單元電路設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 3.1直流穩(wěn)壓電路 ………………………………………………………… 3.2三角波產(chǎn)生電路………………………………………………………… 3.2.1正弦波產(chǎn)生電路……………………………………………… 3.2.2方波產(chǎn)生電路 …………… …………… …… ………… 3.2.3三角波產(chǎn)生電路……………………………………………… 3.3數(shù)字控制顯示電路………………………………………………………… 3.3.1顯示電路……………………………………………………

6、…… 3.2.2開關(guān)電路………………………………………………………… 4 系統(tǒng)仿真…………………………………………………………………… 5 電路安裝、調(diào)試與測(cè)試…………………………………………………… 5.1電路安裝……………………………………………………………… 5.1.1元器件布局…………………………………………………… 5.1.2焊接……………………………………………………………… 5.2電路調(diào)試……………………………………………………………… 5.3系統(tǒng)功能及性能測(cè)試…………………………………………………

7、 5.3.1測(cè)試方法設(shè)計(jì)…………………………………………………… 5.3.2測(cè)試結(jié)果及分析………………………………………………… 6總結(jié)…………………………………………………………………………… 7附錄…………………………………………………………………………… 1.設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 1.1設(shè)計(jì)任務(wù) 根據(jù)所學(xué)知識(shí)以及通過操作multisim仿真軟件來設(shè)計(jì)三角波發(fā)生電路，并進(jìn)行仿真，然后購買器件進(jìn)行焊接及調(diào)試。 1.2設(shè)計(jì)要求 1、輸出三角波信號(hào)頻率為100HZ-1000HZ； 2、輸出信號(hào)幅值范圍為1---5V，在該范圍內(nèi)將輸出信號(hào)的幅值分為8檔，檔位通過按

8、鍵調(diào)節(jié)； 3、輸出信號(hào)幅值檔位通過LED顯示； 4、三角波發(fā)生器用220V/50HZ的工頻交流電供電。（直流電源部分僅完成設(shè)計(jì)即可，不需制作，用實(shí)驗(yàn)室穩(wěn)壓電源調(diào)試） 2.系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.1方案設(shè)計(jì) 能夠同時(shí)產(chǎn)生方波、三角波的電路形式很多，常見實(shí)現(xiàn)方法有以下幾種：由555定時(shí)器或單穩(wěn)態(tài)電路產(chǎn)生方波，然后將方波送入積分電路得到三角波，構(gòu)成方波——三角波發(fā)生電路；有施密特觸發(fā)器和積分電路構(gòu)成產(chǎn)生方波——三角波發(fā)生電路；有多諧振蕩產(chǎn)生方波在產(chǎn)生三角波；由正弦波發(fā)生器（如文氏電橋振蕩器）產(chǎn)生正弦波，然后將正弦波送入過零比較器得到方波，再將

9、方波積分得到三角波，由此構(gòu)成方波三角波發(fā)生電路由此構(gòu)成方波三角波發(fā)生電路；由單片函數(shù)發(fā)生器（如ICL8030）構(gòu)成方波——三角波發(fā)生電路；用DDS（Direct Digital Synthesizer直接數(shù)字頻率合成技術(shù)）技術(shù)產(chǎn)生方波、三角波等等。 2.2方案選取 方案一： 圖1方波三角波發(fā)生電路 此方案是利用多諧振蕩電路產(chǎn)生方波，再用積分電路產(chǎn)生三角波。 T=（Rf1+Rf2）C㏑(1+2R3／R2) 但由于設(shè)計(jì)要求三角波要能調(diào)頻，且占空比為一比一,所以此方案在調(diào)頻的時(shí)候會(huì)引起占空比的變化，顧此方案不是最佳方案。 方案二： 圖2 該方案與其他方案不同的是輸出譯碼電

10、路采用A/D轉(zhuǎn)換器，將輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，幅值分為八個(gè)檔位用譯碼器輸出，但是模數(shù)轉(zhuǎn)換器的造價(jià)過高，使得制造成本過高，而且模數(shù)轉(zhuǎn)換器的本事參數(shù)先限定了他的工作準(zhǔn)確性，從而不能很好的實(shí)現(xiàn)所要求的功能。 方案三： 數(shù)字控制和顯示電路 圖3 波形發(fā)生電路： 圖4 從電路所提供的幅值造價(jià)以及性能等條件綜合來看，方案三最為合適，波形產(chǎn)生電路產(chǎn)生符合要求的100HZ-1KH為5V的波形，譯碼顯示電路通過脈沖信號(hào)來控

11、制檔位輸出，這兩部分通過一個(gè)CD4051連接，進(jìn)行輸出信號(hào)的選擇，這里波形的選擇運(yùn)用了電阻分壓的工作原理，通過CD4051進(jìn)行選擇。 CD4051相當(dāng)于一個(gè)單刀八擲開關(guān)，開關(guān)接通哪一通道，由輸入的3位地址碼ABC來決定。“INH”是禁止端，當(dāng)“INH”=1時(shí)，各通道均不接通。此外，CD4051還設(shè)有另外一個(gè)電源端VEE，以作為電平位移時(shí)使用，從而使得通常在單組電源供電條件下工作的CMOS數(shù)字信號(hào)能直接控制這種多路開關(guān)，并使這種多路開關(guān)可傳輸峰－峰值達(dá)15V的交流信號(hào)。例如，若模擬開關(guān)的供電電源VDD=＋5V，VSS=0V，當(dāng)VEE=－5V時(shí)，只要對(duì)此模擬開關(guān)施加0～5V的數(shù)字控制信號(hào)，就可控制

12、幅度范圍為－5V～＋5V的模擬信號(hào)。通過分析 2.3系統(tǒng)工作原理 先讓RC電路產(chǎn)生自激振蕩產(chǎn)生正弦波，再將正弦波通入過零比較器產(chǎn)生方波，然后在將三角波輸入積分電路產(chǎn)生三角波。三角波幅值的控制在正弦波上控制，幅值用電阻分壓的方法在三角波輸出端控制，控制部分用按鍵控制74LS160的觸發(fā)脈沖來進(jìn)行計(jì)數(shù)在經(jīng)過模擬開關(guān)進(jìn)行通路的選擇，顯示部分用譯碼器及顯示驅(qū)動(dòng)電路和LED燈顯示不同檔位。 原理方框圖： 方波 過零比較器 正弦波 文氏電橋 滑動(dòng)變阻器 積分電路 CD4051 74LS160 脈沖 幅值可控三角

13、波 74LS48 LED燈顯示 3單元電路的設(shè)計(jì) 3.1直流穩(wěn)壓電路 1，基本要求 要求設(shè)計(jì)制作一個(gè)多路輸出直流穩(wěn)壓電源，可將220V/50HZ交流電轉(zhuǎn)換為多路直流穩(wěn)壓輸出：+12V/1A，-12V/1A，+5V/1A，-5V/1A的電源。 2，基本原理與設(shè)計(jì)思路： 直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器T、整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成，基本框圖如下。 （1）電源變壓器T的作用是將電網(wǎng)220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓Ui。變壓器副邊與原邊的功率比為P2/ P1=η，式中η是變壓器的效率。 （2）整流濾波電路：

14、整流電路將交流電壓U1變換成脈動(dòng)的直流電壓。再經(jīng)濾波電路濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓U1。常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等。 電路圖： （3）穩(wěn)壓電路：按設(shè)計(jì)要求，所需的電源為12v和5v,因此穩(wěn)壓電路用7805和7812來獲取所需的電壓。 （4）總的原理圖： 設(shè)二次側(cè)電壓為V2,輸出電壓為V0，則V2=1.2V0，整流二極管的容許通過電流為2A到3A。 將以上7805換成7812得12V的穩(wěn)壓電源。 3.2三角波產(chǎn)生電路 3.2.1正弦波產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)與產(chǎn)生 圖5 正弦電路產(chǎn)生電路

15、仿真波形： RC橋式振蕩由放大電路和選頻電路兩部分組成，其選頻特性如下： 令R=R4=R1 C1=C2=C Z1=R+1sC=1+sCRsC Z2=R1sCR+1sC=R1+sCR 反饋系數(shù) Fv=z2z1+z2 當(dāng)w0=1RC, 則上式變?yōu)? Fv=13+j(ww0-wow) 由此可得選頻網(wǎng)絡(luò)的幅頻響應(yīng) Fv=19+ww0-w0w(ww0-w0w) ＆=-tan-1(ww0-w0w)3 由上知 當(dāng) w=w0=1RC時(shí) f=f0=12∏RC

16、 知調(diào)R就可以調(diào)節(jié)正弦波的頻率，取C=10nf,在滿足涉及面要求的情況下由計(jì)算的人R的變化范圍為16Kohm-160Kohm。當(dāng)AV=1+R11R2稍大于或等于3時(shí)才能夠達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)所以R11 取5Kohm,R4取2.5Kohm。 3.2.2方波電路的產(chǎn)生 圖6方波產(chǎn)生及穩(wěn)壓電路 仿真波形： 方波由過零比較器產(chǎn)生，在輸出端加穩(wěn)壓二極管會(huì)有很大電流，所以在二極管前面加較大的限流電阻然后將5V的電壓送入后一級(jí)的輸入端。 3.2.3三角波電路的產(chǎn)生

17、 圖7三角波產(chǎn)生電路 仿真波形: 三角波有方波通過積分電路產(chǎn)生，設(shè)輸入為v1，輸入為v0的他們之間的關(guān)系為 v0=－1CR6v1R10R10+1WCdt 這里積分時(shí)間為正弦波的周期選固定的周期值取一定的電容經(jīng)計(jì)算可以得出固定的輸出值；去前面滑動(dòng)變阻器的阻止為50K?,C3=330nf,R10=10K?要是輸出電壓為5V，帶入上式得R6=2.5K? 3.3數(shù)字控制顯示電路 3.3.1顯示電路

18、圖8 顯示電路 顯示電路是通過脈沖控制74LS160計(jì)數(shù)，把他接成8進(jìn)制給一次脈沖計(jì)數(shù)一次，然后在經(jīng)過譯碼器的驅(qū)動(dòng)，在LED燈上顯示檔位。 3.3.2開關(guān)電路 開關(guān)電路由CD4051控制，由于multisim軟件庫中無CD4051，用74HC273代替，但無法仿真！ 4系統(tǒng)仿真 總電路圖：圖9 仿真波形：圖中每格為2V ( 1) (2) (3) (4) (5) (6)

19、 (7) （8） 5電路安裝、調(diào)試與測(cè)試 5.1電路安裝 5.1.1元器件布局 三大模塊：第一模塊是RC振蕩電路產(chǎn)生正弦波，滯回電壓比較器產(chǎn)生方波，積分電路產(chǎn)生三角波；第二模塊為由cd4051構(gòu)成的開關(guān)電路；第三模塊為由74ls160、74ls148、及非門構(gòu)成的數(shù)字信號(hào)發(fā)生部分。 5.1.2 焊接 對(duì)焊接點(diǎn)的基本要求： 1、焊點(diǎn)要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，保證被焊件在受振動(dòng)或沖擊時(shí)不致脫落、松動(dòng)。不能用過多焊料堆積，這樣容易造成虛焊、焊點(diǎn)與焊點(diǎn)的短路。 2、焊接可靠，具有良好導(dǎo)電性，必須防止虛焊。虛焊是指焊料與被焊件

20、表面沒有形成合金結(jié)構(gòu)。只是簡單地依附在被焊金屬表面上。 3、焊點(diǎn)表面要光滑、清潔，焊點(diǎn)表面應(yīng)有良好光澤，不應(yīng)有毛刺、空隙，無污垢，尤其是焊劑的有害殘留物質(zhì)，要選擇合適的焊料與焊劑。 手工焊接的基本操作方法 1焊前準(zhǔn)備 準(zhǔn)備好電烙鐵以及鑷子、剪刀、斜口鉗、尖嘴鉗、焊料、焊劑等工具，將電烙鐵及焊件搪錫，左手握焊料，右手握電烙鐵，保持隨時(shí)可焊狀態(tài)。 2用烙鐵加熱備焊件。 3送入焊料，熔化適量焊料。 4移開焊料。 5當(dāng)焊料流動(dòng)覆蓋焊接點(diǎn)，迅速移開電烙鐵。 掌握好焊接的溫度和時(shí)間。在焊接時(shí)，要有足夠的熱量和溫度。如溫度過低，焊錫流動(dòng)性差，很容易凝固，形成虛焊；如溫度過高，將使焊錫流淌，

21、焊點(diǎn)不易存錫，焊劑分解速度加快，使金屬表面加速氧化，并導(dǎo)致印制電路板上的焊盤脫落。尤其在使用天然松香作助焊劑時(shí)，錫焊溫度過高，很易氧化脫皮而產(chǎn)生炭化，造成虛焊。 拆焊的方法: 在調(diào)試、維修過程中，或由于焊接錯(cuò)誤對(duì)元器件進(jìn)行更換時(shí)就需拆焊。拆焊方法不當(dāng)，往往會(huì)造成元器件的損壞、印制導(dǎo)線的斷裂或焊盤的脫落。良好的拆焊技術(shù)，能保證調(diào)試、維修工作順利進(jìn)行，避免由于更換器件不得法而增加產(chǎn)品故障率。 通過電路設(shè)計(jì)圖。我們就可以購買器件進(jìn)行安裝焊接，安裝時(shí)先將各模塊器件放上電路板進(jìn)行合理分配。分配好后，按照各模塊分別連接和檢驗(yàn)，待各模塊連接好后再總體連在一起。焊接時(shí)要注意先接器件的引腳再接其他導(dǎo)

22、線，準(zhǔn)確按照設(shè)計(jì)圖連接，千萬不能接錯(cuò)，更不能短路。 焊接注意事項(xiàng)： 待鍍面應(yīng)該保持清潔。 溫度要足夠。 要使用有效的焊劑。 要注意焊烙鐵的安全使用。 謹(jǐn)防焊接短路。 在焊接過程中要理清接線，必要時(shí)做標(biāo)記。 元器件引線成型注意事項(xiàng)： 所有元器件引線均不得從根部彎曲。 彎曲一般不要成死角，圓弧半徑應(yīng)大于直徑的1倍到2倍。 要盡量將有字符的元器件面置于容易觀察的位置。 元器件插裝注意事項(xiàng)： 貼板與懸空插裝。 安裝應(yīng)注意元器件字符標(biāo)記方向一致，容易讀出。 安裝時(shí)不要用手直接碰元器件引線和印刷板上銅箔。 插裝后為了固定可對(duì)引線進(jìn)行彎折處理。 焊接步驟：1，

23、準(zhǔn)備施焊 2，加熱焊件 3，融化焊料 移開焊錫 5，移開烙鐵 焊前處理： 減去多余引線，注意不要對(duì)焊點(diǎn)施加剪切力以外的其它力。 檢查印制板上所有元器件引線焊點(diǎn)，修補(bǔ)缺陷。 根據(jù)工藝要求選擇清潔液清洗印制板。一般使用松香焊劑的 印刷版不用清洗。 5.2電路調(diào)試 利用5V電源進(jìn)行調(diào)試，將電路板和電源箱正確接線，確保線沒接反，輸出端可與示波器相連進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試是也按每個(gè)小模塊進(jìn)行檢測(cè)。若出現(xiàn)結(jié)果失真，依據(jù)理論知識(shí)調(diào)整參數(shù)即可；若連結(jié)果都不出現(xiàn)，則要按模塊逐個(gè)檢查電路：首先檢查接線是否有誤，再檢查是否有短路或虛焊的地方，可用萬用表或發(fā)光二極管（看二極管是否亮或亮度變化）進(jìn)行檢測(cè)。不

24、斷調(diào)試，直到成功為止。 調(diào)試中遇到的問題 ： 正弦波產(chǎn)生電路失真：經(jīng)分析得知是反饋電阻大了，文氏振蕩電路要求振蕩穩(wěn)定時(shí)滿足 Rf ，但由于起振時(shí)要求 Rf ，所以即要使電路振蕩，又要保證在振蕩穩(wěn)定時(shí)Rf不會(huì)比2R大太多。 電路焊接完成后的調(diào)試中，波形產(chǎn)生部分出現(xiàn)的問題主要是實(shí)際的結(jié)果并不能像仿真結(jié)果一樣完美，主要是器件的參數(shù)性能以及周圍環(huán)境問題導(dǎo)致，而且示波器上的顯示出現(xiàn)了跳躍以及毛刺等現(xiàn)象，有時(shí)還會(huì)伴有幅值以及頻率的無規(guī)則變化，這應(yīng)該主要是由于示波器本身工作精度以及電路焊接問題導(dǎo)致的干擾，特別是電容 、電阻等器件的連接不牢固以及器件本身參數(shù)性能。 對(duì)于譯碼顯示電路部

25、分，首先就是數(shù)碼管的上拉電阻問題，上面已經(jīng)闡述并且找到解決方法，其次就是在給74LS160脈沖信號(hào)時(shí)，由于器件原因，所給脈沖信號(hào)質(zhì)量不是很好，所以導(dǎo)致數(shù)碼顯示會(huì)出現(xiàn)跳躍情況，比如，會(huì)出現(xiàn)從“1”跳躍到“4”，從“5”、跳躍到“2”等等。為了解決這個(gè)問題，所以此處還有待改進(jìn)。 5.3系統(tǒng)功能及性能測(cè)試 5.3.1測(cè)試方法設(shè)計(jì) 當(dāng)電源接通后，模擬電路信號(hào)發(fā)生部分開始工作產(chǎn)生三角波，通過數(shù)字電路按鍵開關(guān)給741s160一個(gè)觸發(fā)脈沖，產(chǎn)生輸出信號(hào)0000，驅(qū)動(dòng)CD4051使I0通道導(dǎo)通此時(shí)輸出最小幅值的三角波，繼續(xù)加觸發(fā)脈沖輸出0001，驅(qū)動(dòng)I1通道導(dǎo)通……當(dāng)741s160 輸出信號(hào)為1

26、000時(shí)，由非門返回輸入端使74LS160 清零。至此cd4051的八個(gè)通道個(gè)導(dǎo)通一次，輸出八個(gè)檔位幅值的三角波。 5.3.2測(cè)試結(jié)果及分析 經(jīng)測(cè)試在低檔位時(shí)三角波失真程度較大，可調(diào)節(jié)分壓電阻及積分電路電容進(jìn)行協(xié)調(diào)改進(jìn)。 6.總結(jié) 1、74ls160可以轉(zhuǎn)變?yōu)槭M(jìn)制以內(nèi)的任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 2、八路模擬開關(guān)可以只選擇其中的部分通道輸出需要的信號(hào)。 3、實(shí)踐永遠(yuǎn)是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，這次課設(shè)充分證明了這一點(diǎn)，通過實(shí)際動(dòng)手操作，我不僅加深了對(duì)課本知識(shí)的理解更學(xué)會(huì)了知識(shí)的應(yīng)用。 4、這次訓(xùn)練是我第一次系統(tǒng)的體會(huì)從動(dòng)手查資料、設(shè)計(jì)電路到仿真再到購買器件焊接電路的全過程，感覺收獲很大。同時(shí)

27、也感受的到了隊(duì)友之間相互協(xié)作的默契，每當(dāng)問題快得到?jīng)Q時(shí)心情特別緊張，遇到問題時(shí)隊(duì)友一起探討，在我們地不斷努力、不斷探索、不斷改進(jìn)下終于將電路設(shè)計(jì)好并且調(diào)試成功，團(tuán)結(jié)就是力量，相互協(xié)作分工明確才能提高工作效率，而且我們組是比較早焊接和調(diào)試成功的，感覺很有成就感！其實(shí)在剛拿到訓(xùn)練設(shè)計(jì)題目時(shí)感覺很茫然，無從下手，只有設(shè)計(jì)要求，沒有資料、沒有工具材料，一切都是從零開始！我們只能分工進(jìn)行，上網(wǎng)查找資料以及查閱相關(guān)書籍并結(jié)合課本所學(xué)知識(shí)，最后進(jìn)行設(shè)計(jì)探討并且利用Multisim進(jìn)行仿真，如果沒有Multisim我們必定會(huì)在設(shè)計(jì)電路上繞上很多彎路。 5、本次設(shè)計(jì)中采用電路模塊化理念，將本來非常復(fù)雜的電路分

28、解成一個(gè)個(gè)簡單的單元電路，然后設(shè)計(jì)單元電路，單元電路設(shè)計(jì)起來就簡單多了。最后將每個(gè)單元電路連接起來便成了一個(gè)復(fù)雜的，具有特定功能的電路。這種設(shè)計(jì)電路的思想在設(shè)計(jì)大型電路時(shí)尤為突出，每個(gè)工程師只需要負(fù)責(zé)自己的一塊電路，然后匯總就好了！ 本次訓(xùn)練遇到了不少困難，但在老師同學(xué)的幫助以及隊(duì)友的合作下，還是將問題逐步解決了！個(gè)人感覺收獲最大的就是學(xué)會(huì)了設(shè)計(jì)電路的方法和分析問題解決問題的思想！以及理論知識(shí)與實(shí)際結(jié)合的能力！ 7附錄 原件清單： 使用集成電路： LM348、CD4051、74LS48、74LS160、7406N 使用電阻及阻值： 滑動(dòng)變阻器B100K 300 ?9

29、、1K?、2K?、3K?、2.5K?、5K?、10K?11、16.5K? 使用電容及容量： 10nf2、330nf 使用穩(wěn)壓管及穩(wěn)壓幅值：IN4733 5.1V2； 使用數(shù)碼管： 共陰極數(shù)碼管 開關(guān)：按鍵開關(guān) 元件分析 LM348 LM348是四運(yùn)放集成電路，它采用14腳雙列直插塑料封裝，外形如圖所示。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。 每一組運(yùn)算放大器可用圖1所示的符號(hào)來表示，它有5個(gè)引出腳，其中“+”、“-”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“V+”、“V-”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中，Vi-（-）為反相輸入

30、端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相同。 由于LM324四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。 74LS160 74LS160 是常用的4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，在數(shù)字電路以及單片機(jī)系統(tǒng)中由非常廣泛的應(yīng)用. 從上圖可知，74LS160計(jì)數(shù)器具有清零信號(hào)/MR，使能信號(hào)CEP，CET，置數(shù)信號(hào)PE，時(shí)鐘信號(hào)CP和四個(gè)數(shù)據(jù)輸入端P0~P3，四個(gè)數(shù)據(jù)輸出端Q0~Q3，以及進(jìn)位輸出TC，且TC=Q0Q1Q2Q3CET。電路中由兩個(gè)與非門構(gòu)成單脈沖發(fā)生器，74

31、LS160計(jì)數(shù)器對(duì)其產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果送入字符譯碼器并驅(qū)動(dòng)七段數(shù)碼管，使數(shù)碼管顯示單脈沖發(fā)生器產(chǎn)生了多少個(gè)脈沖信號(hào)。 74160為可預(yù)置的十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器，共有54/74160和54/74LS160兩種線路結(jié)構(gòu)型 式，其主要電特性的典型值如下： 型號(hào)FMAXPD CT54160/CT7416032MHz305mW CT54LS160/CT74LS16032MHz93mW 160的清除端是異步的。當(dāng)清除端/MR為低電平時(shí)，不管時(shí)鐘端 CP狀態(tài)如何，即可完成清除功能。 160的預(yù)置是同步的。當(dāng)置入控制器/PE為低電平時(shí)，在CP上 升沿作用下，輸出端Q0－Q3與數(shù)據(jù)輸入端

32、P0－P3一致。對(duì)于 54/74160，當(dāng)CP由低至高跳變或跳變前，如果計(jì)數(shù)控制端CEP、CET 為高電平，則/PE應(yīng)避免由低至高電平的跳變，而54/74LS160無此 種限制。 160的計(jì)數(shù)是同步的，靠CP同時(shí)加在四個(gè)觸發(fā)器上而實(shí)現(xiàn)的。 當(dāng)CEP、CET均為高電平時(shí)，在CP上升沿作用下Q0－Q3同時(shí)變化， 從而消除了異步計(jì)數(shù)器中出現(xiàn)的計(jì)數(shù)尖峰。對(duì)于54/74160，只有當(dāng) CP為高電平時(shí)，CEP、CET才允許由高至低電平的跳變，而54/74LS160 的CEP、CET跳變與CP無關(guān)。 1.異步清零功能 只要（CR的非）有效電平到來，無論有無CP脈沖，輸出為“0”

33、。在圖形符號(hào)中，CR的非的信號(hào)為CT=0，若接成七進(jìn)制計(jì)數(shù)器，這里要特別注意，控制清零端的信號(hào)不是N-1（6），而是N（7）狀態(tài)。其實(shí)，很容易解釋，由于異步清零端信號(hào)一旦出現(xiàn)就立即生效，如剛出現(xiàn)0111，就立即送到（CR的非）端，使?fàn)顟B(tài)變?yōu)?000。所以，清零信號(hào)是非常短暫的，僅是過度狀態(tài)，不能成為計(jì)數(shù)的一個(gè)狀態(tài)。清零端是低電平有效。 2.同步置數(shù)功能 當(dāng)（LD的非）為有效電平時(shí)，計(jì)數(shù)功能被禁止，在CP脈沖上升沿作用下D0～D3的數(shù)據(jù)被置入計(jì)數(shù)器并呈現(xiàn)在Q0～Q3端。若接成七進(jìn)制計(jì)數(shù)器，控制置數(shù)端的信號(hào)是N（7）狀態(tài)，如在D0～D3置入0000，則在Q0～Q3端呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)就是0

34、110。 此外，160有超前進(jìn)位功能。當(dāng)計(jì)數(shù)溢出時(shí)，進(jìn)位輸出端（TC）輸出一 個(gè)高電平脈沖，其寬度為Q0的高電平部分。 在不外加門電路的情況下，可級(jí)聯(lián)成N位同步計(jì)數(shù)器。 對(duì)于54/74LS160，在CP出現(xiàn)前，即使CEP、CET、/MR發(fā)生變化， 電路的功能也不受影響。 管腳圖注釋： 引出端符號(hào)： TC進(jìn)位輸出端 CEP計(jì)數(shù)控制端 Q0－Q3輸出端 CET計(jì)數(shù)控制端 74LS48 譯碼器是一種具有“翻譯”功能的邏輯電路，這種電路能將輸入二進(jìn)制代碼的各種狀態(tài)，按照其原意翻譯成對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。有一些譯碼器設(shè)有一個(gè)和多個(gè)使能控制輸入端，又成為片選端，用來控制允許譯碼或

35、禁止譯碼。 ，74LS48是一種3線—8線譯碼器 ，三個(gè)輸入端C、B、A共有8種狀態(tài)組合（000—111），可譯出8個(gè)輸出信號(hào)Y0—Y7。這種譯碼器設(shè)有三個(gè)使能輸入端，當(dāng)G2A與G2B均為0，且G1為1時(shí)，譯碼器處于工作狀態(tài)，輸出低電平。當(dāng)譯碼器被禁止時(shí)，輸出高電平。 7448輸出高電平有效，用以驅(qū)動(dòng)共陰極顯示器。該集成顯示譯碼器設(shè)有多個(gè)輔助控制端，以增強(qiáng)器件的功能。7448的功能表如下所示，他有LT、RBI、BI/RBO三個(gè)輔助控制端，現(xiàn)簡要分別說明如下： （1）滅燈輸入BI/RBO。BI/RBO是特殊控制端，有時(shí)作為輸入，有時(shí)作為輸出。當(dāng)BI/RBO作為輸入使用，且BI = 0時(shí)，無

36、論其他輸入是什么電平，所有各段輸出a ~ g均為0形熄滅。，所以字 （2）試燈輸入LT。當(dāng)LT = 0時(shí)，BI/RBO是輸出端，且RBO = 1什么狀態(tài)，有各段出，此時(shí)無他輸入端是a ~ g均為1顯示“8”的字形。該輸入端常用于檢查7448的好壞。本身及顯示器 （3）動(dòng)態(tài)滅零輸入RBI。當(dāng)LT = 1，RBI = 0且輸入代碼為0000時(shí)，各段輸出a ~ g低電平，這不顯示與之相應(yīng)的“ 均為0”字形，故稱“滅零”。利用LT = 1與RBI = 0位的“消隱”。此時(shí)可以實(shí)現(xiàn)某一 BI/RBO是輸出端，且RBO= 0。 （4）動(dòng)態(tài)滅零輸出RBO。BI/RBO作為輸出使用時(shí)，受控于LT和RB

37、I。當(dāng)LT = 1且RBI = 0，輸入代碼DCBA為0000時(shí)，RBO = 0；若LT = 0或1且RBI = 1，則RBO= 1顯示多位數(shù)字時(shí)，多個(gè)譯碼器之間的連接。。該端主要用于從功能表還可以看出，對(duì)輸入代碼0000，譯碼條件是：LT和RBI同時(shí)等于1入代碼則要求，而對(duì)其他輸LT = 1，這時(shí)譯碼器各段a ~ g輸出的電平由輸入BCD字形的要求。碼確定的并且滿足顯示字形的要求。 LED數(shù)碼管 LED就是light emitting diode ，發(fā)光二極管的英文縮寫，簡稱LED。它是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動(dòng)畫、行情、視頻、錄像信號(hào)等各

38、種信息的顯示屏幕。 LED顯示器結(jié)構(gòu) 　　基本的半導(dǎo)體數(shù)碼管是由七個(gè)條狀發(fā)光二極管芯片按圖12排列而成的。可實(shí)現(xiàn)0～9的顯示。其具體結(jié)構(gòu)有“反射罩式”、“條形七段式”及“單片集成式多位數(shù)字式”等 LED顯示器分類 　?。?）按字高分：筆畫顯示器字高最小有1mm（單片集成式多位數(shù)碼管字高一般在2～3mm）。其他類型筆畫顯示器最高可達(dá)12.7mm（0.5英寸）甚至達(dá)數(shù)百mm。 LED 顯示器的參數(shù) 　　由于LED顯示器是以LED為基礎(chǔ)的，所以它的光、電特性及極限參數(shù)意義大部分與發(fā)光二極管的相同。但由于LED顯示器內(nèi)含多個(gè)發(fā)光二極管，所以需有如下特殊參數(shù)： 　　1．發(fā)光強(qiáng)度比

39、 　　由于數(shù)碼管各段在同樣的驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，各段正向電流不相同，所以各段發(fā)光強(qiáng)度不同。所有段的發(fā)光強(qiáng)度值中最大值與最小值之比為發(fā)光強(qiáng)度比。比值可以在1.5～2.3間，最大不能超過2.5。 　　2．脈沖正向電流 　　若筆畫顯示器每段典型正向直流工作電流為IF，則在脈沖下，正向電流可以遠(yuǎn)大于IF。脈沖占空比越小，脈沖正向電流可以越大。 　?。?）按顏色分有紅、橙、黃、綠等數(shù)種。 　?。?）按結(jié)構(gòu)分，有反射罩式、單條七段式及單片集成式。 　?。?）從各發(fā)光段電極連接方式分有共陽極和共陰極兩種。 半導(dǎo)體數(shù)碼管的七個(gè)發(fā)光段是七個(gè)條狀的發(fā)光二極管，發(fā)光二極管使用的材料和普通二極管不同，

40、有林砷化鎵，磷化鎵，砷化鎵等幾種，而且半導(dǎo)體中的雜質(zhì)濃度很高當(dāng)外加正向電壓時(shí)，大量的電子和空穴在擴(kuò)散過程中復(fù)合，其中一部分電子從導(dǎo)帶月牽制導(dǎo)價(jià)帶，多余的能量以光的形式釋放出來，變發(fā)出一定長度的可見光。為表示數(shù)字，七個(gè)二極管排成“日”字形，如圖4.21（a）所示。通過不同發(fā)光段的組合，顯示出0—9十進(jìn)制數(shù)字，如圖4.21（b）所示。 這種數(shù)碼管的內(nèi)部接法有兩種：一種是將7個(gè)發(fā)光二極管的樣機(jī)接在一起，稱為共陽極顯示器，如圖4.22（a）所示。使用時(shí)將公共陽極接高電平，當(dāng)二極管的陰極時(shí)低電平時(shí)，則該段亮，；另一種是7個(gè)發(fā)光二極管共用一個(gè)陰極，成為共陰極顯示器，如圖4.22（b）所示，使用時(shí)將共陰極

41、接低電平，當(dāng)二極管陽極接高電平時(shí)，則該段亮。 根據(jù)譯碼器的規(guī)格可知，在本電路中，使用的時(shí)七段共陰極數(shù)碼管。 CD4051 CD4051是單八通道數(shù)字控制模擬開關(guān)有三個(gè)二進(jìn)制控制輸入端A1、A2、A3和INH輸入，具有低導(dǎo)通阻抗和很低的截止漏電流。幅值為4.5—20V的數(shù)字信號(hào)可控制峰峰值至20V的模擬信號(hào)。例如，若VDD=+5V,VSS=0,VEE=-13.5V,則0-5V的數(shù)字信號(hào)可控制-13.5—4.5V的模擬信號(hào)。這些開關(guān)電路在整個(gè)VDD-VSS和VDD-VEE電源范圍內(nèi)具有極低的靜態(tài)功耗，與控制信號(hào)的邏輯狀態(tài)無關(guān)。當(dāng)INH=1時(shí)，所有的通道截止。當(dāng)INH=0時(shí)，電路具

42、有選擇功能，實(shí)現(xiàn)線路的導(dǎo)通。CC4051 提供了16 引線多層陶瓷雙列直插（D）、熔封陶瓷雙列直插（J）、塑料雙列直插（P）和陶瓷片狀載體（C）4 種封裝形式。 CD4051使用注意事項(xiàng)： 使用單電源時(shí)，CD4051的VEE可以和GND相連。強(qiáng)烈建議A，B，C三路片選端要加上拉電阻。CD4051的公共輸出端不要加濾波電容（并聯(lián)到地），否則不同通道轉(zhuǎn)換后的電壓經(jīng)電容沖放電后會(huì)引起極大的誤差。禁止輸出端（INH）為高電平時(shí)，所有輸出切斷，所以在應(yīng)用時(shí)此端接地。作音頻信號(hào)切換時(shí)，最好在輸入輸出端串入隔直電容。 參文獻(xiàn)考. [1] 康華光 《電子技術(shù)基礎(chǔ).模擬部分（第五版）》 北京：高等教育出

43、版社，1998.8 [2]康華光 《電子技術(shù)基礎(chǔ).模擬部分（第五版）》 北京：高等教育出版社，1998.8 [3] 畢滿清 《電子技術(shù)試驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)（第三版）》北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.7 [4] 謝自美《電子線路設(shè)計(jì).實(shí)驗(yàn).測(cè)試（第二版）》武漢：華中科技大學(xué)出版社，2000.7 [5] 袁桂慈 《電工電子技術(shù)實(shí)踐教程》 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.6 其他： 1、《電源電路——實(shí)用設(shè)計(jì)手冊(cè)》 段九洲 主編 2002年遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 2、《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)》 李萬臣 主編 2001年哈爾濱工程大學(xué)出版社 3、 精誠電子設(shè)計(jì) 網(wǎng)站 凌陽大學(xué)計(jì)劃 網(wǎng)站 http://www.ele- 中國電子制作網(wǎng) 網(wǎng)站 百度 網(wǎng)站