電子線路課程設計報告

1、電子線路課程設計（報告）題目 序列信號發(fā)生器 目 錄一 題目要求與方案論證11.1序列信號發(fā)生器11.1.1題目要求11.1.2 方案論證11.2波形發(fā)生器與計數(shù)器21.2.1題目要求21.2.2方案論證2二 電子線路設計與實現(xiàn)52.1序列信號發(fā)生器52.2波形發(fā)生器與計數(shù)器電路設計5三 結果與分析73.1 序列信號發(fā)生器的實現(xiàn)73.2波形發(fā)生器與計數(shù)器的實現(xiàn)9四 總結與體會12參考文獻13附錄13一 題目要求與方案論證1.1序列信號發(fā)生器1.1.1題目要求用已經掌握的數(shù)字電路的相關知識，在multisim10的運行環(huán)境下設計并仿真一個序列信號發(fā)生器的實驗，要求實現(xiàn)的功能如下：輸入時鐘脈沖邏輯

2、指示燈數(shù)碼管顯示0001112123034145056067178001.1.2 方案論證序列信號發(fā)生器是能夠循環(huán)產生一組或多組序列信號的時序電路，它可以用以為寄存器或計數(shù)器構成。序列信號的種類很多，按照序列循環(huán)長度m和觸發(fā)器數(shù)目n的關系一般可分為三種：1、最大循環(huán)長度序列碼，m2n。2、最大線性序列碼（m序列碼），m=2n1。3、任意循環(huán)長度序列碼，m2n。通常在許多情況下，要求按照給定的序列信號來設計序列信號發(fā)生器。序列信號發(fā)生器一般有兩種結構形式：一種是反饋移位型，另一種是計數(shù)型。 反饋移位型序列碼發(fā)生器，它由移位寄存器和組合反饋網(wǎng)絡組成，從移存器的某一輸出端可以得到周期性的序列碼。其設

3、計按以下步驟進行：1、根據(jù)給定序列信號的循環(huán)長度m，確定移存器位數(shù)n，2n-1m2n。2、確定移位寄存器的m個獨立狀將給定的序列碼按照移位規(guī)律n位一組，劃分位m個狀態(tài)。若m個狀態(tài)中出現(xiàn)重復現(xiàn)象，則應增加移存器位3、根據(jù)m個不同狀態(tài)列出移存氣的狀態(tài)表和反饋函數(shù)表，求出反饋函數(shù)f的表式。4、檢查自啟動性能5、畫邏輯圖。計數(shù)型序列碼發(fā)生器，它由計數(shù)器和組合輸出網(wǎng)絡兩部分組成，序列碼從組合輸出網(wǎng)絡輸出。設計過程分兩步：1、根據(jù)序列碼的長度m設計模m計數(shù)器，狀態(tài)可以自定；2、按計數(shù)器的狀態(tài)轉移關系和序列碼的要求設計組合輸出網(wǎng)絡。由于計數(shù)器的狀態(tài)設置和輸出序列的更改比較方便，而且還能同時產生多組序列碼。

4、m序列碼也稱偽隨機序列碼，其主要特點是：1、每個周期中，“1”碼出現(xiàn)2n-1次，“0”碼出現(xiàn)2n-1次，即0、1出現(xiàn)概率幾乎相等。2、序列中連1的數(shù)目是n，連0的數(shù)目是n-1。3、分布無規(guī)律，具有與白噪聲相似的偽隨機特性。 此次實驗，我們采用計數(shù)器74ls163和數(shù)據(jù)選擇器74ls151構成發(fā)生。1.2波形發(fā)生器與計數(shù)器1.2.1題目要求計數(shù)器電路的根本任務是能準確的實現(xiàn)三十秒倒計時并以數(shù)碼管的形式顯示。主要芯片為74ls169d計數(shù)器芯片、數(shù)碼管、與門、非門以及若干電阻元件等。根據(jù)已知電路連接電路后，接通電路，顯示器上呈現(xiàn)倒計時計數(shù)，觀察并進行后續(xù)改進。 波形變換電路的根本任務是根據(jù)已知電路

5、圖連接電路，進而進行方波三角波發(fā)生器的調試、三角波正弦波變換電路的調試并用示波器觀察正弦波、方波、三角波的波形，并調節(jié)好波形記錄之。1.2.2方案論證波形發(fā)生器我們采用方波三角波正弦波變換的電路設計方法。電路圖如圖所示： 原理分析采用方波三角波正弦波變換的電路設計方法在三角波電壓為固定頻率或頻率變化范圍很小的情況下，要以考慮采用低通濾波的方法將三角波變換為正弦波。（1）此電路綜合運用運放系列模塊和差動放大模塊。按圖連接電路，首先調試方波三角波。（2）將rp3滑動變阻器與c4 斷開，由于比較器u1 與積分器u2組成正反饋閉環(huán)電路，同時輸出方波與三角波，這兩個單元電路可以同時調試。先使rp1=10

6、k，rp2取2.5 k-70 k內的任意阻值，否則電路可能會不起振。只要電路接線正確，uo1輸出方波，uo2輸出三角波，調節(jié)rp2用示波器觀察輸出波形并記錄數(shù)據(jù)。再將電容換成c2，調試記錄數(shù)據(jù)。（3）調節(jié)正弦波:將rp3與c4連接，調節(jié)rp3時三角波的輸出幅度適當，此時uo3的輸出波形應接近正弦波，調整rp4、rw可改善正弦波波形。（4）頻率范圍:函數(shù)發(fā)生器的輸出頻率一般分為若干波段，低頻信號發(fā)生器的頻率范圍為：110hz，10-100 hz，100 hz 1khz，1-10 khz，10100 khz，100 khz 1mhz等六個波段，測試并記錄本實驗的頻率范圍。三十秒倒計時電路系統(tǒng)整體框

7、圖：用74ls169，二進制四位加/減同步計數(shù)器和74ls48n，bcd-七段譯碼器/驅動器來做。74ls48七段譯碼驅動器： 圖4 74ls48管腳排列數(shù)碼管：led顯示器有共陰極和共陽極兩種結構，本設計只介紹共陰極結構。led顯示器是由發(fā)光二極管作為為顯示字段的數(shù)碼顯示器件，圖4為一位le顯示器的外形和引腳圖，其中七只發(fā)光二極管(ag七段)構成字型“8”，另外還有一只發(fā)光二極管dp作為小數(shù)點。各段發(fā)光二極管的陰極連在一起，將此公共點接地，某一段發(fā)光二極管的陰極為高電平時，該段發(fā)光。例如，使b、c、f、g這4段發(fā)光二極管通電，則顯示字符“4”。圖5 共陰極數(shù)碼管引腳圖通過對74ls192、7

8、4ls48以及共陰極數(shù)碼管管腳等特性的了解，可以用兩個74ls192來實現(xiàn)二十四進制的可逆計數(shù)。計數(shù)前使8個輸入端為00000000，通過置數(shù)pl將00000000置到輸出端，采用反饋清零的方法，使計數(shù)到達00100100時截止，從而實現(xiàn)023的計數(shù)。為了實現(xiàn)可逆計數(shù)，且在加計數(shù)時減計數(shù)端cpd需接高電平，減計數(shù)時加計數(shù)端cpu需接高電平，因此可以使用雙刀4擲開關，一個接加計數(shù)端cpu，減計數(shù)端cpd ；另一個接高低電平，來實現(xiàn)轉換。通過74ls48驅動使計數(shù)器的數(shù)字在數(shù)碼管中顯示。且當轉換開關時，數(shù)碼管顯示的數(shù)字會立即實現(xiàn)減計數(shù)。二 電子線路設計與實現(xiàn)2.1序列信號發(fā)生器本實驗采用計數(shù)器和數(shù)

9、據(jù)選擇器構成發(fā)生。圖中，四位二進制同步計數(shù)器74ls163狀態(tài)輸出端qc、qb、qa輸出的數(shù)據(jù)，送入8選一數(shù)據(jù)選擇器74s151的地址輸入端abc，需要獲取產生的序列信號接至數(shù)據(jù)選擇器74s151的數(shù)據(jù)輸入端d0-d7，數(shù)據(jù)從y或-w端輸出。實驗電路原理圖如圖。2.2波形發(fā)生器與計數(shù)器電路設計波形發(fā)生器我們采用方波三角波正弦波變換的電路設計方法。電路圖如下圖所示： 電路分析：方波發(fā)生電路的工作原理:從一般原理來分析，可以在滯回比較器電路的基礎上，靠正反饋和rc充放電回路組成矩形波發(fā)生電路。由于滯回比較器的輸出只有兩種可能的狀態(tài)：高電平或低電平。兩種不同的輸出電平使rc電路進行充電或放電，于是電

10、容上的電壓將升高或降低，而電容的電壓又作為滯回比較器的輸入電壓，控制其輸出端狀態(tài)發(fā)生跳變，從而使rc電路由充電過程變成放電過程或相反。如此循環(huán)往復，周而復始，最后在滯回比較器的輸出端即可得到一個高低電平變化周期性交替的方波信號。方波-三角波轉換電路的工作原理在產生方波信號之后，利用此波形輸入到一個積分電路便可輸出一個三角波。由于三角波信號是電容的充放電過程形成的指數(shù)曲線，所以線性度較差。為了能夠得到線性度比較好的三角波，可以將運放和幾個電阻、電容構成積分電路。三角波-正弦波轉換電路的工作原理可由rc振蕩電路產生，也可以通過三角波正弦波的變換電路產生，本設計方案中主要采用有差分放大器來完成。差分

11、放大器工作電積分，輸入阻抗高，抗干擾能力強，可以有效地抑制零點漂移，利用差分放大電路傳輸特性曲線的非線性，將三角波型號轉化為正弦波信號，傳輸特性曲線越對稱，線性區(qū)越好三角波的幅值u應正好是晶體管結晶飽和區(qū)和截止區(qū)。該波形變換電路優(yōu)點：由比較器和積分器組成方波三角波產生電路，比較器輸出的方波經積分器得到三角波，三角波到正弦波的變換電路主要由差分放大器來完成。差分放大器具有工作點穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強等優(yōu)點。特別是作為直流放大器時，可以有效地抑制零點漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。計數(shù)器計數(shù)器原理圖如下：運行步驟：輸入脈沖后，數(shù)碼管由29開始顯示并逐漸遞減至0，當數(shù)碼管顯示為

12、0時，小燈泡亮一下就滅掉，隨后數(shù)碼管又顯示29，并重復上述步驟。分析：計數(shù)器采用74ls169同步可逆雙時鐘計數(shù)器。74ls169的u/d端是加/減計數(shù)器的時鐘輸入端。在置數(shù)控制端= 1、清零端mr = 0的情況下,若置數(shù)端為1, u/d端接入低電平，計數(shù)器處于減計數(shù)狀態(tài)。用兩片74ls169設計成三十進制減法計數(shù)器,由74ls48譯碼,七段碼顯示器顯示計時時間。計數(shù)器個位置數(shù)端a、b、c、d分別接“1001”。計數(shù)器十位中b置數(shù)端接高電平“1”, a、c、d端接低電平“0”，隨著脈沖的接入，計數(shù)器開始運作，實現(xiàn)從29到0的倒計時，當數(shù)碼管顯示到零時,信號燈亮，隨后計數(shù)器重復以上步驟。若在計數(shù)

13、器運作過程中，將單刀雙擲開關撥至接地端，則計數(shù)暫停，若撥回接有脈沖的一端，則計數(shù)繼續(xù)。在進行排線連接時，注意盡量不要將線交叉重疊，否則可能會導致電路短路等等故障。盡量將線條橫平豎直，轉折處盡量垂直。連接芯片時，注意其接地與接高電平的管腳。連接電容注意區(qū)分正負級以及三極管的b,c,e。三 結果與分析3.1 序列信號發(fā)生器的實現(xiàn)1、設定產生周期序列信號為01101001。2、打開multisim10操作平臺，從ttl元件庫中取下74s163、74s151，顯示器件庫中取下帶譯碼器的數(shù)碼管及探針等器件；以及邏輯分析儀，按實驗電路圖連接好。3、設定時鐘信號發(fā)生器v1頻率為100hz，調整好實驗電路后打

14、開工作開關，數(shù)碼管應有0-7計數(shù)顯示，探針應有閃動。輸入時鐘脈沖計數(shù)器輸出邏輯指示燈數(shù)碼管顯示qcqbqay0000n01001y12010y23011n34100y45101n56110n67111y78000n04、雙擊打開邏輯分析儀工作界面，以備測試波形。調整邏輯分析儀時鐘源為外同步，正常后，觀察數(shù)碼管、探針、邏輯分析儀波形的變化，把有關數(shù)據(jù)填入表中。測試必要時，可將電路工作狀態(tài)靜止分析。5、畫出序列信號周期變化的波形及相關時鐘，注意兩波形時序6同步。 3.2波形發(fā)生器與計數(shù)器的實現(xiàn)波形發(fā)生器連接電路：1）輸出波形用示波器觀察正弦波、方波、三角波的波形，并調節(jié)好波形記錄之。計數(shù)器 四 總

15、結與體會這個學期期末時，我們進行了為期一周多的電子線路程序設計課程。剛開始的時候，覺得課時安排很緊張，內容也很麻煩，但是隨著一步步深入了解課程內涵，覺得挺有意義的，畢竟能學到許多書本外的知識，也鍛煉了自己的動手能力和團隊協(xié)作能力。課程設計的前三天，我們主要是在面包板上連接線路，其中面包板上電路的連接與大一時的電子工藝實訓有點類似，只是器件都縮小了，而美觀的要求未改變，這對我們的耐心、恒心以及動手能力的培養(yǎng)都有很大的幫助。在進行排線連接時，注意盡量不要將線交叉重疊，否則可能會導致電路短路等等故障。盡量將線條橫平豎直，轉折處盡量垂直。連接芯片時，注意其接地與接高電平的管腳。連接電容注意區(qū)分正負級以

16、及三極管的b,c,e。之后我們迎來了這次課程設計的重點項目，三人一組設計一個已定命題，我們組的題目是序列信號發(fā)生器的設計，因為之前我們學習了數(shù)電的相關知識，并通過上網(wǎng)查詢資料了解了電路設計的基本步驟和設計理念，即設計一個電路可以先通過對所設計電路進行仿真模擬，再進行電路的實際操作，所以對序列信號發(fā)生器的設計，有了一定的基礎。在設計過程中，我們小組一開始沒什么思緒，因為之前對74ls163芯片不是很了解，唯有了解的是74ls161芯片，所以要運用它設計電路有些困難。但在探索研究的過程中，我們對相關的芯片的認識有了進一步的提高，在設計中，我還發(fā)現(xiàn)自己對數(shù)電的理論知識掌握得還不夠熟練，還需學習，研究

17、。為了順利完成課程設計，我們小組通過在圖書館，上網(wǎng)搜索資料，搜索有關序列信號發(fā)生器的資料，發(fā)現(xiàn)了許多與我們已學過的課程相關的書籍，這些書籍激發(fā)了我對專業(yè)知識的興趣，也使我確認了未來的前進方向。在設計中，有好幾次遇到這樣那樣的情況，不斷重新連接線路，分析錯誤原因。以致有時候想要放棄，但是逃避不是解決問題的方法，問題始終還是在眼前，唯一能做的就是查閱相關資料，找到知識點，去解決問題。這次實訓的確收獲很多，不僅初步了解了簡單的面包板電路連接，也學會了如何通過查找資料用陌生的芯片設計數(shù)電電路，這為我以后學習電路知識指明了方向。參考文獻1 顧江，魯宏.電子電路基礎實驗與實踐m.東南大學出版社，20082 康華光，鄒壽彬等。數(shù)子技術基礎數(shù)電部分m.高等教育出版社，2002附錄電子線路實訓部分元件清單模擬部分元件特征個數(shù)電阻10k棕黑黑紅棕 100*1025個電阻5.1k紅棕黑棕棕 510*1012個電阻20k紅黑黑紅棕 200*1021個電阻2k紅黑黑棕棕 200*1012個電阻6.8k藍灰黑棕棕 680*1012個電容0.1f1042個電容0.01f1031個電解電容470f470f 63v3個運放ua7412個滑動變阻器100k104 10*1041個滑動變阻