四位數(shù)字顯示函數(shù)信號發(fā)生器 的設(shè)計和制作

1、綜合電子技術(shù)課 程 設(shè) 計 指 導(dǎo) 書四位數(shù)字顯示函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計和制作楊棟 王堯編三 江 大 學(xué)電 氣 工 程 與 自 動 化 學(xué) 院二七年十二月一、設(shè)計目的 在模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)課程學(xué)習(xí)和實驗的基礎(chǔ)上,通過綜合電子技術(shù)課程設(shè)計,使學(xué)生在電子技術(shù)基礎(chǔ)知識和設(shè)計、調(diào)試能力方面達到以下要求:1.進一步加深理解電子線路基本功能單元的工作原理及其電路設(shè)計、參數(shù)選擇方法；2.學(xué)會繪制電路原理圖、接線圖，學(xué)會正確安裝、調(diào)試并排除常見故障；3.熟悉示波器、信號發(fā)生器、穩(wěn)壓電源及晶體管毫伏表的正確使用，重點要求學(xué)會使用示波器觀測信號波形、幅值。二、設(shè)計任務(wù)設(shè)計一個能輸出正弦波、鋸齒波、矩形波等信

2、號頻率，并能數(shù)字顯示（四位）頻率的多波形函數(shù)發(fā)生器。三、技術(shù)指標該波形發(fā)生器的主要技術(shù)指標如下：1.可輸出正弦波、鋸齒波（含三角波）、矩形波（含方波）等波形；2.輸出信號頻率范圍：1HZ9999HZ并能四位數(shù)碼顯示。四、系統(tǒng)框圖和各功能單元介紹及要求 1. 系統(tǒng)框圖：本設(shè)計為一具有四位數(shù)字顯示頻率的函數(shù)發(fā)生器，其系統(tǒng)框圖如下：圖一 系 統(tǒng) 框 圖2.各單元電路及要求：1) 電源部分設(shè)計一組±1.2V±20V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源2) 信號源部分正弦波信號源：輸出正弦電壓頻率f0=1KHZ、f0=10KHZ兩檔；輸出正弦電壓V0(有效值)0.5V5V可調(diào)；輸出直流偏移電壓范圍:0&

3、#177;3V；矩形波信號源 輸出矩形波電壓頻率: 1KHZ、10KHZ兩檔；輸出矩形波電壓幅值: ±5V；輸出矩形波電壓直流偏移電壓范圍: 0±3V；鋸齒波信號源 鋸齒波頻率: 1KHZ、10KHZ兩檔；鋸齒波電壓幅值: ±4V；可輸出正反向鋸齒波及三角波；3) 秒信號源：產(chǎn)生周期為一秒的方波信號，作為測控時基信號。4) 控制單位：產(chǎn)生一系列順序脈沖，用作計數(shù)，保持，顯示和復(fù)位控制，使頻率計按時序正常工作。5) 偏移放大、整形電路：將輸入正弦波、三角波等被測信號變換為方波脈沖序列，以便測量其頻率。6) 計數(shù)閘門：用于產(chǎn)生一秒鐘內(nèi)的被測信號脈沖個數(shù)，便于后面電路計

4、數(shù)顯示。7) 計數(shù)、譯碼、驅(qū)動和顯示電路：在控制電路產(chǎn)生的順序脈沖控制下，周期性地計數(shù)和顯示被測信號頻率。3.選做部分1）頻率顯示時間延長； 2）加秒信號輸出功能；3）溢出指示。五、設(shè)計要求1選擇各部分電路結(jié)構(gòu)，按上列指示要求，設(shè)計計算有關(guān)電路各參數(shù)，并最終選出元器件；2畫出各部分電路原理圖及接線圖，列出各電路元器件的明細表。（注意電路圖中各元器件統(tǒng)一編號）；3在原理圖上標明各級電路預(yù)期的輸出波形及測量值，并在接線圖上選定測試點；六、調(diào)試要求1.列出各部分電路調(diào)試過程并自擬數(shù)據(jù)表格和所需測試的有關(guān)波形，做詳細記錄。2.記錄調(diào)試過程中出現(xiàn)的故障，經(jīng)過分析并提出解決的辦法。3.各單元電路調(diào)試完畢后

5、，聯(lián)調(diào)觀測產(chǎn)生信號波形和頻率顯示。八、總結(jié)報告總結(jié)報告必須包括以下內(nèi)容：1.系統(tǒng)方框圖；2.各部分的電原理圖；3.各部分的接線圖，及元器件明細表；4.各部分的測試記錄（數(shù)據(jù)及波形）；5.將測試結(jié)果與理論值進行比較，指出誤差產(chǎn)生的原因；6.列出測試過程中出現(xiàn)的主要故障及解決辦法；九、設(shè)計步驟1.講課：布置設(shè)計任務(wù)、要求；重點講解各單元電路工作原理及設(shè)計進度。2.設(shè)計電路、計算參數(shù)，選擇元器件；3.畫原理圖；4.畫接線圖、列元器件明細表；5.安裝各單元電路；6.測試各單元電路；分階段驗收；7.寫總結(jié)報告；8.驗收、答辯或卷面測試、評分。十、參考電路（一）正負輸出（雙路）可調(diào)直流穩(wěn)壓電源圖一 正負輸

6、出（雙路）可調(diào)直流穩(wěn)壓電源*調(diào)試要點： 按圖一電路在面包板上連線，正、負輸出端均采用萬用表進行測量，通過調(diào)節(jié)可變電阻器R102及R104，觀察正、負輸出的可調(diào)范圍。其中LM317芯片的引腳2與引腳1之間的電壓為1.25V，LM337芯片的引腳3與引腳1之間的電壓為1.25V。（二）正弦波電壓信號源方案一：圖 二 正 弦 波 電 壓 信 號 源（方案一）*調(diào)試要點：按圖四電路在面包板上連線，調(diào)節(jié)可變電阻器R404，觀察V04波形；調(diào)節(jié)可變電阻器R412和R409，觀察V05波形；并分析原因。方案二：圖 三 正 弦 波 電 壓 信 號 源（方案二）*調(diào)試要點：按圖五電路在面包板上連線，調(diào)節(jié)可變電阻

7、器RP1，RP2，RP3，RP43觀察V0波形；并分析原因。（三） 方波、鋸形波信號源圖四 方 波、三 角 波 信 號 源*調(diào)試要點：按圖六電路在面包板上連線，調(diào)節(jié)可變電阻器R504，R506，觀察V06和V07的波形；并分析原因。（四）秒信號發(fā)生器方案一：NE555多諧振器圖五 555定時器秒信號產(chǎn)生電路電路中4011為四二輸入與非門，3腳輸出方波。*調(diào)試要求： 按圖二電路在面包板上正確連線，加電開始觀測。調(diào)節(jié)是電位器Rp可改變燈閃的頻率，即輸出信號頻率。要求LED每秒閃爍一次，即輸出秒脈沖時基信號。輸出信號頻率可用下述公式計算，方案二：（晶振分頻產(chǎn)生，時基信號精度高）圖六 CC4060和C

8、C4027構(gòu)成秒信號產(chǎn)生電路JZ：晶體；CC4060：14級計數(shù)器；CC4027：雙JK-FF。（五）整形電路作用是將函數(shù)發(fā)生器輸出的鋸齒波、正弦波變換為矩形波輸出，便于后續(xù)電路計數(shù)測頻顯示。圖七 整形電路*調(diào)試要求：按圖四電路在面包板上正確連線，將6腳加入鋸齒波或正弦波，觀測3腳輸出波形情況。（六）頻率計數(shù)電路1.控制單元電路：圖八 控制單元電路2.計數(shù)/譯碼/驅(qū)動單元-CC40110圖九 計數(shù)/譯碼/驅(qū)動單元3.上電復(fù)位環(huán)節(jié)圖十 上電復(fù)位環(huán)節(jié)*調(diào)試要求：1. 輸入秒信號，測試計數(shù)值及進位。秒信號取自CC4017的14腳，送到個位CC40110的9腳，此時CC40110的R接地。2. 接好上

9、電復(fù)位環(huán)節(jié)電路，記錄信號發(fā)生器或其它信號源提供的輸入波形，觀察計數(shù)顯示復(fù)位的循環(huán)過程。（七）頻率計數(shù)顯示總連線圖附錄一： 課程設(shè)計論文格式要求封 面（課程、設(shè)計題目、姓名、學(xué)號、指導(dǎo)教師、系別等）目 錄（要求編頁碼）一、 課題名稱二、 主要功能和技術(shù)指標三、 系統(tǒng)框圖和方案選擇四、 主要功能單元電路的設(shè)計、安裝及調(diào)試 1、正弦波發(fā)生器1)主要功能及技術(shù)指標2)參考電路分析、計算3)設(shè)計電路及參數(shù)計算a.正弦波發(fā)生電路b.帶直流偏移放大電路4）、實驗、數(shù)據(jù)與分析2、矩形波-鋸齒波產(chǎn)生電路1）設(shè)計要求2）基本方波-三角波產(chǎn)生電路a.工作原理及頻率、幅值b.實驗、波形、數(shù)據(jù)及分析c.討論及改進3）矩

10、形波-三角波-鋸齒波產(chǎn)生電路 a.設(shè)計要求b.電路組成及工作原理c.實驗結(jié)果及分析3、秒信號發(fā)生器電路 1)方案一：（555定時器實現(xiàn)）電路，參數(shù)計算，實驗結(jié)果。2)方案二：電路，參數(shù)計算。 4、整形電路（555定時器實現(xiàn)） 1)設(shè)計要求2) 電路、工作原理及參數(shù)計算3) 實驗結(jié)果及分析 5、頻率計數(shù)顯示電路部份 1）框圖2）控制單元-CC4017介紹及應(yīng)用a.功能要求b.電路c.工作原理d.實驗結(jié)果及分析3）計算，譯碼，驅(qū)動單元CC40110介紹及應(yīng)用a.引腳圖b.構(gòu)圖c.功能表d.上電復(fù)位環(huán)節(jié)e.實驗結(jié)果及分析 6、功能擴展 1）顯示時間延長2）溢出指示3）單次測試4）其它五、 實驗安裝及調(diào)試中遇到的主要問題及解決方案六、 本次課程設(shè)計的收獲與建議（體會等）。CD4017功能簡介CD4017為十個輸出端的順序脈沖發(fā)生器。17，911共十個引腳為其計數(shù)脈沖輸出端、8引腳接地、12引腳為進位