四位數(shù)字顯示函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)與制作

/《綜合電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書四位數(shù)字顯示函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)和制作楊棟王堯編三江大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院二ΟΟ七年十二月一、設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,通過《綜合電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì),使學(xué)生在電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)和設(shè)計(jì)、調(diào)試能力方面達(dá)到以下要求:1.進(jìn)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(jì)、參數(shù)選擇方法；2.學(xué)會(huì)繪制電路原理圖、接線圖,學(xué)會(huì)正確安裝、調(diào)試并排除常見故障；3.熟悉示波器、信號(hào)發(fā)生器、穩(wěn)壓電源及晶體管毫伏表的正確使用,重點(diǎn)要求學(xué)會(huì)使用示波器觀測(cè)信號(hào)波形、幅值。二、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)能輸出正弦波、鋸齒波、矩形波等信號(hào)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(biāo)該波形發(fā)生器的主要技術(shù)指標(biāo)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(hào)頻率范圍：1HZ~9999HZ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(jì)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)框圖圖一系統(tǒng)框圖2.各單元電路及要求：電源部分設(shè)計(jì)一組±1.2V～±20V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源信號(hào)源部分正弦波信號(hào)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>0.5V～5V可調(diào)；輸出直流偏移電壓范圍:0～±3V；矩形波信號(hào)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(hào)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；秒信號(hào)源：產(chǎn)生周期為一秒的方波信號(hào),作為測(cè)控時(shí)基信號(hào)?？刂茊挝唬寒a(chǎn)生一系列順序脈沖,用作計(jì)數(shù),保持,顯示和復(fù)位控制,使頻率計(jì)按時(shí)序正常工作。偏移放大、整形電路：將輸入正弦波、三角波等被測(cè)信號(hào)變換為方波脈沖序列,以便測(cè)量其頻率。計(jì)數(shù)閘門：用于產(chǎn)生一秒鐘內(nèi)的被測(cè)信號(hào)脈沖個(gè)數(shù),便于后面電路計(jì)數(shù)顯示。計(jì)數(shù)、譯碼、驅(qū)動(dòng)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(jì)數(shù)和顯示被測(cè)信號(hào)頻率。3.選做部分1頻率顯示時(shí)間延長(zhǎng)；2加秒信號(hào)輸出功能；3溢出指示。五、設(shè)計(jì)要求1．選擇各部分電路結(jié)構(gòu),按上列指示要求,設(shè)計(jì)計(jì)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(xì)表?！沧⒁怆娐穲D中各元器件統(tǒng)一編號(hào)；3．在原理圖上標(biāo)明各級(jí)電路預(yù)期的輸出波形及測(cè)量值,并在接線圖上選定測(cè)試點(diǎn)；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(cè)試的有關(guān)波形,做詳細(xì)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,聯(lián)調(diào)觀測(cè)產(chǎn)生信號(hào)波形和頻率顯示。八、總結(jié)報(bào)告總結(jié)報(bào)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(xì)表；4.各部分的測(cè)試記錄〔數(shù)據(jù)及波形；5.將測(cè)試結(jié)果與理論值進(jìn)行比較,指出誤差產(chǎn)生的原因；6.列出測(cè)試過程中出現(xiàn)的主要故障及解決辦法；九、設(shè)計(jì)步驟1.講課：布置設(shè)計(jì)任務(wù)、要求；重點(diǎn)講解各單元電路工作原理及設(shè)計(jì)進(jìn)度。2.設(shè)計(jì)電路、計(jì)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(xì)表；5.安裝各單元電路；6.測(cè)試各單元電路；分階段驗(yàn)收；7.寫總結(jié)報(bào)告；8.驗(yàn)收、答辯或卷面測(cè)試、評(píng)分。十、參考電路〔一正負(fù)輸出〔雙路可調(diào)直流穩(wěn)壓電源圖一圖一正負(fù)輸出〔雙路可調(diào)直流穩(wěn)壓電源*調(diào)試要點(diǎn)：按圖一電路在面包板上連線,正、負(fù)輸出端均采用萬用表進(jìn)行測(cè)量,通過調(diào)節(jié)可變電阻器R102及R104,觀察正、負(fù)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?！捕也妷盒盘?hào)源方案一：圖二正弦波電壓信號(hào)源圖二正弦波電壓信號(hào)源〔方案一*調(diào)試要點(diǎn)：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(hào)源〔方案二*調(diào)試要點(diǎn)：按圖五電路在面包板上連線,調(diào)節(jié)可變電阻器RP1,RP2,RP3,RP43觀察V0波形；并分析原因。方波、鋸形波信號(hào)源圖四方波、三角波信號(hào)源圖四方波、三角波信號(hào)源*調(diào)試要點(diǎn)：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(hào)發(fā)生器方案一：NE555多諧振器圖五555定時(shí)器圖五555定時(shí)器秒信號(hào)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(cè)。調(diào)節(jié)是電位器Rp可改變燈閃的頻率,即輸出信號(hào)頻率。要求LED每秒閃爍一次,即輸出秒脈沖時(shí)基信號(hào)。輸出信號(hào)頻率可用下述公式計(jì)算,方案二：〔晶振分頻產(chǎn)生,時(shí)基信號(hào)精度高圖六CC4060和CC4027構(gòu)成圖六CC4060和CC4027構(gòu)成秒信號(hào)產(chǎn)生電路JZ：晶體；CC4060：14級(jí)計(jì)數(shù)器；CC4027：雙JK-FF?！参逭坞娐纷饔檬菍⒑瘮?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(jì)數(shù)測(cè)頻顯示。圖七整形圖七整形電路*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(cè)3腳輸出波形情況。〔六頻率計(jì)數(shù)電路1.控制單元電路：圖八控制單元電路圖八控制單元電路2.計(jì)數(shù)/譯碼/驅(qū)動(dòng)單元CC40110圖九圖九計(jì)數(shù)/譯碼/驅(qū)動(dòng)單元3.上電復(fù)位環(huán)節(jié)圖十圖十上電復(fù)位環(huán)節(jié)*調(diào)試要求：輸入秒信號(hào),測(cè)試計(jì)數(shù)值及進(jìn)位。秒信號(hào)取自CC4017的14腳,送到個(gè)位CC40110的9腳,此時(shí)CC40110的R接地。接好上電復(fù)位環(huán)節(jié)電路,記錄信號(hào)發(fā)生器或其它信號(hào)源提供的輸入波形,觀察計(jì)數(shù)－顯示－復(fù)位的循環(huán)過程?！财哳l率計(jì)數(shù)顯示總連線圖附錄一：課程設(shè)計(jì)論文格式要求封面〔課程、設(shè)計(jì)題目、姓名、學(xué)號(hào)、指導(dǎo)教師、系別等目錄〔要求編頁(yè)碼課題名稱主要功能和技術(shù)指標(biāo)系統(tǒng)框圖和方案選擇主要功能單元電路的設(shè)計(jì)、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(biāo)2>參考電路分析、計(jì)算3>設(shè)計(jì)電路及參數(shù)計(jì)算a.正弦波發(fā)生電路b.帶直流偏移放大電路4、實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)與分析2、矩形波--鋸齒波產(chǎn)生電路1設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)、波形、數(shù)據(jù)及分析c.討論及改進(jìn)3矩形波--三角波--鋸齒波產(chǎn)生電路a.設(shè)計(jì)要求b.電路組成及工作原理c.實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析3、秒信號(hào)發(fā)生器電路1>方案一：〔555定時(shí)器實(shí)現(xiàn)電路,參數(shù)計(jì)算,實(shí)驗(yàn)結(jié)果。2>方案二：電路,參數(shù)計(jì)算。4、整形電路〔555定時(shí)器實(shí)現(xiàn)1>設(shè)計(jì)要求2>電路、工作原理及參數(shù)計(jì)算3>實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析5、頻率計(jì)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(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析3計(jì)算,譯碼,驅(qū)動(dòng)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(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析6、功能擴(kuò)展1顯示時(shí)間延長(zhǎng)2溢出指示3單次測(cè)試4其它實(shí)驗(yàn)安裝及調(diào)試中遇到的主要問題及解決方案本次課程設(shè)計(jì)的收獲與建議〔體會(huì)等。CD4017功能簡(jiǎn)介CD4017為十個(gè)輸出端的順序脈沖發(fā)生器。1~7,9~11共十個(gè)引腳為其計(jì)數(shù)脈沖輸出端、8引腳接地