四位数字显示函数信号发生器 的设计和制作.doc

综合电子技术课 程 设 计 指 导 书四位数字显示函数信号发生器的设计和制作杨栋 王尧编三 江 大 学电 气 工 程 与 自 动 化 学 院二七年十二月一、设计目的 在模拟电子技术和数字电子技术课程学习和实验的基础上,通过综合电子技术课程设计,使学生在电子技术基础知识和设计、调试能力方面达到以下要求:1.进一步加深理解电子线路基本功能单元的工作原理及其电路设计、参数选择方法；2.学会绘制电路原理图、接线图，学会正确安装、调试并排除常见故障；3.熟悉示波器、信号发生器、稳压电源及晶体管毫伏表的正确使用，重点要求学会使用示波器观测信号波形、幅值。二、设计任务设计一个能输出正弦波、锯齿波、矩形波等信号频率，并能数字显示（四位）频率的多波形函数发生器。三、技术指标该波形发生器的主要技术指标如下：1.可输出正弦波、锯齿波（含三角波）、矩形波（含方波）等波形；2.输出信号频率范围：1HZ9999HZ并能四位数码显示。四、系统框图和各功能单元介绍及要求 1. 系统框图：本设计为一具有四位数字显示频率的函数发生器，其系统框图如下：图一 系 统 框 图2.各单元电路及要求：1) 电源部分设计一组1.2V20V可调直流稳压电源2) 信号源部分正弦波信号源：输出正弦电压频率f0=1KHZ、f0=10KHZ两档；输出正弦电压V0(有效值)0.5V5V可调；输出直流偏移电压范围:03V；矩形波信号源 输出矩形波电压频率: 1KHZ、10KHZ两档；输出矩形波电压幅值: 5V；输出矩形波电压直流偏移电压范围: 03V；锯齿波信号源 锯齿波频率: 1KHZ、10KHZ两档；锯齿波电压幅值: 4V；可输出正反向锯齿波及三角波；3) 秒信号源：产生周期为一秒的方波信号，作为测控时基信号。4) 控制单位：产生一系列顺序脉冲，用作计数，保持，显示和复位控制，使频率计按时序正常工作。5) 偏移放大、整形电路：将输入正弦波、三角波等被测信号变换为方波脉冲序列，以便测量其频率。6) 计数闸门：用于产生一秒钟内的被测信号脉冲个数，便于后面电路计数显示。7) 计数、译码、驱动和显示电路：在控制电路产生的顺序脉冲控制下，周期性地计数和显示被测信号频率。3.选做部分1）频率显示时间延长； 2）加秒信号输出功能；3）溢出指示。五、设计要求1选择各部分电路结构，按上列指示要求，设计计算有关电路各参数，并最终选出元器件；2画出各部分电路原理图及接线图，列出各电路元器件的明细表。（注意电路图中各元器件统一编号）；3在原理图上标明各级电路预期的输出波形及测量值，并在接线图上选定测试点；六、调试要求1.列出各部分电路调试过程并自拟数据表格和所需测试的有关波形，做详细记录。2.记录调试过程中出现的故障，经过分析并提出解决的办法。3.各单元电路调试完毕后，联调观测产生信号波形和频率显示。八、总结报告总结报告必须包括以下内容：1.系统方框图；2.各部分的电原理图；3.各部分的接线图，及元器件明细表；4.各部分的测试记录（数据及波形）；5.将测试结果与理论值进行比较，指出误差产生的原因；6.列出测试过程中出现的主要故障及解决办法；九、设计步骤1.讲课：布置设计任务、要求；重点讲解各单元电路工作原理及设计进度。2.设计电路、计算参数，选择元器件；3.画原理图；4.画接线图、列元器件明细表；5.安装各单元电路；6.测试各单元电路；分阶段验收；7.写总结报告；8.验收、答辩或卷面测试、评分。十、参考电路（一）正负输出（双路）可调直流稳压电源图一 正负输出（双路）可调直流稳压电源*调试要点： 按图一电路在面包板上连线，正、负输出端均采用万用表进行测量，通过调节可变电阻器R102及R104，观察正、负输出的可调范围。其中LM317芯片的引脚2与引脚1之间的电压为1.25V，LM337芯片的引脚3与引脚1之间的电压为1.25V。（二）正弦波电压信号源方案一：图 二 正 弦 波 电 压 信 号 源（方案一）*调试要点：按图四电路在面包板上连线，调节可变电阻器R404，观察V04波形；调节可变电阻器R412和R409，观察V05波形；并分析原因。方案二：图 三 正 弦 波 电 压 信 号 源（方案二）*调试要点：按图五电路在面包板上连线，调节可变电阻器RP1，RP2，RP3，RP43观察V0波形；并分析原因。（三） 方波、锯形波信号源图四 方 波、三 角 波 信 号 源*调试要点：按图六电路在面包板上连线，调节可变电阻器R504，R506，观察V06和V07的波形；并分析原因。（四）秒信号发生器方案一：NE555多谐振器图五 555定时器秒信号产生电路电路中4011为四二输入与非门，3脚输出方波。*调试要求： 按图二电路在面包板上正确连线，加电开始观测。调节是电位器Rp可改变灯闪的频率，即输出信号频率。要求LED每秒闪烁一次，即输出秒脉冲时基信号。输出信号频率可用下述公式计算，方案二：（晶振分频产生，时基信号精度高）图六 CC4060和CC4027构成秒信号产生电路JZ：晶体；CC4060：14级计数器；CC4027：双JK-FF。（五）整形电路作用是将函数发生器输出的锯齿波、正弦波变换为矩形波输出，便于后续电路计数测频显示。图七 整形电路*调试要求：按图四电路在面包板上正确连线，将6脚加入锯齿波或正弦波，观测3脚输出波形情况。（六）频率计数电路1.控制单元电路：图八 控制单元电路2.计数/译码/驱动单元-CC40110图九 计数/译码/驱动单元3.上电复位环节图十 上电复位环节*调试要求：1. 输入秒信号，测试计数值及进位。秒信号取自CC4017的14脚，送到个位CC40110的9脚，此时CC40110的R接地。2. 接好上电复位环节电路，记录信号发生器或其它信号源提供的输入波形，观察计数显示复位的循环过程。（七）频率计数显示总连线图附录一： 课程设计论文格式要求封 面（课程、设计题目、姓名、学号、指导教师、系别等）目 录（要求编页码）一、 课题名称二、 主要功能和技术指标三、 系统框图和方案选择四、 主要功能单元电路的设计、安装及调试 1、正弦波发生器1)主要功能及技术指标2)参考电路分析、计算3)设计电路及参数计算a.正弦波发生电路b.带直流偏移放大电路4）、实验、数据与分析2、矩形波-锯齿波产生电路1）设计要求2）基本方波-三角波产生电路a.工作原理及频率、幅值b.实验、波形、数据及分析c.讨论及改进3）矩形波-三角波-锯齿波产生电路 a.设计要求b.电路组成及工作原理c.实验结果及分析3、秒信号发生器电路 1)方案一：（555定时器实现）电路，参数计算，实验结果。2)方案二：电路，参数计算。 4、整形电路（555定时器实现） 1)设计要求2) 电路、工作原理及参数计算3) 实验结果及分析 5、频率计数显示电路部份 1）框图2）控制单元-CC4017介绍及应用a.功能要求b.电路c.工作原理d.实验结果及分析3）计算，译码，驱动单元CC40110介绍及应用a.引脚图b.构图c.功能表d.上电复位环节e.实验结果及分析 6、功能扩展 1）显示时间延长2）溢出指示3）单次测试4）其它五、 实验安装及调试中遇到的主要问题及解决方案六、 本次课程设计的收获与建议（体会等）。CD4017功能简介CD4017为十个输出端的顺序脉冲发生器。17，911共十个引脚为其计数脉冲输出端、8引脚接地、12引脚为进位输出