数电课设——基于eprom的波形发生电路

《数电课设——基于eprom的波形发生电路》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数电课设——基于eprom的波形发生电路（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、HarbinHarbinHarbin InstituteInstituteInstitute ofofof TechnologyTechnologyTechnology课程设计说明书（论文）课程设计说明书（论文）课程设计说明书（论文）课程设计说明书（论文）课程名称：电子技术课程设计 设计题目：基于 EPROM 的可编程波形发生器院 系：班 级：设 计 者：学 号：指导教师：设计时间：2010.12.20 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学课程设计任务书哈尔滨工业大学课程设计任务书姓 名： 院 （系）：专 业： 班 号：任务起至日期： 年 月 日至 年 月 日课程设计题目： 已知技术参数和设计要求：工

2、作量：工作计划安排：同组设计者及分工：指导教师签字_年 月 日 教研室主任意见：教研室主任签字_年 月 日 *注：此任注：此任务书务书由由课课程程设计设计指指导导教教师师填写。填写。1.11.1题目背景及要求：题目背景及要求： 在计算机控制、电子测量、通讯与电视等系统中，常常要用到各种模拟连续波形， 如锯齿波、三角波、正弦波等等。 1.1.11.1.1 设计要求设计要求 (1)以 EPROM2764 芯片构成可编程多重连续波形发生器，产生方波、三角波、锯齿 波和正弦波四种波形。 (2)输出波形周期 T=1S； (3)四种波形可以选择输出； 1.21.2电路设计思路及流程图：电路设计思路及流程图

3、：1.2.11.2.1 电路设计思路电路设计思路1.2.1.1 基本部分 (1)首先对波形进行量化，并进行数字编码，最后将编码烧写到 EPROM 里面。 （本次 设计中这项工作由老师完成） 。 (2)利用两片十六进制同步加法计数器 74LS161 通过级联组成 256 位加法计数器，作 为 EPROM 的地址端。 (3)用 555 为两片十六进制加法计数器提供时钟，可通过调整其电路的电容电阻获得 合适的周期。 (4)最后波形的显示由 DAC0832 来完成。 1.2.1.2 扩展部分 为了能选择想要看到的波形，我们设计了拓展的电路来实现这些功能。 (1) 可通过按键来选择想要选择的波形，通过使

4、用了一个按键，和用于消抖的单稳 态触发器以及一个同步加法计数器 74LS161 来作为波形选择端，代替了通过直接改变改 变 EPROM 上的数据选择端来改变波形地方法。 (2)波形类型可通过数码管显示，为了使设计更具人性化，设计了一个数码管，用 于显示正在产生波形的种类(0 代表正弦波，1 代表三角波，2 代表方波，3 代表锯齿波。 ）为了正确显示，使用了一片显示译码器 74LS47，控制数码管的显示。1.2.2 设计流程图 总结上述设计思路得到如下设计流程图：1.31.3电路各部分参数的设计及调试电路各部分参数的设计及调试 根据设计流程图，设计并验证每一部分的电路是否正确。 1.3.11.3

5、.1 时钟电路部分时钟电路部分555555 定时器构成多谐振荡器定时器构成多谐振荡器 1.3.1.1 占空比不可调的多谐振荡器 占空比不可调的 555 定时器构成的多谐振荡器如图 1.3.1.1.1 所示，它是将两个触 发端合并在一起，放电端接与两电阻之间。图 1.3.1.1.1 555 多谐振荡电路图根据 555 定时器的原理可推得第三管脚所产生波形的周 TCRRTfCRRttTBABAww)2(44. 11)2(7 . 021因为设计要求中提到需要的波形周期为 1 秒，由此可知 555 产生的波形周期应为T=1/256 秒，设计 C=01uf。 有周期公式可推得 ，为了获得比较 KRRBA

6、58. 52准确的周期选取 ， 为一个最大阻值为 1K 的变阻器，可通过调节获KRA7 . 4BRBR得准确的周期。可取 10nf，起到滤波的作用。5CVCCuoRRCCAB123456785 55 55 55具体仿真电路图和仿真结果如下图：图1.3.1.1.2 555多谐振荡器仿真电路图及仿真结果 1.3.1.2 占空比可调的多谐振荡器 占空比可调的多谐振荡器的电路图如图所示，该电路因加入了二极管，使电容器的 充电和放电回路不同，可以调节电位器使充、放电时间常数相同。如果 RA=RB，调节电 位器可以获得占空比为 50%的波形。仿真电路图及仿真结果见图 1.3.1.2.2图1.3.1.2.2

7、 占空比可调的多谐振荡仿真电路及仿真结果图1.3.1.2.1 占空比可调的多谐振荡器电路图VCC1uo1C123456785 55 55 55RARBC1D2D1.3.21.3.2 256256 进制计数器进制计数器 74LS161 是十六进制同步加法计数器，为了获得 256 进制计数器，采用级联的方法， 规则是只有地位片计数器计入最大数时，高位片才计数，否则该片处于保持状态。为此 设计了如下电路图：图 1.3.2.1 74LS161 组成的 256 进制计数器 其中： 两片 74LS161 连着相同的时钟信号，低位片的进位端(RCO)与高位端的使能端(ET)相连， 只有当低位片计数最大时，高

8、位片才允许计数，从而构成了 256 位计数器。 1.3.31.3.3 EPROM2764EPROM2764 简介及编程简介及编程 1.3.3.1 EPROM2764 简介 EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory)，为可擦除只读存储器。虽然 EPROM 的内容可擦除与改写，但在使用过程中，EPROM 的内容是不能够更改的，要想改 写 EPROM 中的内容，必须将芯片从电路板上拔下，将存储器上的一块石英玻璃窗口对准 紫外灯照射数分钟，是存储的数据消失。数据的写入可用软件编程，由专门的编程器生 成电脉冲来实现。即 EPROM 仍属于只读存储器。 1.

9、3.3.2 EPROM 编程 首先对波形进行量化处理，将波形按时间 256 等分后，分别按电压幅值进行量化， 量化后的波形幅值按 8421 码进行数字编码，此过程可通过编写 C 语言，并将编译后的 数据通过 winhex 形成二进制文件， 并将此下载到 EPROM2764 中。 其中二进制文件如图 1.3.3.2.1 ，EPROM2764 管脚图如图 1.3.3.2.1 所示。图 1.3.3.2.1 二进制文件图 图 1.3.3.2.2 EPROM2764 管脚 图1 234 5 67 8 91011 1213 14151617181920212223242526272812A11A10A9A

10、8A7A6A5A4A3A2A1A0APPVGNDCEOENCPGM2764CCV7/OI6/OI5/OI4/OI3/OI1/OI0/OI2/OI8kEPROM81.3.41.3.4 数模转换器数模转换器 DAC0832DAC0832D/A 转换器是利用电阻网络和模拟开关，将二进制数 D 转换为与之成比例的模拟量，n 位二进制 D 对应的输出地模拟量为 A=KD=K。本设计采用了 DAC0832，分辨率102nii id为 8 位。采用直通工作方式(WR1、WR2、XFER 及 CS 接低电平 ILE 接高电平)即不用写信 号控制，外部输入数据直通内部 8 位 D/A 转换器的数据输入端。另外采

11、用了双极性输出 电路，设计电路图如图 1.3.4.1 所示图 1.3.4.1 DAC0832 的设计电路图 第一级运放的输出电压为：0 01 16 67 78812222(22DDDDVDVUREF REFAL第二级运放的输出电压为：)1(64 1 64 2REFAAVRRVRURRU由此得到幅值可调的输出波形。仿真电路如图 1.3.4.2 所示图 1.3.4.2 D/A 转换双极性电压输出电路图1.3.51.3.5 单稳态触发器单稳态触发器集成单稳态有有如下的显著特性：(1)它有稳态和暂态两个不同的工作状态；(2)在外界触发脉冲的作用下，能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间 以后在自动

12、返回稳态；(3)暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数。与触发脉冲的宽度和幅度无 关。本设计采用 74LS121，用来对减弱或消除按钮的机械抖动。其管脚图和原理分别如 图 1.3.5.1 和图 1.3.5.2 所示：图 1.3.5.1 74LS121 管脚图 图 1.3.5.2 74LS121 电路连接图单稳态出发时间为：twln2 RextCext=0.7 RextCext= msknf01. 0101单稳态电路可以有效消除机械抖动。 1.3.61.3.6 数码管显示部分数码管显示部分 数码管显示部分包括 74LS161，74LS47，以及共阳极数码管，74LS161 对按键次数进行计数，

13、由于只有四种波形，所以只需利用低两位 即可， 74LS47 作为数码BAQQ ,管显示的译码器，将 8421 码转换成对应的十进制数并显示在数码管上，74LS47 和数码 管的管脚图分别如图 1.3.6.1 和图 1.3.6.2 所示：图 1.3.6.1 74LS47 管脚图 图 1.3.6.2 数码管的管脚图其中设计原理图如图 1.3.6.3 所示：图 1.3.6.3 74LS47 与数码管的电路连接图 1.41.4电路仿真及实际运行结果电路仿真及实际运行结果 1.4.11.4.1 结果显示结果显示 当按下按钮次数为 4n+1 时仿真结果为如图：示波器显示波形如图：当按下按钮次数为 4n+2

14、 次时，仿真结果如图：示波器显示波形如图：当按下次数为 4n+3 时，仿真结果如下显示：示波器显示波形如图：当按下次数为 4n+3 时，结果如下图所示：实际数码管和示波器显示如下：1.51.5程序调试中遇到过的问题及解决办法程序调试中遇到过的问题及解决办法 考虑到系统较为复杂，采取分步进行分块调试的方法。总体将设计部分分为基本功 能部分和扩展部分，其中各部分中分别对其功能进行调试。其中，基本功能部分分为 555 时钟脉冲发生电路（多谐振荡电路） ，256 进制计数器（由 2 片 74LS161 级联实现） ， EPROM2764 电路，D/A 转换电路，以及信号转换和放大电路。扩展部分由单脉冲

15、触发电 路实现波形的选择， ，由译码显示电路指示但其前波形。 在调试之前，确定可能出现的问题以及检测方法。 可能产生电路故障如下， 1) 电源连接问题。 2) 导线接触不良或导线中间断路，以及导线裸漏部分相互接触造成逻辑混乱。 3) 芯片损坏。 4) 连线连接错误。 5) 原理错误 其中，原理错误已经在连线之前仿真预先排除。在调试过程中不予考虑。 解决问题方法， （针对不同问题采用对应解决方法） 1) 电源连接以前，用万用表测量其电压值。 （第一部分，将面包板电源部分接入双路直 流稳压电源固定 5V 端口并用万用表检测面包板各处电压值，注意共分 12 个监测点， 每个监测点都有+5V 和 GND 检测。仅以一块面包板接线为例，上部电源左右 5 排插 空相互独立，须分别接入并检查，上线采用+GND 和 GND+接线方法，共四处电源连接 点，每处包括+5V 和 GND。第二部分，将稳压电源两路接口串联跟随适用，用万用表 量得电源差值为 24V，并将两部分电源共地） 2) 将接线处两端用万用表分别测量电压值或用测量通断档检测导线