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1、XX大学电气工程专业06级电工电子综合课程设计报告书课程名称： 电工电子课程设计设计选题： 四位数字显示函数信号发生器的设计和制作姓名： XXXXXXXXXXXX 学 号: 060521XX 060521XX 班 级： 电气工程及其自动化1班 指导教师： XXX 时 间： 2009.6 成绩： 目录1、 课程名称和内容摘要2、 设计任务和要求3、 总体方案选择的论证4、 单元电路的的设计5、 组装和调试6、 所设计的特点及不足7、 所用元器件的编号列表8、 参考文献9、收获、体会和建议10、附录报告正文：1、课程名称和内容摘要课程名称：四位数字显示函数信号发生器的设计和制作 内容摘要：本课题设
2、计一个可以产生正弦波、方波和三角波的信号发生器，并可以显示信号波的频率。2、设计任务和技术指标 信号发生器产生的信号波频率范围：09999HZ，分辨率为1HZ。正弦波输出电压（有效值）0.55V可调，输出直流偏移电压范围03V可调；方波5V可调，输出直流偏移电压范围03V可调；三角波电压幅值4V。数码管显示频率两秒，对于超过9999HZ的，有溢出指示。 3、总体方案选择的论证电工电子电路的设计是一个分析问题、解决问题的过程。对方案衡量的标准是：（1）工作稳定可靠，能达到课题要求的技术标准，并留有一定的余量；（2）电路简单、功耗小、成本低；（3）元器件品种少，货源充足；（4）易于生产、测试和维修
3、。确定整个电路的总体结构：由于所要求信号频率较低所以我们选择的正弦信号发生器为RC串并联振荡电路，而不是LC振荡电路，此外方波发生器较矩形波发生器简单，占空比为1：1，所以没有采用反馈和电容的充放电作用。至于三角波发生器运用了滞回比较器和积分电路原理来实现。经过比较和查阅资料，我们发现555定时器在各个领域应用很广，只要外部配上适当阻容元件，就可以方便的构成脉冲产生和整形电路，于是决定采用555定时器来实现产生秒信号和整形电路。显示这一块我们采用CD40110芯片，它具有加减计数，计数器状态锁存，七段显示译码功能，比74LS138简单，且只有一个输入端，这在设计上带来很大的方便。也便于搭接电路
4、。整个电路可以分为三大部分：波形发生电路，计数单元和译码显示电路。正弦波和三角波经过整形电路成为方波后送到送到设计的整体电路，就可对信号波进行计数显示。对于方波，不需要经过整形电路。4、单元电路的设计、参数计算和元器件的选择一、正弦波发生电路其中，R401和R402由滑动变阻器代替，调节阻值可以改变信号波的频率；改变R404和R412可以改变正弦波的幅值，而改变R409的值可以改变输出直流偏移电压。根据知道老师发的器材，R401和R402为100千欧姆的变阻器，R409为50千欧姆的变阻器。二、方波和三角波发生电路如图所示，方波的的幅值是6V，调节R504可以改变频率，方波经过右边的积分电路就
5、产生了相应的三角波。其中R504为50千欧姆的变阻器。三、整形电路由555定时器构成的波形整形电路，其中5脚经电容接地，其中3号脚转换输出的波形。四、秒信号发生器由555定时器构成的秒信号发生器，可以产生周期1S的信号，通过调节RP1滑动变阻器来调节输出的秒信号占空比，以实现正确触发显示管计数，其中LED作为秒信号显示作用，3号脚经过非门输出秒信号。五、频率计数单元作用主要是通过进入CC4017的秒信号和来自脉冲整形电路输出的被测信号来实现对芯片CD40110使能作用，控制它的计数功能，及复位作用。使显示器显示当前被测信号频率。还有就是如第五页所示的译码显示电路部分。六、12V稳压电源电路七、
6、控制单元和译码显示电路八、参数计算输出正弦波频率计算公式为f=其中R= R401= R402，C为两电容并联值，若要求频率为1KHZ，则要求R为0.8千欧姆。起振条件为R4042R411, R404, 2R411引入电压串联负反馈可以提高放大倍数稳定性和改善输出电路波形。稳压管的参数大小就是方波的幅值大小。5、组装与调试一、使用的仪器仪示波器：CS4125直流电源：DF1731SC2AT万用表：UT55 钳子、导线、面包板二、单元电路的组装调试1）正弦、方波、三角波信号源 开始先连接的是正弦信号源，可是连接号以后，信号在示波器上显示不出，于是我们把线路接到了第一个放大器的6引脚，还是没有正弦信
7、号，后来仔细检查，发现时线路接触不良，于是第一个放大器后面的信号解决了，可是第二个放大器后仍然没有信号，在仔细检查了几个小时后，依然没有查出错误，于是向同学求助，最后发现原因是多连接了一根线，将此线拔出，正弦信号完成。方波，三角波的信号源连接的比较顺利，但是在第一次调节的时候，将接入放大器的电压调错，结果烧毁两个芯片，在更换芯片后，方波和三角波完成。 以上由吕荫同学负责，我负责协助接线。 2）整形电路 还算比较顺利就是有一个电容接触不好，需要固定住才能正确进行整波。3)显示电路由于显示电路接线很多，所以费的时间也是最多的，开始的时候由于线太多不好观察，测试时发现一个数码管不亮，经过检查发现它没
8、有接地。之后测试中发现数码管一直显示“0000”，后来经过仔细检查发现一个二极管接反，并且另一个二极管的型号不对，经过再三的检查译码电路确认无误可以正常显示了。用信号发生器检测信号并且通过变阻器调节输出的数字无误。4）整体电路开始调节波形发生器的时候调节频率比较棘手因为需要同时调节两个变压器才能输出不失真的波形，经过在其他组的同学帮助下调节好了，当我们调好波形发生电路之后准备将其与显示电路相接工作，接通电源的时候发现有股焦味，接着之后就一声响，我赶紧断了电源，发现555和4011都很烫，于是我就接了同学的电路板测试芯片是否烧坏，结果发现555、4017、4011都被烧坏，40440芯片没有受损
9、，于是我向老师重新要了三个芯片，检测电路发现一根应该接地的线接到了负12V电压上，本来应该是12V的电压一下子变成了24V所以烧掉了芯片。之后发现在调试中数码管最低只能调成2000左右于是把与其串联的电阻换成一更小一点的。我们经过调节将频率显示值与实际值调成相等，只有三角波的时候显示值有点偏差，但误差也不大，经过漫长的两天大街连线终于完成了。6、所设计的电路的特点及不足本电路实现了快速频率变换，具有低相位噪声以及所有方法中最高的工作频率，但由于采用大量的倍频、分频、混频和滤波环节，导致直接频率合成器的结构复杂、体积庞大、成本高，而且容易产生过多的杂散分量，难以达到较高的频谱纯度。7、所用元器件
10、的编号列表器件名数量器件名数量放光二极管 110K电阻7IN4148 44.7K电阻1 数码管 42K电阻4IN4936 220K电阻4稳压二极管247K电位器1NE555N2100K电位器4CD4011133K电位器1CD40171100u电容1CD4011040.1u电容8OP0740.01u电容25.1K电阻250K电阻41K电阻6 8、参考文献西北工业大学出版社。王斌编。模拟电子技术实验与课程设计，2006哈尔滨工程大学出版社。李万臣主编。模拟电子技术基础 设计 仿真 编程与实践，2005高等教育出版社。冯明昌主编。模拟集成电路系统。2006高等教育出版社。清华大学电子学教研组编。模拟
11、电子技术基础简明教程.第3版。20069收获、体会和建议这次的电工电子课程设计让我学到了很多知识。在设计电路的阶段，开始我上网查阅了不少相关资料，并且重新复习了数电与模电，并且到图书馆借阅了许多资料也阅读了不少相关设计的技巧，结合了老师给我们的参考电路图，使用EWB软件进行仿真，确定了最后使用的方案。在电路的组装调试阶段，我们才真正了解到困难。既要将电路板弄得美观又要合理并与检测，这次课程设计不仅锻炼了独自思考能力并且还锻炼我的动手能力，经历了一次又一次的失败，接受一次次的教训，不停的修正电路，从这个过程中，我学到了很多！第一，从专业方面让我们最模电和数电的只是进一步得到了强化，重新温习了其中
12、的原理，让我们充分的利用所学知识开完成一个具有一定功能的器件，这对我们在日后无论是学习与研究还是科研创新提供了宝贵的经验第二，从生活方面教会了我要细心地娶处理问题，在这个课程设计期，我充分意识到自己东后能力太差，连接的电路有问题是不能第一时间发现，无法把所学的只是能够活学活用第三，经过这个课程设计，让磨练了我的意志，在两题昂中都是不停的检查错误，从失败中站起来。 我认为此次课程设计真的很能锻炼人，希望以后多给我们这些机会来提高自己！10、 附录芯片引脚图OP07：CD4011: 说明：一、110-十进制加减计数器/锁存/七段40110 为十进制可逆计数器/锁存器/译码器/驱动器，具有加减计数，
13、计数器状态锁存，七段显示译码输出等功能。40110 有2 个计数时钟输入端CPU 和CPD 分别用作加计数时钟输入和减计数时钟输入。由于电路内部有一个时钟信号预处理逻辑，因此当一个时钟输入端计数工作时，另一个时钟输入端可以是任意状态。40110 的进位输出CO 和借位输出BO 一般为高电平，当计数器从09 时，BO 输出负脉冲；从90 时CO 输出负脉冲。在多片级联时，只需要将CO 和BO分别接至下级40110 的CPU 和CPD 端，就可组成多位计数器。引出端符号：BO 借位输出端CO 进位输出端CPD 减计数器时钟输入端CPU 加计数器时钟输入端CR 清除端/CT 计数允许端/LE 锁存器
14、预置端VDD 正电源Vss 地Ya6g 锁存译码输出端CC4017-十进制计数器/脉冲分配器简要说明：CC4017 是5 位Johnson 计数器，具有10 个译码输出，CP，CR，INH 输入端。时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制，INH 为低电平时，计数器在时钟上升沿计数；反之计数功能无效。CR 为高电平时，计数器清零。Johnson 计数器提供了快速操作，2 输入译码选通和无毛刺译码输出，防锁选通，保证了正确的计数顺序。译码输出一般为低电平，只有在对应时钟周期内保持高电平。CC4017 提供了16 引线多层陶瓷双列直插（D）、熔封陶瓷双列直插（J）、塑料双列直插（P）和陶瓷片状载体（C）4 种封装形式。引出端符号CO 进位脉冲输出端CP 时钟输入端CR 清除端INH 禁止端Q0Q9 计数脉冲输出端VDD 正电源 EWB仿真：1) 正弦波发生电路2）方波和三角波电路3）整形电路4）5）秒信号发生器6）电源产生7）控制单元电路仿真
