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1、计算机显示器信号发生器设计XXX（陕西理工学院物理系电子信息科学与技术专业电信 062 班，陕西汉中 723001）指导教师：宋卫星摘要 在维修节能型计算机彩色显示器时，若采用专用的计算机显示器信号发生器能避免因显示器的频 繁开关而损坏主机显卡，操作需要时可直接开关显示器，无需考虑信号发生器的安全，大大方便维修操作 由7555时基IC构成的振荡器、触发器与用CD4060二进制串行计数器、74LS161二进制同步计数器等构成的 分频电路能够组成满足上述要求的计算机显示器信号发生器。关键词 显示器；7555时基IC;分频电路；信号发生器Design of computer monitor sign
2、al generatorZhang QiumiGrade06,Class2,Major Electronic Information Science and Technology,Physics Dept.,Shaanxi University of Technology,Hanzhong 723000,Shaanxi)Tutor:Song WeixingAbstract : Repairing energy-saving color computer monitors with a specially designed signal generator can avoid the risk
3、of display adaptor damage ,it allows the switch on and off of the monitor when in need without worrying about the safety of the signal generator,thus brings about great convenience to the repairing. Such a signal generator can be realized with a free oscillator of 7555 time-base IC ,FF of 7555 time-
4、base IC ,and a frequency division circuit of a CD4060 14-stage binary serial counter and a 74LS161 2-bit binary synchronous counter.Key words : monitor ; 7555 time-base IC ; frequency division circuit ; signal generator目录引言显示器信号发生器的构成原理1.1 显示器的显示原理1.2 图像形成原理1.3 显示器信号发生器构成框图芯片简介2.1 555 时基电路的简介及应用2.1.
5、1555 时基电路的简介2.1.2555 时基电路的原理2.1.3用 555 定时器构成的多谐振荡器2.1.4用 555 定时器构成的单稳态触发器2.1.5用 555 定时器构成的施密特触发器2.2 CD4060 和 CD4040 的简介2.3 74LS161 简介2.4模拟开关CD4066简介显示器信号发生器的各部分电路设计3.1 可变8 倍行频振荡电路设计3.2 8 倍分频电路设计3.3 行同步信号产生电路设计3.3.1 行同步信号相位调整电路3.3.2 行同步信号产生电路 3.4 场同步信号处理电路设计 3.4.1 512、640 倍分频电路设计4 图像信号产生电路4.1 垂直亮线信号形
6、成电路 4.2 水平亮线信号形成电路 4.3 图像信号的输出电路5 系统的调试及检测5.1 系统调试步骤5.2 系统调试结果6 结束语和展望 致谢 参考文献附录 A 错误！未定义书签附录 B 错误！未定义书签附录 C 错误！未定义书签引言近年来，随着电脑的逐步普及并进入家庭，计算机显示器也为越来越多的消费者所熟悉。在家 用电脑的外围设备中，显示器是相对故障率较高的部件。许多人以为，显示器与电视的原理是一样 或相似的，维修手段也差不多。其实，两者之间的差异还是很大的。1 显示器信号发生器的构成原理1.1 显示器的显示原理计算机主机输出的电信号，无论输出到CRT显示器，还是输出到液晶显示器，其信号
7、都是相 同.1.2 图像形成原理电子束有规律地扫动称为扫描。显示器显示图像是借助电子束在屏幕上的扫描完成的。电子 束1.3 显示器信号发生器构成框图本文所述彩显信号源具有VGA、SVGA两种显示方式，它由可变8倍行频振荡、行同步信号形成、 512、 640倍分频、场同步信号形成、水平亮线信号形成、垂直亮线信号形成、图像信号合成、图像 输出等构成，构成框图如图1.4所示。图1.4显示器信号发生器构成框图其中，8倍行频振荡电路的作用是产生VGA、SVGA显示方式下252kHz、284kHz的方波。此方 波经过8倍分频电路后作为行同步信号。行同步相位(phase，是描述讯号波形变化的度量，通常以度
8、作为单位，也称作相角)调整是完成行同步脉冲与垂直亮线信号间的相位处理，使行同步脉冲信号与 其在时间上接近的垂直亮线信号对齐，以便消除行逆程期间出现的垂直亮线信号。行同步脉冲的形 成是利用行频矩形波的下降沿触发单稳态触发器，产生宽度符合要求的正极性行频脉冲。 512、 640 倍分频的作用是为了获得行场之比为512、 640的关系。消隐是为了使在回程期不出现干扰亮线。垂 直亮线信号是由8倍行频脉冲经过负脉冲变换电路而形成的。水平亮线信号直接由8倍场频脉冲经过 负脉冲变换电路而形成的。图像信号是由8倍行频负脉冲A与8倍场频负脉冲b经过与非门(即二;Y = AB = A + B )后得到正极性的垂直
9、亮线与水平亮线的叠加，最后再经过阻抗变换，就得到了图像信 号输出。2 芯片简介2.1 555时基电路的简介及应用2.1.1 555时基电路的简介555 电路在 20 世纪 70 年代初刚问世时，它仅仅是为制作电子定时器电路而设计制造的。人们在应用 555 设计电路的实践当中，发现该电路有着非常灵活的使用方法，极其通用的电路功能。 设.2.1.2 555时基电路的原理555 电路的引脚图如图 2.1 所示。2.1.3 用555定时器构成的多谐振荡器TR用555定时器构成的多谐振荡器原理图如图2.3所示。RR2、C是外接定时元件，阈值TH脚、 脚连接起来接uC，晶体三极管集电极脚接到RR2的连接点
10、P。(2.2)2.3）（2.4）3）电路振荡周期T =爲 + tw2 = 0.7( R1 + R2)C + 0.7 R2C = .693( R1 + 2R2)C频率f = 1T2.1.4 用555定时器构成的单稳态触发器单稳态触发器具有的特点：它是一个稳定状态和一个暂稳状态；在外来触发脉冲的作用下, 能够有稳定状态翻转到暂稳状态；暂稳状态维持一段时间后，将自动返回到稳定状态，而暂稳态f =m axTm in 2.1.5 用555定时器构成的施密特触发器1t + tw re2.6)施密特触发器一个重要的特点，就是能够把各种各样的信号波形，整形为适合于数字电路需要 的矩形脉冲，而且由于具有滞回特性
11、，所以抗干扰能力很强。施密特触发器在脉冲产生和整形电路 中应用广泛3-5,9。用555定时器构成的施密特触发器原理电路图如图2.5所示。将555电路的5。2.2 CD4060和 CD4040 的简介CD4060是4000系列CMOS器件中的一种。它由一个振荡器部分和14逐位进位二进 制计数级组2.3 74LS161 简介74LS161是集成4位二进制同步加法计数器。引脚排列如图2.8所示。其中CP是输入计数脉冲, 也就是加到各个触发器的时钟信号段的时钟脉冲；CR是清零端；LD是置数控制端；EP和ET是 两表 2.174LS161 功能清零预置控制时钟预置数据输入输出/CR/LDEPETCPA3
12、A2A】Aoq3q2Q1Qo0XXXX1XXXX000010XXdddddddd32103210110XXXXXX保持11X0XXXXX保持1111XXXX计数由表2.1可知，74LS161具有以下功能:2.4模拟开关CD4066简介CD4066是一个四双向开关，用于传输或多工器模拟或数字信号。引脚如图2.9所示。在电 视3 显示器信号发生器的各部分电路设计3.1 可变8倍行频振荡电路设计由构成框图可知可变8倍行频振荡电路的功用是产生VGA、SVGA显示方式下252kHz、284kHzT = 0.693 C (R + 2 R + R )SVGA1235T = 0.693( C + C )(R
13、+ 2R + R )VGA12235Kia主要是控制本设计中的两种模式即完成VGA、SVGA的切换。在Protel99SE软件中仿真波形如图3.2所示。(a) SVGA 方式Z.SnUus iOJOus 1250U& TOUus 17.50us JOXDu?25J0us(b) VGA方式图3.2 可变8倍行频振荡器仿真波形由于两种方式只是频率不同其它的都相同，所以，下面所有的仿真波形均为VGA模式。3.2 8倍分频电路设计 由于8倍分频电路的任务是将8倍行频方波分频成为行频矩形波，本设计中主要用芯CD4040(IC7)3.3 行同步信号产生电路设计3.3.1 行同步信号相位调整电路此模块主要用
14、7555(IC3)构成的单稳态触发器完成行同步脉冲与垂直亮线信号间的相位处理。使 行同步脉冲信号与其在时间上接近的.3.3.2 行同步信号产生电路 由于行同步脉冲的产生电路是利用行频矩形波的下降沿触发单稳态触发器，即用行同步信号相.实际上，软件仿真波形如图3.8所示。存在着一定的误差主要是因为芯片的参数离散性造成的。3.4 场同步信号处理电路设计显示器信号发生器有相当于VGA、SVGA两种显示方式的扫描频率。VGA方式时，行频为31.5kHz 场频为61.5Hz； SVGA方式时，行频为35.5kHz，场频为55.47Hz。为保证图像稳定，在此将行同步信 号.。3.4.1 512、 640倍分频电路设计为了获得行，场频之比为512、640的关系，现用CD4060十四位二进制串行计数器（IC8）构成 27（=128）倍分频器，用74LS161四位二进制同步计数器（IC6）构成4或5倍分频器；27倍分频器与4倍分 频器串联，即可完成512倍的分频； 27倍分频器与5倍分频器串联，即可完成640倍的分频8。4 图像信号产生电路图像为“井”字格图形,这就要求图像信号中包含垂直亮线信号（8倍行频脉冲）及水平亮线信
