电子电路课程设计--正弦波发生及频率显示电路设计

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1、本科生课程设计报告题目：正弦波发生及频率显示电路设计学院：物联网工程学院专业：通信工程学生姓名：郑丽丽学号：同实验者姓名：吴昊评分：日2012年6月22号16目录一、设计课题…………………………………………3二、设计任务和技术要求……………………………3三、设计方案…………………………………………3四、电路的工作原理分析与仿真……………………44.1局部电路的设计与分析………………………………44.2总电路图…………………………………………124.3仿真电路…………………………………………13五、电路的调试与测量

2、……………………………135.1调试内容及步骤……………………………………135.2调试成功后的实物图展示………………………………135.3调试中存在的问题及其解决方法……………………14六、课程设计的收获与体会………………………14七、附录……………………………………………157.1所需器件清单………………………………………157.2面包板………………………………………………157.3有关器件的引脚图示………………………………167.4总电路的设计图纸………………………………………1716一、设计课题：正弦波发

3、生及频率显示电路的设计二、设计任务及技术要求：1、正弦波能变换成方波，波形失真较小；5V电源电路能提供5V左右电压；2、测量范围为1~999nF；3、数码管能正确显示测量结果；具有超量程指示；4、能自动地进行连续测量，测量周期为4s，测量结果保持2s左右。三、设计方案波形变换单稳态定时计数器显示译码超量程指示正弦波振荡器控制电路图1总电路的组成框图图2总电路图的设计16正弦波发生及频率显示电路的框图如图1所示，它由正弦波振荡器及波形变换电路、5V电源电路、单稳态定时电路、计数器、译码显示电路、超量程指示电路和控制

4、电路七部分组成。1、正弦波发生及波形变换电路是由RC桥式正弦波振荡电路和电压比较器组合而成的。2、5V电源电路是主要利用三极管特性与运算放大器组合制作的。3、1s定时电路是利用555定时器构成单稳态触发器来定时。4、计数器设计为三位十进制计数器，采用MC14553三位BCD加法计数器。5、显示译码电路选用CD4511显示译码器，利用三极管驱动数码管，把计数器计到的脉冲数用十进制数字显示出来。6、超量程指示电路是由或非门构成的一个基本RS触发器。7、控制电路实际上是一低频信号发生器，根据数字式电容计的工作原理来设计

5、，采用CD4001芯片。四、电路的工作原理分析与仿真1、局部电路的设计与分析(1)正弦波发生及波形变换电路图3正弦波发生及波形变换仿真电路RC桥式正弦波振荡电路以RC串并联网络为选频网络和正反馈网络，以电压串联负反馈电路为放大环节，具有振荡频率稳定、带负载能力强、输出电压失真小等优点。波形变换电路用电压比较器来实现正弦波到方波的变换。电路要产生正弦波需满足起振条件和幅值条件Au=(1+Rf/R1)>=3，即Rf>=162R1=4kΩ，调节电位器Rf使之略大于4kΩ；RC桥式电路中应调节电位器R2，使R2=R=10

6、kΩ。图4正弦波发生及波形变化电路的仿真结果(2)5V电源电路图55V电源电路的仿真结果165V电源电路主要有运算放大器、晶体管组成，为后续各部分电路提供5V电源。(3)单稳态定时电路图61s定时电路用555定时器构成单稳态定时电路，有Tw=1.1RC=1.1*0.47*2=1.034≈1s，式中R和C为定式电阻和电容。在电路中加入由Cr和R1组成的微分电路，这样单稳态电路只要靠输入的下降沿触发。考虑到定时精度和测量速度，取R1=91kΩ。(4)计数电路(a)计数器的选用计数器采用MC14553，它是三位BCD加

7、法计数器，集成电路的引脚排列图和功能表如图7和表1所示。图7MC14553引脚图表1MC14553功能表输入输出RCLINHLE000不变000计数01不变1601↑0计数01↓0计数00不变0锁存01锁存00QA~QD=0(b)MC14553功能说明MC14553逻辑结构示意图如图7所示，MC14553集成电路由三个同步级联的下降沿触发的BCD计数器、三个锁存器以及分配锁存器的多路传输器组成。此外，还有时钟输入端的整形电路，分配多路传输器的时序扫描电路和振荡电路，以及用于显示控制的数据选择输出DS1、DS2、D

8、S3组成。图8MC14553逻辑结构示意图图8中，振荡器提供多路数据选择器的低频扫描时钟脉冲，振荡器的振荡频率取决于连接在引出端③和④之间的外接电容C1的大小，若需外部时钟，也可以从引出端④处引入。振荡器产出的扫描时钟信号与三个为选择输出信号的时序关系见图9所示。16图9扫描时钟信号与位选择在复位端“R”上施加“1”电平时，复位信号同时作用于BCD计数器、振荡器和多路扫描