正弦波发生、频率显示电路设计实验报告

《正弦波发生、频率显示电路设计实验报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、江南大学物联网工程学院电子技术课程设计实验报告实验名称：正弦波发生、频率显示电路设计专业班级：自动化1205实验时间：2014.6.20-2014.6.25学生姓名：学号：同实验者：实验成绩：一、课题名：正弦波发生、频率测量显示电路2二、设计任务和要求2三、设计方案及参考电路21、系统框图22、管脚图23、单元电路设计与元器件的选择3(1)+5V电源电路3(2)正弦波发生及波形变换电路3(3)单稳态定时电路4(4)频率计数显示电路5(5)超量程指示电路10(6)控制电路104、总电路图11四、电路的调试与测量121、调试内容及步骤：122、调试成功后的实物图：123、调试中存在

2、的问题及其解决方法：14五、课程设计的收获与体会15六、所用的相关器件清单：1515一、课题名：正弦波发生、频率测量显示电路二、设计任务和要求正弦波振荡频率100～1000Hz，输出信号幅度5±5％V；（1）用3位数码管显示振荡频率；（2）能自动连续测量、显示频率，测量周期为4S；（3）用中规模集成电路实现三、设计方案及参考电路1、系统框图图1正弦波发生电路组成框图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

3、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，采用CD4001芯片。2、管脚图15图2总电路图草稿设计3、单元电路设计与元器件的选择(1)+5V电源电路参考电路中所用芯片有±12和+

4、5V几种，+5V电源可由+12V电源降压获取，电路如图3所示。图3+5V电源电路(2)正弦波发生及波形变换电路因振荡频率要求不高，故采用RC文氏振荡器。考虑到要数字显示振荡频率，需对正弦波进行波形变换以便计数。正弦波发生及波形变换电路如图4所示。15图4正弦波发生及波形变换电路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≥2R1=4kΩ，调节电位器Rf

5、使之略大于4kΩ；RC桥式电路中应调节电位器R2，使R2=R=10kΩ。(3)单稳态定时电路为了便于测量换算，设计一个1S定时电路，在该定时范围内所测得的脉冲个数即为振荡频率。定时电路及单稳态输出波形如图5所示。图51s定时电路用555定时器构成单稳态定时电路，Tw=1.1RC=1.1*0.47*2=1.034≈151s，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)频率计数显示电路计数器选用MC14553芯片，这是一片3位BCD加法计数器芯片，由选择端、、控制每一时刻

6、只输出一位BCD码。显示译码器选用CD4511芯片，该芯片具有BCD七段锁存/译码/驱动功能。计数及译码显示电路如图6所示。（a）计数器的选用图6计数及译码显示电路15计数器采用MC14553，它是三位BCD加法计数器，集成电路的引脚排列图和功能表如图7和表1所示。图7MC14553引脚图输入输出RCLINHLE000不变000计数01不变01↑0计数01↓0计数00不变0锁存01锁存00QA~QD=0表1MC14553功能表MC14553功能说明MC14553逻辑结构示意图如图8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

7、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、DS3组成。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。15图8MC14553逻辑结构示意图图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