电子线路课程设计报告

《电子线路课程设计报告》

系别：自动化

专业班级：电气专1001

学生姓名：龙仁涛

指导教师：梁宗善

（课程设计时间：2012 年1 月4 日——2012 年1 月10 日）

华中科技大学武昌分校

目录

1. 课程设计目的 (3)

2. 课程设计题目描述和要求 (3)

3. 比较和选定设计的系统方案 (4)

4. 单元电路设计及工作原理 (5)

5. 调试过程及分析 (13)

6. 课程设计总结 (14)

7.参考文献 (15)

8.附件一：系统完整电路图 (16)

9. 附件二：各单元电路关键点实测波形图 (17)

10. 附件二：系统所需元器件清单 (18)

（要求：目录题头用三号黑体字居中，隔行书写目录内容。目录中各级题序及标题用小四号黑体）

一.课程设计目的

《电子线路课程设计》主要目的是培养学生理论联系实际，综合运用模拟电路、数字电路、电子测试与实验等课程知识，掌握电路设计、组装、调试的综合能力，受到一次比较全面的训练。同时通过独立完成课程设计使学生拓宽知识面，进一步加强电路设计、计算、熟练使用仪器测试分析故障以及编写设计报告的能力，为全面提高学生的工程设计能力与创新精神打下良好基础。

二.课程设计题目描述和要求

1．课程设计题目描述

数字频率计的设计

采用专用集成电路和多片中小规模集成电路及数码显示器件等，设计一个测量频率范围1H Z~9999H Z，以及可将频率范围扩大10倍、扩大100倍的数字频率计。设计出逻辑电路图，在实验板上完成组装、调试。

主要内容：

①振荡器电路设计。

②分频器电路设计。

③计数、锁存、译码显示电路的设计。

④计数锁存控制电路的设计。

⑤门控、闸门电路的设计。

⑥波形整形电路的设计。

⑦频率范围扩展电路设计。

2.课程设计要求

①明确学习目的，端正学习态度，提高对课程设计重要性的认识，以积极认真的态度参加课程设计工作，按要求完成规定的设计任务。

②端正设计思想，严肃工作作风，提高对所学知识的应用和分析能力、解决问题的能力，培养独立思考、刻苦钻研和创新的精神。

③严格遵守纪律，必须按规定的时间完成设计。

三.比较和选定设计的系统方案

所谓频率，就是周期性信号在单位时间（1s）内变化的次数。若在一定时间间隔T内测得这个周期信号的重复变化次数为N，则其频率可表示为：

N

f x=

T

图1（a）是数字频率计的组成框图。被测信号v x经放大整形电路变成计数器所要求的脉冲信号Ⅰ，其频率与被测信号的频率f x相同。时基电路提供标准时间基准信号Ⅱ，其高电平持续时间t1=1s。当1s信号来到时，闸门开通，被测脉冲信号通过闸门，计数器开始计数，直到1s信号结束时闸门关闭，停止计数。若在闸门时间1s内计数器记得的脉冲个数为N，则被测信号频率f x=N（Hz）。逻辑控制电路的作用有两个：一是产生锁存脉冲Ⅳ，使显示器上的数字稳定；二是产生清零脉冲Ⅴ，使计数器每次测量从零开始计数。各信号时序关系如图1（b）所示。

图1 数字频率计的组成框图和时序波形图

四.单元电路设计及工作原理

（1）衰减放大整形系统

衰减放大整形系统包括衰减器、跟随器、放大器和施密特触发器，它将正弦波输入信号V I整形成同频率方波V O。衰减器由分压器构成，测试信号首先通过衰减开关选择输入衰减倍率，幅值过大的被测信号经过分压器分压，送入后级放大器以免波形失真。由运算放大器构成的射级跟随器起阻抗变换的作用，使输入阻抗提高。由运算放大器构成的同相放大器的放大倍数为（R f+R1）/R1，改变R f的大小可以改变放大倍数。系统的整形电路由施密特触发器组成，整形后的方波送到闸门以便计数。

①衰减器

由三个大小不等的电阻串接而成，如图2所示。

1k Ω

10k Ω51k Ω

放大电路整形电路

V I

S

图2 衰减器由分压器构成

② 放大整形电路

放大电路由3DG100和电阻电容组成，目的是将一定频率的周期信号（如正弦波、三角波等）进行放大。

整形电路是由555定时器构成施密特触发器，对放大器的输出信号进行整形，使之成为矩形脉冲。

将放大电路和整形电路级联起来构成如图3所示的放大整形电路。

10k Ω

5V

c e

41k Ω

100K Ω

51k Ω

47μF

10μF 51Ω

RP

1k Ω

b

R 1

100k ΩR 310k Ω

R 3

100k Ω

0.033μF

5V

3

8

416

2

555

V I

+

图3放大整形电路

（2）时基电路

时基电路的作用是产生一个标准时间信号(高电平持续时间为1s)。本实验中的标准时基信号根据所提供器件，由555定时器构成的多谐振荡器和3片74LS90构成的分频器（每一个74LS90为10分频）产生。其完整电路如图4所示。

RP

+5V 84721

5

3

555

R 1

100K Ω

5.1K Ω

R 2

5.1K Ω

0.01μF

0.1μF

C

C 1

674LS90(2)74LS90(3)74LS90(1)分频器

Q 3Q 2Q 1Q 0R 9(2)R O(1)CP A CP B

Q 2Q 3

Q 0Q 1Q 2Q 3

Q 0

Q 1R 9(2)R O(1)CP A CP B R 9(2)R O(1)CP A CP B 11

1214721

100Hz 10Hz 1Hz

图4 时基电路

（3）逻辑控制电路

根据图1（b ）所示波形，在时基信号Ⅱ结束时产生的负跳变用来产生锁存信号Ⅳ，锁存信号Ⅳ的负跳变又用来产生清零信号Ⅴ。脉冲信号Ⅳ和Ⅴ可由两个单稳态触发器74LS221产生，它们的脉冲宽度由电路的时间常数决定。

74LS221是一个双单稳态触发器，每一个触发器的功能如表1所示，输入输出波形关系如图5所示。输入脉冲B 1触发后还可