江南大学电子技术课程设计报告

江南大学电子技术课程设

计报告

Prepared on 22 November 2020

电子技术课程设计正弦波发生、频率测量显示电路

班级：电信1302

姓名：曲思豫

学号：

同组人：任逸颖

目录

1、课题名称：

正弦波发生、频率测量显示电路

2、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。

3、设计方案系统框图：

4、单元电路设计和元器件的选择：

①、电源电路的设计：

由于我们在数字电路实验室进行实验没有

正负5伏的电源，只有正5伏电源，而运

算放大器的工作需要正负电源，所以需要

将一个正5伏的电源改接成正负伏的

电源。

电路图：

用两个电解电容和两个电阻串并联，接上正5伏的电源和地。变在中间形成一个0电位，上下两端相对于中间的电位差便是正负伏。

②、正弦波发生及波形变换电路：

第一个运算放大器接成RC文氏震荡器，

并且频率可由调节电位器进行控制，在Uo

处产生一个正弦波，再经过第二个运算放大器

接成的过零比较器，在UoA处形成矩形波。

运算放大器采用 UA741型号引脚功能如下：

uA741M，uA741I，uA741C（单运放）是高增益运算放大器，用于军事，工业和商业应用.这类单片硅提供输出短路

保护和闭锁自由运作。

这些类型还具有广泛的共同模式，差模信号范围和低失调电压调零能力与使用适当的电位。

芯片和工作说明：

1和5为偏置(调零端)，2为反向输入端，3为正向输入端，

4接负电源，6为输出，7接正电源，8空脚

③、单稳态定时电路

电路图：

将555触发器接成单稳态触发器，当UiB有信号来时在UoB端产生一个1s的高电平信号如波形图所示。

Tx=RCln3 =1s。

555芯片的引脚功能图：

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1DS 、

2

DS 、3DS 控

制每一时刻只输出一位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。

MC14553的11引脚作为触发信号的输入端连接正弦波发生变换电路的输出端，等同输入矩形波，12引脚连接着单稳态触发器的输出端，当单稳态触发器有高电平信号传来时，MC14553开始计数并传给CD4511再传给数码管进行显示。

MC14553的引脚功能图：

CD4511的引脚功能图：

数码管的引脚功能图：

1、2、4、6、7、9、10脚分别控制显像管的e、d、c、b、

a、f、g段

3、8为公共端

5控制小数点

⑤、超量程指示电路

当计数器MC14553计到1000个脉冲时，“OF”端会输出一个正脉冲，该信号连到超量程指示电路，驱动发光管发光，表示信号频率超范围需调整。

电路图：

⑥、控制电路

控制电路实际上是一低频信号发生器，振荡周期为4S，精度要求不高，用其产生方波和尖脉冲信号，分别用来触发单稳态电路、超量程指示电路复位和计数器清零。

或非门采用CD4001芯片，引脚图：

5、完整的电路原理图：

6、安装调试

按电路图在面包板上连接好电路后进行调试

调试方法：

①测正弦波发生及波形变换电路：用示波器观察正弦波与方波的产生：先测量RC桥式正弦波振荡电路的输出

端，调节50kΩ电位器直至观察到正弦波；再测量U0A，调试使之产生方波。

②测电源电路：用万用表分别测量两电容或电阻之间的电压差，黑表笔接中间，若为正负伏左右即正常。

③测555构成的定时电路：测输出电平UOB，T=4S，1S 高电平，3S低电平周期循环。

④检查MC14533 CD4511 CD4001 UA741等有无接错的地方。

⑤最后接通电源，各部分电路运作正常，完成实验。

⑥实验结束，元器件回收。

7、数据波形：

正弦波与其对应的频率显示

失真波形与其对应的超量程频率显示

矩形波

UoA

控制电路输出波形

UiB

清零信号波形

CLR

单稳态触发器

输出波形

UoB

8、总结：

测试中出现的故障、原因及排除办法

①数码显示管不亮或没有都亮或亮度太低：

三个数码显示管未连接在一起，或是连接线接触不良，也可能是电源不稳定。将线重新剪，并更换一个稳定的提供电压的电源，或者将5伏电压稍微提高一点。

②调节电位器频率并不变化

电位器连接出错，修改电位器连接，要利用中间的引脚以及一个旁边的引脚。

③5V以及接地的线路不明确，导致导线连接问题。应明确5V及接地的位置，充分利用面包板被分离开的一排。

④连接面包板一定要看清位置，一排的上下是联通的，而且要注意不要意外的和别的元件连接在一起。

⑤电阻的阻值要在连接前用万用表检测一遍，防止连接错误或是电阻损坏却未能查验出来。

⑥清零信号串联的电阻在资料上老师并没有表明实验结果表示电阻组织要大一点，我们最后用的是2MΩ。否则会没有清零信号。

⑦运算放大器的三个输入端所接的地是电源电路的0电位处，其余的接地的都是接在GND处。