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1、电子线路课程设计报告第10页共14页电子线路课程设计报告姓名：学号：专业：日期：南京理工大学紫金学院电光系2014-4-13引言电子线路课程设计是一门理论和实践相结合的课程。它融入了现代电子 设计的新思想和新方法，架起一座利用单元模块实现电子系统的桥梁， 帮助学生 进一步提高电子设计能力。对于推动信息电子类学科面向 21世纪课程体系和课 程内容改革，引导、培养大学生创新意识、协作精神和理论联系实际的学风，加 强学生工程实践能力的训练和培养，促进广大学生踊跃参加课外科技活动和提高 毕业生的就业率都会起到了良好作用。该课程主要内容：(1) 了解和掌握一个完整的电子线路设计方法和概念；(2)通过电子
2、线路设计、仿真、安装和调试，了解和掌握电子系统研发产品的 一个基本流程。(3) 了解和掌握一些常见的单元电路设计方法和在电子系统中的应用：包括放大器、滤波器、比较器、光电耦合器、单稳、逻辑控制、计数和显 示电路等。(4)通过编写设计文档与报告，进一步提高学生撰写科技文档的能力。(5)电子线路课程设计课题：设计并制作一个基于模电和数电的简易数字频率计。16目录第一章设计要求1.1 基本要求1.2 提高部分1.3 设计报告第二章整体方案设计2.1 算法设计2.2 整体方框图及原理 第三章单元电路设计3.1 模电部分设计3.1.1 放大电路3.1.2 滤波电路3.1.3 比较电路3.1.4 模电总体
3、电路 3.2 数电部分设计3.2.1 时基电路3.2.2 单稳态电路3.2.3 计数、译码、显示电路 3.2.4 数电总体电路第四章测试与调整4.1 时基电路的调测4.2 计数电路的调测4.3 显示电路的调测第五章设计小结5.1 设计任务完成情况5.2 心得体会第一章设计要求1.1基本要求(1)输入信号：正弦、三角和方波；频率：10Hz2KHz幅度：峰-峰值0.3 V 3V ;(2)频率计通带：10Hz1KHz(3)量程范围：099;(4)闸门时间：1s；(5)采样周期： 2s；(6)实现自动测频、自动清零、数据显示和保持功能1.2 提高部分(1)实现双通道自动测频、数据显示和保持功能。(2)
4、实现通道号显示。(3)实现输入信号和数字频率计的隔离。(4)其他。1.3 设计报告(1)系统方案比较与选择、方案描述。(2)理论分析与计算(3)电路设计主电路原理图及说明。(4)仿真结果仿真电路、方法、说明及波形图。(5)测试结果测试结果完整性、测试结果分析。(6)使用说明书第二章整体方案设计2.1 算法设计频率是周期信号每秒钟内所含的周期数值。可根据这一定义采用如图2-1所示的算法。图2-2是根据算法构建的方框图。被测信号 LLt闸门信号闸门输出 信号图27频率测量算法示意图图2-2频率测量算法对应的方框图在测试电路中设置一个闸门产生电路，用于产生脉冲宽度为1s的闸门信号。该闸门信号控制闸门
5、电路的导通与开断。让被测信号送入闸门电路，当 1s 闸门脉冲到来时闸门导通，被测信号通过闸门并到达后面的计数电路（计数 电路用以计算被测输入信号的周期数），当1s闸门结束时，闸门再次关闭， 此时计数器记录的周期个数为1s内被测信号的周期个数，即为被测信号的频 率。测量频率的误差与闸门信号的精度直接相关，因此，为保证在1s内被测信号的周期量误差在10 3量级，则要求闸门信号的精度为10 7*级。2.2 整体方框图及原理输入电路：由于输入的信号可以是正弦波、方波、三角波。而后面的闸门或计数电路要求被测信号为矩形波，所以需要设计一个整形电路则在测量 的时候，首先通过整形电路将正弦波或者三角波转化成矩
6、形波。在整形之前 由于不清楚被测信号的强弱的情况。所以在通过整形之前通过放大衰减处理。 当输入信号电压幅度较大时，通过输入衰减电路将电压幅度降低。当输入信 号电压幅度较小时，前级输入衰减为零时若不能驱动后面的整形电路，则调 节输入放大的增益，时被测信号得以放大。频率测量：被测信号经整形后变为脉冲信号（矩形波或者方波），送入闸 门电路，等待时基信号的到来。时基信号由 555定时器构成一个较稳定的多 谐振荡器，经整形分频后，产生一个标准的时基信号，作为闸门开通的基准 时间。被测信号通过闸门，作为计数器的时钟信号，计数器即开始记录时钟 的个数，这样就达到了测量频率的目的。周期测量：测量周期的原理框图
7、2-4.测量周期的方法与测量频率的方法 相反，即将被测信号经整形、二分频电路后转变为方波信号。方波信号中的 脉冲宽度恰好为被测信号的1个周期。将方波的脉宽作为闸门导通的时间， 在闸门导通的时间里，计数器记录标准时基信号通过闸门的重复周期个数。计数器累计的结果可以换算出被测信号的周期。用时间Tx来表示：Tx=NTs式中：Tx为被测信号的周期；N为计数器脉冲计数值；Ts为时基信号周期。 时基电路：时基信号由555定时器、RC组容件构成多谐振荡器，具两个暂态 时间分别为：T1=0.7 (Ra+Rb C T2=0.7RbC重复周期为T=T1+T20由于被测信号范围为10Hz2KHz采用1s闸门脉 宽。
8、闸门时间要求非常准确，它直接影响到测量精度，在要求高精度、高稳 定度的场合，通常用晶体振荡器作为标准时基信号。在实验中我们采用的就 是前一种方案。在电路中引进电位器来调节振荡器产生的频率。使得能够产 生1kHz的信号。这对后面的测量精度起到决定性的作用。计数显示电路：在闸门电路导通的情况下，开始计数被测信号中有多少 个上升沿。在计数的时候数码管不显示数字。当计数完成后，此时要使数码 管显示计数完成后的数字。控制电路：控制电路里面要产生计数清零信号和锁存控制信号。如图：junjnjmnjwL. jitl . jltlm U请震危号LJ氏 ultuttl njinnR v - -n镯存信号 ni被
9、测信号n闸门信号ni清零信号 v锁存信号图2-5 控制电路工作波形示意图第三章单元电路设计3.1 模电部分设计3.1.1 放大电路:XFG13.1.2滤波电路:R2 一 1 sokn-C1 -TI-200nFVCC5VVCCR2 ：2.4kQ ：OP07320VDDAR3 ：4.7kQ100kQ 50% key=A-47kQ3.1.3比较电路:,OP07H： ： ： : RdVQD la&kOVCCVCC3.1.4模电总体电路:3.2 数电部分设计3.2.1 时基电路：1 : .Ij= 1 d b n:*TO：一 VCC一 Zlsv :;VGG小，1 UTJLCT COT1:X-0,01 pF
10、GKD- Z LM555CN-GNDa a a ra a a ;1111slH -err rinsBBri -iisarrtGND n , 3.2.2 单稳态电路:3.2.3 计数、译码、显示电路:-EI/KKi3.2.4佥g黑黑器T I 。A5CD74LS47DABtln .数电总体电路:74LS17OLT -C1 *9F:脩1之 一1 -T2第四章测试与调整4.1 时基电路的调测首先调测时基信号，通过555定时器、RC阻容件构成多谐振荡器的两个暂 态时间公式，选择 R1=1CK? , R2=10K?, C=10E然后把555产生的信号接到 示波器中，调节电位器使得输出的信号的频率为1KH4
11、同时输出信号的频率也要稳定。测完后，下面测试分频后的频率，分别接一级分频、二级分频、三级分 频的输出端，测试其信号。测出来的信号频率和理论值很接近。 由于是将示波器 的测量端分别测量每个原件的输出端。4.2 计数电路的调测首先断开数电和模电连接的部分，然后将 7416C的PT端，CLR, LD端 都接高电平，3个7416C级联，构成异步十进制计数器。接好后，给最低位的7416C 一个CP信号。让函数信号发生器产生一个频率适当的方波。观察计数器是否计 数。结果数码管从CC99显示。4.3 显示电路的调测根据要求选择7段共阳极LED数码管，对照书上的电路图进行线路检查，若 发现那段数码管不亮，修改
12、对应管脚的线。第五章设计小结5.1 设计任务完成情况经过为期一周的课程设计，基本完成了本次设计的技术指标，刚开始设计的 时候，由于经验不足，无法安排线路在面包板上的分配，所以在连接电路的时候， 就会无从下手。后来参考书上的电路排版，先连好时基电路，分频电路测试通过 后，再把显示电路和计数电路连好，最后完成控制电路的连接。最终完成的一块 电路板，它所实现的功能就是可以测被测信号的频率，周期和脉宽。在调测的过程中发现测量频率时，档位在10Hz2kHz最终得到的结果的误差稍微大了点， 其他的测量结果非常接近测量值。5.2 心得体会本次实习让我了解了电子工程设计的基本方法，在制作简易数字频率计的过 程
13、中，使我复习了许多以前的知识，例如信号与系统、模拟电路、数字电路等。 此次课程设计还使用到了 Multisim 软件，让我学会了对其的熟练使用。通过这 次的课程设计我不但理解了数字频率及的工作原理，还学会了对电路的检查与调试，培养了我在电子线路设计中的分析问题和解决问题的能力。此外，我的实际动手能力、创新能力、文字表达能力也得到了许多提升。 虽然在搭试电路的过 程中遇到了种种困难，调试电路的过程更为不易，但是我并没有放弃，最终在老 师的指点下成功完成此次的课程设计，让我对电路有了更深刻的了解。参考文献11胡宴如，耿苏燕.模拟电子技术基础.北京：高等教育出版社，2004.721蒋立平.数字逻辑电路与系统设计.北京：电子工业出版社，2008.731王翠，王玉珏.电子技术实验指导.徐州：中国矿业大学出版社，2011.8