微信公眾號：創享日記
發送關鍵詞：電子技術課設
免費獲取完整無水印實驗報告+付費電子線路CAD原理圖源文件及其導入教程

---

前些天發現了十分不錯的人工智能學習電子書，通俗易懂，風趣幽默，沒有廣告，分享給大家，大家可以自行看看。（點擊跳轉人工智能學習資料）

---

一、題目名稱
正弦波發生及頻率顯示電路的設計

二、設計任務和要求
1.正弦波振蕩頻率100～1000Hz，輸出信號幅度5±5％V。
2.用3位數碼管顯示振蕩頻率，用發光二極管作為超量程指示。
3.能自動連續測量、顯示頻率，測量周期為4S。
4.用中規模集成電路實現。

三、電路設計
1、總體框圖及工作原理

正弦波發生及頻率顯示電路的框圖如上圖所示，它由正弦波振蕩器及波形變換電路、單穩態定時電路、計數器、譯碼顯示電路、超量程指示電路和控制電路六部分組成。
①正弦波發生及波形變換電路是由RC橋式正弦波振蕩電路和電壓比較器組合而成的。
②1s定時電路是利用555定時器構成單穩態觸發器定時。
③計數器設計為三位十進制計數器，采用MC14553三位BCD加法計數器。
④顯示譯碼電路選用CD4511顯示譯碼器，利用三極管驅動數碼管，把計數器計到的脈沖數用十進制數字顯示出來。
⑤超量程指示電路是由或非門構成的一個基本RS觸發器。
⑥控制電路實際上是一低頻信號發生器，根據數字式電容計的工作原理來設計。
2、單元電路設計及元器件選擇
①正弦波發生及波形變換電路
因振蕩頻率要求不高，故采用RC文氏振蕩器。考慮到要數字顯示振蕩頻率，需對正弦波進行波形變換以便計數。正弦波發生及波形變換電路如圖1所示。

RC橋式正弦波振蕩電路以RC串聯網絡為選頻網絡和正反饋網絡，以電壓串聯負反饋電路為放大環節，具有振蕩頻率穩定、帶負載能力強、輸出電壓失真小等優點。波形變換電路用電壓比較器來實現正弦波到方波的變換。
電路要產生正弦波需要滿足起振條件A_u=(1+R_f/R_1 )≥3，即R_f≥2R_1=4kΩ,調節電位器R_f，使之略大于4kΩ；RC橋式電路中應調節電位器R_2,使R_2=R=10 kΩ。
②單穩態定時電路
為了便于測量換算，設計一個1S定時電路，在該定時范圍內所測得的脈沖個數即為振蕩頻率。定時電路及單穩態輸出波形如圖2所示。

用555定時器構成單穩態定時電路，有T_w=1.1RC=1.1×0.47×2=1.034≈1s，式中R和C為定式電阻和電容。
在電路中加入由C_r和R_1組成的微分電路，這樣單穩態電路只要靠輸入的下降沿觸發。考慮到定時精度和測量速度，取R_1=91 kΩ。
③頻率計數顯示電路
計數器選用MC14553芯片，這是一片3位BCD加法計數器芯片，由選擇端(DS_1 ) ?、(DS_2 ) ?、(DS_3 ) ?控制每一時刻只輸出一位BCD碼。顯示譯碼器選用CD4511芯片，該芯片具有BCD七段鎖存/譯碼/驅動功能。計數及譯碼顯示電路如圖3所示。

④超量程指示電路
當計數器MC14553計到1000個脈沖時，“OF”端會輸出一個正脈沖，該信號連到超量程指示電路，驅動發光管發光，表示信號頻率超范圍需調整。電路如圖4所示。

圖中由或非門構成的式一個基本的RS觸發器，當MC14553在計數到1000個脈沖時，“OF”端會輸出一個正脈沖，RS觸發器Q置1，發光二極管亮，表示被測電容已超過999nF，這時的顯示器讀數已不是被測電容的容量。在復位信號的作用下，Q端置0，等待下一次測量。
⑤控制電路
控制電路實際上是一低頻信號發生器，振蕩周期為4S，精度要求不高，用其產生方波和尖脈沖信號，分別用來觸發單穩態電路、超量程指示電路復位和計數器清零。電路如圖5所示。
振蕩電路中在R_s=R的條件下,振蕩周期的估計式為T≈1.8RC，即有1.8RC=4s，取C=0.1uF，則R取22MΩ。
由于MC14552在高電平清零時，位選擇輸出端DS_1~DS_3都是1，如果清零信號的高電平持續時間較長，會看到消隱現象。為避免之，控制電路中通過C_r和R_r組成的微分電路把清零信號加到計數器清零端。這樣，計數器只靠清零信號的上升沿清零，即使清零的高電平持續很短，靠人眼的視覺惰性，不會察覺到有消隱現象。
如下是控制電路和超量程指示電路共用一個CD4001芯片的原理圖。

3、整體電路原理設計手繪圖（詳見附錄1）
4、整體電路原理設計線路CAD圖
結合同期課程“電子線路CAD”，使用“立創EDA”軟件繪制原理圖。

5、元器件清單

四、安裝調試
1、使用的主要儀器儀表
臺式電源、雙通道示波器、手持萬用表
2、調試電路的方法和技巧
①按照設計好的電路原理圖，在面包板上分模塊連接好電路
②分模塊進行調試
③調試過程依照“先查原理，再察連線”的原則
④記錄調試中的問題與數據
⑤分析安裝調試遇到的問題及其原因，并尋找解決方案
3、調試過程及其結果
①調試正弦波發生及波形轉換電路，用示波器通道1觀察正弦波的產生，示波器通道2觀察轉換的方波。通過調節電位器使得示波器中通道1的波形為不失真的正弦波，幅值約為5V，而通道2的波形為相應的方波。

②調試控制電路，用示波器通道2接該模塊電路的輸出端，觀察測量其周期。
③調試555構成的1s定時電路，用示波器通道2接該模塊電路的輸出端，觀察輸出波形在一個周期內為1s高電平和3s低電平。也可以通過示波器測量周期的功能準確得出。
④調試超量程指示電路，在為連接計數器時，該模塊主要就是看給一個低電平時，發光二極管是否會亮。
⑤將各個模塊電路連接完整，構成完整的正弦波發生及頻率顯示電路，臺式電源接入±5左右的電源，使用示波器接正弦波發生器輸出端。觀察示波器中測量的頻率和面包板上數碼管顯示的頻率是否大致相等。
⑥至此，電路的調試全部完成。（完整電路連接詳見附錄2）可以正常進行實驗。 數據分析：正弦波實際頻率由示波器測得為178Hz，數碼管顯示頻率為188Hz，在誤差允許范圍內，符合實驗要求。
4、調試中出現的問題及其解決方法
①波形失真，電路不滿足正弦波起振的幅值條件，調節電位器至電路滿足幅值條件后，波形正常顯示。
②數碼管最高位最亮，兩低位顯示閃爍甚至不亮：未注意區分實物PNP型晶體管（8550）與NPN型晶體管（8050），兩低位使用了NPN型晶體管，換成PNP型晶體管后，三位數碼管均顯示正常。
③數碼管c管引腳和e管引腳弄反導致數碼管顯示異常，在檢查原理及連線沒問題后，再次查閱所使用的數碼管的引腳功能發現c和e腳與所理解的位置有所偏差，更改后顯示正常。
④超量程指示燈暗淡不易觀察：發光二極管與電源之間的電阻阻值過大，更換為低阻值電阻后，指示燈亮度適宜，便于觀察。
⑤數碼管顯示頻率大約為實際頻率的兩倍：靜態工作點太高，調低臺式電源大約至4.5V，數碼管顯示頻率正確。

五、問題思考（詳見微信公眾號報告）

六、心得體會（詳見微信公眾號報告）

電子線路CAD源文件部分截圖

總結

以上是生活随笔為你收集整理的电子技术课程设计-正弦波发生及频率显示电路-电子线路CAD原理图的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。