脉冲信号发生器课程设计

1 目录 一、设计任务及要求 1.1设计任务 2 1.2设计要求 2 二、摘要 3 三、系统设计 2.1系统要求 4 2.2方案设计 4 2.3系统工作原理 5 四、单元电路设计 3.1 555 定时器组成的多谐振荡器 6 3.1.1 电路结构及工作原理 6 3.1.2 电路仿真 7 3.2 74LS161 计数器降频电路 8 3.2.1 电路结构及工作原理 8 3.2.2 电路仿真 9 3.2.3 元器件的选择及参数确定 9 五、实验仿真 10 六、参考文献 11 七、心得体会 12 2 一、设计任务及要求 1.1 设计任务：输入 1kHZ 正弦波，输出 100HZ 和 10kHZ 脉冲信号。1.2 设计基本要求：1）输入正弦波，设计脉冲信号；2）拟定设计步骤和仿真方案；3）根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元器件和参数；4）要求画出原理图，并用仿真元件仿真。5）撰写设计报告。3 二、摘要 信号发生电路是一种不需要外加激励就能将直流能源转化成具有一定频率和一定幅度一定波形的交流能量输出电路,又成为振荡器或波形发生器.通过与波形变换电路相结合,它能产生各种波形,能满足现代通信,自动控制,热加工.音视频系统和数字系统等对各种信号的要求.本次课程设计的任务是设计一个脉冲信号发生器,输入一个 1KHZ 正弦波信号,通过由 555定时器连接成的施密特触发器,变换成同频率的方波,再经一个由同步二进制计数器 74LS161接成的十进制计数器将 1KHZ 脉冲转换成 100HZ 输出,进行第一次频率变换.在此过程中,我们对组合逻辑电路、时序逻辑电路数、数字集成电路、小规模的门电路的功能及其使用方法有了进一步的了解和掌握,达到了更加熟练的应用这些器件的目的。通过本次训练基本掌握数字电路的设计的基本方法,学会器件的选择和应用.并且通过对电路的设计、仿真,提高自己的发现问题、分析问题、解决问题的能力。4 三、系统设计 2.1 系统要求 运用所学到的数电模电知识查找到的资料结合实际，设计原理图，焊接元器件，要求满足课设课题要求。2.2 方案设计 输入 1KHZ 正弦波信号，通过 555 组成的多谐振荡器产生 1KHZ 矩形波，此为第一路输出，经过 74LS161 计算器降频可以产生 100HZ 的矩形波，此为第二路输出，经滑动变阻器可将 100HZ 的矩形波调为 10KHZ。用滑动变阻器控制 1KHZ 正弦信号，输出 100HZ 方波信号、10KHZ 方波信号。系统原理图：5 2.3 系统工作原理 输入 1KHZ 正弦波信号，在将正弦波转换成同频率的方波，然后降频到 100HZ，最终升频到 10kHZ。方波转换电路有：利用施密特触发器，利用滞回比较器，利用 555 组成的单稳态和多谐振荡器。由于电路设计中要求产生 10kHZ 的脉冲信号，因此，我们想到了用滑动变阻器改变电阻来产生 10KHZ。根据每一步的设计方案，我们最终选择的方案为：多谐振荡器。74LS161 计数器设计的同步十进制加法计数器降频电路。原理方框图如下：6 四、单元电路设计 3.1 555 定时器组成的多谐振荡器 3.1.1 电路结构及工作原理 7 3.1.2 电路仿真（注：滑动电阻为 50k）此处输出的频率为 100HZ（周期为 10ms）元器件的选择及参数确定 C3=40nf，C4=100nf，C5=10nf，R5=R7=10k 8 3.2 74LS161 计数器降频电路 3.2.1 电路结构及工作原理 将 1kHZ 的脉冲降频为 100HZ 的脉冲信号需要利用十进制计数器将频率降低，其中 1kHZ的脉冲作为计数器 CLK 信号，十进制计数器的进位信号作为输出脉冲，则输出脉冲频率为100HZ。故采用的方法有利用十六进制计数器74LS161和与非门构成的十进制计数器74LS161同步四位二进制计数器（直接清零）。9 3.2.2 电路仿真 此处输出的频率为 10kHZ(周期为 0.1ms)3.2.3 元器件的选择及参数确定 选用 741S161，741S00，输入端接 1kHZ 正弦脉冲信号。10 五、实验仿真 仿真的方法和原则：仿真在 Proteus 7.5 环境中进行，先熟悉软件的环境和用法，然后按照事先设计好的接线图进行连线，按照模块化的思想，先实现每个模块的功能，再将没有问题的，满足要求的模块相连接。这样目的明确，也方便错误的检查。仿真时遇到的问题:对软件操作不够熟练,在运用过程当中不能很好的完成仿真目的。连好线才发现设计时有些参数不满足题目的要求，所以仿真结果达不到要求的水准。理论知识不够扎实,不能灵活应对仿真过程中遇到的问题。11 六、参考文献 1）、数 字 电 子 技 术 基 础(第 四 版)高 等 教 育 出 版 社 2）、电 工 电 子 技 术 实 践 教 程 机 械 工 业 出 版 社 3）、实 用 5 5 5 计 时 器 基 本 电 路 3 0 0 例 中 国 电 力 出 版 社 4）、电 子 线 路 设 计.试 验.测 试 华 中 科 技 大 学 出 版 社 5）、电 子 线 路 设 计 指 导 北 京 航 空 航 天 大 学 出 版 社 6）、实 用 电 子 电 路 2 0 0 例 机 械 工 业 出 版 社 12 七、心得体会 信号发生器是一种能产生标准信号的电子仪器，是工业生产和电工、电子实验室中经常使用的电子仪器之一。在现代电子学的各个领域，常常需要高精度且频率可方便调节的信号发生器。一般来说，频率越高、产生波形种类越多的发生器性能越好，但器件成本和技术要求也大大提高，因此在满足工作要求的前提下，性价比高的发生器是我们的首选。信号发生器可以有多种实现方法，而频率越高、产生波形越多的信号发生器越好，可以从信号发生器的制作条件及使用领域方面考虑其实现方法。我觉得在电路设计中我们心态要稳，思路要清晰，切忌浮躁。设计好了后，进行必要的仿真，此处因为课设时间的有限性，所以不进行电路的连接与调试，故课设只要求仿真能达到设计任务要求就算完成任务。