数字电位器与控制.doc

数字电子电路课程设计：数字电位器与控制一、 实验目的根据时序图和真值表设计按钮控制数字电位器控制电路： 1基本要求：按住控制键，数字电位器阻值连续变化。 2扩展要求：可使用Protues等软件进行仿真设计。 3扩展电路要求：按住控制键，数字电位器阻值连续变化且变化速度递增/递减。二、 实验仪器74LS132 2输入端与非门NE555X9C103 数字电位器二极管，电容，电阻，开关等三、 实验原理（1）、X9C103一般说明X9C103 E2POTTM非易失性数控电位器,端电压5V,100个抽头X9C13是固态非易失性电位器,把它用做数字控制的微调电阻器是理想的.X9C13是一个包含有99个电阻单元的电阻阵列.在每个单元之间和二个端点都有可以被滑动单元访问的抽头点.滑动单元的位置CS,U/D和INC三个输入端控制.滑动端的位置可以被贮存在一个非易失性存贮器中,因而在下一次上电工作时可以被重新调用. X9C103的分辨率等于最大的电阻值被99除.例如X9C503(50千欧)的每个抽头间的阻值为505欧母.所有的Xicor非易失性存贮器都设计成并经过测试能够用于持久的保存数据的应用场合.特点：*低功耗CMOS至.工作电流最大m等待电流最大A*99个电阻单元有温度补偿端点到端点阻值范围*个滑抽头点滑动端的位置取决于三线接口类似于升降计数器滑动端位置贮存于非易失性存贮器中。可在上电时重新调用*滑动端位置数据可保存年*=10K 数控电位器控制时序图如下：CSINCU/D CS INC U/D 方式 L H 向上滑动 L L 向下滑动 H X 存储滑动位置 H X X 等待电流 L X 不存储，返回等待图1.1引脚配置及引脚说明引脚配置如图1.1所示。脚配置图1.2（2）、压控振荡器 压控振荡器的组成原理如图2所示，其中图（a）是模拟一个电压可变的工作电源加至控 制 端5脚；图（b）是用一只电位器RP，通过RP对控制信号源电压进行调节，将调节后的电压加至控制端5脚。两电路结构不尽相同，但其原理是一样的。 上述压控振荡器的控制电压加在555电路的UC端，即第5脚，它对振荡电路振荡频率的控制过程如下。 从555电路的内部结构可知，这个控制端UC电压是取自3只分压电阻R1与R2间，即取自比较器A1的同相输入端。UC端的固定电压即比较器A1的参考电压，由电路内的3只分压电阻决定，为固定的2UCC/3。如果对UC端另加一个随时变化的电压，那么这个参考电压就不再是固定的2UCC/3，而是一个随外加电压变化的参考电压。 在多种多谐振荡器中，5脚总是通过一只电容接地的，其目的是防止外界杂波的干扰使5脚电压发生变化，以使其保持一个稳定的2UCC/3。而在压控振荡器电路中，5脚则是用来加入控制电压的。当对5脚加上不同的控制电压后，两个比较器的参考电压就发生了变化，555电路的阀值电压和触发电压就跟着发生变化，整个振荡电路的振荡频率也就随之发生了变化。 在555电路的实验过程中，它有一个接通电压UT+和一个断开电压UT-，它们分别是UT+=2UCC/3和UT-=UCC/3。这一工作特性是当UCT=0时的情况。在这一情况下，振荡电路的输出脉冲频率可按公式 式计算。 当UC端加上某一控制电压后，例如加上低于2UCC/3的电压时，电路的阀值电压UTH（即UT+）跟着发生变化，使UTH变为UCT，UTR变为UCT/2。由于新的阀值电压比原来的阀值电压要低，所以电容C充电到新的阀值电压所需的时间比原来需要的时间要短。而电容C的放电时间是和UT+与UT-的比值有关的，虽然新的阀值电压低了，但他们的比值不变，所以放电时间不变。这样，就使得新的输出波形的脉冲周期t1和T变短了，也就是振荡频率变快了。曲线如图3所示。 根据上述分析指导，如果在控制端UC上加上高于2UCC/3的电压，则输出波形的脉冲周期t1和T要变长，对应的振荡频率就会变低。 综上所述，当对UC端加上低于2UCC/3的控制电压后，会使输出脉冲的周期t1和T变短，振荡频率加快；反之，当对UC断加上了高于2UCC/3的控制电压后，会使输出脉冲的周期t1和T变长，振荡频率变低。压控振荡器就是根据这一原理工作的。在具体的实用电路中，加在5脚的控制电压有各种各样的形式，随着电路在不同的应用处所而不同。四、 实验步骤1、电路设计介绍：这个电路是由压控振荡器和数字电位器两个原件的原理得来的。首先，用NE555组成一个可以提供稳定方波信号的压控振荡器，如下图这个稳定的方波信号（INC1）输入数字电位器变成了一个可变的电阻，再把这个可变电阻接入一个新的压控振荡器中。因为，所以通过改变电阻，使得产生的方波信号频率发生改变。从而得到一个可控频率的方波信号（INC2）。如下图然后通过两个与非门和一些逻辑关系实现用开关控制两个数字电位器的CS和U/D，从而控制Vw的变化。下面是实验效果图：减小按钮一直按动的仿真波形图（由上到下分别为 INC2，INC1，Vw）增加按钮一直按动的仿真波形图（由上到下分别为 INC2，INC1，Vw）2、焊接这次焊接是我第一次焊接，开始的时候并不熟悉焊接的方法，所以出现了虚焊的现象，不过通过不断的练习和尝试，焊接逐渐熟练起来，用的时间越来越少，学会不少焊接的方法。这次试验亲身完整体验了一下焊电路板的过程。在焊接过程中，也做了一些小创新使得焊接变得更为轻松。不过总体来说焊接还算顺利。五、 实验小结 通过这次设计实验，我们亲身体验了一把完整的制作电路板过程，从查询资料了解新器件的功能到设计自己的电路图，再到自己焊接电路，这个过程让我学会了很多东西，我不进学会了如何利用各种资源查询器件功能，也更深入的了解到了此次试验所用的所有器件的功能和使用方法，而且还学会了如何焊接自己设计的电路，总而言之，这次实验我受益匪浅啊！