...wd......wd......wd...《電子技術(shù)實踐》實踐報告題目：周期脈沖信號占空比測量系統(tǒng)目錄課程設(shè)計成績評定表……………………..設(shè)計任務書……………….…….………….設(shè)計框圖及電路系統(tǒng)概述…………………各單元電路的設(shè)計方案及原理說明………調(diào)試過程及結(jié)果分析………器件清單……………………參考文獻……………………一、課程設(shè)計成績評定表二、設(shè)計任務書1、所有任務(1)收集相關(guān)芯片手冊(2)設(shè)計一個100Hz可調(diào)占空比的脈沖信號源，用于充當被測信號(3)設(shè)計有源低通濾波器〔butterwor型，截至頻率100Hz2-4階〕(4)設(shè)計閘門電路，用于提取被測信號的一個正脈沖(5)設(shè)計一個10KHz方波信號，用于充當基準信號(6)設(shè)計2位十進制數(shù)字計數(shù)器，用于記錄閘門內(nèi)通過的基準信號脈沖個數(shù)(7)用2位LED數(shù)碼管顯示被測信號占空比，可手動清零(8)外部供電電壓+5V、-5V2、實驗進度表6月18日星期二1、做出一個100Hz可調(diào)占空比的脈沖信號源，查驗相關(guān)芯片手冊，閘門電路的原理和仿真，并分析結(jié)果。2、做出有源低通濾波器的電路仿真，查驗相關(guān)芯片手冊，并記錄相關(guān)結(jié)果。6月19日星期三1、設(shè)計一個10KHz方波信號，查驗相關(guān)芯片手冊，閘門電路的原理和仿真，并分析結(jié)果。2、做出2位LED數(shù)碼管顯示被測信號占空比和設(shè)計2位十進制數(shù)字計數(shù)器，查驗相關(guān)芯片手冊，并記錄相關(guān)結(jié)果。6月20日星期四1、辯論2、分析幾個模塊的仿真，把幾個模塊整合。6月21日星期五驗收6月24日星期一1、根據(jù)電路圖焊接電路板，焊接具體步驟。2、先焊出閘門電路的電路板。6月25日星期二1、根據(jù)電路圖焊接有源低通濾波器的電路板。2、焊接2位十進制數(shù)字計數(shù)器的電路板。6月26日星期三1、根據(jù)電路圖焊接LED數(shù)碼管顯示電路2、組合模塊，調(diào)試電路，記錄結(jié)果。6月27日星期四驗收6月28日星期五交報告設(shè)計框圖及電路系統(tǒng)概述占空比：周期脈沖信號高電平持續(xù)時間占該信號周期的百分比。被測脈沖信號周期〔頻率100Hz〕，由被測信號高電平的上下沿提供閘門，記錄的基準信號通過閘門的脈沖個數(shù)，即可計算出閘門的持續(xù)時間，既被測信號的占空比。本系統(tǒng)中，被測信號為100Hz占空比可調(diào)脈沖信號；基準信號為10KHz時鐘信號。周期脈沖信號占空比測量系統(tǒng)構(gòu)造如圖3-1所示。100Hz方波振蕩器100Hz方波振蕩器10KHz基準信號濾波器電壓比擬器閘門電路7段譯碼電路LED顯示器10進制計數(shù)器圖3-1周期脈沖信號占空比測量系統(tǒng)構(gòu)造框圖各單元電路的設(shè)計方案及原理說明閘門電路閘門電路需要提供一個控制計數(shù)器計數(shù)的脈沖信號。閘門信號的提?。罕粶y信號為周期性信號，因此在測量過程中僅需要提取出一個脈沖的高電平作為閘門信號即可，提取過程中，利用按鍵J1實現(xiàn)提取過程的開場。利用組合時序邏輯電路構(gòu)建的閘門電路原理圖如圖4-1-1所示。組合時序邏輯電路構(gòu)建的閘門電路原理圖閘門電路原理簡述：T觸發(fā)器由D觸發(fā)器加與門構(gòu)成，用于檢測信號的上升沿。當D觸發(fā)器的Q非端與D端相連時，CLK端信號來個上升沿，Q端輸出信號電平翻轉(zhuǎn)。電路中輸入信號與D觸發(fā)器的Q端經(jīng)過與門連接到D觸發(fā)器CLK端，當Q端初始狀態(tài)為邏輯‘1’時，輸入信號來個上升沿，Q端輸出信號電平翻轉(zhuǎn)為邏輯‘0’，并將保持，不再受輸入信號影響。為了測量方便，參加按鍵開關(guān)J1，當按鍵開關(guān)翻開時，將D觸發(fā)器Q端強制為邏輯‘1’，測量時，需要將按鍵開由兩個T觸發(fā)器構(gòu)成。U6A構(gòu)成的T觸發(fā)器用于測量輸入信號上升沿，U6B構(gòu)成的T觸發(fā)器用于測量輸入信號下降沿。當開關(guān)閉合時，當開關(guān)翻開時，閘門電路仿真結(jié)果組合時序邏輯電路構(gòu)建的閘門電路仿真結(jié)果如圖4-1-2所示。第一路信號為被測信號第二路信號為開關(guān)J1在翻開狀態(tài)下閉合后，從被測信號中提取的閘門信號第三路信號為提取閘門信號的上升沿信號第四路信號為提取閘門信號的下降沿信號閘門電路中相關(guān)信號的時序關(guān)系，見圖4-1-3示波器中顯示了4路信號波形，由上至下分別為通道A，通道B，通道C，通道D。右圖為放大的波形。通道A：被測信號。頻率固定為100Hz，占空比近似為50%通道B：基準信號。頻率固定為10KHz，時鐘信號通道C：閘門時間范圍內(nèi)通過的基準信號通道D：閘門脈沖信號2、時鐘振蕩器2.1功能圖4-2-1芯片管腳名稱利用NE555芯片搭建方波振蕩器，555芯片管腳名稱對照見圖4-2-1。555振蕩器電路圖如圖4-2-2所示，其中輸出方波頻率100Hz是由R2、R3、C2決定的，占空比由R2、R3決定的。電路仿真結(jié)果如圖4-2-3所示。在測量100Hz方波信號占空比過程中，還需要一個基準信號10kHz的時鐘信號，有2種方法解決。用信號發(fā)生器提供一個10kHz時鐘信號。參考圖4-2-2設(shè)計10kHz時鐘振蕩器。然后用2級10分頻電路把10K分成100Hz被測信號。計算R2、R3、C2的阻值和容量設(shè)計振蕩器。設(shè)計10分頻電路，完成100Hz被測信號。2.2周期T計算方法圖4-2-1中R2=9K?，R3=721.6K?，C2=10nF時：TH=0.693(R2+R3)*C2………(高電平持續(xù)時間)=0.693(9+721.6)K?*100PF圖4-2-2555振蕩器電路圖=5.06mSTL=0.693R3*C2……………(低電平持續(xù)時間)=0.693*721.6K?*100PF=5mST=TH+TL……………(周期)=5.06+5=10.06mS占空比為：TH/(TH+TL)=5.06mS/10.06mS=50.3%f=1.443/(R2+2R3)*C2…(頻率)=99.4Hz圖4-2-3100Hz時基信號仿真結(jié)果2.3仿真文件555振蕩器.ms73、濾波電路3.1功能濾波電路：方波信號經(jīng)過濾波后產(chǎn)生正弦信號；圖4-3-1100Hz有源低通濾波器電路原理圖截至頻率為100Hz的有源低通濾波器電路原理圖如圖4-3-1所示，電路仿真結(jié)果如圖4-3-2所示。在測量占空比過程中，該電路功能：對100Hz方波信號濾波產(chǎn)生100Hz正弦信號。圖4-3-2100Hz有源低通濾波器電路仿真結(jié)果圖3.2仿真文件4、占空比可調(diào)4.1功能利用電壓比擬器，將正弦信號調(diào)整為脈沖信號，通過調(diào)節(jié)R4的阻值，可改變輸出脈沖信號的占空比。占空比可調(diào)電路原理圖如圖4-4-1所示，電路仿真結(jié)果如圖4-4-2所示。在測量占空比過程中，該電路功能：產(chǎn)生100Hz可調(diào)占空比的被測信號。圖4-4-1可調(diào)占空比時鐘信號電路原理圖4.2仿真文件利用LM324芯片進展改造的占空比可調(diào)電路，利用的為電壓比擬器的原理。以下列圖為LM311構(gòu)成的占空比可調(diào)電路5、計數(shù)器5.1功能利用74LS192實現(xiàn)2位十進制計數(shù)器；計數(shù)值可手動清零。在測量占空比過程中，該電路功能：對閘門內(nèi)通過的時基信號〔10KHz〕的脈沖個數(shù)進展計數(shù)并利用數(shù)碼管顯示計數(shù)結(jié)果。圖4-5-1計數(shù)器電路原理圖及仿真結(jié)果圖2位10進制計數(shù)器原理圖及電路仿真結(jié)果如圖4-5-1所示，圖中的開關(guān)J1〔仿真時影射為空格鍵〕閉合正常計數(shù)，翻開狀態(tài)為計數(shù)器清零。5.2仿真文件改變開關(guān)，可手動調(diào)零。6、七段譯碼LED顯示電路6.1功能利用CD4511實現(xiàn)七段譯碼LED顯示。在測量占空比過程中，該電路功能：對閘門內(nèi)通過的時基信號〔10KHz〕的脈沖個數(shù)進展計數(shù)，其結(jié)果用數(shù)碼管顯示。七段譯碼顯示電路原理圖及電路仿真結(jié)果如圖4-6-1所示。CD4511BCD碼七段譯碼器〔如圖4-6-2〕外接共陰七段LED數(shù)碼管〔如圖4-6-3〕，電源電壓5V時可使用300Ω限流電阻，以保護LED。圖4-6-1七段譯碼顯示電路原理圖及電路仿真結(jié)果6.2仿真文件圖4-6-2CD4511引腳圖圖4-6-3共陰七段數(shù)碼管引腳圖調(diào)試過程及結(jié)果分析濾波電路這是我們組出來的第一個關(guān)于濾波的波形，是一個不太標準的正弦波，但是在實驗中，我們發(fā)現(xiàn)可以通過增加電壓來使得波形趨于標準，但是電壓不能過高，否則會燒毀芯片。在這個電路的調(diào)試中，我們也發(fā)現(xiàn)了自己很多的問題，在焊接上，設(shè)計有點亂，也導致了調(diào)試的困難。方波信號經(jīng)過濾波后產(chǎn)生正弦信號,在測量占空比過程中，該電路功能：對100Hz方波信號濾波產(chǎn)生100Hz正弦信號占空比可調(diào)在這個電路的實現(xiàn)中，我們犯了一個很低級的錯誤，在參加信號時，忘了開信號的開關(guān)，導致出不來波形。經(jīng)過大家的努力調(diào)試，終于通過調(diào)節(jié)滑動變阻器來控制占空比的多少該電路功能：產(chǎn)生100Hz可調(diào)占空比的被測信號。計數(shù)器能計數(shù)，但是所加的頻率太高，導致變化太快。在手動歸零時，出現(xiàn)數(shù)碼管有d段熄滅。再調(diào)試，因時間的關(guān)系，這是我們小組測試的三個模塊。器件清單名稱標稱值Ω封裝數(shù)量說明電阻300AXIAL0.4141/4W〔5%〕6202KAXIAL0.4各11/4W〔5%〕7.5K7.8KAXIAL0.4各11/4W〔5%〕15KAXIAL0.41三端可調(diào)電位器10K1電容10nF獨石20.1U0.22U各1芯片74LS0474LS08DIP各174LS7474LS86DIP各174LS9074LS192DIP各2CD4511DIP2NE555DIP1LM311LM324DIP各17段數(shù)碼管共陰21/2吋按鍵單刀單擲1帶鎖不帶鎖均可芯片插座8PINDIP214PINDIP616PINDIP4其他：焊接用導線，雙面板，焊錫，工具，常規(guī)儀器儀表參考文獻《電子技術(shù)實踐》實踐課程指導書電子技術(shù)實踐總結(jié)在這次的實驗中，覺得自己獲得了很多。特別是在設(shè)計和調(diào)試中，我們自己設(shè)計的LM324作為電壓比擬器，在最開場的時候，波形也是一直出不來，但是經(jīng)過我們的調(diào)試，包括對芯片的使用，檢查線路。在進展下一個模塊的連接的時候，也出了不少的問題。波形也出不來我們想要的波形。我們犯了一個很低級的錯誤，在參加信號時，忘了開信號的開關(guān)，導致出不來