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课程设计报告
电子技术课程设计
说明书
题目名称:
TTL脉冲发生器的设计与制作
姓名:
班级:
学号:
日期:
目录
一.设计题目.....................................................3
二.指标要求.....................................................3
三.设计计算.....................................................3
1.总体方案设计................................................3
2.555定时器...................................................3
3.多谐振荡器...........................................................4
4.闸门电路....................................................5
5.置数端电路..................................................6
6.计数端电路..................................................7
7.总体电路....................................................8
四.安装调试.....................................................9
五.总结........................................................10
六.参考文献....................................................11
一.设计题目:
TTL脉冲发生器的设计与制作
二.指标要求:
1.能产生设定数值的TTL脉冲信号输出,并显示4位有效数;
2.输出脉冲数范围:
0~9999Hz;
3.输出脉冲数值误差小于:
1%;
4.可按个人创意增加TTL脉冲发生器的其它实用功能。
三.设计计算:
1.总体方案设计:
图1TTL脉冲发生器功能框图
说明:
总结来说此电路可以被分为四个基本部分。
模块一为信号产生电路,模块二为闸门电路,模块三为置数端,模块四为计数端。
2.单元电路设计:
此次设计信号产生电路由555定时器构成多谐振荡器来产生方波信号。
图2555定时器内部结构
555定时器内部结构如图2所示。
由3个阻值为5KΩ的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器和放电管T组成。
定时器的主要功能取决于比较器,比较器输出控制RS触发器和放电管状态。
图中
为复位端,当
为低电平时,触发器复位,不管其他输入端状态如何,输出vO为低电平。
因此,正常工作时,此端接高电平。
由图可知,当控制电压输入端(vIC,5号脚)悬空时,比较器C1和C2的参考电压分别为VREF1=2VCC/3和VREF2=VCC/3。
定时器有两个输入,分别为阈值输入vI1和触发输入vI2。
当vI1>2VCC/3,vI2>VCC/3时,比较器C1输出低电平,比较器C2输出高电平,RS触发器复位,Q=0,放电管T导通,输出vO低电平。
当vI1<2VCC/3,vI2<VCC/3时,比较器C1输出高电平,比较器C2输出低电平,RS触发器置位,Q=1,放电管T截止,输出vO高电平。
当vI1<2VCC/3,vI2>VCC/3时,比较器C1、C2输出都为高电平,RS触发器状态不变,定时器输出﹑放电管T状态亦不变。
如果在电压控制端施加一个控制电压(其值在0~VCC)之间),比较器的参考电压发生变化,从而影响定时器的工作状态变化的阈值。
图3555定时器构成多谐振荡器
周期计算公式:
T=0.7(R60+2R61)*C3频率计算公式:
f=1/T
此次设置频率较大,为700HZ,主要是为了仿真结果出来的快,至于对生产是否有影响,由于缺乏社会经验,所以尚不知。
信号发生电路之所以选择555定时器构成多谐振荡器来完成,一是因为电路结构比较简单,也由于可得到比较精确的方波波形。
以上就是对于本次设计中信号产生电路的说明,接着说明本次设计电路的闸门电路部分。
图4闸门电路
图4所示为仿真电路中的闸门电路的截图部分,主要是由74LS266芯片(同或门),74LS21芯片(四输入的或门),和74LS26芯片(二输入的与非门),与74LS08(二输入的与门)构成。
闸门电路工作分析:
当所有的输入都为0时,经过74LS266芯片,输出为1,再经过74LS21芯片,输出为1,然后经过74LS26芯片,输出为0,最后经过74LS08芯片,输出结果为0,也就是信号不能输出,当到达输入都为1时,同理分析,信号不能输出,其他输入经同理分析,信号可以顺利通过,所以这个电路相当于一个闸门的作用,所以用来设置在此处当作闸门电路的作用。
闸门电路优缺点分析:
优点:
电路简单方便,不用人工控制。
缺点:
用到的芯片数目较多,增加了很大的成本,对于生产也较为繁琐。
图5置数端电路
图5所示为仿真电路中置数端电路连接图。
主要由74LS290芯片、74LS248芯片,510欧姆的电阻和显示管。
74LS290主要作用是管置数端的计数工作,把信息传给74LS248(译码器),74LS248的作用就是把74LS290芯片的信号经过译码传送给显示管,显示管和74LS248芯片之间之所以要加上一个510欧姆的电阻,是为了分压作用,如果不加510欧姆的电阻,显示管显示会不稳定,处于跳动状态,如果加的电阻太大,则显示管将无法显示。
显示管采用的是共阴极的。
置数功能主要是通过J4、J5两个常闭开关来实现。
芯片74LS290的10号端口为低电平有效,但一直经过常闭开关连接着5V的电源,相当于一直在高电平,当按一下常闭开关,10号端口一个信号进入,置数端显示1,按两下开关,则进入两个信号,置数端显示2,以此类推。
置数端电路的优缺点分析:
优点:
电路简单、方便、便于连接。
缺点:
电路为四位显示,也就是置数端有四个开关,这样操作起来比较不便,显得操作繁琐。
以上就是对置数端电路的所有分析。
图6计数端电路
最后,就是整个电路中的计数部分的电路,图6所示为仿真电路中计数电路的截图。
电路的组成与上述的置数端电路基本想似,一样由74LS290芯片、74LS248芯片,510欧姆的电阻和显示管组成。
各个芯片的作用与置数端的芯片作用是一样的,290芯片的清零端通过一个常开开关接的是5V的电压,当按下常开开关时,计数器清零。
3.总体电路:
总体原理图和芯片连接总图的手绘图见附录图,由A3图纸做
表1元件清单
元件名称
型号
数量
555定时器
555
1
电阻(欧姆)
1K/1M/510/
1/1/56
译码器
74LS248
8
显示管
CK
8
计数器
74LS290
8
开关
常闭/常开/普通
4/1/1
同或门
74LS266
16
与门
74LS21/74LS08
4/1
与非门
74LS26
1
图7仿真图
此处因为只是做电路模拟,为了方便电路的模拟,而且考虑到电脑的运行能力,及其运行速度,所以只模拟了置数2位,计数2位,其他2位的工作原理及其连接方式与图7一致。
整体电路工作原理分析:
首先在置数端置数,按一下计数端的清零开关,使计数端清零,关闭S1开关,电路开始工作。
由555定时器构成的多谐振荡器产生方波信号,通到双输入的与门中,当置数端和计数端的信号一致时,信号通过到同或门,信号输出为1,当有信号不为1时,信号经过四输入的与门,输出信号0,然后经过四输入的与非门,输出信号1,与之前555信号发生器输出的方波信号一起经过双输入的与门,电路继续运行。
当计数端达到置数端的信号数后,此时所有信号都为1时,信号通过四输入的与门,输出1,然后通过与非门后,信号变成0,电路终止。
四.安装调试
图8实物制作图
在经过两个人,三天的辛苦制作后,最终终于成功地做出了实物,还算比较成功。
就是觉得线路接的挺乱的。
虽然遍布有点难看,但至少这是自己经过两天幸苦制作出来的,还是觉得挺不错的。
实物的制作不仅提高了自己的动手能力,还增强了与同学的合作精神。
实物制作,我们首先对电路板进行了元件的排布,然后进行焊接电路。
五.总结:
经过了为期两周的电子技术课程设计,总体感觉自己的收获还是比较大的。
不但有稍微地提高了自己的独立思考能力,有所增强了自己的团队合作精神。
在刚拿到题目的时候,觉得自己是无从下手,不知道该从何处入手,又由于只有一天的时间,一天后,必须给出设计的原理图,所以逼着自己网上,图书馆等地方找寻一切可以利用的资源,希望可以找到个差不多的案例。
可是到最终,还是没有找到有所想似的设计。
所有的只能找其他资料,拼凑起一个TTL脉冲发生器。
到最后,实在是无从下手了,就一天时间,随便给画上一个连自己都看不懂的原理图,第二天交给老师做评定。
老师评定结束后,觉得这实在是不行,所以又去借鉴了同学的设计。
在仿真的时候,遇到的问题还真是不少,首先是电路模拟的软件,之前是从未接触过,学的是机械,没想到过要去学习电路的软件,所以可以说是现学现用啊。
刚开始是所有的元器件找不到在哪里,花费了挺长的时间去找寻自己所需要的元器件的。
接着就是元器件一样,找错了型号的,接电路用的是共阴极显示管,第一次接入了共阳极的显示管,电路运行后一点反应都没有,后来在研究及询问同学后终于搞定了显示管。
然后就是555定时器的接错,里面有好几种的555定时器,有一种接上后,定时器直接被烧坏。
对于仿真,只是选择了两位,一是为了方便电路的模拟,减少花费在仿真上的时间,而且考虑到电脑的运行能力,及其运行速度,所以只模拟了置数2位,计数2位,其他2位的工作原理及其连接方式与现在的接线一致。
最终仿真的结果还是出来了,而且运行得比较理想。
对于在接线实物的时候,遇到的问题更是多,考虑到实物制作的成本以及制作时间的限制,所以学校选择了让我们2个人一组,这样有利于节约制作成本和缩减制作时间,而且能够增强同学间的合作能力。
实物制作,我们首先对电路板进行了元件的排布,然后进行焊接电路。
刚开始,第一次使用电烙铁,焊接的电路过程很困难,焊点也非常地难看,到后来慢慢地就熟悉了,能够轻松地使用它了,所以觉得还是得多实践为好。
电路的焊接是按着老师发下来的标准图纸焊接的,看完图纸,觉得还是老师给的这套制作方案更为简便,设计更为精密及准确。
看图焊接还是有点困难的,有些地方线路布局比较密切,加上焊接技术不过关,总会把两个焊点粘到一起去,所以在焊点的处理中也花费了挺多的时间,经过一天半的时间的实物焊接,我们完成了电路图的焊接,接上电源和地线后,发现电路不正常,所以我们又开始检查出错的原因。
由于在之前的焊接过程中,布线不是很混乱,所以要检查起来是难上加难啊。
我们的错误在经过仔细检查后,在第二天的下午终于成功完成了实物的制作,能够完成脉冲的发生,置数及其计数的功能,应该说比较成功。
此次课程设计,让自己更加深刻了各个芯片的用途,以及更加地了解了脉冲发生器的工作原理。
学会了运用一些简单的工具。
此类的动手的课程设计,对于自己的能力增强有比较明显的作用。
所以,以后能多动手的尽量会多动手去做,增强自己的技术,以适应社会以后的需要。
六.参考文献:
[1]XX搜索、XX文库.
[2]Trombay构成便携式快速光脉冲发生器的电路EDNCHHINA2004.03.
[3]周美珍功率函数信号发生器及其应用家庭电子2003年04期.
[4]陈建,白永林,程光华基于MCU和CPLD的嵌入式可调脉冲发生器设计
电子器件2007年04期.
[5]秦曾煌电工学第七版下册电子技术高等教育出版社.
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