數(shù)顯多波形信號源畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　這款數(shù)顯多波形信號源是由信號發(fā)生器和數(shù)顯頻率計(jì)電路組合而成。信號發(fā)生器是以ICL8038集成塊為核心器件，制作的一種函數(shù)信號發(fā)生器，能產(chǎn)生從0.001Hz～300KHz的低失真正弦波、三角波、矩形波等脈沖信號。數(shù)顯頻率計(jì)是具備鎖存，復(fù)位清零功能的六位十進(jìn)制計(jì)數(shù)顯示電路，通過計(jì)數(shù)器將輸入脈沖信號轉(zhuǎn)換為對等的四位BCD碼，再進(jìn)入

2、譯碼器將其轉(zhuǎn)換為七位二進(jìn)制數(shù)，最后經(jīng)過驅(qū)動電路輸入到七段式數(shù)字顯示器顯示十進(jìn)制數(shù)。兩者組合成的數(shù)顯多波形信號源制作成本較低，適合學(xué)生學(xué)習(xí)電子技術(shù)測量使用。</p><p>　　關(guān)鍵詞：信號發(fā)生器 數(shù)顯頻率計(jì) ICL8038 計(jì)數(shù)器</p><p>　　The Design of Digital Display Multi Waveform Signal Source</p>

3、<p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This type of digital waveform signal source is made up signal generator and digital frequency meter. Signal generator is mainly adopting ICL8038 chip, can gene

4、rate low distortion sinusoidal, triangle, rectangle waveform. Digital frequency meter has the function with latch and reset of six cleared the decimal, the counter will input pulse signal into peer-to-peer four BCD, agai

5、n change it for seven binary number by decoder, finally input point-elastic digital display to shows a decimal number thr</p><p>　　Keywords: Signal Generator Digital Frequency Meter ICL8038 counter</p&

6、gt;<p><b>　　目　　錄</b></p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　1.1論文選題的背景 …………………………………………………………………………1</p><p>　　1.2論文選題的目的和意義…………………………………………………………………1</p>

7、<p>　　1.3論文的主要內(nèi)容 …………………………………………………………………………1</p><p>　　第2章 器件選擇及原理框圖 …………………………………………………………2</p><p>　　第3章 認(rèn)識信號發(fā)生器和數(shù)顯頻率計(jì)</p><p>　　3.1 信號發(fā)生器 ……………………………………………………………………………3&l

8、t;/p><p>　　3.2 數(shù)顯頻率計(jì) ……………………………………………………………………………4</p><p>　　第4章 信號發(fā)生器的基本介紹</p><p>　　4.1 多波形信號源電路原理………………………………………………………………5</p><p>　　4.2 ICL8038的管腳及功能　………………………………………

9、……………………6</p><p>　　4.3 ICL8038的原理框圖及工作原理 …………………………………………………7</p><p>　　第5章 數(shù)顯頻率計(jì)的基本介紹</p><p>　　5.1 計(jì)數(shù)電路工作原理 …………………………………………………………………8</p><p>　　5.1.1 二制進(jìn)計(jì)數(shù)、分頻、振蕩集成

10、電路（CD4060）………………………9</p><p>　　5.1.2 驅(qū)動、十進(jìn)制計(jì)數(shù)集成電路（CD4017）………………………………10</p><p>　　5.1.3 3數(shù)字BCD計(jì)數(shù)器（MCI4553） …………………………………………11</p><p>　　5.2　譯碼顯示電路工作原理 ……………………………………………………………13</p

11、><p>　　第6章 電路的設(shè)計(jì) </p><p>　　6.1 信號發(fā)生器的設(shè)計(jì) …………………………………………………………………14</p><p>　　6.2 頻率計(jì)及顯示的設(shè)計(jì) ………………………………………………………………15</p><p>　　第7章 性能和誤差分析</p><p>　　7.1 性能分

12、析…………………………………………………………………………………17</p><p>　　7.2頻率計(jì)誤差分析…………………………………………………………………………17</p><p>　　結(jié)論 ………………………………………………………………………………………………18</p><p>　　參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………………

13、…………19</p><p>　　后記 …………………………………………………………………………………………………20</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　1.1論文選題的背景</p><p>　　隨著科技的發(fā)展，電子技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域最活躍，影響最廣泛的學(xué)科之一。電子技術(shù)在促進(jìn)國防建

14、設(shè)、科學(xué)技術(shù)研究、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展、提高人類居住和生活質(zhì)量等方面發(fā)揮了極其重要的作用。之后由于電子信息業(yè)的迅速發(fā)展，其應(yīng)用幾乎遍布人類生活的一切領(lǐng)域，因此電子學(xué)的廣泛性、快速性、多樣性的發(fā)展，成為它最主要的特點(diǎn)。</p><p>　　波形發(fā)生器就是一種科技發(fā)展的產(chǎn)物，它廣泛用于科學(xué)研究、生產(chǎn)實(shí)踐和教學(xué)實(shí)踐等領(lǐng)域，如設(shè)計(jì)和測試、汽車制造、生物醫(yī)藥、傳感器仿真和制造模型等。</p><p&

15、gt;　　1.2論文選題的目的和意義</p><p>　　波形發(fā)生器是一種常用的信號源，可以產(chǎn)生多種波形信號，應(yīng)用非常廣泛。</p><p>　　傳統(tǒng)的信號發(fā)生器采用模擬電子技術(shù)，由分立元件構(gòu)成振蕩電路和整形電路，產(chǎn)生各種波形，在電子信息、通信，工業(yè)等領(lǐng)域曾發(fā)揮了很大的作用。但采用這種技術(shù)的波形發(fā)生器電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度較差。隨著電子技術(shù)的發(fā)展和需求，開發(fā)一款新式波形發(fā)生

16、器——數(shù)顯多波形信號源，顯得尤為重要。這款數(shù)顯多波形信號源是用數(shù)顯頻率計(jì)和信號發(fā)生器的電路組合而成，可獲得三種常用的波形，頻率調(diào)節(jié)范圍大，波形失真小，制作簡單，價格低廉，在電子制作和維修的過程中，這臺性能良好、功能全面的信號源會大大提高工作效率。</p><p>　　1.3論文的主要內(nèi)容</p><p>　　該數(shù)顯多波形信號源主要由和數(shù)顯頻率計(jì)組成。信號發(fā)生器主要采用ICL8038集成芯片

17、、集成振蕩器、集成定時器等靈活的組成來產(chǎn)生正弦波、方波、三角波等波形電路，具有線路簡單，調(diào)試方便，功能完備，輸出波形穩(wěn)定清晰，信號質(zhì)量好，精度高，系統(tǒng)輸出頻率范圍較寬且經(jīng)濟(jì)實(shí)用，而且具有較高的溫度穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定性，制作成本較低，適用范圍廣。數(shù)顯頻率計(jì)器所需的一些集成芯片有3數(shù)字BCD計(jì)數(shù)器（MCI4553），鎖存、譯碼、驅(qū)動BCD-7段集成電路（CD4543），二進(jìn)制計(jì)數(shù)、分頻、振蕩集成電路（CD4060），驅(qū)動、十進(jìn)制計(jì)數(shù)集成電路（

18、CD4017），數(shù)碼顯示管等電子器件，它能夠準(zhǔn)確清晰地顯示出波形信號的頻率，與信號發(fā)生器完美的結(jié)合，應(yīng)用廣泛。</p><p>　　第2章 器件選擇及原理框圖</p><p>　　該信號源設(shè)計(jì)的簡單設(shè)計(jì)框圖如圖1.1所示，信號發(fā)生模塊產(chǎn)生所需信號并輸入到頻率計(jì)模塊由它進(jìn)行計(jì)數(shù)，而后輸出進(jìn)入顯示模塊進(jìn)行顯示。</p><p><b>　　圖2.1設(shè)計(jì)框圖&

19、lt;/b></p><p>　　（1）信號發(fā)生模塊：　</p><p>　　在信號發(fā)生模塊中主要的作用是產(chǎn)生所需要的波形（如三角波、正弦、方波）。在本設(shè)計(jì)中該模塊是由函數(shù)發(fā)生器集成電路芯片（ICL8038）和一些參數(shù)控制電路（如占空比調(diào)節(jié)控制、頻率調(diào)節(jié)控制、正弦波調(diào)節(jié)控制等）以及一些必要電路（如電源電路、保護(hù)電路等）結(jié)合而成。</p><p><b&g

20、t;　?。?）頻率計(jì)模塊：</b></p><p>　　在頻率計(jì)模塊中的主要作用是對信號發(fā)生模塊產(chǎn)生的信號進(jìn)行所產(chǎn)生信號的頻率計(jì)量。在本設(shè)計(jì)中使用二制進(jìn)計(jì)數(shù)、分頻、振蕩集成電路（CD4060）來充當(dāng)時基單元產(chǎn)生時基信號，使用驅(qū)動、十進(jìn)制計(jì)數(shù)集成電路（CD4017）來充當(dāng)控制單元部份，用來產(chǎn)生閘門控制取樣時間和顯示控制，在此設(shè)計(jì)中的計(jì)數(shù)單元、主控門單元和延時單元則是由3數(shù)字BCD計(jì)數(shù)器（MCI4553）

21、來充當(dāng)，它完成了頻率計(jì)的多數(shù)組成部份，因而它也是頻率模塊的重要組成部份。</p><p><b>　?。?）顯示模塊：</b></p><p>　　在顯示模塊中的主要作用是對頻率計(jì)模塊計(jì)量出來的BCD數(shù)值進(jìn)行譯碼并通過顯示管顯示出來。在設(shè)計(jì)中使用鎖存、譯碼、驅(qū)動BCD-7段集成電路（CD4543）來充當(dāng)譯碼部份，來將計(jì)數(shù)模塊輸出的BCD碼譯成七段碼并驅(qū)動數(shù)碼顯示管組成

22、動態(tài)顯示模式將數(shù)值直觀的顯示出來。</p><p>　　第3章　認(rèn)識信號發(fā)生器和數(shù)顯頻率計(jì)</p><p>　　本論文設(shè)計(jì)的數(shù)顯多波形信號源主要是由數(shù)顯頻率計(jì)和信號發(fā)生器的電路組合而成。因此在這里介紹一下數(shù)顯頻率計(jì)和信號發(fā)生器的一些相關(guān)性的基礎(chǔ)知識，以便對論文設(shè)計(jì)有更深刻的認(rèn)識。</p><p><b>　　3.1 信號發(fā)生器</b></

23、p><p>　　本設(shè)計(jì)中采用單片集成函數(shù)信號發(fā)生器ICL8038、集成振蕩器、集成定時器等靈活的組成來產(chǎn)生正弦波、方波、三角波等波形電路，具有線路簡單，調(diào)試方便，功能完備，輸出波形穩(wěn)定清晰，信號質(zhì)量好，精度高，系統(tǒng)輸出頻率范圍較寬且經(jīng)濟(jì)實(shí)用，而且具有較高的溫度穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定性。特別適用于工控和電子實(shí)驗(yàn)室，當(dāng)輸出緩沖電路獨(dú)立設(shè)置多路時，可同時多路輸出三種信號，比較容易滿足設(shè)計(jì)需要。其原理框圖如圖3.1所示：</

24、p><p>　　圖3.1信號發(fā)生器框圖</p><p><b>　　3.2數(shù)顯頻率計(jì)</b></p><p>　　數(shù)顯頻率計(jì)是用數(shù)字顯示被測信號頻率的一種儀器，被測信號可以是正弦信號、方波或三角波信號等。其原理框圖如圖3.2所示，它是由時基單元、控制單元、計(jì)數(shù)單元、延時單元、主控門和輸入單元組成。</p><p>　?。?）

25、時基單元　包括振蕩器和多級分頻器用來產(chǎn)生周期為1s或6s的脈沖信號，稱為時基信號。振蕩器可以用晶體振蕩器或集成電路、電阻和電容構(gòu)成多諧振蕩器，然后用分頻器產(chǎn)生所需的時基信號。</p><p>　?。?）控制單元　此單元有兩個作用：其一是經(jīng)過門控電路對時基信號進(jìn)行一次二分頻，得到寬度為1s或6s方波，稱為閘門信號，用該信號的寬度控制主控門的開門時間（取樣時間），在取樣的時間里允許被測信號通過。其二是每次取樣后封鎖主

26、控門和時基信號的輸入門，使計(jì)數(shù)器顯示的數(shù)字停留一段時間，以便觀察和讀取數(shù)據(jù)。所以控制單元的任務(wù)就是打開主控門顯示，然后清零。這個過程不斷重復(fù)進(jìn)行。</p><p>　　（3）計(jì)數(shù)單元 通過主控門的被測信號輸入計(jì)數(shù)器、寄存器、譯碼器和顯示電路，由顯示器顯示取樣時間接收的脈沖數(shù)，即被測頻率。</p><p>　?。?）延時單元　取樣時間結(jié)束后，計(jì)數(shù)器中的數(shù)送入寄存器中，由寄存器送入譯碼顯示電

27、路，數(shù)據(jù)要顯示一段時間，其延長時間取決于延時電路，故延時時間即為顯示時間，然后清零，再讀取新的數(shù)據(jù)。</p><p>　?。?）主控門　　起控制被測信號通過的作用，在取樣時間內(nèi)主控門打開，清零和顯示時間內(nèi)主控門關(guān)閉。</p><p>　?。?）輸入單元　將接收信號加以放大、整形、變換成脈沖信號。</p><p>　　圖3.2數(shù)顯頻率計(jì)原理框圖</p>

28、<p>　　第4章　信號發(fā)生器的基本介紹</p><p>　　該信號發(fā)生器是以ICL8038集成塊為核心器件，制作成本較低，適用范圍廣。ICL8038是一種具有多種波形輸出的精密振蕩集成電路，它具有頻率范寬（0.001Hz-300kHz）、頻率穩(wěn)定度高（頻率溫漂僅為50ppm/℃)、外圍電路簡單、易于制作等優(yōu)點(diǎn)，輸出波形的頻率和占空比還可以由電流或電阻控制。</p><p>　　

29、4.1多波形信號源電路原理　</p><p>　　由于ICL8038單片函數(shù)發(fā)生器所產(chǎn)生的正弦波是由三角波經(jīng)非線性網(wǎng)絡(luò)變換而獲得。該芯片的第1腳和第12腳就是為調(diào)節(jié)輸出正弦波失真度而設(shè)置的。圖4.1為一個調(diào)節(jié)輸出正弦波失真度的典型應(yīng)用，其中第1腳調(diào)節(jié)振蕩電容充電時間過程中的非線性逼近點(diǎn)，第12腳調(diào)節(jié)振蕩電容在放電時間過程中的非線性逼近點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中，兩只100K的電位器應(yīng)選擇多圈精度電位器，反復(fù)調(diào)節(jié)，可以達(dá)到很

30、好的效果，圖4.1即為產(chǎn)生三種波形的函數(shù)發(fā)生器的原理圖。</p><p>　　圖4.1多波形信號源原理圖</p><p>　　在圖4.1 所示電路中，u2、u3和u9分別輸出正弦波、三角波或鋸齒波、方波或矩形波電壓。調(diào)節(jié)電位器RP1可以改變方波的占空比、鋸齒波的上升時間和下降時間；調(diào)節(jié)電位器RP2可以改變輸出信號的頻率；調(diào)節(jié)電位器RP3和RP4可以調(diào)節(jié)正弦波的失真度。</p>

31、<p>　　此外調(diào)節(jié)電容或其他參數(shù)，皆可以改變輸出信號。</p><p>　　4.2 ICL8038的管腳及功能　</p><p>　　ICL8038是采用14腳雙列直插式封裝，管腳的排列及功能見圖4.2所示：</p><p>　　圖4.2 ICL8038引腳圖</p><p>　　腳1、12：正弦波失真度調(diào)節(jié)； </p&g

32、t;<p>　　腳2：正弦波輸出； </p><p>　　腳3：三角波輸出； </p><p>　　腳4、5：方波的占空比調(diào)節(jié)、正弦波和三角波的對稱調(diào)節(jié)； </p><p>　　腳6：正電源±10V～±18V； </p><p>　　腳7：內(nèi)部頻率調(diào)節(jié)偏置電壓； </p><p>　　

33、腳8：外部掃描頻率電壓輸入； </p><p>　　腳9：方波輸出，為開路結(jié)構(gòu)； </p><p>　　腳10：外接振蕩電容； </p><p>　　腳11：負(fù)電原或地； </p><p>　　腳13、14（NC）：空腳。</p><p>　　4.3 ICL8038的原理框圖及工作原理</p><p

34、>　　ICL8038是單片集成函數(shù)發(fā)生器，其內(nèi)部原理電路框圖如圖4.3(a)所示。由恒流</p><p>　　源I1和I2、電壓比較器、觸發(fā)器、緩沖器和三角波到正弦波變換電路通過組合而成。</p><p>　　圖4.3（a）ICL8038內(nèi)部電路框圖</p><p>　　在圖4.3(a)中，電壓比較器I，II的閾值分別為2VR/3和VR/3(VR=V++V-

35、)，電流源I1和I2的大小可通過外接電阻調(diào)節(jié)，且I2必須大于I1。當(dāng)觸發(fā)器的Q端輸出為低電平時，它控制開關(guān)S使電流源I2斷開。而電流源I1則向外接電容C充電，使電容兩端電壓VC隨時間線性上升，當(dāng)VC上升到VC=2VR/3時，比較器Ⅰ輸出發(fā)生跳變，使觸發(fā)器輸出端Q由低電平變?yōu)楦唠娖?，控制開關(guān)SW使電流源I2接通。由于I2>I1，因此電容C放電，隨時間線性下降。當(dāng)VC下降到VC≤VR/3時，比較器Ⅱ輸出發(fā)生跳變，使觸發(fā)器輸出端Q又由高

36、電平變?yōu)榈碗娖?，I2再次斷開，I1再次向C充電，VC又隨時間線性上升。如此周而復(fù)始，產(chǎn)生振蕩。若I2=2I1，VC上升時間與下降時間相等，就產(chǎn)生三角波輸出到腳3。而觸發(fā)器輸出的方波經(jīng)緩沖器輸出到腳9。三角波經(jīng)正弦波變換器變成正弦波后由腳2輸出。因此，ICL8038能輸出方波、三角波和正弦波等三種不同的波形。其中，振蕩電容C由外部接入，它是由內(nèi)部兩個恒流源來完成充電放電過程。恒流源I2的工作狀態(tài)是由恒流源I1對電容器C連續(xù)充電，增加電容電

37、壓，從而改變比較器的輸入電平，比較器</p><p>　　圖4.3（b）輸出波形相位圖</p><p>　　第5章 數(shù)顯頻率計(jì)的基本介紹</p><p>　　數(shù)顯頻率計(jì)由3數(shù)字BCD計(jì)數(shù)器（MCI4553），鎖存、譯碼、驅(qū)動BCD-7段集成電路（CD4543），二進(jìn)制計(jì)數(shù)、分頻、振蕩集成電路（CD4060），驅(qū)動、十進(jìn)制計(jì)數(shù)集成電路（CD4017），數(shù)碼顯示管等電子

38、器件構(gòu)成。</p><p>　　5.1計(jì)數(shù)電路工作原理</p><p>　　本設(shè)計(jì)為六位十進(jìn)制計(jì)數(shù)顯示器，計(jì)數(shù)部分用三位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器MCI4553實(shí)現(xiàn)，脈沖信號首先進(jìn)入左邊MCI4553的CLK端，MCI4553上的DS3,DS2,DS1分別為個，十，百位。當(dāng)DS3有進(jìn)位信號時，下一級（DS2）才開始計(jì)數(shù)，后面幾位依次類推。當(dāng)左邊的MCI4553的DS1有進(jìn)位信號產(chǎn)生時（即左邊的MCI45

39、53計(jì)數(shù)達(dá)到999時）由進(jìn)位輸出端OVF送出進(jìn)位信號進(jìn)入下一級計(jì)數(shù)器的CLK端。下一級計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)原理同上一級。其計(jì)數(shù)電路原理圖如圖5.1所示。 </p><p>　　圖 5.1計(jì)數(shù)電路圖</p><p>　　5.1.1 二制進(jìn)計(jì)數(shù)、分頻、振蕩集成電路（CD4060）</p><p>　　在計(jì)數(shù)電路中CD4060起產(chǎn)生時基信號的作用，復(fù)位輸入端提供了恢復(fù)所有計(jì)數(shù)器

40、“0”狀態(tài)的信號，復(fù)位輸入端高電平有效。所有的計(jì)數(shù)段都是由主從觸發(fā)器組成，所有的計(jì)數(shù)都是通過在CP1（和CP0）端的負(fù)跳變來驅(qū)動計(jì)數(shù)段的來進(jìn)行計(jì)數(shù)，所有端口都是緩沖輸入輸出，在脈沖輸入端的施密特觸發(fā)器的作用是允許無限制的上升和下降沿的時鐘電路。管腳功能圖如圖5.1.1所示：</p><p>　　圖5.1.1 CD4060引腳圖</p><p>　　引腳1～7、13 ～15：這10個引腳是C

41、D4060的計(jì)數(shù)器、分頻輸出端口。</p><p>　　引腳11：時鐘信號（計(jì)數(shù)）輸入端，當(dāng)為負(fù)跳沿時計(jì)數(shù)器動作。</p><p>　　引腳9、10：脈沖輸出端，CP0與CP1的相位相同，引腳9與10的相位相反?！　?lt;/p><p>　　引腳12：異步清零端。高電平有效，即該端為高電平時計(jì)數(shù)器清零，該端通常應(yīng)處于低電平。</p><p>　　

42、電源電壓VDD：＋（3～18）V。</p><p>　　輸入電壓：0～VDD。</p><p>　　芯片特性：1.在15V的電源下有12MHz的時鐘輸出速率?！　?lt;/p><p>　　2.公共復(fù)位端 　3.完全靜態(tài)動作　　</p><p>　　4.緩沖輸入輸出 　5.施密特觸發(fā)脈沖輸入端</p>&l

43、t;p>　　振蕩特性：1.由片內(nèi)精密元件組成 </p><p>　　2.可接RC或晶振的外部振蕩電路</p><p>　　3.在15V電源下RC振蕩電路可提供至少690KHz的頻率</p><p>　　5.1.2 驅(qū)動、十進(jìn)制計(jì)數(shù)集成電路（CD4017）</p><p>　　CD4017是控制單元部份，用來產(chǎn)生閘門控制取樣時間和顯示

44、控制， 其中有10個譯碼輸出的異步計(jì)數(shù)器，即它有10個獨(dú)立的輸出端，在計(jì)數(shù)脈沖連續(xù)由脈沖輸入端輸入時，這10個輸出端由低向高依次為高電平。到第10個計(jì)數(shù)脈沖輸入后，這10個輸出端輸出均為低電平，即計(jì)數(shù)器歸零。如果要記錄10個以上的計(jì)數(shù)脈沖時，一般可由多個CD4017組合而成。管腳功能圖如圖5.1.2所示</p><p>　　圖5.1.2 CD4017引腳圖</p><p>　　引腳Q1～Q

45、9：這10個引腳是數(shù)據(jù)輸出端。如果從Q9輸出可作十進(jìn)制計(jì)數(shù)器；如果從其它輸出可作相應(yīng)的分頻器。</p><p>　　引腳12：進(jìn)位輸出端。用來做多片級聯(lián)使用。高電平有效，即通常處于低電平，出現(xiàn)。</p><p>　　進(jìn)位信號時為高電平。進(jìn)位信號為正脈沖。</p><p>　　引腳13：時鐘禁止輸入端。高電平有效，即該端為高電平時時鐘信號無法輸入計(jì)數(shù)器，故計(jì)數(shù)器保持原

46、來狀態(tài)。</p><p>　　引腳14：時鐘（計(jì)數(shù)）脈沖輸入端。上升沿有效。</p><p>　　引腳15：異步清零端。高電平有效，即為高電平時計(jì)數(shù)器清零。該端通常應(yīng)處低電平。</p><p>　　電源電壓VDD：＋（3～18）V。</p><p>　　5.1.3 3數(shù)字BCD計(jì)數(shù)器（CMI4553）</p><p>

47、　　在此設(shè)計(jì)中的計(jì)數(shù)單元、主控門單元和延時單元則是由MCI4553來充當(dāng)，它完成了頻率計(jì)的多數(shù)組成部份，因而它也是頻率模塊的重要組成部份。它可用于計(jì)數(shù)、時鐘顯示、計(jì)量方面。其引腳圖如5.1.3(a)所示：</p><p>　　圖5.1.3（a）MCI4553引腳圖</p><p>　　引腳1、2、15：數(shù)位選擇輸出端，低電平輸出。用于控制數(shù)碼顯示管的顯示。它分別是十位、個位、百位選擇。&l

48、t;/p><p>　　引腳3、4：外部電容接入端。用于數(shù)位選擇的掃描電路的時鐘輸入端口。</p><p>　　引腳5、6、7、9：BCD碼輸出端口。以BCD碼輸出所計(jì)得的數(shù)值。</p><p>　　引腳10：鎖存允許輸入端，高電平有效。</p><p>　　引腳12：時鐘信號輸入端。用于輸入計(jì)數(shù)脈沖，下降沿有效。</p><p

49、>　　引腳13：主復(fù)位輸入端。用于計(jì)數(shù)器的清零。</p><p>　　引腳11：時鐘信號輸入允許端，高電平有效。</p><p>　　引腳14：進(jìn)位信號輸出端。用于多片芯片的級聯(lián)使用，高電平有效。</p><p>　　MCI4553－3數(shù)字BCD計(jì)數(shù)器，邏輯圖如圖5.1.3（b）所示。是由3個負(fù)跳沿觸發(fā)器組成的BCD計(jì)數(shù)器通個同步串聯(lián)而成。在每個輸出端都有鎖存

50、計(jì)數(shù)值的鎖存器。3組BCD計(jì)數(shù)值是通過多路傳輸器進(jìn)行分時傳輸，以便在一定時間內(nèi)只提供一個BCD碼。數(shù)位選擇輸出信號提供對顯示的控制。所有輸出都兼容TTL電路。且芯片內(nèi)部供有用于數(shù)位選擇低頻掃描時鐘的振蕩器。</p><p>　　圖5.1.3（b）MCI4553邏輯圖</p><p>　　通過引腳3和4間的電容可以進(jìn)行掃描頻率的外部控制，或是在引腳4直接接入一個時鐘信號來允當(dāng)掃描時鐘。進(jìn)位輸

51、出端用于多片串級使用。主復(fù)位輸入端為高電平時，初始化所有BCD計(jì)數(shù)器和分路器的掃描電路，同時數(shù)位選擇置為個位，并且掃描信號被禁止。當(dāng)禁止輸入端為高電平時，禁止計(jì)數(shù)時鐘輸入，但是會保留最后的計(jì)數(shù)值。在時鐘輸入端的脈沖波形形成電路允許計(jì)數(shù)器在下降沿非常慢的情況下也能　夠繼續(xù)工作。當(dāng)鎖存允許輸入端為高電平時當(dāng)前的計(jì)值將被鎖存起來，并在鎖存允許輸入信號為高電平時一直保持。它獨(dú)立于其他引腳，在復(fù)位期間只要鎖存允許端繼續(xù)為高電平時計(jì)數(shù)值將被鎖存器中

52、的值覆蓋。</p><p>　　5.2譯碼顯示電路工作原理</p><p>　　從MCI4553輸出的信號輸入到CD4543，經(jīng)CD4543譯碼后的信號由CD4543的輸出端直接接至DPY數(shù)碼管，由于從譯碼器中輸出的電流較大，大于數(shù)碼管所能承受的最大輸入電流，所以要在譯碼器的輸出端與數(shù)碼管的輸入端之間添加電阻，以保護(hù)數(shù)碼管不被燒壞。用三個三極管由低位到高位依次驅(qū)動六片DPY數(shù)碼管依次顯示，

53、從而完成六位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的顯示工作。其中所用到的電阻的單位均為歐姆。其譯碼顯示原理圖如圖5.2所示。</p><p>　　圖5.2譯碼顯示電路圖</p><p>　　CD4543在設(shè)計(jì)中充當(dāng)譯碼部份，來將計(jì)數(shù)模塊輸出的BCD碼譯成七段碼并驅(qū)動數(shù)碼顯示管組成動態(tài)顯示模式將數(shù)值直觀的顯示出來。</p><p>　　CD4543管腳功能圖如圖5.2.1所示：</p&

54、gt;<p>　　圖5.2.1 CD4543引腳圖</p><p>　　引腳1：鎖存禁止輸入端，高電平有效。</p><p>　　引腳2～5：BCD碼輸出入端。</p><p>　　引腳6：段輸出顯示選擇輸入端。</p><p>　　引腳7：消隱信號輸入端，低電平有效。</p><p>　　引腳9～15：

55、七段碼輸出端口。</p><p><b>　　第6章 電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　6.1 信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)</p><p>　　在圖6.1中，信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)為圖中的右下部份（即以ICL8038為中心的附近的電路部份）。圖中K1是一個兩刀三位開轉(zhuǎn)換開關(guān)，一個是用來選擇你所需的波形，另一個刀是接通發(fā)光二極管用來表示不同的波形（紅色代

56、表方波，綠色代表三角波，黃色代表正弦波），K1－1的輸出一路徑通過R21送到輸出插座，R21是防止外線短路時損壞芯片而設(shè)計(jì)的。另一個路徑R20送到頻率計(jì)電路，由于頻率計(jì)電路與信號源的電路用不同的電壓，信號源輸出的信號電壓幅值有可能大于頻率計(jì)的工作電壓，造成頻率計(jì)電路的損環(huán)，R20、VD8、VD9就是為了保護(hù)頻率計(jì)的輸入門電路，將信號源的信號電壓限制在12V以內(nèi)。C6的作用是隔離正弦波的直流分量。ICL8038的方波輸出腳的內(nèi)部是集電極輸

57、出，相當(dāng)于OC門。所以要用一個電阻（R22）接在U＋與腳之間才能形成方波輸出。RP1、RP2用來調(diào)整正弦的失真大小及波形的對稱性。R26、R25、RP3是調(diào)整波形的占空比。K2是選擇外接振蕩電容的，與RP4配合使用可以調(diào)節(jié)輸出信號的頻率。K2為粗選，RP4為調(diào)。在前面的芯片介紹中已有了ICL8038產(chǎn)生信號的頻率粗略計(jì)算方法，在此這選擇電容為：C7:47</p><p>　　6.2 頻率計(jì)及顯示的設(shè)計(jì)</

58、p><p>　　CD4060通過外接頻率為32768Hz振蕩電路經(jīng)其內(nèi)部的分頻產(chǎn)生頻率為的時基信號，并由端口3輸出接到CD4017的時鐘信號輸入端口。經(jīng)過CD4017的處理可以產(chǎn)生頻率為 的閘門信號。用該信號去控制計(jì)數(shù)器MCI4553的計(jì)數(shù)取樣時間（時間為1s），并同時產(chǎn)生該次頻率的顯示時間控制信號（由CD4017的引腳1、5、6、7、9、10、11共計(jì)時間為：）和計(jì)數(shù)器復(fù)位信號來進(jìn)行計(jì)數(shù)器的清零即每過五秒就清零一次

59、。由于該頻率計(jì)的設(shè)計(jì)范圍是在1Hz～100kHz，而計(jì)數(shù)器MCI4553的計(jì)數(shù)范圍在1Hz～999Hz。所以為達(dá)到要求范圍，因而要使用兩片MCI4553的級聯(lián)構(gòu)成來計(jì)數(shù)。電路連接圖是通過第一片的進(jìn)位信號輸出端（14引腳）與第二片的時鐘信號輸入端即計(jì)數(shù)信號輸入端（12引腳）相連來完成所需要求。然后MCI4553將所計(jì)得的數(shù)值以BCD碼的形式遞給CD4543。由它來完譯碼產(chǎn)生七段碼并驅(qū)動七段LED數(shù)碼顯示管將數(shù)值顯示出來。由于在這里選擇的是

60、動態(tài)顯示模式，因此在這里應(yīng)用三極管VT1、VT2、VT3配合計(jì)數(shù)器的顯示控制輸出端組成控制顯示管的顯示的電路。在此僅大概的分析一下，一些細(xì)節(jié)電路配合前面元器</p><p>　　整體電路圖如圖6.1所示:</p><p><b>　　圖6.1總體電路圖</b></p><p>　　第7章 性能和誤差分析</p><p>

61、<b>　　7.1性能分析</b></p><p>　　本多波形信號源將設(shè)計(jì)為可以輸出三種常見波形的信號源，即方波、三角波和正弦波。正弦波幅度為0～+5V，輸出阻抗約為2 KΩ；方波的幅度為0～+5V，輸出阻抗約為1 KΩ；三角波輸出幅度為0～+3V，輸出阻抗約為1 KΩ；；三種波形均設(shè)計(jì)為對稱輸出，波形失真在1%以下。無論方波、三角波還是正弦波它們均有一定的頻率，而且使用儀器者也對輸出信號

62、的頻率有一定要求，因此這一多波形信號源必須具有頻率的測量和顯示功能?；谶@一實(shí)際需要，本信號源設(shè)計(jì)為數(shù)字顯示頻率，可以用數(shù)碼管來實(shí)現(xiàn)顯示功能。其頻率可調(diào)范圍設(shè)計(jì)為1Hz～100kHz，這一范圍基本滿足普通的生產(chǎn)、生活和學(xué)習(xí)環(huán)境對低頻信號源的需要。為提高測量和顯示精度，可設(shè)置如下幾個頻率檔：1Hz～10Hz、10Hz～100Hz、100Hz～1kHz、1～10kHz、10kHz～100kHz。顯示頻率的分辨率為1Hz，可使用6個數(shù)碼管來顯

63、示輸出所計(jì)頻率值。</p><p>　　7.2　頻率計(jì)的誤差分析</p><p>　?。?）計(jì)數(shù)器直接測頻的誤差主要有兩項(xiàng)：1誤差和標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差。一般，總誤差可采用分項(xiàng)誤差絕對值合成，即</p><p><b>　?。?.2）</b></p><p>　　由式可知，在一定時，閘門時間T選得越長，測量人準(zhǔn)確度越高。而當(dāng)T選

64、定后，越高，則由于1誤差對測量結(jié)果的影響減小，測量準(zhǔn)確度起高。但是隨著1誤差的影響減小，標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差/將對測量結(jié)果產(chǎn)生影響，并以為極限。即測量準(zhǔn)確度不可能優(yōu)于的值。</p><p>　　（2）測量低頻時，由于1誤差產(chǎn)生的測頻誤差大的驚人，例如，＝10Hz，</p><p>　　T＝1s，則由1誤差引起的測頻誤差可達(dá)10%，所以，測低頻時不宜采用直接測頻的方法。</p><

65、;p><b>　　結(jié)　論</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)作為綜合性的設(shè)計(jì)，它不同于以前教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)。以前的所做的一些設(shè)計(jì)主要是根據(jù)相關(guān)的課本及老師所給資料去完成的，不能完全達(dá)到鍛煉自己動手能力的目的，而畢業(yè)設(shè)計(jì)則是對我們大學(xué)四年所學(xué)知識的一個綜合的訓(xùn)練及考核，是對所學(xué)知識的應(yīng)用能力和大學(xué)所學(xué)理論知識對實(shí)踐技能相結(jié)合的全面的檢驗(yàn)，真正做到了理論聯(lián)系實(shí)際，把以前所

66、學(xué)的知識綜合貫通進(jìn)行實(shí)踐，并在實(shí)踐中不斷學(xué)習(xí)和自我完善。</p><p>　　然而，在畢業(yè)論文設(shè)計(jì)中，我感覺到自己知識的不足所帶來的局限性，在電路設(shè)計(jì)方面，很多地方不能做到清晰明了的說明，對電路沒有透徹的了解，使我在論文設(shè)計(jì)中舉步維艱。但我相信只要努力去學(xué)，一定會克服這些困難，早日弄懂，希望在老師和自己共同的努力下，書寫一份圓滿的答卷。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)<

67、;/b></p><p>　　[1]楊行素.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程.北京：高等教育出版社，2006.</p><p>　　[2]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，2006.</p><p>　　[3]程佩青.數(shù)字信號處理教程．北京：清華大學(xué)出版社，2004．</p><p>　　[4]梁廷貴.現(xiàn)代集成電路實(shí)用手冊.北京:科

68、學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,2002.</p><p><b>　　后　記</b></p><p>　　在*老師的指導(dǎo)下，我開始了設(shè)計(jì)，經(jīng)過兩個多月的時間，我完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在這兩個多月中，通過自己的學(xué)習(xí)和努力，通過*老師的指導(dǎo)和教育，不僅使我在知識水平和解決實(shí)際問題的能力上有了很大的提高，而且讓我真正體會到學(xué)會運(yùn)用所學(xué)的知識是何等的重要，知識是從課堂上、老師、書本上學(xué)到的

69、，實(shí)踐則是要自己動手，自己去做才能掌握的。 我也終于明白了大學(xué)四年學(xué)習(xí)的意義和作用，扎實(shí)的基本功和良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，能使自己在學(xué)習(xí)新知識時有更深刻的認(rèn)識力和更快的領(lǐng)會力。</p><p>　　關(guān)于本次課題的設(shè)計(jì)，我所做到的只是最基本的，但它已經(jīng)啟發(fā)了我的思維，提高了我的動手能力，這是我在課本中學(xué)不到的，它為我在以后的工作崗位上發(fā)揮自己的才能奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　感謝*老師