电工电子实验报告-南邮课程设计

第一章技术指标 ............................................................................................................................ 2

1.1 系统功能要求 .................................................................................................................... 2

1.2 系统结构要求 .................................................................................................................... 2

1.3 电气指标............................................................................................................................ 2

1.4 设计条件............................................................................................................................ 2

第二章整体方案设计 .................................................................................................................... 3

2.1 整体方案............................................................................................................................ 3

2.2 整体原理及方框图 ............................................................................................................ 3

第三章单元电路设计 .................................................................................................................... 4

3.1 频率控制电路设计 ............................................................................................................ 4

3.2 计数器设计（256） .......................................................................................................... 5

3.3 存储器及正弦函数表 ........................................................................................................ 6

3.4 D/A（II）正弦波产生电路 ............................................................................................... 7

3.5幅度控制............................................................................................................................. 8

3.6 阻抗控制............................................................................................................................ 9

3.7整体电路图......................................................................................................................... 9

3.7 整体元件清单（理论值） ................................................................................................ 9

第四章测设与调整（数据）....................................................................................................... 11

4.1 频率控制电路调测 .......................................................................................................... 11

4.2 地址计数器电路调测如下： .......................................................................................... 11

4.3 存贮器电路调测（R=1千欧） ..................................................................................... 11

4.4 数字幅度电路调测 .......................................................................................................... 11

4.5 波形扩展.......................................................................................................................... 11

4.6 整体指标测试 .................................................................................................................. 12

第五章设计小结 .......................................................................................................................... 13

5.1电子电路课程设计的意义 ............................................................................................... 13

5.2 设计任务完成情况 .......................................................................................................... 13

5.3 问题及改进...................................................................................................................... 13

5.4 心得体会.......................................................................................................................... 14

附录 ................................................................................................................................................ 16

参考文献................................................................................................................................. 16

主要芯片介绍：..................................................................................................................... 16

第一章技术指标

1.1 系统功能要求

人们在向计算机输送数据时，计算机首先要把十进制数转换成二－十进制码，即BCD码，运算器将接受到的二－十进制码转换成二进制数后才能进行运算。这种把十进制数转换成二进制数的过程称为“十翻二”运算。

1.2 系统结构要求

十翻二运算电路的结构要求如图（1）所示，其中十进制数输入采用并行BCD码输入，由七段译码器转换成十进制数显示，同时经由四位超前进位并行加法器组成的电路转换成二进制数，用发光二极管显示。

系统复位转换启动

1 1.3 电气指标

1 具有十翻二功能。

2 实现三位十进制数到二进制数的转换。

3 能自动显示十进制数及对应的二进制数。

4 具有手动清零和手动转换功能。

5 十进制数输入采用并行输入。

（选做）

十进制数输入采用串行输入。

1.4 设计条件

电源条件：+5V,-5V

• 可供选择器件如下：

• 型号名称及功能数量

• 74283 四位超前进位并行加法器 3

• 4511 七段译码器 3

•

• 7432 2四输入端或门 1

• 共阴极数码管 3

• 74174 复位六D触发器 2

• 拨码开关 2

• 100Ω电阻 13

• LED 发光二极管 10

• 1k排阻 2

导线若干

第二章整体方案设计

2.1 整体方案

事先对十进制数进行BCD码置数，把置好的数存入锁存器中，触发启动后，经由锁存器分两路转发，一路转发给由七段译码器组成的静态显示电路，显示输入的十进制数；另一路转发给由四位超前进位加法器组成的十进制转换二进制数的电路，进行二进制显示。

2.2 整体原理及方框图

 通过拨码开关组成的按键电路控制输入的BCD码，经锁存器到达七段译

码器4511，BCD码经过七段译码器4511译码后输出控制数码管显示的十进制数，由共阴极数码管显示所输入的十进制数。

 通过按键电路控制输入的BCD码经过锁存器转发到由74283组成的十翻

二运算电路，通过运算电路运算后，输出信号，由发光二极管显示输出的二进制数。

按键电路

锁存输出

静态显示电路

十进制显示电路

图（2）

第三章单元电路设计

3.1 频率控制电路设计

频率控制电路含频率开关D/A（I）和压控振荡器，如图（3）所示。输出的正弦信号频率要求为1kHz~5kHz，则模28计数器输入时钟信号的频率范围为256kHz~1280kHz，即第一部分电路产生的方波频率范围的下限应小于256kHz，上限应为1280kHz。据此可得理论值：

R17.5k,R230k,C1100PF

图（3）

• 压控振荡器的压控特性与VDD、R1、R2、C1取值大小有关。VDD一定

时，只与R1、R2、C1有关，如果不接R2，振荡器的频率为0Hz~fmax,这时fMAX由下式计算：

• fMAX=1/[R1(C1+32PF)] ，频率与电压VDD的关系如图：

• 如使用R2，振荡器的频率由fmin~fmax,可由下式计算：

• fMin=1/[R2(C1+32PF)]

• fMax=1/[R2(C1+32PF)]+ 1/[R1(C1+32PF)]，频率与电压VDD

的关系如图：

3.2 计数器设计（256）

M28计数器，可由M24计数器（74LS393）级联扩展而成，设计如图所示：

3.3 存储器及正弦函数表

EEPROM所给元件为8K*8的28C64B，DAC00832数字输入端为0—255。存储器内正弦函数表的采样值的采样点可由下面函数确定：

H=255/2sin(2*D/256)+255/2，D=0，1，2，„，255。

利用C语言编程计算下列函数值

#include

void main()

{

int a;

int i=0;

int b[256];

for(a=0;a

{b[i++]=255/2*sin(2*3.141592657*a/256)+255/2;}

ofstream fout("d:\\test4.txt");

for(i=0;i

{

fout

}

正弦值数据：

7f 82 85 88 8b 8e 91 94 97 9a

9d a0 a3 a6 a9 ac af b2 b5 b8

ba bd c0 c2 c5 c8 ca cd cf d1

d4 d6 d8 da dd df e1 e3 e5 e6

e8 ea eb ed ef f0 f1 f3 f4 f5

f6 f7 f8 f9 fa fa fb fc fc fd

fd fd fd fd fe fd fd fd fd fd

fc fc fb fa fa f9 f8 f7 f6 f5

f4 f3 f1 f0 ef ed eb ea e8 e6

e5 e3 e1 df dd da d8 d6 d4 d1

cf cd ca c8 c5 c2 c0 bd ba b8

b5 b2 af ac a9 a6 a3 a0 9d 9a

97 94 91 8e 8b 88 85 82 7e 7b

78 75 72 6f 6c 69 66 63 60 5d

5a 57 54 51 4e 4b 48 45 43 40

3d 3b 38 35 33 30 2e 2c 29 27

25 23 20 1e 1c 1a 18 17 15 13

12 10 e d c a 9 8 7 6

5 4 3 3 2 1 1 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 1 1

2 3 3 4 5 6 7 8 9 a

c d e 10 12 13 15 17 18 1a

1c 1e 20 23 25 27 29 2c 2e 30

33 35 38 3b 3d 40 43 45 48 4b

4e 51 54 57 5a 5d 60 63 66 69

6c 6f 72 75 78 7b

3.4 D/A（II）正弦波产生电路

D/A（II）用于产生正弦波电路，电路如图所示。V01是一单极性信号，其电压值由下面的公式得出。由公式可见，所有值均在0V上下。为了使正弦信号输出不含直流分量，需用V02作为输出信号。

V01VRVsintR,V02(2V01VR)VRsint 22

实现双极性输出VR2.5V,V0PP5V。

电路图：

3.5幅度控制

幅度控制电路由分压衰减电路和模拟开关组成，如图所示。衰减电路可提供8种不同的衰减值（我选择5种），模拟开关在幅度开关的控制下选择其中一个输出。

3.6 阻抗控制

跟随器的作用是使V01的输出阻抗为0，R1和R2的并联阻抗50欧姆作为整个电路的输出阻抗。

3.7整体电路图

数字式频率选择开关控制D/A变换的数据。D/A（I）,其转换输出一直流电压控制锁相环中的压控振荡器输出频率，压控振荡器输出频率作为地址代数器输入。地址代数器产生256个地址依次从贮存器中取出正弦信号的样值。该样值经D/A（II）变换，输出一正弦波。幅度开关控制衰减电路使幅度变化。放大电路可满足输出信号的幅度及输出阻抗的要求。

简略图如下：

（详细图见图纸）

3.7 整体元件清单（理论值）

• 型号名称及功能数量

• 74283 四位超前进位并行加法器 3

• 4511 七段译码器 3

•

• 7432 2四输入端或门 1 共阴极数码管 3 74174 复位六D触发器 2 拨码开关 2 100Ω电阻 13 LED 发光二极管 10 1k排阻 2

第四章测设与调整（数据）

4.1 频率控制电路调测

电容100PF是固定的。由于系统、器件误差影响，R1，R2的理论值和实际值并不相等。调整R1，R2的大小使方波频率范围的下限小于256kHz，上限为1280kHz

分别记录理论值与实际值如下：

R2=39千欧。

4.2 地址计数器电路调测如下：

计数器模M=256。

4.3 存贮器电路调测（R=1千欧）

输出电压V02（峰峰值）最大为2.8V。

（峰峰值最大2.8V），需要调整至实际值：1.2R，即1.2千欧。

4.4 数字幅度电路调测

输出电压V02（峰峰值）最大为2.8V。

记录实际值如下：

4.5 波形扩展

调整存贮器28C64的A8,A9端口的高低电平，可以改变波形。

记录如下：

4.6 整体指标测试

输出信号波形：正弦波

输出信号频率范围：1.07kHz~5.00kHz

输出信号最大电压：2.60V (峰峰值)

输出阻抗：50Ω

幅度选择档位：5档

波形可选择：方形，正弦波，三角波，斜波

输出频率最小步长：15Hz~28Hz

第五章设计小结

5.1电子电路课程设计的意义

5.1.1.加深对理论课程的理解

巩固和深化前期电子电路所学知识。

5.1.2.检验所学知识的深度和广度

5.1.3.进一步拓展知识的深度和广度

掌握综合性和系统性电子电路的设计原则和方法。

掌握电子电路的装配、调测技术。

5.1.4.锻练灵活运用所学电子电路的能力

培养科研、工程应用能力，自学、查找资料能力。

进一步提高科技论文的撰写和文档整理能力

培养学生的创新意识和创新能力。

5.2 设计任务完成情况

 将十进制数转换成二进制数。

 十进制数共三位，用数码管显示。

 二进制数用发光二极管显示。

 十进制数的输入用拨码开关直接置BCD码。

 系统有手动转换功能。

按键电路

锁存输出

静态显示电路

十进制显示电路

5.3 问题及改进

5.3.1 在预习报告中，开关的连接电路中未考虑到开关电压的问题。解决方法：在拨码开关上连接排阻，排阻起到稳压作用，也起到了保护电路的作用，让电路工作更稳定，提升了电路的稳定性。

5.3.2 发放器材后，没仔细检查各元器件的完好性，导致后面的实验出现元器件有损坏而耽误很长时间去检查电路，极大的降低了实验的工作效率。

5.3.3 连接电路中有很多地方因粗心而导致错连、漏连。解决方法：对电路

进行分区检查，逐个排查。

5.3.4 整体元件清单（理论值）

• 型号名称及功能数量

• 74283 四位超前进位并行加法器 3

• 4511 七段译码器 3

•

• 7432 2四输入端或门 1

• 共阴极数码管 3

• 74174 复位六D触发器 2

• 拨码开关 2

• 100Ω电阻 13

• LED 发光二极管 10

• 1k排阻 2

5.4 心得体会

1、充分的预习是必要的。以往做的电工实验都比较简单，往往只看一下步骤，

原理一带而过。这次实验，为了能保证更好的完成任务，我在闲暇时间，利用图书馆和网上的资料，加强理论和了解了电工电子实验的一些相关注意事项。

2、需要预先对结果进行预测。在连接实体电路之前，需要在软件上将你要实现

的电路进行模拟测试，以确保电路的准确性。

3、对一些实验注意事项要在意。水火无情，电更无情。实验时的安全性也很

重要。试验中，很可能会因为你的一个小小的疏忽而导致线路板、芯片等元器件损坏。

在实验的过程中,我学会如何分析问题,如何解决问题,以及如何总结问题。通过这段时间的电子实验，能够掌握电工电子的一些基本理论。

实体连接电路时，严格的按照自己所设计出来的电路来调试和组装，原理上是正确的，但是能调试出来却也花费了一番苦心，当然也需要有一番耐性。功夫不负有心人，经过几天的痛苦摸索，终于，看到了传说中的二进制显示。就像有一句话所说的：不经历风雨那能见彩虹。

在这几天的实验中，我明白了连接电路，一定要心细、眼明、头脑要清醒。在调试的过程中，一定要仔细观察出现的现象，思考这个现象是什么原因引起的，针对这个现象我应该怎么去解决。很重要的一点就是我们要有耐性和毅力。电路有可能原理上是正确的，但是你就是调试不出来，怎么办？这个时候就需要我们有耐心和毅力支持，在找对问题的关键所在的时候，我们要不断的去尝试，针对一个问题去寻求它的最佳解决方案。我想，不管是在学习、工作还是生活中，只

要有这种精神就没有做不成功的事。

附录

参考文献

【1】《电子电路课程设计》张豫禛苏起虎林彦杰编著，河海大学出版社，2005年8月第一版。

【2】、《电工电子实验技术》上、下册许文龙李家虎编著河海大学出版社

【3】http://eelab.njupt.edu.cn/南京邮电大学电工电子实验教学中心

主要芯片介绍：

一．74283芯片名称是四位超前进位并行加法器，引脚图如下图（）

1、全加器—— 实现一位二进制数加法

输入：被加数Ai、加数Bi、低位的进位Ci-1

输出：和Si、向高位的进位Ci

Si=Ai⊕Bi⊕Ci-1

Ci =AiBi+(Ai⊕Bi)Ci-1

2、串行多位加法器

由n个全加器串接构成，低位的进位输出接高一位的进位输入，最低位进位输入接“0”。

电路简单，计算速度受逐级进位的限制。

3、超前进位：各位的进位输出不经过低位加法器传输，直接由所有低位的加数、被加数产生。

Ci =AiBi+(Ai⊕

Bi)Ci-1=Gi+PiCi-1

产生变量： Gi =AiBi 传输变量： Pi =Ai⊕Bi

C1 = G1 +P1C 0

C2 =G2+P2G1 +P2P1 C0

C3 = G3+P3G2+P3P2G1 +P3P2P1C0

C4 = G4+P4G3+P4P3G2 +P4P3P2G1 +P4P3P2 P1 C 0

各进位信号同时产生，运算速度快，但电路复杂。

功能表如下:

二．74174芯片是带公共时钟和复位六D触发器。

•

连接和逻辑图

功能表

管脚图

三．CD4511是BCD锁存/7段译码器/驱动器，常用的显示译码器件，MAX7219和他功能差不多。

4511引脚图：

CD4511引脚功能：

BI：4脚是消隐输入控制端，当BI=0 时，不管其它输入端状态是怎么样的，七段数码管都会处于消隐也就是不显示的状态。

LE：锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。 LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。

LT：3脚是测试信号的输入端，当BI=1，LT=0 时，译码输出全为1，不管输入 DCBA 状态如何，七段均发亮全部显示。它主要用来检测数7段码管是否有物理损坏。

A1、A2、A3、A4、为8421BCD码输入端。

a、b、c、d、e、f、g：为译码输出端，输出为高电平1有效。

4511功能表：

典型应用：