电子技术课程设计实验报告
学院：物联网工程学院
班级：自动化1204
姓名：XXX
学号：1070412428
同组成员：XXX
二〇一四年六月
目录
一、实验名称 (3)
二、实验任务和要求 (3)
三、实验电路
（a）系统框图 (3)
（b）总电路原理图 (4)
（c）总电路管脚图 (5)
四、单元电路及原理分析
（1）+5V电源电路 (5)
（2）正弦波发生及波形变换电路 (6)
（3）单稳态定时电路 (7)
（4）频率计数显示电路 (7)
（5）超量程指示电路 (8)
（6）控制电路 (9)
五、元器件列表 (10)
六、安装与调试
1、使用仪器仪表 (10)
2、安装 (10)
3、调试 (11)
4、调试中出现的故障、原因及排除方法 (14)
七、收获和体会 (15)
一、实验名称
正弦波发生、频率测量显示电路
二、实验任务和要求
正弦波振荡频率100～1000Hz，输出信号幅度5±5％V；
（1）用3位数码管显示振荡频率；
（2）能自动连续测量、显示频率，测量周期为4S；
（3）用中规模集成电路实现。
三、实验电路
（a)系统框图
图1-1 正弦波发生电路组成框图
（b)总电路原理图
原理图分析：正弦波振荡器自激振荡产生正弦波输出信号，波形变换电路将正弦波变换成方波，方波输入到计数器中，由计数器对输入方波信号进行计数，计数器的计数结果在译码显示中显示；控制电路部分输出定时触发信号、超量程复位信号和清零信号，定时触发信号输入到单稳态定时电路中，单稳态定时电路将定时触发信号给计数器，计数器在定时周期内对方波信号进行计数；超量程复位信号和计数器输出的超量程指示同时控制超量程指示电路部分，发光二极管发光进行超量程指示；清零信号输入到计数器中，在计数超过量程时计数器清零。
（c)总电路管脚图
五、单元电路及原理分析
（1）+5V电源电路
参考电路中所用芯片有±12V和+5V几种，+5V电源可由+12V电源降压获取，电路如图1-2所示。
图1-2 +5V电源电路
（2）正弦波发生及波形变换电路
因振荡频率要求不高，故采用RC文氏振荡器。
考虑到要数字显示振荡频率，需对正弦波进行波形变换以便计数。
正弦波发生及波形变换电路如图1-3所示。
图 1-3 正弦波发生及波形变换电路
（3）单稳态定时电路
为了便于测量换算，设计一个1S定时电路，在该定时范围内所测得的脉冲个数即为振荡频率。
定时电路及单稳态输出波形如图1-4所示。
图1-4 1s 定时电路
（4）频率计数显示电路
计数器选用MC14553芯片，这是一片3位BCD 加法计数器芯片，由选择端1DS 、2DS 、3DS 控制每一时刻只输出一位BCD 码。
显示译码器选用CD4511芯片，该芯片具有BCD 七段锁存/译码/驱动功能。
计数及译码显示电路如图1-5所示。
图1-5 计数及译码显示电路
（5）超量程指示电路
当计数器MC14553计到1000个脉冲时，“OF”端会输出一个正脉冲，该信号连到超量程指示电路，驱动发光管发光，表示信号频率超范围需调整。
超量程指示电路如图1-6所示。
（6）控制电路
控制电路实际上是一低频信号发生器，振荡周期为4S，精度要求不高，用其产生方波和尖脉冲信号，分别用来触发单稳态电路、超量程指示电路复位和计数器清零。
电路如图1-7所示。
图1-6 超量程指示电路
图1-7 控制电路
五、元器件列表
元器件名称参数数量元器件名称数量
电阻０.４７ｋΩ１ＵＡ７４１１１ｋΩ１ＨＡ１７７４１２２ｋΩ２三极管ＮＰＮ２９１ｋΩ１三极管ＰＮＰ３２ＭΩ１稳压管２１０ｋΩ３发光二极管１２００Ω９ＵＡ７４１１２,７ｋΩ３ＨＡ１７７４１２２２ＭΩ２三极管ＮＰＮ２
电容０.１ｕＦ３555定时器 1 ０．０１ｕＦ４CD4511集成块 1 ０．４７ｕＦ１MC14553集成块 1
译码显示器 3 CD4001集成块 1
六、安装与调试
1、使用仪器仪表：试验箱一个，四连面包板一块，万用表一个，剪刀一把。
2、安装：在面包板上排好各元件的布局，然后根据事先设计的原理图和管脚图连线，连线过程中不允许交叉或者重叠，面包板上一个
孔中不可插两根线，防止短路。
试验箱中如果有+5V电源，则不需要连接+5V电源发生电路。
另外，要用电解电容和电阻分压连接正负
2.5V电源给ＵＡ７４１。
3、调试：
（1）正弦波电路调试
连接好正负电源电路和正弦波发生及波形变换电路后，用试验箱外接+5V,，对电路进行调试，第一片741的输出端波形应为正弦波，如果第一片741波形出现失真现象时，应调节反馈电位器，改变放大倍数，消除失真；如果出现杂波，则是原理图或者连接线路的问题。
波形如下图１－８所示。
图1-8 正弦波波形
由图1-8中可以得出正弦波周期为6.5ms，频率为153.8Hz。
（2）波形变换电路调试
第二片741的输出端波形应为方波，如果第二片741输出波形不为方波时，同时调节反馈环节和选频网络的电位器，放大倍数与频
率相匹配时可以得出方波；波形如下图１－９所示。
图1-9 波形变换电路输出波形
（3）单稳态定时电路输出波形
控制电路CD4001振荡周期为４s，由555构成的单稳态定时电路在CD4001给的触发信号Ｕｉｂ的触发下，以４Ｓ为周期输出触发信号给MC14553，计数时间为１s。
正确连接后CD4001的４输出端波形为相同时间间隔出现一个上升沿和下降沿的信号，而５５５输出Ｕｏｂ出现上升沿和下降沿的输出信号时间间隔不同，但Ｕｉｂ、Ｕｏｂ的波形周期频率相同。
波形如下图１－10、图１－11所示。
图1-10 CD4001输出波形
图1-11 单稳态输出波形
由图中可得出，波形周期为4s。
4、调试中出现的故障、原因及排除方法
故障：（1）面包板上所有的接线连接完成后，接上电源，一段时间后，电源的正负两端持续发热；
（2）第一片７４１的输出波形出现交越失真的现象；
（3）发光二极管在计数到１０００个脉冲时，不发光进行超量程指示，进一步调试之后，发光二极管会瞬间闪亮一下，但不能等到下一个复位信号来就灭了。
原因：（1）面包板内部接线出现短路，导致电路正负端发热；
（2）两片７４１运放的２、３端未接虚地，接的是实地,运放不处于理想工作状态；
（3）发光二极管不亮可能是三极管的PNP和NPN接错了，或者
面包板坏了，发光二极管短暂的闪亮一下，可能是CD4001的锁存器坏了，不能锁存复位信号。
排除方法：（1）将电源正负端均引入电路后，测量各个元器件输入端电位，找出电路短路的部；或者通过接触的方式找出发热明显的元器件或线路，找出短路部分，并正确接线；如果都没有解决问题，则根据原理图管脚图仔细从头仔细检查线路接线
（2）将正负电源部分和两片741运放部分的虚地实地从新接好，再调节一下反馈部分的电阻，则可以出现正弦波；
（3）换了一块面包板重新接线后，锁存器可锁存，发光二极管进行超量程指示。
七、收获和体会
电子技术实验课程是一门将模电和数电的知识综合起来进行运用的课程，锻炼了同学们对知识的系统掌握、综合运用的能力，提高独立分析和解决较复杂的实际问题的能力，培养严谨科学态度和创新精神，为今后电子电路设计、研制电子产品及从事生产和科研工作打下一定的基础。
为期四天的实验过程，我的收获主要有以下几点：
1、实验之前对实验原理进行分析，画出实验原理图和实验管脚图，方便实验过程中进行接线和调试，这一点很重要；
2、对实验内容各个部分的功能进行分析，熟识原理，便于在实验过程调试和排查错误；
3、实验过程中连线需仔细，连线结束后最好对照电路图再检查一
遍接线，再接上电源进行调试；
4、调试过程中，应逐块的进行，先调试出正弦波，再调试出方波，最后调试单稳态定时电路，最后调试计数译码电路部分；
5、在实验过程中应学会将书本知识运用到实际应用中，有调理的进行实验，不能照葫芦画瓢进行接线，最后就算实验做出来了还是不懂原理；
6、万用表的功能是强大的，在实验过程中可以用来测电路各部分的电压和电阻，检查电路中的错误，调试电路；
7、在实验过程中，可能一时半会儿出不来波形，但是不要着急，要静下心来仔细思考问题。