电子设计大赛综合测评题课程设计解析

郑州轻工业学院

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题目： 2015年电赛测评试题

姓名：王苗龙

专业班级：电信13-01

学号： 0134

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院（系）：电子信息工程学院

指导教师：曹卫锋谢泽会

完成时间： 2015年10月 29日

郑州轻工业学院

课程设计任务书

题目 2015年电子设计大赛综合测评试题

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专业电信工程13-1 学号 0134 姓名王苗龙

主要内容、基本要求、主要参考资料等：

主要内容

1．阅读相关科技文献。

2．学习电子制图软件的使用。

3．学会整理和总结设计文档报告。

4．学习如何查找器件手册及相关参数。

技术要求

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1、使用555时基电路产生频率20kHz-50kHz连续可调，输出电压幅度为1V的方波Ⅰ；

2、使用数字电路74LS74，产生频率5kHz-10kHz连续可调，输出电压幅度为1V的方波Ⅱ；

3、使用数字电路74LS74，产生频率5kHz-10kHz连续可调，输出电压幅度峰峰值为3V的三角波；

4、产生输出频率为20kHz-30kHz连续可调，输出电压幅度峰峰值为3V的正弦波Ⅰ；

5、产生输出频率为250kHz，输出电压幅度峰峰值为8V的正弦波Ⅱ；方波、三角波和正弦波的波形应无明显失真（使用示波器测量时）。频率误差不大于5%；通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于5%。

主要参考资料

1．何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2010年8月

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2．姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001年10月

3．王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，1999年10月

4．李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005年6月

5．康华光，电子技术基础，高教出版社，2006年1月

完成期限： 2015年10月30日

指导教师签章：

专业负责人签章：

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2015 年 10月26日

2015年电子设计大赛综合测评试题

摘要

模拟电路中，多种波形产生电路属于信号的运算与处理电路，它主要由信号产生电路、信号运算电路、信号处理电路构成。555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件，可通过一定数目的电容、电阻构成多谐振荡器。74ls74是一种上升沿双D触发器芯片，可以对信号分频处理。LM324为四通道运放集成芯片，可以构成信号基本运算电路。本课程设计的基本目标：使用555多谐振荡器产生方波作为信号源，由74ls74对信号进行四分频处理，由LM324四运放芯片对信号分别独立进行积分运算、低通滤波运算，带通滤波运算从而得到所需波形。通过理论计算分析，最终实现规定的电路要求，并做成实物，经过反复检测，符合设计要求。

关键词：波形产生分频信号运算信号处理

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目录

1 设计方案 (1)

1 设计方案 (1)

2 多波形产生电路设计 (2)

设计原理 (2)

整体流程框图 (2)

3 单元电路设计 (3)

555多谐振荡器 (3)

74ls74分频电路 (3)

积分电路 (4)

低通滤波器 (5)

带通滤波器 (6)

4 元件参数选择 (8)

555多谐振荡器 (8)

74ls74分频电路 (8)

积分电路 (8)

低通滤波器 (9)

带通滤波器 (9)

5 结论 (10)

6 个人总结 (11)

参考文献 (12)

附录1 电路原理图及元件清单 (13)

附录2 PCB及实物照片 (14)

1 设计方案

1 设计方案

使用555和外围电路构成多谐振荡器，产生20kHz-50kHz的方波作为信号源，利用此方波作为基本信号。将基本信号通过电阻分压可得到电压幅度1V、20kHz-50kHz连续可调的方波I；将基本信号通过74ls74双D触发器进行四分频，然后电阻分压得到5kHz-10kHz连续可调电压幅度为1V的方波II；将方波II通过由LM324四通道运放构成的积分电路，得到5kHz-10kHz连续可调电压幅度峰峰值为3V的三角波；将方波I通过由LM324四通道运放构成的低通滤波器，得到20kHz-50kHz连续可调电压幅度峰峰值为3V的正弦波I；将基本信号固定频率，然后通过由LM324四通道运放构成的带通滤波器，得到250 kHz左右的正弦波，再通过由LM324四通道运放构成的低通滤波器，得到250k峰峰值8V的正弦波II。

2 多波形产生电路设计

设计原理

555多谐振荡器：电源接通时，555的3脚输出高电平，同时电源通过R1R2向电容c充电，当c上的电压到达555集成电路6脚的阀值电压（2/3电源电压）时，555的7脚把电容里的电放掉，3脚由高电平变成低电平。当电容的电压降到1/3电源电压时，3脚又变为高电平，同时电源再次经R1R2向电容充电。这样周而复始，形成振荡。

74ls74四分频：74LS74是个双D触发器，把其中的一个D触发器的Q非输出端接到D输入端，时钟信号输入端CLOCK接时钟输入信号，这样每来一次CLOCK 脉冲，D触发器的状态就会翻转一次，每两次CLOCK脉冲就会使D触发器输出一个完整的方波，这就实现了二分频。把同一片74LS74上的两路D触发器串联起来，其中一个D触发器的输出作为另一个D触发器的时钟信号，这就实现了四分频。

LM324:四通道运算放大器，与一定数目的电阻电容可以构成积分电路、低通滤波器、带通滤波器，从而实现信号的运算处理。

整体流程框图

图2-1 多波形产生器设计框图

如图2-1展示了此多波形产生电路的基本工作流程，经过仿真验证证明此电路的可行性。