占空比可调的方波函数发生器硬件电路设计剖析Word文件下载.docx
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2015年7月9日
一、课程设计目的（焊接）
1、熟悉电路板，元器件的功能及正确使用方法；
2、掌握基本焊接技能，熟练使用电烙铁；
3、分析电路图，并将元器件正确安放，焊接，使其正常运行。
二、课程设计正文
1、实验器材
所用器件名称
型号及大小
个数
电阻
1k
3个
滑动变阻器
10k
1个
二极管
1N4148
2个
555定时器
NE555
电容
1μF
10μF
电源VDD
12v
导线
—
若干
焊接板
电烙铁
示波器
万用表
表1
2、实验原理
2.1、555电路的工作原理
（1）555电路的工作原理
555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路，该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容原件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。
因而广泛用于信号的产生、变换、控制和检测。
555定时器的内部结构和外部引脚图如图1示。
由图知，它由3个阻值为5K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、放电BJT
T以及缓冲器G组成。
各引脚功能如下示：
1脚：
外接电源负极或接地（GND）。
2脚：
TR触发输入。
3脚：
输出端（OUT或Vo）。
4脚：
RD复位端，移步清零且低电平有效，当接低电平时，不管TR、TH输入什么，电路总是输出“0”。
要想使电路正常工作，则4脚应与电源相连。
5脚：
控制电压端CO（或VC）。
若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。
6脚：
TH高触发端（阈值输入）。
7脚：
放电端。
8脚：
外接电源VCC（VDD）
（2）555功能介绍
555定时器的功能主要是由两个比较器C1和C2的工作状况决定的。
由图1可知，当V6>
VA、V2>
VB时，比较器C1的输出VC1=0、比较器C2的输出VC2=1，基本RS触发器被置0，TD导通，同时Vo为低电平。
当V6<
VB，VC1=1、VC2=1，触发器的状态保持不变，因而TD和输出的状态也维持不变。
VA、V2<
VB时，VC1=1、VC2=0，故触发器被置1，Vo为高电平，同时TD截止。
所得到功能表如下：
输入
输出
阈值输入V6
触发输入V2
复位Rd
输出Vo
放电管状态Td
X
导通
<
VA
VB
1
截止
>
不变
表2555定时器的功能表
2.2占空比可调的方波信号发生器
（1）占空比可调的方波信号发生器的电路图
（2）占空比可调的方波信号发生器分析
如图2所示，电路只要一加上电压VDD，振荡器便起振。
刚通电时，由于C上的电压不能突变，即2脚电位的起始电平为低电位，使555置位，3脚呈高电平。
C通过RA、D1对其充电，充电时间t充=0.7RAC。
压充到阈值电平2/3
VDD时，555复位，3脚转呈低电平，此时C通过Dl、RB、555内部的放电管放电，放电时间t放=0.7RBC。
则振荡周期为T=t充+t放。
占空比：
D=t充/T=RA/RA+RB频率：
f=1/T≈1.43/（RA+RB）C
2.3、电路组装及测试
2.3.1、电路板焊接
（1）依照原理图将各个元器件安放在电路板上并布局；
（2）进行焊接。
焊接过程中要边焊边检查，防止漏焊、连焊。
2.3.2、电路调试
检查电路中各个元件是否接的可靠、大小是否合理，特别是NE555必须接正确。
在一切都正常的情况下，给电路提供+12v电源，此时立即触摸NE555是否发烫，若发烫应立即断电。
若NE555没有发烫，则说明NE555工作正常，这时开始实验数据测试。
通过示波器观察NE555输出的方波信号。
依据555定时器的工作原理调节电位器以改变阈值电压，调节充放电的时间，实现在周期不变的情况下，改变占空比。
观察结束后，断电。
2.3.3、焊接出现的问题
（1）焊接出现短路现象：
原因是电路连接导线的时候，导线连接到一起导致短路了；
（2）有各点间虚焊，焊接不成功，直接影响电路板的使用；
（3）由于电烙铁温度过高，导致元器件受损，不能正常使用；
（4）剥离导线的时候，导线里面的细铜线特别容易断，影响连接。
3、实验内容及数据
3.1、设计内容及任务
（1）内容：
①给出集成电路芯片的主要技术参数,熟悉555芯片各引脚的功能,并逐个说明；
②简要说明电路的工作原理及本电路能达到的实用功能。
（2任务：
①设计电路原理图；
②用555芯片、二极管、电阻等器件设计占空比可调的方波信号发生器，并在实验室提供的设备上安装电路并模拟运行。
3.2、实验数据
（1）仿真电路图
图3Multisim电路图
图4实物图
（2）仿真结果
图5占空比为50%的方波波形
图6占空比小于50%的方波波形
图7占空比大于50%的方波波形
（3）操做实验结果
图8占空比为50%的方波波形
图9占空比小于50%的方波波形
图10占空比大于50%的方波波形
三、实验总结
为期两周的课程设计具有很大的意义。
它的意义很广泛，但是对我们而言，其中最重要的一个功能在于，运用课堂上学习的基础理论知识，检验我们课堂的学习成果，看一看课堂学习与实际动手操作之间的距离，并通过综合分析，找出学习中存在的不足，以便以后更好的完善学习计划。
这次课程设计，我负责的是焊接，虽然之前有上过电子工艺实训课，学习了焊接的知识，但是这次焊接过程中还是遇到了一些问题。
比如：
电弧拉得太长，融化的金属不能及时填补融化的缺口；
焊丝停留的时间过长导致两点之间连在一起；
经过查阅资料改正了错误，真正认识到动手操作不同于理论知识的意义。
通过这次对占空比可调方波函数发生器硬件电路的设计，使我们深刻认识到了“理论联系实际”的这句话的重要性。
而且通过此次课程设计，我们不但知道了以前不知道的理论知识，也巩固了以前知道的知识。
最重要的是在实践中理解了书本上的知识，明白了学以致用的真谛，也明白了老师为什么要求我们做好课程设计的原因，他是为了教会我们如何运用所学的知识去解决实际的问题，提高我们的实际操作的能力，并且提高同学之间合作的能力。
在这次课设中，更是让我认识到，团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。
为期两周的课程设计结束，我们所学到的，想到的，远远不止在课堂上能做到的。
通过这次课程设计，不仅让我们掌握我们所学的理论知识，更是提高了我们实际动手操作的能力。
做完这次试验，我们只有在以后的时间里更加努力学习理论知识，利用自己的课余时间充实自己，争取在下一次设计中发挥更好的水平。
最后，理论结合实际，是亘古不变的真理。
四、参考文献
[1]谢嘉奎《电子线路》（线性部分）
[2]康光华《电子技术基础》（数字部分）
课程设计
评语
成绩
指导教师
（签字）
年月日
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