NE555电子课程设计实习报告Word下载.docx
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4.2方波产生分析6
4.3方波输出为三角波分析7
4.4三角波输出为正弦波分析8
5软件设计9
5.1由555定时器产生方波9
5.2由方波输出三角波10
5.3由三角波输出正弦波11
6调试过程12
6.1
方波---三角波发生电路的安装与调试12
6.1.1
安装方波——三角波产生电路12
6.1.2
调试方波——三角波产生电路12
6.2
三角波---正弦波转换电路的安装与调试13
6.2.1
安装三角波——正弦波变换电路13
6.2.2
调试三角波——正弦波变换电路13
6.3
总电路的安装与调试13
6.4
调试中遇到的问题及解决的方法14
7结论14
参考文献15
1设计任务与要求：
任务：
用555定时器构成方波、三角波、正弦波发生器。
要求：
（1）方波发生器电路输出频率范围：
10-1KH可调；
占空比0-100%连续可调；
输出方波Vp_p<
=12v;
输出三角波Vp-p>
0.2v;
输出正弦波Vp-p<
1v;
（2）设计以上电路工作电源。
2设计方案
2.1电源设计
图2-1电源设计图
此电源电路设计由外部输出的220V交流电压经过电源变电器后，从次级输出10V左右的交流电压，该低电压经过桥式整流、电容滤波后稳压，提供给后面各级电路。
2.2信号电路设计
555正弦波振荡电路路
积分电路
电压比较器
图2-2信号电路设计框图
RC正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同组成的正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法，先通过RC正弦波振荡电路产生正弦波，再通过电压比较器产生方波，最后通过积分电路形成三角波。
2.3555定时器的介绍及使用
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元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。
因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。
目前生产的定时器有双极型和CMOS两种类型，其型号分别有NE555（或5G555）和C7555等多种。
它们的结构及工作原理基本相同。
通常，双极型定时器具有较大的驱动能力，而CMOS定时器具有低功耗、输入阻抗高等优点。
555定时器工作的电源电压很宽，并可承受较大的负载电流。
双极型定时器电源电压范围为5～16V，最大负载电流可达200mA；
CMOS定时器电源电压范围为318V，最大负载电流在4mA以下。
图2-3555定时器原理图图2-4555定时器引脚图
3硬件电路设计
3.1电源电路设计
图3-1电源电路设计图
电源部分是由整流桥和LM7812CT、LM7912CT构成，整流桥部分采用了一体式的整流桥，整流桥的作用就是能够通过二极管的单向导通的特性将电平在零点上下浮动的交流电转换为单向的直流电，通常电源中采用的整流桥。
然后通过三端集成稳压电路稳压块LM7812CT、LM7912CT稳定输出正负12V电压。
3.2方波连接线路图设计
图3-2方波线路连接图
由555定时器组成占空比可调的多谐振荡器比由555定时器组成的普通多谐振荡器增加了一个电位器和两个二极管。
D1、D2用来决定电容充、放电电流流经电阻的途径（充电时D1导通，D2截止；
放电时D2导通，D1截止）。
3.3三角波连接线路图设计
图3-3三角波线路连接图
由741放大器为运算放大器中最常用的一种，拥有反相与非反相两个输入端，有输入端输入与被放大的电流或电压信号，经放大后由输出端输出。
最大特点为需要一对同样大小的正负电源，由正负12V直流电源提供。
3.4正弦波电路设计
图3-4正弦波电路设计图
4主要参数计算与分析
4.1电源电路分析
桥式整流电路的工作原理：
正半周时，对D1、D3和方向电压DlD3导通对D2、D4加反向电压D2、D4截止。
负半周时，对D2、D4加正向电压D2、D4导通对D1、D3加反向电压D1、D3截止。
形成上正下负的另外半波的整流电压。
整流电压经过LM7812CT+12V三端稳压器，最大输出电流都是1A和LM7912CT-12V三端稳压器稳定输出12V电源。
4.2方波产生分析
如图3-2，当电容C1被充电时，2和6引脚的电压都上升，接通+12V电源后，电容C1被充电，电容电压Vc上升，当Vc上升到Vcc2/3时，触发器被复位，此时输出电平Vo为低电平，电容C1放电，使VR下降。
当VR下降到Vcc/3时，触发器又被置位，Vo翻转为高电平。
控制占空比实际上就是要控制电容C1的充放电时间，依据电路图C1充电由0到2/3VCC3脚输出高电平，电容放电由2/3VCC降到1/3VCC输出低电平，故只要控制好C1充放电回路就可以控制C1充放电时间进而控制输出波形的占空比。
C1通过R6、D1对其充电，充电时间
（C=C1）。
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D2、R12、555内部的放电管放电，放电时间
则振荡周期为
。
图4-1方波产生示意图
4.3方波输出为三角波分析
如图3-3，741很大时，运放两输入端为"
虚地"
，忽略流入放大器的电流，令输入电压为Vi输出为Vo，流过电容C的电流为i1则，有
即输出电压与输入电压成积分关系。
当
为固定值时
上式表明输出电压按一定比例随时间作直线上升或下降。
当为矩形波时，便成为三角波。
图4-2方波输出三角波示意图
4.4三角波输出正弦波分析
在三角波电压为固定频率或频率变化范围很小的情况下，要以考虑采用低通滤波的方法将三角波变换为正弦波，电路框图如图（a）所示。
输入电压和输出电压的波形如图（b）所示，uO的频率等于uI基波的频率。
ui
0t（a）
uo
0t（b）
图4-3三角波输出正弦波示意图
利用低通滤波器将三角波变换成正弦波
将三角波按傅里叶级数展开
其中Um是三角波的幅值。
根据上式可知，低通滤波器的通带截止频率应大于三角波的基波频率且小于三角波的三次谐波频率
5软件设计
5.1由555定时器产生方波
图5-1方波产生电路
图5-2方波的仿真图
5.2由方波产生三角波
图5-3三角波产生的电路
图5-4三角波仿真图
5.3由三角波产生正弦波
图5-5正弦波产生电路图
图5-6正弦波仿真图
6调试过程
6.1方波---三角波发生电路的安装与调试
6.1.1安装方波——三角波产生电路
（1）把741集成块插入面包板，注意布局；
（2）分别把各电阻放入适当位置，尤其注意电位器的接法；
（3）按图接线，注意直流源的正负及接地端。
6.1.2调试方波——三角波产生电路
（1）接入电源后，用示波器进行双踪观察；
（2）调节可调电阻R8，使三角波的幅值满足指标要求；
（3）调节可调电阻R5，微调波形的频率；
（4）观察示波器，各指标达到要求后进行下一部按装。
图6-2方波——三角波调试图
6.2三角波---正弦波转换电路的安装与调试
6.2.1安装三角波——正弦波变换电路
（1）在面包板上接入差分放大电路，注意三极管的各管脚的接线；
（2）搭生成直流源电路，注意各相关的阻值选取；
（3）接入各电容及电位器，注意滤波电容的选取；
（4）按图接线，注意直流源的正负及接地端。
6.2.2
调试三角波——正弦波变换电路
（1）接入直流源后，把C5接地，利用万用表测试差分放大电路的静态工作点；
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（2）测试V1、V2的电容值，当不相等时调节R9使其相等；
（3）测试V3、V4的电容值，使其满足实验要求；
（4）在C5端接入信号源，利用示波器观察，逐渐增大输入电压，当输出波形刚好不失真时记入其最大不失真电压；
图6-3三角波——正弦波调试图
6.3
总电路的安装与调试
（1）把两部分的电路接好，进行整体测试、观察
（2）针对各阶段出现的问题，逐各排查校验，使其满足实验要求，即使正弦波的峰峰值大于1V。
图6-4总电路安装调试图
6.4
调试中遇到的问题及解决的方法
（1）调试时没有波形出现。
用万用表
测量各个结点是否有电流通过，以便检查电路连接是否正常,是否存在虚焊。
（2）调节电位器时，波形的没有任何变化。
可能是电位器的连接方法有问题，也可能是电位器本身无法调节。
7结论
为期两个周的课程设计已经结束，在这两星期的学习、设计、焊接过程中我们感触颇深。
使我们对抽象的理论有了具体的认识。
通过对函数信号发生器的设计，我们掌握了常用元件的识别和测试；
熟悉了常用的仪器仪表；
了解了电路的连接、焊接方法；
以及如何提高电路的性能等
通过这次设计实验，使我们深入了解了555定时器的内部结构及占空比设计方波的工作原理，加深了对课本理论知识的理解，锻炼了动手实践能力，理论知识与实践设计相结合，培养了创新开发的思维。
在运用学习成果，检验学习成果，看一看课堂学习与实践工作到底有多大距离，并通过综合分析，找出学习中存在的不足，以便为完善学习计划，改变学习内容与方法提供实践依据。
数字电子技术的学习比较复杂，有许多芯片的作用都需要记住，通过利用各种芯片进行实验，有助于我们对芯片功能的理解和了解他们在实际中的应用。
参考文献
[1]阎石.数字电子技术基础[M].北京：
高等教育出版社.2006.
[2]康华光.电子技术基础（数字部分）[M].北京：
高等教育出版社.2000.
[3]任为民.数字电子电路学习和实验指导[M].北京:
广播电视大学出版社.1992.
[4]赵雅兴.编著.PSpice与电子器件模型[M].北京：
北京邮电大学出版社.1992.
[5]李源生.数字电子技术[M].北京：
北京大学出版社.2011.
附录（仪器仪表清单）
器件名称
规格
封装
数量
二极管
1N4148
直插
4
整流桥
2W10
1
D3
稳压芯片
LM7812
U3
LM7912
U4
电解电容
50V/1000uF
2
C9,C13
50V/470uF
C10,C15
瓷片电容
104
直插瓷片
7
C11,C12,C14,C16，C3，C4，C6
103
C7，C8
IC座
DIP8
IC
NE555
U1
运放
UA741
U2
杜邦插针
2.54mm
10
JP1
可调电位器
20k
R17,R9
50k
R8
1/4W电阻
1K
R11
3K
R10
8K
R6,R12
10K
R4
4.7K
R7
接线端子
3P
7.62mm
JPA
PCB
潍坊学院信息与控制工程学院
电子技术课程设计成绩评定表
专业班级：
测控技术与仪器一班姓名：
李淑亭学号：
14031240067
设计项目
内容
得分
备注
平时
表现
工作态度、遵守纪律、独立完成设计任务
5分
独立查阅文献、收集资料、制定课程设计方案和日程安排
设计
报告
电路设计、程序设计
10分
测试方案及条件、测试结果完整性、测试结果分析
摘要、设计报告正文的结构、图表规范性
仿真与
实物制作
按照设计任务要求的功能仿真
15分
按照设计任务要求的实物制作
按照设计任务要求的实物功能
设计任务工作量、难度
设计亮点
综合成绩
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