脉冲序列发生器设计0217031037.docx

1、脉冲序列发生器设计0217031037XX 学院课程设计报告课程名称： 电 子 技 术 课 程 设 计教学院部： 电气与信息工程学院专业班级： XX班学生：XX （ XX ）指导教师： XX完成时间： XX 年 X 月 X 日报告成绩：脉 冲 序 列 发 生 器 设 计1.实 验 任 务2.实 验 目 的3.参 考 电 路（ 1）设计方案（ 2）参考设计4.实 验 容（1）多振荡器介绍（2）计数器的介绍5.实 验 结 果6.心 得 体 会7.参 考 文 献（1）电子技术课程设计指导书（2）电子技术基础1.实验任务 设计并制作一个脉冲序列发生器，周期性的产生脉冲序列 1。2.实验目的 通过本次设

2、计，进一步熟悉多谐振荡器、计数器、数据选择器的用法，掌握脉冲序列发生 器的设计方法。3.参考电路（1）设计方案 周期性脉冲序列发生器的实现方法很多，可以由触发器构成，可以由计数器外加组 合逻辑电路构成， 可以有 GAL 构成，也可以由 CPLDFPGA 构成等等。 本设计采用由计 数器加多路数据选择器的设计法案，脉冲序列发生器原理框图如（ 1）图所示。图（ 1）脉冲序列发生器原理框图2）参考设计脉冲序列发生器需要一个时钟信号，可采用由 TTL 非门和石英晶体振荡器构成的串联 式多谐振荡器产生时钟信号，如图（ 2）所示。主电路部分如图（ 3）所示，图中 74LS161 和与非门构成十二进制计数器

3、，为脉冲序列的 宽度为 12 位。4.实验容按照实验要求设计电路，确定元器件型号和参数；用 Multisim 进行仿真，列出实验数 据，画出输出信号及其他关键信号的波形；对实验数据和电路的工作情况进行分析，得出 实验结论；写出收获和体会。图（ 2）时钟信号产生电路图（ 3）主电路图多振荡器介绍多谐振荡器是一种自激振荡电路。因为没有稳定的工作状态，多谐振荡器也称为无 稳态电路。具体地说，如果一开始多谐振荡器处于 0 状态，那么它在 0状态停留一段时间 后将自动转入 1状态，在 1 状态停留一段时间后又将自动转入 0 状态，如此周而复始，输 出矩形波。图 6.4.1 对称式多谐振荡器电路 对称式多

4、谐振荡器是一个正反馈振荡电路 图 6.4.1 ， 。和是两个反相器，和是两个耦合 电容，和是两个反馈电阻。只要恰当地选取反馈电阻的阻值，就可以使反相器的静态工作 点位于电压传输特性的转折区。上电时，电容器两端的电压和均为 0。假设某种扰动使有微小的正跳变，那么经过一个正反馈过程，迅速跳变为，迅速跳变为，迅速跳变为，迅速 跳变为，电路进入第一个暂稳态。电容和开始充电。的充电电流方向与参考方向相同，正 向增加； 的充电电流方向与参考方向相反，负向增加。随着的正向增加，从逐渐上升； 随着的负向增加，从逐渐下降。因为经和两条支路充电而经一条支路充电，所以充电速度 较快，上升到时还没有下降到。上升到使跳

5、变为。理论上，向下跳变，也将向下跳变。考 虑到输入端钳位二极管的影响，最多跳变到。下降到使跳变为，这又使从向上跳变，即变 成，电路进入第二个暂稳态。经一条支路反向充电（实际上先放电再反向充电），逐渐下降。经和两条支路反向充电（实际上先放电再反向充电），逐渐上升。的上升速度大于的下降速度。当上升到时，电路又进入第一个暂稳态。 此后，电路将在两个暂稳态之间循环。非对称式多谐振荡器是对称式多谐振荡器的简化形式 图 6.4.6 。这个电路只有一个 反馈电阻和一个耦合电容。 反馈电阻使的静态工作点位于电压传输特性的转折区， 就是说， 静态时，的输入电平约等于，的输出电平也约等于。因为的输出就是的输入，所

6、以静态时 也被迫工作在电压传输特性的转折区。图 6.4.6 非对称是多 环形振荡器 图 6.4.10 不是正反馈电路，而是一个具有延迟环节的负反馈电路图 6.4.19 石英晶体多谐振荡器 石英晶体具有优越的选频性能。将石英晶体引入普通多谐振荡器就能构成具有较高 频率稳定性的石英晶体多谐振荡器 图 6.4.19 。我们知道，普通多谐振荡器是一种矩形波 发生器，上电后输出频率为的矩形波。根据傅里叶分析理论，频率为的矩形波可以分解成 无穷多个正弦波分量，正弦波分量的频率为（），如果石英晶体的串联谐振频率为，那么 只有频率为的正弦波分量可以通过石英晶体（第个正弦波分量，），形成正反馈，而其它 正弦波分

7、量无法通过石英晶体。频率为的正弦波分量被反相器转换成频率为矩形波。因为 石英晶体多谐振荡器的振荡频率仅仅取决于石英晶体本身的参数，所以对石英晶体以外的 电路元件要求不高。计数器的介绍在数字电路中，把记忆输人脉冲个数的操作称为计数，计数器就是实现计数操作的时序 逻辑电路。计数 器应用非常广泛，除用于计数、分频外，还用于数字测量、运算和控制， 从小型数字仪表到大型数字电子 计算机，几乎无所不在，是任何现代数字系统中不可缺 少的组成部分。计数器的种类很多，按其进制不同分为二进制计数器、十进制计数器、 N 进制计数器； 按触发器翻转是否 同步分为异步计数器和同步计数器；按计数时是增还是减分为加法计 数

8、器、减法计数器和加 / 减法（可逆 ）计数器。1集成二进制计数器 74LS16174LS161 是4 位二进制同步加法计数器，除了有二进制加法计数功能外，还具有异步清 零、同步并行置数 、保持等功能。 74LS161 的逻辑电路图和引脚排列图如图 1 所示， CR 是异步清零端， LD 是预置数控制端， D0 ，D1，D2，D3是预置数据输人端， P和 T 是计 数使能端， C 是进位输出端，它的设置为多片集成计数器的级 联提供了方便。图 1 74LSl61 的逻辑电路图和引脚图（1）异步清零功能当 CR0 时，不管其他输人端的状态如何（包括时钟信号 CP）， 4个触发器的输出全为 零。（2）

9、同步并行预置数功能在 CR1 的条件下，当 LD0 且有时钟脉冲 CP的上升沿作用时， D3，D2，D1，D0输入端 的数据将分别被 Q3Q0 所接收。由于置数操作必须有 CP脉冲上升沿相配合， 故称为同步置 数。（3）保持功能在 CR=LD1 的条件下，当 TP0 时，不管有无 CP脉冲作用，计数器都将保持原有状 态不变（停止计数） 。（4）同步二进制计数功能当CRLDPT1时，74LS161 处于计数状态，电路从 0000状态开始，连续输入 16个 计数脉冲后，电路 将从 1111 状态返回到 0000 状态，状态表见表 2。（5）进位输出 C当计数控制端 T1，且触发器全为 1 时，进位

10、输出为 1，否则为零若输入计数器的 CP脉冲频率为 f ，则从 Qo端输出脉冲频率为 f/2 ，通常也称 Qo端输 出信号是输人计数脉冲 CP的 2分频信号， Q1端输出信号是输人计数脉冲 CP的 4分频信 号， Q4端输出信号是输人计数脉冲 CP的 16分频 信号。 N进制计数器可实现 n 分频。（6）74LS161应用集成四位二进制同步计数器 74LS161是功能较完善的计数器， 用它可 组成任意进制的计数器，组成方法有两种，一种叫反馈归零法，也叫复位法，另一种叫 置位发。本设计中所用的是第一种方法：复位法。74LS161的时序图表 1 74LS161 的功能表清零预置使能时钟预置数据输入

11、输出RDLDEP ETCPD3 D2 D1 D0Q3 Q2 Q1 Q000 0 0 0异步清零10d3 d2 d1 d0d3 d2 d1 d0同步置数110 保持数据保持11 0保持数据保持111 1计数加法计数表 2 进制同步加法计数器的状态表数据选择器介绍1.74LS151 集成电路数据选择器的功能74LS151 是一种典型的集成电路数据选择器， 它有 3 个地址输入端 CBA，可选择 D0 D7 个数据源，具有两个互补输出端，同相输出端和反相输出端。其逻辑图和引脚图分别 如下所示：上面所讨论的是位数据选择器，如需要选择多位数据时，可由几个位数据选择器并联组成，即将它们的使能端连在一起，相

12、应的选择输入端连在一起位选数据选择器的连接方法如下图所示。当需要进一步扩充位数时，只需相应地增加器件的数目。可以把数据选择器的使能端作为地址选择输入 ，将两片 74LS151连接成一个 16 选 的数据选择器，其连接方式如下图所示。 16 选 16 选的数据选择器的地址选择输入有 为位，其最高位与一个选数据选择器的使能端连接，经过一反相器反相后与零一另一个数据选择器的使能端连接。低位地址选择输入端 CBA由两片 74LS151的地址选择输入端相对应连接而成74LS151 真值表输入输出ST A 2 A 1 A 0Y1 00 0 0 0D00 0 0 1D10 0 1 0D20 0 1 1D30

13、 1 0 0D40 1 0 1D50 1 1 0D60 1 1 1D72. 74LS151 的应用（1）用作多路数字选择开关数据选择器本身的功能就是根据地址选择码从多路输入数据中选择一路输出。因此， 数据选择器的基本用途就是用作多路数字开关，实现多数通信和路由 选择。（2）数据选择器的通道扩展（3）实现组合逻辑函数它是关于地址选择码的全部最小项和对应各路输入数据的与或型表达式。5.实验结果时钟信号产生电路波形输出信号波形6.心得体会通过本次课程设计，不但让我掌握了脉冲序列发生器实验的设计，而且巩固了我 对书本知识的了解。同时，也让我能更加熟练的运用 Multisim 这个软件。在设计过程中虽然遇到一些困难，但最终都被解决了。正因为这样，让我也发现了 自己学习的不足之处，因此能够及时的补上。总而言之，这次课程设计让我获益匪浅。7. 参考文献（1）电子技术课程设计指导书2）电子技术基础