2022年路信号显示转换器[收 .pdf

八路信号显示转换器一、 设计任务与要求设计一个八路信号显示转换器， 与单踪示波器配合使用， 同时显示多路被测信号。设计任务与要求：1 同时显示八路数字信号波形且清晰稳定。2 被测信号上限频率不小于2KHz。二、 总体框图根据课题要求， 下图所示为八路信号显示转换器的电路框图。八选一数据选择器把输入的八路数字信号在地址形成器的控制下，轮流地送入示波器的Y轴通道。D/A电路用于形成阶梯电压信号，共有八个阶梯，使各路被测信号在示波器屏幕的不同垂直位置 （即不同的地址） 显示出来。系统时钟（或被测信号的时钟）经 16 分频后的信号送至示波器的同步输入端（X轴通道） ，作为示波器的外同步信号。由于示波器荧光屏上所涂的荧光粉具有一定的余辉时间，在合适的系统时钟作用下，能够同时观察到屏幕上显示的八路输入信号。八选一数据选择器地址形成器D/A 转换器分频器系统时钟Y 轴输入端X 轴输入端八路数据输入名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 13 页 - - - - - - - - - 三、 选择器件器件名称使用数量74LS74N 4 74LS163N 1 74LS10N 1 74LS151N 1 运算放大器 LM358 1 10k电阻 1 25k电阻 1 50k电阻 1 100k电阻 1 单踪示波器 1 主要器件说明74LS74N 逻辑符号逻辑功能表名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 13 页 - - - - - - - - - 逻辑功能说明当 4 号端口输入低电平， 1 号端口输入高电平输出 Q=1 Q非=0 当 1 号端口输入低电平， 4 号端口输入高电平输出 Q=0 Q非=1 当 1 号端口和 4 号端口同时输入低电平输出 Q=1 Q非=1 当 1 号端口和 4 号端口同时输入高电平，3 号端口下降沿触发D=1时 Q=1 Q非=0 D=0时 Q=0 Q非=1 74LS163N 逻辑符号逻辑功能表名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 13 页 - - - - - - - - - 逻辑功能说明清零端输入低电平， CP脉冲下降沿触发，输出全为0。清零端输入高电平，预置端输入低电平，CP脉冲下降沿触发输出 QA=A QB=B QC=C QD=D。清零端、预置端输入高电平，ENT 、ENP输入高电平， CP脉冲下降沿触发电路计数，没词加 1。清零端、预置端输入高电平，ENT 、ENP 一个输入高电平，一个输入低电平，输出保持不变。74LS10N 逻辑符号逻辑功能表名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 13 页 - - - - - - - - - 逻辑功能说明输出 Y=ABC 输入全为 1，输出为 0。74LS151N 逻辑符号逻辑功能表名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 13 页 - - - - - - - - - 逻辑功能说明使能端输入高电平，输入端Y=0 W=1 使能端输入低电平，输出端Y的信号为 CBA 最小项的输入端的信号，W为 Y的互补信号。四、 功能模块1、分频器分频电路模块功能此模块将系统信号频率分成1/16 器件功能设 Q非为 0，CP下降沿脉冲触发， D=0 ，Q=0 ，Q非=1， Q 非由 0 变到 1 CP下降沿脉冲低 2 次触发， D=1 ，Q=Q,Q 非=0， Q 非由 1 变到 0 触发第 2 个 74LS74芯片，74LS74经两个下降沿脉冲触发一次。同理，第3 个芯片经 4 个下降沿脉冲触发一次， 第 4 个芯片经 8 个下降沿脉冲触发一次， 以此完成分频。模块仿真结果验证电路名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 13 页 - - - - - - - - - 验证结果在 B通道信号半个周期的时间内，A通道的信号通过 8 个周期，可验证 A波信号频率被分成了 1/16 。已在数字试验箱上验证。2、地址形成器模块电路名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 13 页 - - - - - - - - - 模块功能与分频器连接， 将经过分频的信号接入输入端，产生的脉冲触发电路计数， 输出地址信号。器件功能74LS163使能端接高电平，预置端接高电平，下降沿脉冲触发计数，每次加1，当计数端输出信号为 Q（CBA ）=111（即十进制 7）时， 74LS10输出高电平，清零端为低电平， 有效。当下一次脉冲来临时， 74LS163输出信号清零， 重新计数，以此达到循环。验证电路与验证结果名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 13 页 - - - - - - - - - 输入脉冲信号，输出结果从07 循环已在数字试验箱上验证。3、八选一数据选择器模块电路名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 13 页 - - - - - - - - - 模块功能74LS151的 ABC 端与计数器相连， D0D7与八路数字信号相连，以计数器输出的地址信号分别输出八路信号。器件功能根据地址信号输出数字信号。验证电路如上图，在 Y输出端接示波器。验证结果名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 13 页 - - - - - - - - - 通过示波器输入频率与输入信号对比，模块达到其功能。已在数字试验箱上验证。4、D/A 转换器模块电路模块功能左面与地址生成器相连， 将输入的数字信号转换成模拟信号，形成阶梯电压， 使各路被测信号在示波器屏幕的不同垂直位置（即不同的地址）显示出来。验证电路验证结果名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 13 页 - - - - - - - - - 由验证结果可知 D/A 转化器形成了 8 个阶梯的阶梯电压。已在数字试验箱上验证。五、 总体设计电路图1、总体电路图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 13 页 - - - - - - - - - 上部为分频电路， 分频电路将系统时钟分频后把信号输入到地址产生器，地址产生器将地址分别给到， D/A 转换器和 8 选 1 数据选择器。 D/A转换器将给入的地址转换成模拟信号，产生8 个阶梯的阶梯电压，输入到示波器A通道；8 选 1 数据选择器根据地址信号输出所选数字信号，并将输出输入到示波器B通道。示波器叠加 A、B两个信号，由于余辉作用，输出8 路信号。2、仿真结果八路信号分层出现在示波器上， 由于示波器的余辉作用， 将能同时看到八路信号。3、已在数字实验箱上验证，示波器输出比较清晰地信号。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 13 页 - - - - - - - - -