电子技术应用实习

目录

1  实习目的、内容和要求 1

1.1 实习目的 1

1.2 实习内容 1

1.3 实习要求 1

        1.3.1设计要求..................................................................................................................1

1.3.2实习任务要求 2

2  设计原理及软件简介 3

2.1设计原理 3

2.2Multisim简介 4

3各模块电路设计 5

3.1时基电路 5

3.2显示电路 5

3.3控制电路 6

3.4发挥部分 7

4电路的仿真和运行结果 9

4.1时基电路部分运行结果 9

4.2闸门电路运行结果 9

4.3显示电路仿真结果

5总结 13

参考文献...........................................................14

附录A数字频率计电路图 15

附录B 16

1  实习目的、内容和要求

1. 1. 实习目的
2. 掌握中、小规模集成电路设计与制作的方法。
   (2)进一步培养学生对数字电路的综合应用能力和设计能力。

(3)熟悉并运用Multisim软件。
(4)通过查阅手册和文献资料，培养独立分析和解决实际问题的能力。

1. 1. 实习内容

按要求设计一个数字频率计

1. 1. 实习要求

   1.3.1设计要求

1.基本部分

(1) 被测信号的频率范围为1Hz~100KHz，分成两个频段，即1Hz~999Hz，1~100KHz。

(2) 具有自检功能，即用仪器内部的标准脉冲校准测量精度。

(3) 用3为数码管显示测量数据，测量误差小于10%。

2.发挥部分

(1) 用发光二极管表示单位，当绿灯亮时表示Hz，红灯亮时表示KHz。

(2) 具有超量程报警功能，在超出当前量程挡的测量范围时，发出灯光和音响信号。

(3) 测量误差小于5%。

  1.3.2实习任务要求

（1）、画出总体设计框图，以说明数字频率计由哪些相对独立的功能模块组成，标出各个模块之间互相联系，控制信号传输路径、方向。并以文字对原理作辅助说明。

（2）、设计各个功能模块的电路图，加上原理说明。

（3）、选择合适的元器件，在仿真设计软件上连接验证、仿真、调试各个功能模块的电路。在连接验证时设计、选择合适的输入信号和输出方式，在充分电路正确性同时，输入信号和输出方式要便于电路的仿真、调试和故障排除。

（4）、在验证各个功能模块基础上，对整个电路的元器件和连接，进行合理布局，进行整个数字钟电路的连接验证、仿真、调试。

  （5）、自行接线验证、仿真、调试，并能检查和发现问题，根据原理、现象和仿真结果分析问题所在，加以解决。学生要解决的问题包括元器件选择、连接和整体设计引起的问题。

2  设计原理及软件简介

2.1设计原理

数字频率计用于测量正弦信号、矩形信号等波形的频率，其概念是单位时间里的脉冲个数，如果用一个定时时间T控制一个闸门电路，时间T内闸门打开，让被测信号通过而进入计数译码，可得到被测信号的频率fx=，若T=1秒，则fx=N。

2.2 Multisim简介

Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。

工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。

3各模块电路设计

3.1时基电路

时基电路即555构成的多谐振荡器及多级分频系统，如图2作用是产生标准的时间信号，可以由555组成的振荡器产生，若时间精度要求较高时，可采用晶体振荡器。由555定时器构成的时基电路包括脉冲产生电路和分频电路两部分。由个555定时器产生一个脉冲信号，将555定时器产生的脉冲信号送入逻辑控制电路，再由逻辑控制电路送入计数器。

图2 时基电路

3.2显示电路

显示电路即可控制的计数锁存显示系统，如图3由计数器、锁存器和显示器组成。其中计数器按十进制计数。如果在系统中不接锁存器，则显示器上的显示数字就会随计数器的状态不停的变化，只有在计数器停止计数时，显示器上的数字显示才能稳定，所以，在计数器后边必须接入锁存器。锁存器在使能脉冲作用下，将控制信号周期T内的计数结果存储起来，然后在显示器上得到稳定的计数显示。

图3显示电路

3.3控制电路

控制电路即闸门电路及控制信号产生电路，闸门如图4由-一个与非门和一个非门组成，该电路有两个输入端和-一个输出端，输入端的一端接控制信号,另一端接整形后的被测方波信号。闸门是否开通受控制信号的控制，当控制信号为高电平“1”时，闸门开启:控制信号为低电平“0”时，闸门关闭。显然，只有在闸门开启的时间内，被测信号才能通过闸门]进入计数器，计数器计数时间就是闸门开启时间。所以，控制信号的宽度- -定时， 闸门的输出值正比于被测信号的频率，通过计数器显示系统把闸门的输出结果显示出来，就可以得到被测信号的频率。

控制信号如图五，其输出就能产生计数丶锁存丶换挡丶清零控制信号。

图4闸门电路

图5控制信号

3.4发挥部分

1. 单位显示电路

自由发挥部分完成了用发光二极管表示单位，当绿灯亮时表示Hz,红灯亮时表KHz。如图6。我设计电路时用的是手动换挡。“00” 是KHz档位,“01”是百Hz档位，“10” 是十Hz档位，“11” 是Hz档位。

图6单位显示功能

1. 警报电路

如图7，具有超量程报警功能，当超出量程范围时，灯光闪烁。

图7警报电路

4电路的仿真和运行结果

4.1时基电路部分运行结果

   如图8，是时基电路仿真结果，从555多谐振荡器输入的脉冲信号进入时基电路周期是1.005ms，经过分频电路后周期逐次放大十倍为10.05ms，100.5ms，1005ms。

图8时基电路仿真结果

4.2闸门电路运行结果

如图9，是闸门电路的仿真结果，给它定一个频率为20hz的正弦脉冲信号经过整形后的一个矩形波。

图9闸门电路仿真

4.3显示电路仿真结果

1. 在函数发生器输入”33”khz为单位的频率，调节开关，观察如图10
2. 同上，输入“20”hz为单位的频率，观察如图11

图10显示电路仿真khz

图11显示电路仿真结果hz

仿真结果与理论值大致相等，hz档0误差，测量误差小于5%.

5总结

这次实习让我对专业课知识得到了增强。但是做完这个实习之后再回过头来看发现一切是那么的顺其自然，并不复杂繁琐，只是自己专业课知识不牢固。

实习开始的时候老师把画图还有写报告的注意事项都跟我们讲的特别清楚了，我们只要按照老师的要求去做就一定不会有什么大问题。我先根据老师下发的实习任务书上的电路原理图先将各模块的独立电路画出来并进行仿真测试查看是否正确，画好之后重新建立一个原理图，将所有模块复制粘贴上去，然后进行排版连线。

不过复制粘贴的过程中有些模块会存在问题，这种情况可以先尝试替换一遍元件，如果还是不行就只能在总原理图上重新画这一个模块。一共两天时间查资料，其余时间画独立模块的电路，把他们整合好，然后写实习报告，实习的这些天，每天都过得很充实，因为每天都有新问题困扰我。比较幸运的是小组成员更是毫无保留的替我解决难题。每看到一个独立模块仿真测试成功时心里就特别开心，觉得所有的努力都是超值的，真的特别感谢老师和同学，没有他们的帮助我不可能这么顺利的完成实习。

学会了使用Multisim并且对本专业知识有了更深次的了解是这次实习最大的收获，希望以后的每一次实习我都能认真对待，收获知识。另外，这次的实习个人觉得各课题也涉及了各领域，也比较贴近生活，没有什么太大的建议，不过我觉得在画完原理图仿真成功后有条件的可以再增加做PCB板和实物电路的内容

参考文献：

[1].  童诗白. 模拟电子技术基础[M]. 高等教出版社.     

[2].  阎石. 数字电子技术基础[M]. 高等教出版社.      

[3].  陈大钦.电子技术基础实验－电子电路实验.设计.仿真[M].华科出版社.       

[4].  高吉祥. 电子技术基础实验与课程设计[M]. 国防科技大学出版社.  

[5].  金唯香,谢玉梅. 电子测试技术[M]. 湖南大学出版社.  

[6].  王疏银. 数字电路逻辑设计[M]. 高等教育出版社.

附录A数字频率计电路图

附录B