|
1 引言 工廠(chǎng)計量部門(mén)、科研院所、大學(xué)物理實(shí)驗室使用函數信號發(fā)生器和計數器計量、維修、實(shí)驗和教學(xué)，但大多是把函數信號發(fā)生器和計數器作為兩種儀器，為了方便科研教學(xué)，合二為一，把函數信號發(fā)生器與計數器設計成一臺儀器。 2 儀器設計 圖1是具有函數信號發(fā)生器和計數器的儀器電路結構框圖，它是由ICL8038函數發(fā)生器、方波輸出接口、三角波輸出接口、正弦波輸出接口、1秒閘門(mén)單穩態(tài)開(kāi)關(guān)電路、1 Hz振蕩器、十進(jìn)制計數器、微分器、單穩態(tài)控制音頻電路、音頻振蕩器、電源電路組成。 2.1 1 Hz振蕩器 振蕩器E1是由NE555、VR1、R1、R2、C1、C2組成的自激多諧振蕩器，在電源接通的瞬間，C2電容電壓未突變，E1的2引腳處于低電平，使E1的3引腳和7引腳電壓處于高電平，3引腳的高電平電壓通過(guò)R1和VR1對C2允電積分，當積分到E1的6引腳復位電平時(shí)，振蕩器復位，使7引腳和3引腳電壓處于低電平，這時(shí)電容C2上的電壓通過(guò)VR1和R1對3引腳放電，當C2電壓放電到2引腳的閾值電壓時(shí)，E1翻轉使7引腳和3引腳變?yōu)楦唠娖�，這樣完成了一次振蕩。該振蕩器輸出脈沖通過(guò)K1波段開(kāi)關(guān)的1檔送給計數電路計數，發(fā)光二極管D1和R3用于指示振蕩信號輸出。 2.2十進(jìn)制計數器 十進(jìn)制計數器電路由BCD碼可預置數、可逆計數，BCD七段鎖定譯碼驅動(dòng)和LED七段顯示數碼管組成5位十進(jìn)制計數器，如圖2所示。BCD碼可預置數、可逆計數，采用CD4510和CD4511集成電路，CD4510B的6、11、14、2引腳作為BCD碼(8421碼)輸出到CD4511B的7、1、2、6引腳；計數脈沖信號山15引腳通過(guò)E1和K1的一檔輸人，CD4510B的10引腳接加、減選擇開(kāi)關(guān)K4，高電平為加法計數，低電平為減法計數，第5引腳是進(jìn)位輸入，第7引腳是進(jìn)位輸出，當低位計滿(mǎn)10后向高位計數器輸入一個(gè)進(jìn)位數脈沖信號。CD4510B的1引腳接預置數選擇開(kāi)關(guān)K3，當其為高電平時(shí)，可以用BCD碼通過(guò)第3、4、12、13引腳輸入預置數，K3置低后，由15引腳CLK輸入的脈沖數，存該預置數上進(jìn)行加減。 CD4511B的BCD七段鎖定譯碼和驅動(dòng)器的7、1、2、6引腳接收CD4510B輸出的BCD碼，經(jīng)該電路譯成七段顯示碼，并驅動(dòng)FR105七段LED數碼管，顯示記錄的十進(jìn)制數值。設置一個(gè)預置數，該數為1～99 999，然后存此數基礎上倒計數。如果不沒(méi)預置數，可用復位開(kāi)關(guān)清零，從99 999倒計數。AN2是復位開(kāi)關(guān)．高電平時(shí)復位CD4510B的9引腳。該計數器采用5V供電，其VSS端與公共地相連。該計數器有3個(gè)輸入信號端，第一個(gè)輸入信號通過(guò)K1波段開(kāi)關(guān)的1檔接入E1的脈沖信號；第二個(gè)信號通過(guò)K1波段開(kāi)關(guān)的2檔，接收來(lái)自ICL8038的脈沖信號；第三個(gè)輸入信號通過(guò)K1波段開(kāi)關(guān)的3檔接入外部脈沖信號。 2.3微分電路 計數器從0開(kāi)始計數，當計數到100時(shí)，CD4510B的11引腳和2引腳輸出高電平，兩信號的高電平反饋到74LS38與非門(mén)輸入端的1引腳和2引腳，輸出低電平，C3和R6組成微分電路，由于C3電容電壓不突變，正向微分信號對E2單穩態(tài)的2引腳觸發(fā)無(wú)效，輸入變化的負向微分信號觸發(fā)E2單穩態(tài)的2引腳，使E2的3引腳輸出高電平，以控制CD4066的6引腳，達到CD4066的8引腳和9引腳開(kāi)路和短接。 2.4單穩態(tài)控制音頻電路 集成電路E2是由NE555、C4、C5、C6、C7、VR7、R5、D2組成單穩態(tài)延時(shí)電路，在電源接通的瞬間，由于C4電容上的電壓不突變，E2的4引腳處于強行復位狀態(tài)，E2的3引腳輸出0 V，同時(shí)E2的7引腳內部的三極管處于灌電流狀態(tài)，所以C6無(wú)電壓，等待2引腳的負向微分信號觸發(fā)，當輸入變化的負向微分信號觸發(fā)E2單穩態(tài)2引腳時(shí)，C4電壓積分至高電平，已為觸發(fā)作好準備，這時(shí)E2的3引腳和7引腳為高電平，7引腳內部的三極管處于開(kāi)路狀態(tài)。電源電壓通過(guò)R7和VR2對C6積分，當積分電壓達到E2的復位電壓時(shí)，E2翻轉為復位狀態(tài)，即3引腳和7引腳處于低電平，C6電壓瞬間對7引腳放電，實(shí)現單穩態(tài)電路延時(shí)功能，輸出一個(gè)脈沖，并等待F一個(gè)微分信號觸發(fā)。脈沖信號的寬度由時(shí)間常數C6(R7+VR2)決定。 2.5音頻振蕩器 集成電路E3是由NE555、C7、C8、R10、R11、VR3組成音頻多諧振蕩器。電源接通瞬間，C8電容電壓不突變，E3的2引腳處于低電平，使E3的3引腳和7引腳電壓都處于高電平，3引腳的高電平電壓通過(guò)R10和VR3對C8充電積分，當積分到E3的6引腳復位電平時(shí)，振蕩器復位，使7引腳和3引腳電壓處于低電平，這時(shí)電容C8上的電壓通過(guò)VR3和R10對3引腳放電，當C8電壓放電到2引腳的閾值電壓時(shí)，E3翻轉使7腳和3引腳變?yōu)楦唠娖�，這樣完成一次振蕩。該音頻振蕩器輸出的詠沖信號加到集成電路CD4066模擬開(kāi)關(guān)的第8引腳，當E2的單穩態(tài)脈沖加到CD4066模擬開(kāi)關(guān)的第6引腳時(shí)，音頻信號才能從模擬開(kāi)關(guān)的8引腳送到9引腳輸出給揚聲器發(fā)出聲響。發(fā)出聲響的長(cháng)短由E2輸出的脈沖寬度決定。也就是每計100個(gè)脈沖，便發(fā)出響聲。 |
