8路信号显示转换器.doc

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。八路数据输入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轴输入端三、 选择器件 器件名称使用数量74LS74N474LS163N 1 74LS10N 1 74LS151N 1 运算放大器LM358 1 10k电阻 125k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=0D=0时 Q=0 Q非=174LS163N逻辑符号逻辑功能表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=AQB=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1CP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