具有函数信号发生器和计数器的功能仪器的设计与实现
1 引言
工厂计量部门、科研院所、大学物理实验室使用函数信号发生器和计数器计量、维修、实验和教学，但大多是把函数信号发生器和计数器作为两种仪器，为了方便科研教学，合二为一，把函数信号发生器与计数器设计成一台仪器。
2 仪器设计
图1是具有函数信号发生器和计数器的仪器电路结构框图，它是由icl8038函数发生器、方波输出接口、三角波输出接口、正弦波输出接口、1秒闸门单稳态开关电路、1 hz振荡器、十进制计数器、微分器、单稳态控制音频电路、音频振荡器、电源电路组成。
2.1 1 hz振荡器
振荡器e1是由ne555、vr1、r1、r2、c1、c2组成的自激多谐振荡器，在电源接通的瞬间，c2电容电压未突变，e1的2引脚处于低电平，使e1的3引脚和7引脚电压处于高电平，3引脚的高电平电压通过r1和vr1对c2允电积分，当积分到e1的6引脚复位电平时，振荡器复位，使7引脚和3引脚电压处于低电平，这时电容c2上的电压通过vr1和r1对3引脚放电，当c2电压放电到2引脚的阈值电压时，e1翻转使7引脚和3引脚变为高电平，这样完成了一次振荡。该振荡器输出脉冲通过k1波段开关的1档送给计数电路计数，发光二极管d1和r3用于指示振荡信号输出。
2.2十进制计数器
十进制计数器电路由bcd码可预置数、可逆计数，bcd七段锁定译码驱动和led七段显示数码管组成5位十进制计数器，如图2所示。bcd码可预置数、可逆计数，采用cd4510和cd4511集成电路，cd4510b的6、11、14、2引脚作为bcd码（8421码）输出到cd4511b的7、1、2、6引脚；计数脉冲信号山15引脚通过e1和k1的一档输人，cd4510b的10引脚接加、减选择开关k4，高电平为加法计数，低电平为减法计数，第5引脚是进位输入，第7引脚是进位输出，当低位计满10后向高位计数器输入一个进位数脉冲信号。cd4510b的1引脚接预置数选择开关k3，当其为高电平时，可以用bcd码通过第3、4、12、13引脚输入预置数，k3置低后，由15引脚clk输入的脉冲数，存该预置数上进行加减。
cd4511b的bcd七段锁定译码和驱动器的7、1、2、6引脚接收cd4510b输出的bcd码，经该电路译成七段显示码，并驱动fr105七段led数码管，显示记录的十进制数值。设置一个预置数，该数为1～99 999，然后存此数基础上倒计数。如果不没预置数，可用复位开关清零，从99 999倒计数。an2是复位开关．高电平时复位cd4510b的9引脚。该计数器采用5v供电，其vss端与公共地相连。该计数器有3个输入信号端，第一个输入信号通过k1波段开关的1档接入e1的脉冲信号；第二个信号通过k1波段开关的2档，接收来自icl8038的脉冲信号；第三个输入信号通过k1波段开关的3档接入外部脉冲信号。
2.3微分电路
计数器从0开始计数，当计数到100时，cd4510b的11引脚和2引脚输出高电平，两信号的高电平反馈到74ls38与非门输入端的1引脚和2引脚，输出低电平，c3和r6组成微分电路，由于c3电容电压不突变，正向微分信号对e2单稳态的2引脚触发无效，输入变化的负向微分信号触发e2单稳态的2引脚，使e2的3引脚输出高电平，以控制cd4066的6引脚，达到cd4066的8引脚和9引脚开路和短接。
2.4单稳态控制音频电路
集成电路e2是由ne555、c4、c5、c6、c7、vr7、r5、d2组成单稳态延时电路，在电源接通的瞬间，由于c4电容上的电压不突变，e2的4引脚处于强行复位状态，e2的3引脚输出0 v，同时e2的7引脚内部的三极管处于灌电流状态，所以c6无电压，等待2引脚的负向微分信号触发，当输入变化的负向微分信号触发e2单稳态2引脚时，c4电压积分至高电平，已为触发作好准备，这时e2的3引脚和7引脚为高电平，7引脚内部的三极管处于开路状态。电源电压通过r7和vr2对c6积分，当积分电压达到e2的复位电压时，e2翻转为复位状态，即3引脚和7引脚处于低电平，c6电压瞬间对7引脚放电，实现单稳态电路延时功能，输出一个脉冲，并等待f一个微分信号触发。脉冲信号的宽度由时间常数c6（r7+vr2）决定。
2.5音频振荡器
集成电路e3是由ne555、c7、c8、r10、r11、vr3组成音频多谐振荡器。电源接通瞬间，c8电容电压不突变，e3的2引脚处于低电平，使e3的3引脚和7引脚电压都处于高电平，3引脚的高电平电压通过r10和vr3对c8充电积分，当积分到e3的6引脚复位电平时，振荡器复位，使7引脚和3引脚电压处于低电平，这时电容c8上的电压通过vr3和r10对3引脚放电，当c8电压放电到2引脚的阈值电压时，e3翻转使7脚和3引脚变为高电平，这样完成一次振荡。该音频振荡器输出的咏冲信号加到集成电路cd4066模拟开关的第8引脚，当e2的单稳态脉冲加到cd4066模拟开关的第6引脚时，音频信号才能从模拟开关的8引脚送到9引脚输出给扬声器发出声响。发出声响的长短由e2输出的脉冲宽度决定。也就是每计100个脉冲，便发出响声。
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2.2十进制计数器
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