毕业设计写作提纲

计算机显示器信号发生器设计

XXX

（陕西理工学院物理系电子信息科学与技术专业电信062班，陕西汉中 723001）

指导教师：宋卫星

[摘要] 在维修节能型计算机彩色显示器时，若采用专用的计算机显示器信号发生器能避免因显示器的频

繁开关而损坏主机显卡，操作需要时可直接开关显示器，无需考虑信号发生器的安全，大大方便维修操作。由7555时基IC构成的振荡器、触发器与用CD4060二进制串行计数器、74LS161二进制同步计数器等构成的分频电路能够组成满足上述要求的计算机显示器信号发生器。

[关键词] 显示器；7555时基IC；分频电路；信号发生器

Design of computer monitor signal generator

Zhang Qiumi

（Grade06,Class2,Major Electronic Information Science and Technology,Physics Dept.,Shaanxi University

of Technology,Hanzhong 723000,Shaanxi）

Tutor:Song Weixing

Abstract : Repairing energy-saving color computer monitors with a specially designed signal generator can

avoid the risk of display adaptor damage ,it allows the switch on and off of the monitor when in need without worrying about the safety of the signal generator,thus brings about great convenience to the repairing. Such a signal generator can be realized with a free oscillator of 7555 time-base IC ,FF of 7555 time-base IC ,and a frequency division circuit of a CD4060 14-stage binary serial counter and a 74LS161 2-bit binary synchronous counter.

Key words : monitor ; 7555 time-base IC ; frequency division circuit ; signal generator

引言 ................................................................................................................ 1 1 显示器信号发生器的构成原理 .............................. 1

1.1 显示器的显示原理 ....................................... 1 1.2 图像形成原理 ........................................... 1 1.3 显示器信号发生器构成框图 ............................... 1

2 芯片简介 ................................................ 1

2.1 555时基电路的简介及应用 ............................... 1

2.1.1 555时基电路的简介 ................................ 1 2.1.2 555时基电路的原理 ................................ 2 2.1.3 用555定时器构成的多谐振荡器 ...................... 2 2.1.4 用555定时器构成的单稳态触发器 .................... 2 2.1.5 用555定时器构成的施密特触发器 .................... 2 2.2 CD4060和CD4040的简介 ................................. 2 2.3 74LS161简介 ........................................... 2 2.4 模拟开关CD4066简介 .................................... 2

3 显示器信号发生器的各部分电路设计 ......................... 2

3.1 可变8倍行频振荡电路设计 ............................... 2 3.2 8倍分频电路设计 ....................................... 3 3.3 行同步信号产生电路设计 ................................. 3

3.3.1 行同步信号相位调整电路 ............................ 3

3.3.2 行同步信号产生电路 ................................ 3 3.4 场同步信号处理电路设计 ................................. 3

3.4.1 512、640倍分频电路设计 ........................... 4

4 图像信号产生电路 ........................................ 4

4.1 垂直亮线信号形成电路 ................................... 4 4.2 水平亮线信号形成电路 ................................... 4 4.3 图像信号的输出电路 ..................................... 4

5 系统的调试及检测 ........................................ 4

5.1 系统调试步骤 ........................................... 4 5.2 系统调试结果 ........................................... 4

6 结束语和展望 ............................................ 4 致谢 ...................................................... 5 参考文献 .................................................. 5 附录A ......................................... 错误！未定义书签。附录B ......................................... 错误！未定义书签。附录C ......................................... 错误！未定义书签。

引言

近年来，随着电脑的逐步普及并进入家庭，计算机显示器也为越来越多的消费者所熟悉。在家用电脑的外围设备中，显示器是相对故障率较高的部件。许多人以为，显示器与电视的原理是一样或相似的，维修手段也差不多。其实，两者之间的差异还是很大的。

…….

1 显示器信号发生器的构成原理

1.1 显示器的显示原理

计算机主机输出的电信号，无论输出到CRT显示器，还是输出到液晶显示器，其信号都是相同…….

1.2 图像形成原理

电子束有规律地扫动称为扫描。显示器显示图像是借助电子束在屏幕上的扫描完成的。电子束……………

1.3 显示器信号发生器构成框图

本文所述彩显信号源具有VGA、SVGA两种显示方式，它由可变8倍行频振荡、行同步信号形成、512、640倍分频、场同步信号形成、水平亮线信号形成、垂直亮线信号形成、图像信号合成、图像输出等构成，构成框图如图1.4所示。

其中，8倍行频振荡电路的作用是产生VGA、SVGA显示方式下252kHz、284kHz的方波。此方波经过8倍分频电路后作为行同步信号。行同步相位(phase，是描述讯号波形变化的度量，通常以度作为单位，也称作相角)调整是完成行同步脉冲与垂直亮线信号间的相位处理，使行同步脉冲信号与其在时间上接近的垂直亮线信号对齐，以便消除行逆程期间出现的垂直亮线信号。行同步脉冲的形成是利用行频矩形波的下降沿触发单稳态触发器，产生宽度符合要求的正极性行频脉冲。512、640倍分频的作用是为了获得行场之比为512、640的关系。消隐是为了使在回程期不出现干扰亮线。垂直亮线信号是由8倍行频脉冲经过负脉冲变换电路而形成的。水平亮线信号直接由8倍场频脉冲经过负脉冲变换电路而形成的。图像信号是由8倍行频负脉冲与8倍场频负脉冲经过与非门(即Y=AB=A+B)后得到正极性的垂直亮线与水平亮线的叠加，最后再经过阻抗变换，就得到了图像信号输出。

2 芯片简介

2.1 555时基电路的简介及应用 2.1.1 555时基电路的简介

555电路在20世纪70年代初刚问世时，它仅仅是为制作电子定时器电路而设计制造的。人们

在应用555设计电路的实践当中，发现该电路有着非常灵活的使用方法，极其通用的电路功能。设……..

2.1.2 555时基电路的原理

555电路的引脚图如图2.1所示。 2.1.3 用555定时器构成的多谐振荡器

用555定时器构成的多谐振荡器原理图如图2.3所示。R1、R2、C是外接定时元件，阈值TH ⑥脚、TR②脚连接起来接uC，晶体三极管集电极⑦脚接到R1、R2的连接点P。

(2.2)

（3）电路振荡周期

T=tw1+tw2=0.7(R1+R2)C+0.7R2C=0.693(R1+2R2)C （2.3）

频率 f=T （2.4）

2.1.4 用555定时器构成的单稳态触发器

单稳态触发器具有的特点：①它是一个稳定状态和一个暂稳状态；②在外来触发脉冲的作用下，

能够有稳定状态翻转到暂稳状态；③暂稳状态维持一段时间后，将自动返回到稳定状态，而暂稳态

fmax=

2.1.5 用555定时器构成的施密特触发器

1min

（2.6）

wre

施密特触发器一个重要的特点，就是能够把各种各样的信号波形，整形为适合于数字电路需要的矩形脉冲，而且由于具有滞回特性，所以抗干扰能力很强。施密特触发器在脉冲产生和整形电路中应用广泛[3-5,9]。用555定时器构成的施密特触发器原理电路图如图2.5所示。

[5]

将555电路的。

/CR 0 1 1 /LD × 0 1 EP × × 0 ET × × × CP ×

× A3 × d3 × A2 × d2 x A1 × d1 × A0 × d0 × Q3 0 d3

Q2 0 d2 保持 Q1 0 d1

Q0 0 d0

由表2.1可知，74LS161具有以下功能：

…….

2.4 模拟开关CD4066简介

CD4066是一个四双向开关，用于传输或多工器模拟或数字信号。引脚如图2.9所示。在电视…………………….

3 显示器信号发生器的各部分电路设计

3.1 可变8倍行频振荡电路设计

由构成框图可知可变8倍行频振荡电路的功用是产生VGA、SVGA显示方式下252kHz、284kHz……………….

TSVGA=0.693C1(R2+2R3+R5)

TVGA=0.693(C1+C2)(R2+2R3+R5)

K1a主要是控制本设计中的

两种模式即完成VGA、SVGA的切换。在Protel99SE软件中仿真波形如图3.2所示。

图3.1 可变8倍行频振荡器

(a) SVGA方式

(b) VGA方式

图3.2 可变8倍行频振荡器仿真波形

由于两种方式只是频率不同其它的都相同，所以，下面所有的仿真波形均为VGA模式。 3.2 8倍分频电路设计

由于8倍分频电路的任务是将8倍行频方波分频成为行频矩形波，本设计中主要用芯CD4040(IC7)………………………. 3.3 行同步信号产生电路设计

3.3.1 行同步信号相位调整电路

此模块主要用7555(IC3)构成的单稳态触发器完成行同步脉冲与垂直亮线信号间的相位处理。使行同步脉冲信号与其在时间上接近的……………………….

3.3.2 行同步信号产生电路

由于行同步脉冲的产生电路是利用行频矩形波的下降沿触发单稳态触发器，即用行同步信号相…………….

实际上，软件仿真波形如图3.8所示。存在着一定的误差主要是因为芯片的参数离散性造成的。 3.4 场同步信号处理电路设计

显示器信号发生器有相当于VGA、SVGA两种显示方式的扫描频率。VGA方式时，行频为31.5kHz场频为61.5Hz；SVGA方式时，行频为35.5kHz，场频为55.47Hz。为保证图像稳定，在此将行同步信号……………………..

。

3.4.1 512、640倍分频电路设计

为了获得行，场频之比为512、640的关系，现用CD4060十四位二进制串行计数器(IC8)构成7

2(=128)倍分频器，用74LS161四位二进制同步计数器(IC6)构成4或5倍分频器；27倍分频器与4倍分频器串联，即可完成512倍的分频；27倍分频器与5倍分频器串联，即可完成640倍的分频[8]。 ……………………………

4 图像信号产生电路

图像为“井”字格图形,这就要求图像信号中包含垂直亮线信号(8倍行频脉冲)及水平亮线信号(8倍场频脉冲)。

4.1 垂直亮线信号形成电路

垂直亮线信号由IC1（可变8倍行频振荡电路）输出的8倍行频脉冲经IC2（变换负脉冲电路）变……………………………

4.2 水平亮线信号形成电路

水平亮线信号直接由IC8⑦脚输出的8倍场频脉冲经IC5A变换为负脉冲而成。变换负脉冲电路主………………………….C19

现选择C19=1500pF。经过软件仿真、调试，可知各元器件的参数如图3.18中电路所示，其中，C4、C22起到滤波的作用，放在不同的位置滤波效果不同；R18的作用就是使输入正脉冲宽度电压uov2降低。经过0.01uF的电容后，输入信号在上升沿时uov3处变为正脉冲，下降沿时uov3处变为负正脉冲；经过555以后，所有的正脉冲都变为了负脉冲，从而实现了设计要求。软件仿真波形如图3.19所示。

4.3 图像信号的输出电路

为了消除回扫期的亮线，现选模拟开关CD4066和与非门来实现。把行同步信号，场同步信号经过消隐后，………………………………

5 系统的调试及检测

系统调试采用模块化调试和整体组合调试相结合的方法来进行。经过模块化的软件仿真、硬件系统调试和组装测试，最终实现了可变8倍行频振荡电路功能、8倍分频电路功能、行同步信号电路功能、………………………….. 5.1 系统调试步骤

本系统所说的调试是指在实验室里，对已知的标准量进行测试和比较，以验证电路设计的是否正确和合理。对本电路来说，所需的器件表如表5.1所示。硬件连接电路如附录C所示。

………………………….. 5.2 系统调试结果

计算机显示器信号发生器的调试过程是一个不断完善的过程，经过多次修改补充，最终实现了显示器上输出图形为“井”格形式，并且有两种显示模式。完成了本设计的要求。经系统调试后的电路图如附录B所示。

6 结束语和展望

本计算机显示器信号发生器的设计已经通过了软件仿真和硬件调试，并且实现了各项指标要求。为显示器的维修带来了很大的方便，而且价格低廉，体积小，方便携带，还能避免因显示器的频繁

开关而损坏主机显卡等功能。然而，在硬件制作的过程中7555芯片全部用NE555来代替的，所以输出波形不太稳定，再加本人所学知识的有限性，所以电路也存在一些缺陷，还有待完善。如果能用单片机来实现会更加的简单、使用，性能也会比较稳定。

致谢

在本设计的写作和制作过程中，我的指导教师宋卫星倾注了大量的心血，从选题到开题报告，从写作提纲，到一遍又一遍地指出每稿中的具体问题，严格把关，循循善诱。为了指导我的毕业设计，他放弃了自己的休息时间；为了帮我调试电路，他忘记了下班时间；甚至为了帮我找一个电阻或电容而放弃手中的其他工作......。

参考文献

[1] 张三年.液晶显示器维修入门与提高[M].北京:电子工业出版社,2007,7:15-48. [2] 沈大林,蔡国清,伍遵义.彩色电视机原理与维修[M].北京:电子工业出版社,1988,1.

[3] 郝鸿安,徐红媛.555集成电路实用大全[M].上海:上海科学普及出版社,1996:1-7. [4] 肖景和.555集成电路应用精粹[M].北京:人民邮电出版社,2007,9:1,3-12.

[5] 余孟尝.数字电路技术基础简明教程(第二版)[M].北京:高等教育出版社,1999:268-341,371-390. [6]《显示器电路原理与维修》编写组.显示器电路原理与维修[M].北京:电子工业出版社,1992. [7] 张仁霖曹光跃,江力.电视机原理与技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2009,8:1-8. [8] 赵负图.数字逻辑集成电路手册[M].北京:化学出版社,2004.11:268-278,550-553. [9] 阎石.数字电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2003.

[10] 宋卫星.计算机彩色显示器信号源[J].现代电子技术,2006,(5):122,123,129. [11] 任典毅.最新显示器电路原理与维修技术[M] 北京,电子工业出版社2001.

[12] Marcus Nadenau.Integration of human colour vision models high quality image compression [D].Signal Processing

Laboratory,Swiss Federal Institute of Technology,Switzerland,2000.

[13] Guihua Cui,M. R. Luo，B. Rigg et a1..Colour-differnce evaluationr using CRT colours.part I:date gathering and testing

colour differenc formulae[J].Col.Res.Appl.,2001.

[14] 陈有卿,叶桂娟.555时基电路原理、设计与应用[M].北京:电子工业出版社,2007,9:1-18. [15] 黄晓春.555定时器原理及应用[J].电子制作,1997,(1):21.

[16] 宋卫星,孙彦清.微机彩色显示器与彩色电视机的差异[J].高校学术研究论文选,1998,4:519-523.