課程設(shè)計(jì)-數(shù)字頻率計(jì)

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告</p><p>　　所屬院系： 電氣工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程 </p><p>　　課程名稱： 數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) </p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 數(shù)字頻率

2、計(jì) </p><p>　　班 級(jí)： 電氣085班 </p><p><b>　　 </b></p><p>　　設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) </p>

3、<p><b>　　總體設(shè)計(jì)方案選擇</b></p><p><b>　　1、系統(tǒng)方案框圖</b></p><p>　　2、方案的分析和比較</p><p>　　2.1頻率測(cè)量常見(jiàn)方法</p><p>　　①直接測(cè)頻法。直接測(cè)頻法是把被測(cè)頻率信號(hào)經(jīng)脈沖形成電路后加到閘門的一個(gè)輸入端，只有在

4、閘門開(kāi)通時(shí)間丁(以秒計(jì))內(nèi)，被計(jì)數(shù)的脈沖被送到十進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。設(shè)計(jì)數(shù)器的值為Ⅳ，由頻率定義式可以計(jì)算得到被測(cè)信號(hào)頻率為： f=N／T。</p><p>　　經(jīng)分析，本測(cè)量在低頻段的相對(duì)測(cè)量誤差較大。增大可以提高測(cè)量精度，但在低頻段仍不能滿足該題發(fā)揮部分的要求。</p><p>　?、诮M合法。直接測(cè)量周期法在低頻段精度高。</p><p><b>　

5、　直接測(cè)頻圖</b></p><p>　　組合測(cè)頻法是指在低頻時(shí)采用直接測(cè)量周期法測(cè)信號(hào)周期，然后換算成頻率。這種方法可以在一定程度上彌補(bǔ)方法①的不足，但是難以確定最佳分測(cè)點(diǎn)，且電路實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜。</p><p>　?、啾额l法。直接測(cè)頻法在高頻段有著很高的精度?？梢园杨l率測(cè)量范圍分成多個(gè)頻段，使用倍頻技術(shù)，根據(jù)頻段設(shè)置倍頻系數(shù)將經(jīng)整形的低頻信號(hào)進(jìn)行倍頻后再進(jìn)行測(cè)量，高頻段則進(jìn)行直

6、接測(cè)量。</p><p>　?、芨呔群阏`差測(cè)頻法。通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)測(cè)量方法的研究，結(jié)合高精度恒誤差測(cè)量原理，設(shè)計(jì)一種測(cè)量精度與被測(cè)頻率無(wú)關(guān)的硬件測(cè)頻電路。本方法立足于快速的寬位數(shù)高精度浮點(diǎn)數(shù)字運(yùn)算。</p><p>　　2.2可用實(shí)驗(yàn)方案介紹</p><p><b>　　方案1：</b></p><p>　　采用頻率計(jì)模塊(

7、如ICM7216)構(gòu)成，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，量程可以自動(dòng)切換。ICM7216內(nèi)部帶有放大整形電路，可以直接輸入模擬信號(hào)。外部振蕩部分選用一塊高精度晶振體和兩個(gè)低溫系數(shù)電容構(gòu)成10MHz并聯(lián)振蕩電路。用轉(zhuǎn)攙開(kāi)關(guān)選擇10ms，0．1s，ls，10s四種閘門時(shí)間，同時(shí)量程自動(dòng)切換，直接點(diǎn)亮LED。</p><p><b>　　方案2：</b></p><p>　　系統(tǒng)采用可編程

8、邏輯器件(PLD，如ATV2500)作為信號(hào)處理及系統(tǒng)控制核心，完成包括計(jì)數(shù)、門控、顯示等一系列工作。該方案利用了PLD的可編程和大規(guī)模集成的特點(diǎn)，使電路大為簡(jiǎn)化，但此題使用PLD則不能充分發(fā)揮其特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，并且測(cè)量精度不夠高，導(dǎo)致系統(tǒng)性能價(jià)格比降低、系統(tǒng)功能擴(kuò)展受到限制。</p><p><b>　　方案3：</b></p><p>　　系統(tǒng)采用MCS一51系列單片

9、機(jī)89C51作為控制核心，性能好，價(jià)格便宜。由于單片機(jī)的計(jì)數(shù)頻率上限較低(12MHz晶振時(shí)約500kHz)，所以需對(duì)高頻被測(cè)信號(hào)進(jìn)行硬件欲分頻處理，89C51則完成運(yùn)算、控制及顯示功能。由于使用了單片機(jī)，使整個(gè)系統(tǒng)具有極為靈活的可編程性，能方便地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能擴(kuò)展與改進(jìn)。</p><p>　　2.3方案比較及確定</p><p>　　以上方案均需使用小信號(hào)放大、整形通道電路來(lái)提高系統(tǒng)的測(cè)量

10、精度和靈敏度。</p><p>　　方案比較及選用依據(jù)：</p><p>　　顯然方案二要比方案一簡(jiǎn)潔、新穎，但從系統(tǒng)設(shè)計(jì)的指標(biāo)要求上看，要實(shí)現(xiàn)頻率的測(cè)量范圍1Hz～10MHz。要達(dá)到誤差1％的目的，必須顯示3位的有效數(shù)字，而使用直接測(cè)頻的方法，要達(dá)到這個(gè)測(cè)量精度，需要主門連續(xù)開(kāi)啟1 000s，由此可見(jiàn)，直接測(cè)頻方法對(duì)低頻測(cè)量是不現(xiàn)實(shí)的，而采用帶有運(yùn)算器的單片機(jī)則可以很容易地解決這個(gè)問(wèn)題，

11、實(shí)現(xiàn)課題要求。故選用方案三，也就是采用先測(cè)信號(hào)的周期，然后再通過(guò)單片機(jī)求周期的倒數(shù)的方法，頻率測(cè)量模塊采用快速的高精</p><p>　　度浮點(diǎn)數(shù)字運(yùn)算，從而得到所需要的低頻信號(hào)的測(cè)量精度。</p><p>　　為了兼顧頻率測(cè)量精度和測(cè)量反應(yīng)時(shí)間的要求，把測(cè)量工作分為兩種方法：</p><p>　?、佼?dāng)待測(cè)信號(hào)的頻率>100Hz時(shí)，定時(shí)／計(jì)數(shù)器構(gòu)成為計(jì)數(shù)器，以

12、機(jī)器周期為基準(zhǔn)，由軟件產(chǎn)生計(jì)數(shù)閘門。計(jì)數(shù)閘門寬度>ls時(shí)，即可滿足頻率測(cè)量結(jié)果為3位有效數(shù)字。</p><p>　?、诋?dāng)待測(cè)信號(hào)的頻率<100Hz時(shí)，定時(shí)／計(jì)數(shù)器構(gòu)成為定時(shí)器，由頻率計(jì)的預(yù)處理電路把待測(cè)信號(hào)變成方波，方波寬度等于待測(cè)信號(hào)的周期，這時(shí)用方波作計(jì)數(shù)閘門。當(dāng)待測(cè)信號(hào)的頻率一100Hz，使用12MHz時(shí)鐘時(shí)的最小計(jì)數(shù)值為10 000，完全滿足測(cè)量精度的要求。</p><p&

13、gt;<b>　　單元電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 時(shí)基電路設(shè)計(jì)</p><p>　　圖2-1 時(shí)基電路與分頻電路</p><p><b>　　它由兩部分組成: </b></p><p>　　如圖2-1所示，第一部分為555定時(shí)器組成的振蕩器(即脈沖產(chǎn)生電路),要求其產(chǎn)生1000H

14、z的脈沖.振蕩器的頻率計(jì)算公式為:f=1.43/((R1+2*R2)*C),因此,我們可以計(jì)算出各個(gè)參數(shù)通過(guò)計(jì)算確定了R1取430歐姆,R3取500歐姆,電容取1uF.這樣我們得到了比較穩(wěn)定的脈沖。在R1和R3之間接了一個(gè)10K的電位器便于在后面調(diào)節(jié)使得555能夠產(chǎn)生非常接近1KHz的頻率。第二部分為分頻電路,主要由4518組成（4518的管腳圖，功能表及波形圖詳見(jiàn)附錄），因?yàn)檎袷幤鳟a(chǎn)生的是1000Hz的脈沖,也就是其周期是0.001s

15、,而時(shí)基信號(hào)要求為0.01s、0.1s和1s。4518為雙BCD加計(jì)數(shù)器，由兩個(gè)相同的同步4級(jí)計(jì)數(shù)器構(gòu)成，計(jì)數(shù)器級(jí)為D型觸發(fā)器，具有內(nèi)部可交換CP和EN線，用于在時(shí)鐘上升沿或下降沿加計(jì)數(shù)，在單個(gè)運(yùn)算中，EN輸入保持高電平，且在CP上升沿進(jìn)位，CR線為高電平時(shí)清零。計(jì)數(shù)器在脈動(dòng)模式可級(jí)聯(lián)，通過(guò)將Q³連接至下一計(jì)數(shù)器的EN輸入端可實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)，同時(shí)后者的CP輸入保持低電平。</p><p>　　如圖2-2所示，

16、555產(chǎn)生的1kHz的信號(hào)經(jīng)過(guò)三次分頻后得到3個(gè)頻率分別為100Hz、10Hz和1Hz的方波。</p><p>　　圖2-2 1kHz的方波分頻后波形圖（555輸出信號(hào)、一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)分頻后信號(hào)）</p><p><b>　　2.2閘門電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　如圖2-3所示，通過(guò)74151數(shù)據(jù)選擇器來(lái)選擇所要的10分頻、10

17、0分頻和1000分頻。74151的CBA接撥盤(pán)開(kāi)關(guān)來(lái)對(duì)選頻進(jìn)行控制。當(dāng)CBA輸入001時(shí)74151輸出的方波的頻率是1Hz；當(dāng)CBA輸入010時(shí)74151輸出的方波的頻率是10Hz；當(dāng)CBA輸入011時(shí)74151輸出的方波的頻率是100Hz；這里我們以輸出100Hz的信號(hào)為例。分析其通過(guò)4017后出現(xiàn)的波形圖（4017的管腳圖、功能表和波形圖詳見(jiàn)附錄）。4017是5位計(jì)數(shù)器，具有10個(gè)譯碼輸出端，CP，CR，INH輸入端，時(shí)鐘輸入端的施

18、密特觸發(fā)器具有脈沖整形功能，對(duì)輸入時(shí)鐘脈沖上升和下降時(shí)間無(wú)限制，INH為低電平時(shí)，計(jì)數(shù)器清零。100Hz的方波作為4017的CP端，如圖3-3，信號(hào)通過(guò)4017后，從Q1輸出的信號(hào)高電平的脈寬剛好為100Hz信號(hào)的一個(gè)周期，相當(dāng)于將原信號(hào)二分頻。也就是Q1的輸出信號(hào)高電平持續(xù)的時(shí)間為10ms，那么這個(gè)信號(hào)可以用來(lái)導(dǎo)通閘門和關(guān)閉閘門。</p><p><b>　　圖2-3 閘門電路</b>&l

19、t;/p><p>　　圖2-4 4017輸出信號(hào)（頻率為100Hz的方波、4017的Q1、Q2輸出信號(hào)）</p><p><b>　　2.3控制電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　通過(guò)分析我們知道控制電路這部分是本實(shí)驗(yàn)的最為關(guān)鍵和難搞的模塊。其中控制模塊里面又有幾個(gè)小的模塊，通過(guò)控制選擇所要測(cè)量的東西。比如頻率，周期，脈寬。同時(shí)控制電路還要產(chǎn)生7

20、4160的清零信號(hào)，4511的鎖存信號(hào)。</p><p>　　圖2-5 控制電路、計(jì)數(shù)電路和譯碼顯示電路圖（XFG1為分頻后的信號(hào)、XFG2為555產(chǎn)生的信號(hào)信號(hào)、XFG3為被測(cè)信號(hào)、最上面是最低位、最下面是最高位）</p><p>　　控制電路、計(jì)數(shù)電路和譯碼顯示電路詳細(xì)的電路如圖2-5所示。當(dāng)74153的CBA接001、010、011的時(shí)候電路實(shí)現(xiàn)的是測(cè)量被測(cè)信號(hào)頻率的功能。當(dāng)7415

21、3的CBA接100的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)的是測(cè)量被測(cè)信號(hào)周期的功能。當(dāng)74153的CBA接101的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)的是測(cè)量被測(cè)信號(hào)脈寬的功能。圖3-6是測(cè)試被測(cè)信號(hào)頻率時(shí)的計(jì)數(shù)器CP信號(hào)波形、PT端輸入波形、CLR段清零信號(hào)波形、4511鎖存端波形圖。其中第一個(gè)波形是被測(cè)信號(hào)的波形圖、第二個(gè)是PT端輸入信號(hào)的波形圖、第三個(gè)是計(jì)數(shù)器的清零信號(hào)。第四個(gè)是鎖存信號(hào)。PT是高電平的時(shí)候計(jì)數(shù)器開(kāi)始工作。CLR為低電平的時(shí)候，計(jì)數(shù)器清零。根據(jù)圖得知在計(jì)數(shù)之前對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)

22、行了清零。根據(jù)4511（4511的管腳圖和功能表詳見(jiàn)附錄）的功能表可以知道，當(dāng)鎖存信號(hào)為高電平的時(shí)候，4511不送數(shù)。如果不讓4511鎖存的話，那么計(jì)數(shù)器輸出的信號(hào)一直往數(shù)碼管里送。由于在計(jì)數(shù)，那么數(shù)碼管上面一直顯示數(shù)字，由于頻率大，那么會(huì)發(fā)現(xiàn)數(shù)字一直在閃動(dòng)。那么通過(guò)鎖存信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)的時(shí)候讓數(shù)碼管不顯示，計(jì)完數(shù)后，讓數(shù)碼管顯示計(jì)數(shù)器計(jì)到的數(shù)字的功能。根據(jù)圖可以看到，當(dāng)PT到達(dá)下降沿的時(shí)候，此時(shí)451</p><p

23、>　　圖2-6 計(jì)數(shù)器CP信號(hào)波形、PT端輸入波形、CLR段清零信號(hào)波形、4511鎖存端波形圖</p><p>　　圖2-6，是測(cè)量被測(cè)信號(hào)頻率是1.1KHz的頻率的圖。由于multsisim軟件篇幅的關(guān)系。時(shí)基電路產(chǎn)生的信號(hào)直接用信號(hào)發(fā)生器來(lái)代替。圖中電路1K的信號(hào)經(jīng)過(guò)分頻后選擇的是100Hz的信號(hào)為基準(zhǔn)信號(hào)。那么這個(gè)電路實(shí)現(xiàn)測(cè)量頻率的范圍是0.01KHz~9.99KHz的信號(hào)的頻率。同時(shí)控制電路也實(shí)現(xiàn)了

24、對(duì)被測(cè)信號(hào)的周期和脈寬的測(cè)量。當(dāng)CBA的取一定的值，電路實(shí)現(xiàn)一定的測(cè)量功能。</p><p>　　2.4 小數(shù)點(diǎn)顯示電路設(shè)計(jì)</p><p>　　在測(cè)量頻率的時(shí)候，由于分3個(gè)檔位，那么在不同的檔的時(shí)候，小數(shù)點(diǎn)也要跟著顯示。比如CBA接011測(cè)量頻率的時(shí)候，它所測(cè)信號(hào)頻率的范圍是0.1KHz~99.9KHz，那么在顯示的時(shí)候三個(gè)數(shù)碼管的第二個(gè)數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)要顯示。CBA接010測(cè)量頻率的時(shí)候

25、，它所測(cè)信號(hào)頻率的范圍是0.01KHz~9.99KHz，那么顯示的時(shí)候，最高位的數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)也要顯示。對(duì)比一下兩個(gè)輸入的高低電平可以發(fā)現(xiàn)CA位不一樣，顯示的小數(shù)點(diǎn)就不一樣。我們可以想到可以通過(guò)74153數(shù)據(jù)選擇器來(lái)實(shí)現(xiàn)小數(shù)點(diǎn)顯示的問(wèn)題。具體的實(shí)現(xiàn)方法見(jiàn)圖3-7所示。</p><p>　　圖2-7 小數(shù)點(diǎn)顯示電路（1Y接第二個(gè)數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)、2Y界最高為數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)）</p><p>&

26、lt;b>　　三、總電路圖</b></p><p><b>　　元器件明細(xì)</b></p><p><b>　　四、仿真與調(diào)試</b></p><p>　　4.1 時(shí)基電路的調(diào)測(cè)</p><p>　　首先調(diào)測(cè)時(shí)基信號(hào)，通過(guò)555定時(shí)器、RC阻容件構(gòu)成多諧振蕩器的兩個(gè)暫態(tài)時(shí)間公式，選

27、擇R1=8.2K? ，R2=5.1K?，C=0.01μF。把555產(chǎn)生的信號(hào)接到示波器中，調(diào)節(jié)電位器使得輸出的信號(hào)的頻率為1KHz。同時(shí)輸出信號(hào)的頻率也要穩(wěn)定。測(cè)完后，下面測(cè)試分頻后的頻率，分別接一級(jí)分頻、二級(jí)分頻、三級(jí)分頻的輸出端，測(cè)試其信號(hào)。測(cè)出來(lái)的信號(hào)頻率和理論值很接近。由于是將示波器的測(cè)量端分別測(cè)量每個(gè)原件的輸出端。</p><p>　　分頻后信號(hào)圖（555輸出信號(hào)、一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)分頻后信號(hào)）</

28、p><p>　　下面我在實(shí)驗(yàn)中把74151和撥盤(pán)開(kāi)關(guān)接好，通過(guò)撥盤(pán)開(kāi)關(guān)來(lái)控制74151的輸出信號(hào)，把示波器的測(cè)量端接74151的輸出端。在CBA取三個(gè)不同的高低電平時(shí)，得到三個(gè)不同頻率的信號(hào)。</p><p>　　4.2 顯示電路的調(diào)測(cè)</p><p>　　由于在設(shè)計(jì)過(guò)程中，控制電路這部分比較難，要花時(shí)間在上面設(shè)計(jì)電路。為了節(jié)約時(shí)間，我在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中就先連接后面的顯

29、示電路和計(jì)數(shù)電路。首先是對(duì)數(shù)碼管（數(shù)碼管的管腳圖和功能表詳見(jiàn)附錄）的顯示進(jìn)行了調(diào)測(cè)。</p><p>　　圖4-1 顯示電路調(diào)測(cè)連接圖</p><p>　　如圖4-1所示接好顯示電路（這里就只給出一個(gè)數(shù)碼管說(shuō)明一下）。然后將4511的5端接地。然后給4511的6217端分別接高低電平，數(shù)碼管就會(huì)顯示對(duì)應(yīng)的數(shù)字。比如6217分別接1000，那么數(shù)碼管就對(duì)應(yīng)顯示數(shù)字8.同樣，還有兩個(gè)數(shù)碼管也按

30、上圖接好。接好后的測(cè)試方法同上。這樣，顯示電路也就搞好了。</p><p>　　4-2 計(jì)數(shù)電路的調(diào)測(cè)</p><p>　　圖4-2 計(jì)數(shù)電路調(diào)測(cè)連接圖</p><p>　　計(jì)數(shù)電路按照?qǐng)D4-2所示連接好，將74160的PT端，~CLR端，~LD端都接高電平，3個(gè)74160級(jí)聯(lián)，構(gòu)成異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。同時(shí)4511的5端要接0，在調(diào)測(cè)的過(guò)程中，我忘記將其置零，導(dǎo)致在后

31、面數(shù)碼管一直不顯示數(shù)字。接好后，給最低位的74160一個(gè)CP信號(hào)。讓函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)頻率適當(dāng)?shù)姆讲ā＿@樣，計(jì)數(shù)器就開(kāi)始計(jì)數(shù)了。數(shù)碼管從000~999顯示。計(jì)數(shù)電路就這樣搞好了。在調(diào)測(cè)的過(guò)程中，74160的~CLR端，~LD端，4511的5端都是用臨時(shí)的線連接。因?yàn)樵诤竺孢@些端都是連接控制電路產(chǎn)生清零、鎖存信號(hào)的輸出端。</p><p>　　4.3 控制電路的調(diào)測(cè)</p><p>　　

32、圖4-3 控制電路連接圖</p><p>　　控制電路的連接圖如圖4-3所示，其中兩個(gè)74153的BA端分別接了01，4017的輸入的CP的頻率是100Hz，此時(shí)的功能是測(cè)量范圍是0.1KHz~99.9KHz。</p><p>　　圖4-4 控制電路調(diào)測(cè)波形圖(PT輸入信號(hào)、清零信號(hào)、鎖存信號(hào))</p><p>　　4.4閘門信號(hào)的調(diào)試</p><

33、;p>　　由調(diào)試波形可以知道電路設(shè)計(jì)是正確的。這部分是測(cè)量頻率的功能。同時(shí)控制電路還要實(shí)現(xiàn)測(cè)量周期和脈寬的功能，在前面已經(jīng)說(shuō)明的如何測(cè)量周期的算法，它的方法剛好和測(cè)量頻率的相反，測(cè)頻率的時(shí)候時(shí)基信號(hào)作為閘門信號(hào)，而測(cè)量周期是將被測(cè)信號(hào)作為閘門信號(hào)。</p><p>　　圖4-5 測(cè)周期調(diào)測(cè)圖 測(cè)量頻率連接圖</p><p>　　圖4-6 測(cè)量周期連

34、接圖（部分）</p><p>　　測(cè)量周期的時(shí)候只需將74153的CBA置100就可以實(shí)現(xiàn)了。當(dāng)74153的CBA為100的時(shí)候，74153的1Y輸出的信號(hào)為被測(cè)信號(hào)，在圖中接的是函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，它產(chǎn)生的是頻率為20Hz的方波。這個(gè)信號(hào)作為4017的CP信號(hào)。根據(jù)圖4-6可以知道74151的輸出的信號(hào)是被測(cè)信號(hào)fx，經(jīng)過(guò)4017后的輸出信號(hào)信號(hào)Q1、Q2的脈寬剛好為fx的周期，這個(gè)原理在前面測(cè)量頻率部分已經(jīng)介紹過(guò)

35、，這里就不再重復(fù)了。其中Q1信號(hào)非一下，就可以作為74160的~CLR端的清零信號(hào)，Q2的信號(hào)接74160的PT端作為的閘門信號(hào)，在PT一直為高電平的時(shí)候計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。PT的高電平持續(xù)的時(shí)間剛好為fx的周期。在閘門導(dǎo)通的時(shí)間，即PT一直為高電平的時(shí)候，計(jì)數(shù)器記錄標(biāo)準(zhǔn)時(shí)基信號(hào)通過(guò)閘門的重復(fù)周期個(gè)數(shù)。計(jì)數(shù)器累計(jì)的結(jié)果可以換算出被測(cè)信號(hào)的周期，用時(shí)間Tx來(lái)表示：Tx=NTs</p><p>　　式中：Tx為被測(cè)信號(hào)的周期

36、；N為計(jì)數(shù)器脈沖計(jì)數(shù)值；Ts為時(shí)鐘信號(hào)周期。</p><p>　　根據(jù)Ts=1ms，N=50.可以知道被測(cè)信號(hào)的周期為50ms，在電路中我們給出被測(cè)信號(hào)的頻率為20Hz。那么測(cè)量的結(jié)果和理論值是一樣的。以上是對(duì)被測(cè)信號(hào)周期測(cè)量的部分。調(diào)測(cè)過(guò)程中電路的輸入輸出波形圖見(jiàn)圖4-7，其中的控制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的原理和測(cè)量頻率所用的方法一樣。</p><p>　　圖4-7 測(cè)量頻率電路的調(diào)測(cè)波形圖（時(shí)基信

37、號(hào)頻率1KHz 74LS160N的CP端、被測(cè)信號(hào)fx、74LS160N PT 端的輸入信號(hào)、74LS160N –CLR端的信號(hào)、4511鎖存端LE信號(hào)）</p><p>　　圖4-8 測(cè)量脈寬電路的調(diào)測(cè)波形圖（時(shí)基信號(hào)頻率1KHz 74LS160N的CP端、被測(cè)信號(hào)fx、74LS160N PT 端的輸入信號(hào)、74LS160N –CLR端的信號(hào)、4511鎖存端LE信號(hào)）</p><p>　

38、　最后是測(cè)量脈寬部分的調(diào)測(cè)。測(cè)量脈沖寬度的原理與測(cè)量周期的原理十分相似。所不同的是，它直接用整形后的脈沖信號(hào)的寬度tw作為閘門的導(dǎo)通時(shí)間。在閘門導(dǎo)通的時(shí)間內(nèi)，測(cè)量時(shí)基信號(hào)的重復(fù)周期，并由式tw=NTs得出脈沖寬度值。如圖4-8所示，與圖4-7對(duì)比一下，會(huì)發(fā)現(xiàn)PT信號(hào)，~CLR端信號(hào)，鎖存信號(hào)的脈寬為4-7圖中對(duì)應(yīng)的波形脈寬的一半。那么最終數(shù)碼管顯示的數(shù)字應(yīng)該是25.實(shí)際的測(cè)量值也與理論值非常接近。那么到此，整個(gè)控制電路部分實(shí)現(xiàn)的控制功能

39、都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了。到這里，會(huì)發(fā)現(xiàn)控制電路這個(gè)模塊在這個(gè)課程設(shè)計(jì)中占的分量。也是整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的精華所在。把控制電路這部分搞定，那么本次的課程設(shè)計(jì)也就基本完成了。</p><p>　　4.5 整體指標(biāo)測(cè)試</p><p>　　被測(cè)信號(hào)頻率周期脈寬的測(cè)量</p><p>　　檔位 測(cè)量范圍 被測(cè)信號(hào)頻率 測(cè)量值</p><

40、p>　　001 1Hz~999Hz 207 Hz 210Hz </p><p>　　011 0.1kHz~99.9kHz 27.1KHz 27.2KHz </p><p>　　010 0.01KHz~9.99KHz 3.25KHz 3.26KHz</p><

41、;p>　　100 測(cè)量周期 20.1Hz 49ms</p><p>　　101 測(cè)量脈寬 20.1Hz 24ms</p><p><b>　　五、小結(jié)</b></p><p>　　通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，完成了本次設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)，剛開(kāi)始設(shè)計(jì)的時(shí)候

42、，由于控制電路這部分比較難搞定，所以在連接電路的時(shí)候，就會(huì)停下來(lái)設(shè)計(jì)控制電路，為了提高效率，在實(shí)際的操作中，先連好時(shí)基電路，分頻電路測(cè)試通過(guò)后，再把顯示電路和計(jì)數(shù)電路連好，調(diào)測(cè)符合要求。最后搞定控制電路的連接。最后完成的一塊電路板，它所實(shí)現(xiàn)的功能就是可以測(cè)被測(cè)信號(hào)的頻率，周期和脈寬。在調(diào)測(cè)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)測(cè)量頻率時(shí)，檔位在1Hz~999Hz，最終得到的結(jié)果的誤差稍微大了點(diǎn)，其他的測(cè)量結(jié)果非常接近測(cè)量值。</p><p&g

43、t;　　在設(shè)計(jì)的555構(gòu)成多諧振蕩器輸出的方波信號(hào)，由于電路里面使用的電容元件，在實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，隨著實(shí)驗(yàn)室里面溫度的變化，輸出信號(hào)的頻率也會(huì)發(fā)生變化，這是造成誤差的一個(gè)原因，為了在驗(yàn)收的時(shí)候提高測(cè)量的準(zhǔn)確性，所以在測(cè)量前要調(diào)節(jié)電位器，把產(chǎn)生的方波信號(hào)接示波器，測(cè)量其輸出頻率，調(diào)節(jié)電位器，使輸出的信號(hào)非常接近1KHz，這樣的話在后面的測(cè)量中會(huì)減小誤差。在調(diào)測(cè)計(jì)數(shù)顯示電路的時(shí)候，在連接4511元件的時(shí)候忘記了將4511的5端接地，導(dǎo)致數(shù)碼管無(wú)

44、法計(jì)數(shù)，在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，連接好電路以后，發(fā)現(xiàn)沒(méi)反應(yīng)，然后通過(guò)示波器一個(gè)一個(gè)檢測(cè)元件的輸入和輸出信號(hào)，看看是不是和理論的一樣。找出不符合理論的那部分，對(duì)照電路圖進(jìn)行檢查修改，最后發(fā)現(xiàn)有的芯片的使能端沒(méi)有接地，導(dǎo)致元件的功能沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。所以在連接電路的時(shí)候要細(xì)心，這也是要改進(jìn)的地方。不然的話就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)又一個(gè)的連接上面的問(wèn)題。在最終測(cè)量頻率很低的時(shí)候，那么本次電路測(cè)量頻率的算法就有了一定的缺點(diǎn)。例如，當(dāng)被測(cè)信號(hào)為0.5Hz時(shí)，其周期為2s，這

45、時(shí)閘門的脈沖仍為1s顯然是不行的。故應(yīng)該加寬閘門脈沖的寬度假設(shè)閘門脈沖寬度加至10S，則閘門導(dǎo)通期間可計(jì)數(shù)5次，由于計(jì)數(shù)值5是1</p><p>　　心得體會(huì)：本次實(shí)習(xí)讓我們體味到設(shè)計(jì)電路、連接電路、調(diào)測(cè)電路過(guò)程中的樂(lè)苦與甜。設(shè)計(jì)是我們將來(lái)必需的技能，這次實(shí)習(xí)恰恰給我們提供了一個(gè)應(yīng)用自己所學(xué)知識(shí)的機(jī)會(huì)，從到圖書(shū)館查找資料到對(duì)電路的設(shè)計(jì)對(duì)電路的調(diào)試再到最后電路的成型，都對(duì)我所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了檢驗(yàn)。在實(shí)習(xí)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了

46、以前學(xué)的數(shù)字電路的知識(shí)掌握的不牢。同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，遇到了一些以前沒(méi)有見(jiàn)到過(guò)的元件，但是通過(guò)查找資料來(lái)學(xué)習(xí)這些元件的功能和使用。制作過(guò)程是一個(gè)考驗(yàn)人耐心的過(guò)程，不能有絲毫的急躁，馬虎，對(duì)電路的調(diào)試要一步一步來(lái)，不能急躁，因?yàn)槭窃陔娔X上調(diào)試，比較慢，又要求我們有一個(gè)比較正確的調(diào)試方法，像把頻率調(diào)準(zhǔn)等等。這又要我們要靈活處理，在不影響試驗(yàn)的前提下可以加快進(jìn)度。合理的分配時(shí)間。在設(shè)計(jì)控制電路的時(shí)候，我們可以連接譯碼顯示和計(jì)數(shù)電路，這樣就加

47、快了完成的進(jìn)度。最重要的是要熟練地掌握課本上的知識(shí)，這樣才能對(duì)試驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析解決。</p><p><b>　　六、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.張順興，數(shù)字電路與系統(tǒng)設(shè)計(jì).第1版.南京：東南大學(xué)出版社，2004</p><p>　　2.鄒其洪，電工電子實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)仿真.第1版 . 北京：電子工業(yè)出版社，2003.9<

48、;/p><p>　　3.王玉秀，電工電子基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) . 第1版 . 南京：東南大學(xué)出版社，2006</p><p>　　4.孫肖子，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).第1版.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2001.1</p><p>　　5.謝自美，電子線路設(shè)計(jì)?實(shí)驗(yàn)?測(cè)試.第2版.武昌：華中科技大學(xué)出版社，2000.7</p><p>　　6.張?jiān)サ?，電子電路課

49、程設(shè)計(jì) . 第1版 . 南京：河海大學(xué)出版社，2005.8</p><p>　　7. 田良，黃正瑾．綜合電子設(shè)計(jì)與實(shí)踐[M]．南京：東南大學(xué)出版社，2002.2</p><p>　　8. 張永瑞，電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)[M]．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002．</p><p>　　9. 吳慎山．電子線路設(shè)計(jì)與實(shí)踐[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2005．</p&