低頻數(shù)字電子線路課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、<p><b>　　一、任務(wù)技術(shù)指標(biāo)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字頻率計(jì)，具體要求如下：</p><p>　　1. 要求測(cè)量頻率范圍：1～100kHz。</p><p>　　2. 頻率用LED數(shù)字顯示。</p><p>　　3. 測(cè)量信號(hào)方波峰峰值3～5V。</p><p>

2、<b>　　二、總體設(shè)計(jì)思想</b></p><p><b>　　1.基本原理</b></p><p>　　所謂頻率，就是周期性信號(hào)在單位時(shí)間（1s）內(nèi)周期信號(hào)的變化次數(shù)。若在一定時(shí)間間隔T內(nèi)測(cè)得周期信號(hào)重復(fù)變化次數(shù)為N，則其頻率為</p><p>　　由于被測(cè)信號(hào)是方波信號(hào)，這樣就省去了整形電路。時(shí)鐘電路提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間基準(zhǔn)

3、信號(hào)，基準(zhǔn)時(shí)鐘經(jīng)分頻器后輸出頻率分別有0.1Hz，1Hz，10Hz的閥門信號(hào)，計(jì)數(shù)器在一個(gè)閥門信號(hào)周期內(nèi)對(duì)被測(cè)信號(hào)計(jì)數(shù)，直到一周期閥門信號(hào)結(jié)束時(shí)，停止計(jì)數(shù)，同時(shí)產(chǎn)生鎖存信號(hào)，啟動(dòng)延時(shí)信號(hào)。鎖存信號(hào)使計(jì)數(shù)器的值在數(shù)碼管上顯示。當(dāng)延時(shí)結(jié)束后清除計(jì)數(shù)器與分頻器開始下一次測(cè)量。數(shù)字頻率計(jì)的主要功能是測(cè)量周期信號(hào)的頻率。如果我們能在給定的 1S 時(shí)間內(nèi)對(duì)信號(hào)波形計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)結(jié)果顯示出來，就能讀取被測(cè)信號(hào)的頻率。數(shù)字頻率計(jì)首先必須獲得相對(duì)穩(wěn)定與準(zhǔn)

4、確的時(shí)間，通過計(jì)數(shù)器計(jì)算這一段時(shí)間間隔內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)，將其換算后顯示出來。這就是數(shù)字頻率計(jì)的基本原理。 </p><p><b>　　2.系統(tǒng)框圖</b></p><p><b>　　圖1 系統(tǒng)框圖</b></p><p><b>　　三、具體設(shè)計(jì)</b></p><p><

5、;b>　　1.總體設(shè)計(jì)電路</b></p><p>　　經(jīng)過分析可以用555定時(shí)器搭接頻率為1000Hz的多諧振蕩器，然后通過分頻器分別產(chǎn)生頻率為10Hz,1Hz,0.1Hz的時(shí)鐘信號(hào)，再將被測(cè)信號(hào)與基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)閘門處理傳遞到計(jì)數(shù)器電路，計(jì)數(shù)器開始工作。當(dāng)門控信號(hào)結(jié)束，閘門關(guān)閉，計(jì)數(shù)器停止工作。同時(shí),鎖存器產(chǎn)生一個(gè)鎖存信號(hào)輸送到鎖存器的使能端將結(jié)果鎖存,并把鎖存結(jié)果輸送到譯碼器來控制七段顯示器

6、，這樣就可以得到被測(cè)信號(hào)的數(shù)字顯示的頻率。</p><p><b>　　圖2 總體設(shè)計(jì)電路</b></p><p><b>　　2.模塊設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　?。?）時(shí)基電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　①555定時(shí)器組成的振蕩器</p>&

7、lt;p>　　要求其產(chǎn)生1000Hz的脈沖。</p><p>　　圖3 555定時(shí)器組成的震蕩電路電路圖</p><p><b>　?、诜诸l電路</b></p><p>　　主要用74LS161組成十進(jìn)制分頻器，經(jīng)過四級(jí)分頻分別得到頻率為10Hz,1Hz,0.1Hz的時(shí)鐘信號(hào)。</p><p><b>　

8、　圖4 分頻器電路圖</b></p><p><b>　?。?）邏輯控制電路</b></p><p>　　根據(jù)原理框圖所示波形，在時(shí)基信號(hào)結(jié)束時(shí)產(chǎn)生的負(fù)跳變用來產(chǎn)生鎖存信號(hào)，鎖存信號(hào)的負(fù)跳變又用來產(chǎn)生清零信號(hào)，當(dāng)手動(dòng)開關(guān)按下時(shí)，計(jì)數(shù)器清零。</p><p>　　圖5 邏輯控制電路電路圖</p><p>　　計(jì)

9、數(shù)、譯碼、顯示電路原理電路</p><p>　　顯示譯碼器的作用是把用BCD碼表示的十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成能驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管正常顯示的段信號(hào)，以獲得數(shù)字顯示。 顯示譯碼器的輸出方式必須與數(shù)碼管相匹配。</p><p>　　圖6 計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路</p><p>　　3.仿真及仿真結(jié)果分析</p><p><b>　?。?）振蕩電路</b

10、></p><p>　　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1000Hz的脈沖.振蕩器的頻率計(jì)算公式為:</p><p>　　因此,我們可以計(jì)算出各個(gè)參數(shù)通過計(jì)算確定了R1取430歐姆,R2取500歐姆,電容取1uF，這樣我們得到了比較穩(wěn)定的脈沖。</p><p>　　用軟件繪圖仿真，如圖所示：</p><p><

11、;b>　　圖7 振蕩電路仿真</b></p><p>　　圖8 振蕩電路仿真結(jié)果</p><p><b>　　分頻電路</b></p><p><b>　　圖9 分頻電路仿真</b></p><p>　　其前兩級(jí)分頻波形如下：</p><p>　　圖10 分

12、頻電路仿真結(jié)果</p><p>　　計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路</p><p>　　圖11 計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路</p><p><b>　　四、結(jié)論</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)主要是對(duì)模擬電路和數(shù)字電路所學(xué)到的知識(shí)的應(yīng)用，進(jìn)行數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)，數(shù)字頻率計(jì)是由時(shí)基電路，分頻電路，邏輯控制電路，及計(jì)數(shù)譯碼顯示電路構(gòu)成。

13、數(shù)字頻率計(jì)的主要功能是測(cè)量給定方波信號(hào)頻率。通過信號(hào)的輸入，仿真，實(shí)驗(yàn)成功。</p><p><b>　　參考資料</b></p><p>　　[1] 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2001.</p><p>　　[2] 彭介華.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].北京：高等教育出版社，1997.</p><p