數(shù)字頻率計課程設(shè)計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1數(shù)字頻率計的基本原理————————————————————2</p><p>　　2數(shù)字頻率計的設(shè)計————————————————————3</p><p>　　2.1 電源電路————————————————————3</p><p>　　2.2

2、 放大整形電路——————————————————3</p><p>　　2.3 時鐘電路————————————————————4</p><p>　　2.4 分頻器電路———————————————————5</p><p>　　2.5 同步檢測電路——————————————————6</p><p>　　2.6 計數(shù)測量電路—————

3、—————————————7</p><p>　　2.7 鎖存電路————————————————————8</p><p>　　2.8 顯示電路————————————————————9</p><p>　　2.9 自動換擋電路—————————————————10</p><p>　　2.10 量程顯示電路————————————————

4、—11</p><p>　　2.11 閥門時間產(chǎn)生電路———————————————12</p><p>　　2.12 清零電路———————————————————12</p><p>　　3 芯片功能介紹———————————————————————13</p><p>　　3.1 74LS138引腳圖如圖3.1————————————

5、14</p><p>　　3.2 74LS138引腳圖如圖3.2——————————————15</p><p>　　3.3 74LS390引腳圖如圖3.3————————————16</p><p>　　3.4 74LS273引腳圖如圖3.4————————————17</p><p>　　4 總 結(jié)————————————————

6、——————————17</p><p>　　參考文獻——————————————————————————19</p><p>　　1數(shù)字頻率計測頻率的基本原理</p><p>　　頻率的定義是單位時間（1s）內(nèi)周期信號的變化次數(shù)。若在一定時間間隔T內(nèi)測得周期信號的重復(fù)變化次數(shù)為N，則其頻率為f=N/T，據(jù)此，設(shè)計方案框圖如圖1.1。</p><

7、p><b>　　圖1.1設(shè)計框圖</b></p><p>　　被測信號經(jīng)整形電路變成計數(shù)器所要求的矩形脈沖信號，其頻率與被測信號的頻率相同。時鐘電路提供標(biāo)準(zhǔn)時間基準(zhǔn)信號，基準(zhǔn)時鐘經(jīng)分頻器后輸出頻率分別有1Hz，0.1Hz，0.01Hz，0.001Hz，0.0001Hz的閥門信號，計數(shù)器在一個閥門信號周期內(nèi)對被測信號計數(shù)，直到1周期閥門信號結(jié)束時，停止計數(shù)，同時產(chǎn)生鎖存信號，啟動延時信號

8、。鎖存信號使計數(shù)器的值在數(shù)碼管上顯示。當(dāng)延時結(jié)束后清除計時器和分頻器開始下一次測量。在計數(shù)過程中若閘門時間未到計數(shù)器計就產(chǎn)生溢出信號，說明被測頻率信號高，這是要啟動自動換擋功能，設(shè)置更小的閥門時間。</p><p>　　2 數(shù)字頻率計的設(shè)計</p><p><b>　　2.1 電源電路</b></p><p>　　220V交流電通過變壓器降為1

9、2V，后經(jīng)過整流橋后變?yōu)槊}動直流電，經(jīng)過7805穩(wěn)壓塊后變?yōu)闃?biāo)志5V直流電。電路如圖2.1</p><p><b>　　圖2.1電源電路</b></p><p>　　2.2 放大整形電路 </p><p>　　放大整形電路由運算放大器LM358與施密特觸發(fā)器74LS14等組成。其中LM358組成放大器，當(dāng)輸入信號很小時將其進行放大。開關(guān)可以用來

10、選擇是否放大。施密特觸發(fā)器，它對放大器的輸出信號進行整形，使之成為矩形脈沖。電路如圖2.2。</p><p><b>　　圖2.2整形電路</b></p><p><b>　　2.3 時鐘電路 </b></p><p>　　時鐘信號是控制計數(shù)器計數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)時間信號，其精度很大程度上決定了頻率計的頻率測量精度。當(dāng)要求頻率測量精

11、度較高時，應(yīng)使用晶體振蕩器通過分頻獲得。電路應(yīng)用74LS04與晶振產(chǎn)生10MHz的時鐘信號，其輸出頻率穩(wěn)定性很高。電路如圖2.3</p><p><b>　　圖2.3時鐘電路</b></p><p><b>　　2.4 分頻器電路</b></p><p>　　首先時基信號的頻率一定要足夠小，也就是時間一定要足夠長，進入的脈

12、沖波才足夠多，從而減少誤差。應(yīng)用2個74LS390十進制計數(shù)器對10M的時鐘信號進行100分頻得到100KHz時鐘。再用2個74LS390分別對10KHz時鐘進行10，100，1000，10000分頻得到1000Hz， 100Hz，10Hz，1Hz的時鐘信號。電路如圖2.4。</p><p><b>　　圖2.4分頻電路</b></p><p>　　2.5 同步檢測電

13、路</p><p>　　被測信號整形后，通過反相器連接到D觸發(fā)器CLK引腳當(dāng)被測信號出現(xiàn)下跳沿時，D觸發(fā)器輸出高電平，這時與非門開啟，分頻器開始工作。據(jù)此可以達(dá)到同步的目的。如圖2.5。</p><p>　　圖2.5同步檢測電路</p><p>　　2.6 計數(shù)測量電路</p><p>　　計數(shù)脈沖通過計數(shù)電路進行有效的計數(shù)，按照設(shè)計要求每一

14、秒種都必須對計數(shù)器清零一次，當(dāng)檢測到被測信號的下降沿時，閥門打開，用74LS390構(gòu)成的十進制計數(shù)器開始對被測信號進行計數(shù)。當(dāng)閥門時間到后計數(shù)器停止計數(shù)。電路如圖2.6。</p><p>　　圖2.6計數(shù)測量電路</p><p><b>　　2.7 鎖存電路</b></p><p>　　計數(shù)器的結(jié)果進入鎖存器鎖存：當(dāng)閥門時間到時U1974LS7

15、4~Q端輸出高電平，在其上升沿產(chǎn)生鎖存信號使74LS273鎖存。電路如圖2.7。</p><p><b>　　圖2.7鎖存電路</b></p><p><b>　　2.8 顯示電路</b></p><p>　　電路通過4個7段數(shù)碼管顯示被測信號的頻率，當(dāng)74LS273鎖存后，把數(shù)據(jù)送到74LS48進行譯碼。74LS48譯碼

16、后輸出對應(yīng)的高低電平使數(shù)碼管顯示不同的值。從而達(dá)到顯示。電路如圖2.8。</p><p><b>　　圖2.8顯示電路</b></p><p>　　2.9 自動換擋電路</p><p>　　當(dāng)被測信號的頻率太高時，計數(shù)器在一秒內(nèi)對被測信號計數(shù)時會產(chǎn)生溢出，因此電路要根據(jù)不同的信號設(shè)定不同的閥門時間。本電路通過檢測計數(shù)器是否溢出判斷。第一次測量時

17、閥門時間是一秒，當(dāng)計數(shù)器溢出一次時U3 74LS390加一，U3構(gòu)成5進制計數(shù)器，輸出接74LS151 A ，B，C三端。當(dāng)計數(shù)器值為零時151選擇D0即閥門時間為1秒，當(dāng)計數(shù)器加一后，151選擇D1即閥門時間為0.1秒。當(dāng)計數(shù)器值為4時，151選擇D3即閥門時間為0.001秒。電路如圖2.9。</p><p>　　圖2.9自動換擋電路</p><p>　　2.10 量程顯示電路</

18、p><p>　　U3計數(shù)器對溢出次數(shù)計數(shù)，每計數(shù)一次閥門時間變?yōu)樵瓉淼?/10，當(dāng)前的計數(shù)值通過138譯碼后即可顯示量程。電路如圖2.10。</p><p>　　圖2.10量程顯示電路</p><p>　　2.11 閥門時間產(chǎn)生電路</p><p>　　74151輸出頻率為1Hz，10Hz等的時鐘，通過U19D觸發(fā)器構(gòu)成的T觸發(fā)器，使其輸出高（低

19、）電平時間為1秒，0.1秒等，其輸出控制閥門U14。</p><p><b>　　2.12 清零電路</b></p><p>　　當(dāng)閥門時間到時U14~Q端輸出高電平開啟計數(shù)延時U3B，當(dāng)延時完成，產(chǎn)生全局清零信號。另外每當(dāng)換擋之后也會產(chǎn)生清零信號，這些信號通過或非門去清除分頻器，計數(shù)器值。電路如圖2.12。</p><p><b>

20、　　圖2.12清零電路</b></p><p><b>　　3 芯片功能介紹</b></p><p>　　3.1 74LS138引腳圖如圖3.1</p><p>　　圖3.1(a) 74LS138引腳圖</p><p>　　74LS138功能圖如圖3.2。</p><p>&l

21、t;b>　　圖3.2(b) </b></p><p>　　3.2 74LS48引腳圖3.2（a）</p><p>　　74LS48功能表如圖2.2.2（b）</p><p>　　3.3 74LS390引腳圖如圖3.3（a）</p><p>　　74LS390功能表如圖3.3（b）</p>&l

22、t;p>　　3.4 74LS273引腳圖和功能表如圖3.4</p><p><b>　　4 總 結(jié)</b></p><p>　　本方案通過時鐘電路產(chǎn)生一個10MHz的信號，再通過分頻得到100KHz的被測信號，再通過對被測信號整形使信號變成矩形波，便于脈沖計數(shù)器對其計數(shù)從而測量出一定閥門時間內(nèi)的脈沖個數(shù)，達(dá)到測量頻率的目的。當(dāng)計數(shù)器溢出后自動調(diào)整閥門時間

23、，實現(xiàn)自動換擋功能。</p><p>　　當(dāng)我們拿到題目的第二天,就開始大量的查資料，上網(wǎng)，去圖書館搜索相關(guān)的東西，做出了原理圖。在這一周多的課程設(shè)計實驗中，我收獲的東西很多。它和以往實驗都不同，這是我第一次在團隊的配合下完成的電路設(shè)計，在實驗中不僅學(xué)到了非常多的知識還深深地感受到了團結(jié)就是力量與智慧。這段時間里，在我們組成員默契的配合下，圓滿地完成了課程設(shè)計任務(wù)，不僅鞏固了我們在課堂上所學(xué)到的知識還極大的增長了

24、見識。</p><p>　　總之，我非常地感謝這次課程設(shè)計，它讓我懂得了很多東西，也學(xué)會了很多東西，這是一件非常有意義的任務(wù)。</p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　1.何小艇《電子系統(tǒng)設(shè)計》浙江大學(xué)出版社，2001年6月</p><p>　　2.姚福安《電子電路設(shè)計與實踐》山東科技技術(shù)出