簡(jiǎn)單頻率計(jì)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1方案的選擇7</b></p><p>　　1.1 數(shù)字頻率計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀及研究概況7</p><p><b>　　1.2供選方案8</b></p><p>　　1.2.1方案一8</p>

2、;<p>　　1.2.2方案二9</p><p>　　1.3方案選擇10</p><p>　　2課程設(shè)計(jì)內(nèi)容10</p><p>　　2.1數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì)所用元件簡(jiǎn)單介紹10</p><p>　　2.1．1 BS202數(shù)碼顯示管10</p><p>　　2.1.2 74LS48芯片11<

3、;/p><p>　　2.1.3 74LS273芯片簡(jiǎn)介：11</p><p>　　2.1.4 74LS90簡(jiǎn)介13</p><p>　　2.1.5 74LS123芯片簡(jiǎn)介14</p><p>　　2.1.6 555定時(shí)器簡(jiǎn)介14</p><p>　　2.1.7 74LS00芯片簡(jiǎn)介16</p>

4、<p>　　2.2.2鎖存器18</p><p>　　2.2.4脈沖形成電路19</p><p>　　2.2.5 放大整形電路20</p><p>　　2.3 數(shù)字頻率計(jì)的整機(jī)電路21</p><p><b>　　3測(cè)量與分析24</b></p><p>　　3.1 調(diào)試

5、、測(cè)量所需要的儀器24</p><p>　　3.2電路的調(diào)試24</p><p>　　3.2.1對(duì)頻率計(jì)的測(cè)量24</p><p>　　3.2.2 對(duì)閘門電路的測(cè)量24</p><p>　　3.3 對(duì)仿真結(jié)果的分析24</p><p>　　3.4 電路出現(xiàn)故障及排除方法24</p><p

6、><b>　　4設(shè)計(jì)小結(jié)26</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　在電子技術(shù)中，頻率是最基本的參數(shù)之一，并且與許多電參量的測(cè)量方案測(cè)量結(jié)果都有十分密切的關(guān)系，因此頻率的測(cè)量就顯得更為重要。測(cè)量頻率的方法有多種，其中電子計(jì)數(shù)器測(cè)量頻率具有精度高、使用方便、測(cè)量迅速，以及便于實(shí)現(xiàn)測(cè)量過程自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，是頻率測(cè)

7、量的重要手段之一。電子計(jì)數(shù)器測(cè)頻有兩種方式：一是直接測(cè)頻法，即在一定閘門時(shí)間內(nèi)測(cè)量被測(cè)信號(hào)的脈沖個(gè)數(shù)；二是間接測(cè)頻法，如周期測(cè)頻法。直接測(cè)頻法適用于高頻信號(hào)的頻率測(cè)量，間接測(cè)頻法適用于低頻信號(hào)的頻率測(cè)量。本文闡述了用數(shù)字電路設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字頻率計(jì)的過程。</p><p>　　頻率測(cè)量中直接測(cè)量的數(shù)字頻率計(jì)主要由四個(gè)部分構(gòu)成：時(shí)基（T）電路、輸入電路、計(jì)數(shù)顯示電路以及控制電路。在一個(gè)測(cè)量周期過程中，被測(cè)周期信號(hào)

8、在輸入電路中經(jīng)過放大、整形、微分操作之后形成方波信號(hào)，加到與非門的另一個(gè)輸入端上.該與非門起到主閥門的作用,在與非門第二個(gè)人輸入端上加閥門控制信號(hào),控制信號(hào)為低電平時(shí)閥門關(guān)閉,無信號(hào)進(jìn)入計(jì)數(shù)器;控制信號(hào)為高電頻時(shí),閥門開啟整形后的信號(hào)進(jìn)入計(jì)數(shù)器,若閥門控制信號(hào)取1s,則在閥門時(shí)間1s內(nèi)計(jì)數(shù)器得到的脈沖數(shù)N就是被測(cè)信號(hào)的頻率。</p><p>　　頻率計(jì)能夠快速準(zhǔn)確的捕捉到被測(cè)信號(hào)頻率的變化，因此，頻率計(jì)擁有非常廣

9、泛的應(yīng)用范圍。在傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造企業(yè)中，在計(jì)量實(shí)驗(yàn)室中，在無線通訊測(cè)試中都需要用到頻率計(jì)。本頻率計(jì)是由ne555產(chǎn)生時(shí)基信號(hào)，控制閘門與非門的導(dǎo)通，計(jì)數(shù)器74ls90計(jì)數(shù)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74ls123觸發(fā)鎖存數(shù)據(jù)，七段共陰數(shù)碼管顯示頻率。該設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)單、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)，能夠測(cè)量0~10KHz幅度為0.2~5V的方波信號(hào)的頻率，且精度為1Hz。</p><p>　　關(guān)鍵字：頻率計(jì)、計(jì)數(shù)器、鎖存器、脈沖形成電路</p&

10、gt;<p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Among electronic technology, frequency is one of the most basic parameters, and a number of electrical parameters measurement and scheme of the results ar

11、e very close relationship, so the measurement of frequency is more important. There are many methods to measure frequency, and electronic counter measure frequency with high precision, convenient operation, rapid measure

12、ment, and easy to realize the advantages of automated measurement process, is an important means of frequency measurement. Ele</p><p>　　Direct digital frequency measurement measurement of frequency meter mai

13、nly consists of four parts: base (T) circuit, input circuit, a counting display circuit and a control circuit. In one measurement cycle process, the measured signal in the input circuit after amplification, shaping, diff

14、erential operation after the formation of the square wave signal, the other input to the NAND gate. The gate to the main valve action, and a valve control signal at the second input NAND gate, the control sign</p>

15、<p>　　Frequency meter can quickly and accurately capture the variation of the measured signal frequency, therefore, frequency meter has a very wide range of applications. In the traditional manufacturing enterprise

16、s, in the metrology laboratory, in wireless communications test are used in frequency meter. The frequency meter is a time signal by NE555, the control gate NAND gate turn-on, counter 74ls90 count, monostable trigger 74l

17、s123 trigger latch data, seven segments digital display frequency. The d</p><p>　　Keywords: frequency meter, counter, latch, pulse forming circuit</p><p>　　仿真軟件Proteus簡(jiǎn)介</p><p>　　Pr

18、oteus軟件是英國(guó)Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國(guó)總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電

19、路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。</p

20、><p><b>　　1方案的選擇</b></p><p>　　1.1 數(shù)字頻率計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀及研究概況</p><p>　　隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各類分立電子元件及其所構(gòu)成的相關(guān)功能單元，已逐步被功能更強(qiáng)大、性能更穩(wěn)定、使用更方便的集成芯片所取代。由集成芯片和一些外圍電路構(gòu)成的各種自動(dòng)控制、自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)顯示電路遍及各種電子產(chǎn)品和設(shè)備。數(shù)字系統(tǒng)

21、和數(shù)字設(shè)備已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，更新?lián)Q代速度可謂日新月異。</p><p>　　在電子系統(tǒng)非常廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，到處可見到處理離散信息的數(shù)字電路。供消費(fèi)用的微波爐和電視、先進(jìn)的工業(yè)控制系統(tǒng)、空間通訊系統(tǒng)、交通控制雷達(dá)系統(tǒng)、醫(yī)院急救系統(tǒng)等在設(shè)計(jì)過程中無一不用到數(shù)字技術(shù)。數(shù)字電路制造工業(yè)的進(jìn)步，使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員能在更小的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更多的功能，從而提高系統(tǒng)可靠性和速度。</p><p>　　數(shù)字

22、頻率計(jì)主要實(shí)現(xiàn)方法有直接式、鎖相式、直接數(shù)字式和混合式四種。</p><p>　　直接式的優(yōu)點(diǎn)是速度快、相位噪聲低，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、雜散多，一般只應(yīng)用在地面雷達(dá)中。</p><p>　　鎖相式的優(yōu)點(diǎn)是相位同步的自動(dòng)控制，制作頻率高，功耗低，容易實(shí)現(xiàn)系列化、小型化、模塊化和工程化。</p><p>　　直接數(shù)字式的優(yōu)點(diǎn)是電路穩(wěn)定、精度高、容易實(shí)現(xiàn)系列化、小型化、模塊化和工

23、程化。</p><p>　　隨著單片鎖相式數(shù)字頻率計(jì)的發(fā)展，鎖相式和數(shù)字式容易實(shí)現(xiàn)系列化、小型化、模塊化和工程化，性能也越來越好，已逐步成為兩種最為典型，用處最為廣泛的數(shù)字頻率計(jì)。</p><p><b>　　1.2供選方案</b></p><p><b>　　1.2.1方案一</b></p><p&g

24、t;　?。?）工作原理：該方案通過單片機(jī)為頻率計(jì)的核心，由單片機(jī)的定時(shí)\計(jì)數(shù)器產(chǎn)生1s鐘的通過閘門信號(hào)，且同時(shí)單片機(jī)計(jì)中的定時(shí)\計(jì)數(shù)器記下該段時(shí)間的脈沖，在通過單片機(jī)計(jì)算將數(shù)據(jù)送到IO口，在通過譯碼器譯碼驅(qū)動(dòng)顯示出相應(yīng)測(cè)試出的頻率。</p><p>　　（2）系統(tǒng)框圖見圖1-1所示：</p><p><b>　　待測(cè)頻率方波</b></p><p&

25、gt;　　圖1-1方案一系統(tǒng)框圖</p><p>　?。?）電路圖見圖1-2。</p><p>　　圖1-2 方案一的電路圖</p><p><b>　　1.2.2方案二</b></p><p>　　（1）工作原理：：首先將信號(hào)放大到5V，在將信號(hào)連接道閘門，閘門的控制信號(hào)是由555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩電路產(chǎn)生的矩形波，其

26、正脈沖時(shí)間為一秒鐘，也就是閘門導(dǎo)通時(shí)間為一秒鐘，在由于待測(cè)頻率方波連到計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖腳，所以這一秒的時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)器對(duì)該波形脈沖計(jì)數(shù)，時(shí)間到閘門斷開停止計(jì)數(shù)；同時(shí)555產(chǎn)生波形將產(chǎn)生一個(gè)下降沿，該下降沿驅(qū)動(dòng)第一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，使其產(chǎn)生一個(gè)正脈沖，該正脈沖促使D觸發(fā)器鎖存計(jì)數(shù)器中的數(shù)據(jù)；D觸發(fā)器的數(shù)據(jù)通過BCD8421譯碼器譯碼驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示，該顯示數(shù)據(jù)即是所測(cè)頻率；當(dāng)?shù)谝粋€(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器重新回到穩(wěn)態(tài)也就是有高電平跳變?yōu)榈碗娖?，該下降沿觸發(fā)第

27、二個(gè)單穩(wěn)態(tài) 。產(chǎn)生一個(gè)低脈沖，該脈沖通過一與非門使計(jì)數(shù)器清零；如此循環(huán)，數(shù)碼管就一直顯示待測(cè)方波的頻率。</p><p>　?。?）系統(tǒng)框圖見圖1-3：</p><p>　　圖1-3 方案二的系統(tǒng)框圖</p><p>　　方案二的電路圖見圖1-4。</p><p>　　圖1-4 方案一的電路圖</p><p><

28、b>　　1.3方案選擇</b></p><p>　　方案一：該方案通過單片編程實(shí)現(xiàn)數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)，電路簡(jiǎn)單，但要涉及到單片機(jī)編程，對(duì)編程能力有較高的要求。</p><p>　　方案二：該方案由純硬件電路搭出的頻率計(jì)電路，電路復(fù)雜，計(jì)算復(fù)雜，但電路為純硬件電路不需要編程，實(shí)現(xiàn)起來相對(duì)簡(jiǎn)單。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)選定方案二，采用的是直接數(shù)字式

29、的頻率計(jì)，設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)單，是全硬件電路實(shí)現(xiàn)，電路穩(wěn)定、精度高，大大的縮短了生產(chǎn)周期。 </p><p><b>　　2課程設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　2.1數(shù)字頻率計(jì)設(shè)計(jì)所用元件簡(jiǎn)單介紹</p><p>　　2.1．1 BS202數(shù)碼顯示管</p><p>　　圖2-1 七段共陰數(shù)碼管</p>&l

30、t;p>　　該數(shù)碼管為七段共陰極數(shù)碼顯示管，如圖2-1所示</p><p>　　2.1.2 74LS48芯片</p><p>　　74LS48芯片是一種常用的七段數(shù)碼管譯碼器驅(qū)動(dòng)器，常用在各種數(shù)字電路和單片機(jī)系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)中。芯片的引腳圖如圖2-2所示。功能表如圖2-3所示。</p><p>　　圖2-2 74LS48引腳圖</p><p

31、>　　圖2-3 74LS48真值表</p><p>　　由74LS48真值表可知其具有的邏輯功能：（1）7段譯碼功能（LT=1，RBI=1）在燈測(cè)試輸入端（LT）和動(dòng)態(tài)滅零輸入端（RBI）都接無效電平時(shí)，輸入DCBA經(jīng)7448譯碼，輸出高電平有效的7段字符顯示器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，顯示相應(yīng)字符。</p><p>　　2.1.3 74LS273芯片簡(jiǎn)介：</p><p

32、>　　74LS273是8位數(shù)據(jù)/地址鎖存器　　74LS273是一種帶清除功能的8D觸發(fā)器， 1D～8D為數(shù)據(jù)輸入端，1Q～8Q為數(shù)據(jù)輸出端，正脈沖觸發(fā)，低電平清除，常用作8位地址鎖存器。其引腳圖和功能表如圖2-4所示：</p><p>　　圖2-4 74LS273功能表和引腳圖</p><p>　　74Ls273 管腳功能：（1).1腳是復(fù)位CLR,低電平有效,當(dāng)1腳是低電平時(shí),輸

33、出腳2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部輸出0,即全部復(fù)位;</p><p>　　(2)當(dāng)1腳為高電平時(shí),11(CLK)腳是鎖存控制端,并且是上升沿觸發(fā)鎖存,當(dāng)11腳有一個(gè)上升沿,立即鎖存輸入腳3、4、7、8、13、14、17、18的電平狀態(tài),并且立即呈現(xiàn)在在輸出腳2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16

34、(Q6)、19(Q7)上。</p><p>　　2.1.4 74LS90簡(jiǎn)介</p><p>　　74ls90是常用的二－五－十進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器，做八進(jìn)制的就先把74ls90接成十進(jìn)制的（CP1與Q0接，以CP0做輸入，Q3做輸出就是十進(jìn)制的），然后用異步置數(shù)跳過一個(gè)狀態(tài)達(dá)到八進(jìn)制計(jì)數(shù)．74LS90引腳圖如圖2-5所示。真值表如圖2-6所示。 </p><p>　　

35、2.1.6 555定時(shí)器簡(jiǎn)介</p><p>　　555 定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為 555，用 CMOS 工藝制作的稱為 7555，除單定時(shí)器外，還有對(duì)應(yīng)的雙定時(shí)器 556/7556。555 定時(shí)器的電源電壓范圍寬，可在 4.5V~16V 工作，7555 可在 3~18V 工作，輸出驅(qū)動(dòng)電流約為 200mA，因而其輸出可與 TTL、CMOS 或者模擬電路電平兼

36、容。 555 定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測(cè)量及自動(dòng)控制等方面。</p><p>　　555 定時(shí)器的內(nèi)部電路框圖和外引腳排列圖分別如圖 2.9.1 和圖 2.9.2 所示。它內(nèi)部包括兩個(gè)電壓比較器，三個(gè)等值串聯(lián)電阻，一個(gè) RS 觸發(fā)器，一個(gè)放電管 T 及功率輸出級(jí)。它提供

37、兩個(gè)基準(zhǔn)電壓VCC /3 和 2VCC /3 555 定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控制 RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng) 5 腳懸空時(shí)，則電壓比較器 A1 的反相輸入端的電壓為 2VCC /3，A2 的同相輸入端的電壓為VCC /3。若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于VCC /3，則比較器 A2 的輸出為 1，可使 RS 觸發(fā)器置 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2

38、VCC/3，同時(shí) TR 端的電壓大于VCC /3，則 A1 的輸出為 1，A2 的輸出為 0，可將 RS 觸發(fā)器置 0，使輸出為 0 電平。</p><p>　　555定時(shí)器可以用來構(gòu)成多諧振蕩器和施密特觸發(fā)器，如圖2-9和圖2-10所示，引腳圖如圖2-11所示。</p><p>　　圖2-9 多諧振蕩器</p><p>　　圖2-10 555構(gòu)成的施密特觸發(fā)器&

39、lt;/p><p>　　圖2-11 555引腳圖</p><p>　　2.1.7 74LS00芯片簡(jiǎn)介</p><p>　　74LS00功能：四2輸入與非門，其引腳圖如圖2-12所示：</p><p>　　圖2-12 74LS00引腳圖</p><p>　　2.2 數(shù)字頻率計(jì)的電路設(shè)計(jì)</p><p&

40、gt;　　頻率計(jì)的時(shí)基電路、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示器等單元電路已經(jīng)在多功能數(shù)字鐘電路設(shè)計(jì)時(shí)完成。</p><p>　　2.2.1邏輯控制電路</p><p>　　由74LS123構(gòu)成的邏輯控制電路如圖2-13所示：</p><p>　　圖2-13時(shí)基電路圖</p><p>　　如圖所示設(shè)鎖存信號(hào)和清“0”信號(hào)的脈沖寬度Tw=0.2s,可由下式來計(jì)算

41、時(shí)間常數(shù)RextCext=0.02s時(shí)的值。因?yàn)?lt;/p><p>　　Tw=0.45RextCext=0.02s</p><p>　　若取Rext=10KΩ,則</p><p>　　Cext=Tw/0.45Rext=4.4uF</p><p>　　取標(biāo)稱值4.7uF.</p><p>　　由74LS123的功能表可得，

42、當(dāng)ＣＬＲ＝Ｂ＝１，觸發(fā)脈沖從Ａ輸入時(shí)，在觸發(fā)脈沖的負(fù)跳變作用下，輸出端Ｑ可獲得一正脈沖，Ｑ的反相端可獲得一負(fù)脈沖，其脈寬Ｔｗ由ＲｅｘｔＣｅｘｔ決定。</p><p><b>　　2.2.2鎖存器</b></p><p>　　此處我們選擇上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器74Ls273。鎖存器是構(gòu)成各種時(shí)序電路的存儲(chǔ)單元電路，其具有0和1兩種穩(wěn)定狀態(tài)，一旦狀態(tài)被確定，就能自行保持，鎖

43、存器是一種脈沖電平敏感的存儲(chǔ)單元電路，它們可以在特定輸入脈沖電平作用下改變狀態(tài)。在確定的時(shí)間內(nèi)（1s）,計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)結(jié)果必須經(jīng)鎖定后才能獲得穩(wěn)定的顯示值.鎖存器的作用通過觸發(fā)脈沖控制.將測(cè)得的數(shù)據(jù)寄存起來,送顯示譯碼器.鎖存器可以采用8位并行輸入寄存器.為使數(shù)據(jù)穩(wěn)定,采用邊沿觸發(fā)方式的器件。在確定的時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)器的技術(shù)結(jié)果必須經(jīng)鎖定后才能獲得穩(wěn)定的顯示值。鎖存器的作用是通過觸發(fā)脈沖控制，將測(cè)量的數(shù)據(jù)寄存起來，送入譯碼顯示器。鎖存器可以采用

44、一般的8位并行輸入寄存器。</p><p>　　鎖存器的作用是將計(jì)數(shù)器在1s結(jié)束時(shí)的計(jì)數(shù)值進(jìn)行鎖存，使顯示器上獲得穩(wěn)定的測(cè)量值，因?yàn)橛?jì)數(shù)器在1s內(nèi)要記成千上萬個(gè)輸入脈沖，若不加鎖存器，顯示器上的數(shù)字將隨計(jì)數(shù)器的輸出而變化，不便于讀數(shù)。</p><p>　　選用8D鎖存器74LS273可完成上述鎖存功能，如圖2-14所示，采用2片74LS273構(gòu)成的16位二進(jìn)制的輸出鎖存器連接電路。當(dāng)時(shí)鐘脈

45、沖CP的正跳變來到時(shí)，鎖存器的輸出等于輸入，即Q=D.從而將4個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器即個(gè)位，十位，百位和千位的輸出值送到鎖存器的輸出端。正脈沖結(jié)束后，無論輸入端D為何值，輸出端Q的狀態(tài)仍將保持原來的狀態(tài)Q不變。所以在計(jì)數(shù)期間內(nèi)，計(jì)數(shù)器的輸出不會(huì)送到譯碼器。</p><p>　　圖2-14鎖存器電路圖</p><p><b>　　2.2.3閘門電路</b></p>

46、<p>　　如圖2-15所示，閘門電路的作用是控制計(jì)數(shù)器的輸入脈沖。</p><p><b>　　圖2-15閘門電路</b></p><p>　　如圖可知，接通電源后，電容被充電，當(dāng)上升到時(shí)，使為低電平，同時(shí)放店三極管T導(dǎo)通，此時(shí)電容C通過和T放電，下降。當(dāng)下降到時(shí)，翻轉(zhuǎn)為高電平。電容器C放電所需的時(shí)間為當(dāng)放電結(jié)束時(shí)，T截止，將通過、向電容C充電，由上升到

47、所需的時(shí)間為當(dāng)上升到時(shí)，電路又翻轉(zhuǎn)為低電平。如此周而復(fù)始，于是在電路的輸出端就得到一個(gè)周期性的矩形波。其振蕩頻率為.</p><p>　　2.2.4脈沖形成電路</p><p>　　脈沖形成電路的作用是將輸入的周期性信號(hào)如正弦波、三角波或者其它呈周期性變化的波形轉(zhuǎn)換成脈沖波，其周期不變。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)中選用集成電路555構(gòu)成的施密特觸發(fā)器，其圖如圖2

48、-16所示。</p><p>　　圖2-16脈沖形成電路圖</p><p>　　圖中的R5與R7的作用是將被測(cè)信號(hào)進(jìn)行電平移動(dòng)。</p><p>　　施密特觸發(fā)器的波形圖如圖2-17所示：</p><p>　　圖2-17施密特觸發(fā)器波形圖</p><p>　　2.2.5 放大整形電路</p><p

49、>　　放大整形電路的作用是擴(kuò)展被測(cè)信號(hào)的幅度范圍，本設(shè)計(jì)采用集成uA741進(jìn)行放大，當(dāng)輸入信號(hào)的幅度過大時(shí)，可以先經(jīng)過電阻網(wǎng)絡(luò)衰減器衰減，再經(jīng)過同相運(yùn)算放大器放大到施密特整形電路所需要的信號(hào)幅度。當(dāng)輸入信號(hào)的幅度太小，如數(shù)毫伏時(shí)，則可直接進(jìn)行線性放大，再經(jīng)施密特觸發(fā)器整形，其原理電路如圖2-18所示。</p><p>　　圖2-18前置放大電路</p><p>　　2.3 數(shù)字頻率計(jì)

50、的整機(jī)電路</p><p>　　經(jīng)過以上各單元電路的設(shè)計(jì)，級(jí)聯(lián)后可以得到數(shù)字頻率計(jì)的整機(jī)電路，如圖2-19所示。電路的工作過程是：接通電源后，觸動(dòng)手動(dòng)復(fù)位開關(guān)S，計(jì)數(shù)器清零。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間秒脈沖來到時(shí)，與非門ID構(gòu)成的閘門電路開通，4片74LS90組成的計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，最大計(jì)數(shù)N=9999Hz。標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間秒脈沖結(jié)束時(shí)所產(chǎn)生的負(fù)跳變觸發(fā)第一級(jí)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，使Q1輸出正脈沖，他的正跳變作為鎖存器74LS273的鎖存時(shí)鐘脈沖

51、，使鎖存器的輸出等于此時(shí)計(jì)數(shù)器的值，它的負(fù)跳變用來觸發(fā)第二級(jí)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，使Q2的煩相端輸出一個(gè)負(fù)脈沖，用來對(duì)計(jì)數(shù)器清零。從而完成了一次測(cè)量。下一秒脈沖來到時(shí)又按照計(jì)數(shù)一鎖存一復(fù)位的過程完成第二次測(cè)量，如此周而復(fù)始，實(shí)現(xiàn)頻率的自動(dòng)測(cè)量。</p><p>　　圖2-19 數(shù)字頻率計(jì)整機(jī)原理圖</p><p>　　以下對(duì)電路進(jìn)行簡(jiǎn)單的仿真，進(jìn)行性能測(cè)試；</p><p>

52、;　　1．當(dāng)輸入信號(hào)為正弦波時(shí)，f=8087Hz,幅值為0.5V時(shí)，經(jīng)過仿真，數(shù)碼管顯示如圖2-20所示：</p><p>　　圖2-20 測(cè)量時(shí)間為1.52s</p><p>　　當(dāng)輸入為正弦波，輸入為0.5V，f=371Hz時(shí)，數(shù)管段顯示如圖2-21所示：</p><p><b>　　圖2-21仿真電路</b></p>&l

53、t;p><b>　　3測(cè)量與分析</b></p><p>　　3.1 調(diào)試、測(cè)量所需要的儀器</p><p>　　本次設(shè)計(jì)所用的儀器為數(shù)字萬用表、信號(hào)發(fā)生器，示波器。</p><p><b>　　3.2電路的調(diào)試</b></p><p>　　3.2.1對(duì)頻率計(jì)的測(cè)量</p>&l

54、t;p>　　測(cè)量時(shí)間是頻率計(jì)完成一次測(cè)量所需要的時(shí)間，包括準(zhǔn)備、計(jì)數(shù)、鎖存和復(fù)位時(shí)間。能否顯示相應(yīng)的數(shù)值，若與實(shí)際成一定比例關(guān)系則說明時(shí)基電路的t1，t2沒有調(diào)到相應(yīng)的大小，應(yīng)小幅度調(diào)節(jié)電位器RP使得顯示正確。</p><p>　　若上述測(cè)試正常，說明整形放大電路以上的部分能夠正常工作，最后再加一小信號(hào)在放大電路的輸入端，觀察數(shù)碼管能否顯示相應(yīng)結(jié)果，從而判斷整個(gè)數(shù)字頻率計(jì)電路的工作情況。改變幾次波形頻率和幅

55、度看測(cè)試頻率的變化情況。測(cè)試過程中一定要選擇比較多的不同頻率或不同幅值的方波重復(fù)多次測(cè)量。</p><p>　　3.2.2 對(duì)閘門電路的測(cè)量</p><p>　　閘門電路在通直流時(shí)，用示波器測(cè)555電路引腳和輸出波形圖，調(diào)節(jié)電位器RP，使t1=1s,t2=0.25s，引腳的輸出波形應(yīng)為電容不斷充放電的過程。調(diào)節(jié)電位器時(shí)要，用力適當(dāng)，切勿用力過猛，緩慢調(diào)節(jié)。</p><p

56、>　　3.3 對(duì)仿真結(jié)果的分析</p><p>　　測(cè)量時(shí)間為1.43s</p><p>　　經(jīng)仿真可知，頻率的誤差在ΔF=1Hz，</p><p>　　頻率準(zhǔn)確度Δfx/fx≤0.001,準(zhǔn)確度符合設(shè)計(jì)的精度要求。</p><p>　　測(cè)量時(shí)間，測(cè)量范圍，被測(cè)信號(hào)幅度基本符合設(shè)計(jì)要求</p><p>　　故本次

57、設(shè)計(jì)仿真成功。</p><p>　　3.4 電路出現(xiàn)故障及排除方法</p><p>　　（1）接通電路時(shí)，數(shù)碼管無示數(shù)，經(jīng)檢查74LS48芯片中的ＬＴ、ＲＢＩ、ＢＩ／ＲＢＯ未接高電位，導(dǎo)致數(shù)碼管不能正常顯示。</p><p>　?。ǎ玻┊?dāng)未接前置放大時(shí)，直接在脈沖形成電路的輸入端接入信號(hào)源時(shí)，若輸入信號(hào)過小時(shí)，經(jīng)Ｐｒｏｔｅｕｓ仿真可知，施密特觸發(fā)器的輸出端無脈沖輸出

58、，當(dāng)增加輸入信號(hào)的幅值時(shí)，脈沖正常輸出。</p><p><b>　　4設(shè)計(jì)小結(jié)</b></p><p>　　通過本次課程設(shè)計(jì)，完成了設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)，剛開始設(shè)計(jì)的時(shí)候，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

59、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)的過程中發(fā)現(xiàn)測(cè)量頻率時(shí)，檔位在1Hz~9999Hz，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>　　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

60、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。</p><p>　　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)電路過程中的樂苦與甜。設(shè)計(jì)是我們將來必需的技能，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

61、程中發(fā)現(xiàn)了以前學(xué)的數(shù)字電路的知識(shí)掌握的不牢。同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中，遇到了一些以前沒有見到過的元件，但是通過查找資料來學(xué)習(xí)這些元件的功能和使用。制作過程是一個(gè)考驗(yàn)人耐心的過程，不能有絲毫的急躁，馬虎，對(duì)電路的調(diào)試要一步一步來，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

62、，這樣就加快了完成的進(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)的問題進(jìn)行分析解決。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]《電子線路設(shè)計(jì)·實(shí)驗(yàn)·測(cè)試》第三版，謝自美 主編，華中科技大學(xué)出版社。</p><p>　　[2] 康華光.《電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分》.武漢:華中科技大

63、學(xué)出版社，2006</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><b>　　附件一</b></p><p><b>