數(shù)字頻率計(jì)課程設(shè)計(jì) (2)

1、<p><b>　　電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題目： 數(shù)字頻率計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　學(xué)生姓名： </b></p><p><b>　　學(xué) 號(hào)：</b></p><p><b>　　班 級(jí)

2、</b></p><p><b>　　專(zhuān) 業(yè)： </b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師： </b></p><p>　　2011年 12 月</p><p>　　數(shù)字頻率計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘要</b>&

3、lt;/p><p>　　在電子電路試驗(yàn)中，經(jīng)常要對(duì)信號(hào)（方波、正弦波和其他脈沖信號(hào)）的頻率進(jìn)行檢測(cè)，本課題應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)答的數(shù)字頻率計(jì)數(shù)器，可對(duì)一般實(shí)驗(yàn)所用信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，并可將其測(cè)量結(jié)果顯示出來(lái)</p><p>　　本文粗略講述了我如何通過(guò)課題設(shè)計(jì)將所學(xué)的理論知識(shí)應(yīng)用到解決實(shí)際的問(wèn)題當(dāng)中的過(guò)程。</p><p>　　講述了數(shù)字頻率計(jì)的工作原理以及其各個(gè)組成部

4、分，主要包括：時(shí)基信號(hào)發(fā)生電路，整形放大電路，鎖存電路，計(jì)數(shù)電路。時(shí)基信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生脈沖寬度為1s的脈沖信號(hào)，經(jīng)整形后輸入到主控門(mén)，只有在被測(cè)信號(hào)是高電平時(shí)，主控門(mén)打開(kāi)，計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，顯示器進(jìn)行顯示，在計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)以后，通過(guò)時(shí)序控制電路輸出一個(gè)負(fù)脈沖鎖存信號(hào)，將計(jì)數(shù)值打入并鎖存，隨后再產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖回零信號(hào)，控制所有的計(jì)數(shù)器回零，為下一次主控門(mén)開(kāi)啟計(jì)數(shù)做好準(zhǔn)備。</p><p>　　關(guān)鍵詞：時(shí)基信號(hào)發(fā)生器；整

5、形放大電路；主控門(mén)；鎖存；</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 緒論……………………………………………….………………………….1</p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)課題的目的……………………………………………………………1</p><p>　　1.2 應(yīng)解決的問(wèn)題……………………………

6、………………………………1</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)課題的指導(dǎo)思想………………………………………………………1</p><p>　　2 方案選擇………………………………………………………………………...2</p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)原理 ………………..………………………………………………. .2</p><p>　　2.1

7、.1 方案選擇……………………………………...…………………….2</p><p>　　2.1.2 選擇此方案有什么優(yōu)點(diǎn) ……….……………………………… 3</p><p>　　2.2設(shè)計(jì)分析………….………….………….……………………….4</p><p>　　2.2.1 時(shí)基電路……………………………………………………….…...4</p>

8、<p>　　2.2.2邏輯控制電路……………………………………………………....…5</p><p>　　2.2.3 計(jì)數(shù)、鎖存、顯示電路原理圖………………………………………..7</p><p>　　3 過(guò)程論述………………………… ………………….………………..………....9</p><p>　　4 結(jié)果分析 …………………………………………

9、…………………………...9</p><p>　　4.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)………………… ………….………….………………..………. ..9</p><p>　　4.2 得出結(jié)論………………… ………….………….………………..………..9</p><p>　　5 總結(jié)………………………………………………………………….……..10</p><p&

10、gt;　　6 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………….…..11</p><p><b>　　附 錄</b></p><p>　　附錄A……………………………………………………….…………………12</p><p>　　附錄B…………………………………………………..………………………13</p><

11、p><b>　　緒論</b></p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)課題的目的</p><p>　　(1)會(huì)運(yùn)用電子技術(shù)課程所學(xué)到的理論知識(shí)，獨(dú)立完成設(shè)計(jì)課題。</p><p>　　(2)學(xué)會(huì)將單元電路組成系統(tǒng)電路的方法。</p><p>　　(3)熟悉中規(guī)模集成電路和半導(dǎo)體顯示器件的使用方法。</p>&

12、lt;p>　　(4)通過(guò)查閱手冊(cè)和文獻(xiàn)資料，培養(yǎng)獨(dú)立分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真工作作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)發(fā)展。</p><p>　　(5)進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生對(duì)數(shù)字電路的綜合應(yīng)用能力和設(shè)計(jì)能力。</p><p>　　1.2 應(yīng)解決的問(wèn)題</p><p>　　要求設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易的數(shù)字頻率計(jì)，其信號(hào)是給定的脈沖信號(hào)，是比較穩(wěn)定的。</p><p&

13、gt;　　（1）測(cè)量信號(hào):方波 ；</p><p>　?。?）測(cè)量頻率范圍: 1Hz~999Hz ; 1~10KHz;</p><p>　　（3）顯示方式: 3位數(shù)碼管顯示;</p><p>　?。?）時(shí)基電路由 555 定時(shí)器及分頻器組成, 555 振蕩器產(chǎn)生脈沖信號(hào),經(jīng)分頻器分頻產(chǎn)生的時(shí)基信號(hào),其脈沖寬度分別為: 1s, 0.1s;</p><

14、;p>　　1.4 課程設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)可控的計(jì)數(shù)器、寄存器、及顯示電路；</p><p>　?。?）用555產(chǎn)生定時(shí)時(shí)基信號(hào)；</p><p>　　（3） 用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生待測(cè)信號(hào)；</p><p>　　（4）計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)對(duì)數(shù)碼管清零。</p><p><b>　　2.方

15、案選擇</b></p><p><b>　　2.1 設(shè)計(jì)原理</b></p><p>　　2.1.1 方案選擇</p><p>　　數(shù)字頻率計(jì)由四部分組成：時(shí)基電路、閘門(mén)電路、邏輯控制電路以及可控制的計(jì)數(shù)、顯示電路。</p><p>　　由555 定時(shí)器,分級(jí)分頻系統(tǒng)及門(mén)控制電路得到具有固定寬度T的方波脈沖做

16、門(mén)控制信號(hào),時(shí)間基準(zhǔn)T稱(chēng)為閘門(mén)時(shí)間.寬度為T(mén)的方波脈沖控制閘門(mén)的一個(gè)輸入端B.被測(cè)信號(hào)頻率為fx,周期Tx.到閘門(mén)另一輸入端A.當(dāng)門(mén)控制電路的信號(hào)到來(lái)后,閘門(mén)開(kāi)啟,周期為T(mén)x的信號(hào)脈沖和周期為T(mén)的門(mén)控制信號(hào)結(jié)束時(shí)過(guò)閘門(mén),于輸出端C 產(chǎn)生脈沖信號(hào)到計(jì)數(shù)器,計(jì)數(shù)器開(kāi)始工作,直到門(mén)控信號(hào)結(jié)束,閘門(mén)關(guān)閉.單穩(wěn)1的暫態(tài)送入鎖存器的使能端,鎖存器將計(jì)數(shù)結(jié)果鎖存,計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)并被單穩(wěn)2暫態(tài)清零. (簡(jiǎn)單地說(shuō)就是:在時(shí)基電路脈沖的上升沿到來(lái)時(shí)閘門(mén)開(kāi)啟

17、,計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù),在同一脈沖的下降沿到來(lái)時(shí),閘門(mén)關(guān)閉,計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù).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(lái)控制七段顯示器,這樣就可以得到被測(cè)信號(hào)的數(shù)字顯示的頻率.而在鎖存信號(hào)的下降沿到來(lái)時(shí)邏輯控制電路產(chǎn)生一個(gè)清零信號(hào)將計(jì)數(shù)器清零,為下一次測(cè)量做準(zhǔn)備,實(shí)現(xiàn)了可重復(fù)使用,避免兩次測(cè)量結(jié)果相加使結(jié)果產(chǎn)生錯(cuò)誤.) 若T=1s,計(jì)數(shù)器顯示fx=N(T時(shí)間內(nèi)的通過(guò)閘門(mén)信號(hào)脈沖個(gè)數(shù)) 若T=0.1s,

18、通過(guò)閘門(mén)脈沖個(gè)數(shù)位N時(shí),fx=10N,(閘門(mén)時(shí)間</p><p>　　在整個(gè)電路中,時(shí)基電路是關(guān)鍵,閘門(mén)信號(hào)脈沖寬度是否精確直接決定了測(cè)量結(jié)果是否精確.</p><p>　　因此,可得出數(shù)字頻率計(jì)的原理框圖如下:</p><p>　　圖2.1 原理方框圖</p><p>　　圖2.2 鎖存信號(hào)與清零信號(hào)圖</p><p&g

19、t;　　2.1.2 選擇此方案的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　電路的設(shè)計(jì)與元器件的選擇都要力求簡(jiǎn)單，而此方案的選擇正是以此為出發(fā)點(diǎn)，因?yàn)轱@示器本身是自帶譯碼電路的，故在這個(gè)方案中，沒(méi)有出現(xiàn)譯碼電路，總共由四大部分組成，用555構(gòu)成的定時(shí)模塊，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，而且調(diào)節(jié)起來(lái)非常方便，操作起來(lái)也很簡(jiǎn)單，對(duì)于計(jì)數(shù)模塊，采用的是三塊74LS160芯片，連接方便。</p><p><b>

20、　　2.2 設(shè)計(jì)分析</b></p><p>　　2.2.1 時(shí)基電路</p><p><b>　　其基本電路圖如下:</b></p><p>　　圖2.3 時(shí)基信號(hào)發(fā)生器</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:f=1.43/((

21、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4.9千歐姆,R2取4.7千歐姆,電容取C1為15uf.C2取0.01uf，這樣我們得到了比較穩(wěn)定的脈沖</p><p>　　2.2.2 邏輯控制電路</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(lái)產(chǎn)生鎖存信號(hào)，鎖存信號(hào)的負(fù)跳變又用來(lái)產(chǎn)生清零信號(hào),脈沖信號(hào)可由兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器產(chǎn)生，它們的脈沖

22、寬度由電路的時(shí)間常數(shù)決定。設(shè)鎖存信號(hào)和清零信號(hào)的脈沖寬度tw相同，根據(jù)tw=0.7Rext*Cext可以計(jì)算出各個(gè)參數(shù)。這樣當(dāng)脈沖輸入可以產(chǎn)生鎖存信號(hào)和清零信號(hào)，其要求剛好滿(mǎn)足要求，當(dāng)手動(dòng)開(kāi)關(guān)按下時(shí)，計(jì)數(shù)器清零。</p><p><b>　　其電路圖如下：</b></p><p>　　圖2.5 鎖存器模塊圖</p><p>　　鎖存信號(hào)波形比較

23、如下：</p><p>　　圖2.6 鎖存信號(hào)圖</p><p><b>　　清零信號(hào)調(diào)試如下：</b></p><p>　　圖2.7 清零信號(hào)圖</p><p>　　由調(diào)試波形可以看出設(shè)計(jì)的電路是正確的。</p><p>　　74LS373的用法</p><p>　　圖2

24、.7 74LS373N芯片</p><p>　　該芯片為具有三態(tài)輸出的八D透明鎖存器，輸出端（Q1~Q8）可直接與總線(xiàn)相連。當(dāng)三態(tài)允許控制端 為低電平時(shí)，Q1~Q8為正常邏輯狀態(tài)。當(dāng)為高電平時(shí)，Q1~Q8呈高阻態(tài)，既不驅(qū)動(dòng)總線(xiàn)，也不為總線(xiàn)的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。</p><p>　　當(dāng)鎖存允許端LE為高電平時(shí)，Q隨數(shù)據(jù)D而變。當(dāng)LE為低電平時(shí)，Q被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。&

25、lt;/p><p>　　74系列集成電路的電源額定值為+5±0.5V。超過(guò)5.5V會(huì)燒毀器件，低于4.5V不能正常工作。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)必須當(dāng)心。</p><p>　　2.2.3 計(jì)數(shù)、鎖存、整形放大電路原理電路圖</p><p><b>　　圖2.8計(jì)數(shù)模塊</b></p><p><b>　　圖2.9鎖存

26、模塊</b></p><p><b>　　圖2.10分頻模塊</b></p><p>　　圖2.11放大整形模塊</p><p><b>　　過(guò)程論述</b></p><p>　　脈沖信號(hào)的頻率就是在單位時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的脈沖個(gè)數(shù)，其表達(dá)式為f=N/T，其中f為被測(cè)信號(hào)的頻率；N為計(jì)數(shù)器所累

27、計(jì)的脈沖個(gè)數(shù)；T為產(chǎn)生N個(gè)脈沖所需要的時(shí)間。在一定的時(shí)間T內(nèi)，計(jì)數(shù)器所記錄的結(jié)果與被測(cè)信號(hào)的頻率成正比例。當(dāng)T=1s時(shí)，計(jì)數(shù)器所記錄的數(shù)值就是被測(cè)信號(hào)的頻率。</p><p><b>　　4.結(jié)果分析</b></p><p><b>　　4.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　4.2 得出結(jié)論<

28、;/b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)的數(shù)字頻率計(jì)，符合以下三個(gè)要求：</p><p>　　(1) 被測(cè)信號(hào)的頻率范圍為1Hz10KHz， </p><p>　　(2) 用3位數(shù)碼管顯示測(cè)量數(shù)據(jù)，測(cè)量誤差小于5%。</p><p><b>　　5.總結(jié)</b></p><p>　　本次實(shí)習(xí)是

29、我到目前為止最頭疼也是收獲最大的一次實(shí)習(xí)。我是電子信息工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，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)?？梢哉f(shuō)，本次實(shí)習(xí)有苦也有甜。本次設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)反復(fù)論證最終敲定這種方案。翻閱大量論文、書(shū)刊，在老師指導(dǎo)下，順利完成。所設(shè)計(jì)的電路簡(jiǎn)單完整，器件參數(shù)給定，性能較好。但還缺少實(shí)際調(diào)試，具體應(yīng)用能力有待考核。由于

30、設(shè)計(jì)者能力有限，及時(shí)間倉(cāng)促，出現(xiàn)的問(wèn)題還是很多。以后的設(shè)計(jì)中會(huì)積極更正。大學(xué)的課程設(shè)計(jì)給了我們和實(shí)踐接觸的機(jī)會(huì)，并且可以把自己這一年所學(xué)的理論知識(shí)的到合理的運(yùn)用，因此在此過(guò)程中我非常的用心。在圖書(shū)館和網(wǎng)上找了不少的資料，也讓我學(xué)習(xí)到了不少書(shū)本上沒(méi)有學(xué)到的知識(shí)。通過(guò)課設(shè)，加強(qiáng)了對(duì)電子技術(shù)電路的理解，學(xué)會(huì)查尋資料﹑方案比較，以及設(shè)計(jì)計(jì)算等環(huán)節(jié)，進(jìn)一步提高分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力。了解與課程有關(guān)的電子電路以及元器件工程技術(shù)規(guī)范，能按課程設(shè)計(jì)任務(wù)

31、書(shū)的技術(shù)要求，編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明，能正確反映設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)成果，能正確繪制電路圖。。在課設(shè)過(guò)程當(dāng)中熟悉了Multism仿</p><p>　　設(shè)計(jì)思路是最重要的，只要你的設(shè)計(jì)思路是成功的，那你的設(shè)計(jì)已經(jīng)成功了一半。因此我們應(yīng)該在設(shè)計(jì)前做好充分的準(zhǔn)備，像查找詳細(xì)的資料，為我們?cè)O(shè)計(jì)的成功打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　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)

32、，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)快等等。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。</p><p>　　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>　　6.參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 童詩(shī)白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第

33、三版）[M].高教出版社.2006:11-29</p><p>　　[2] 閻石.數(shù)字電子技術(shù)[M] .高教出版社.2006:66-309 </p><p>　　[3] 金唯香、謝玉梅.電子測(cè)試技術(shù)[M].湖南大學(xué)出版社2005:154-189 </p><p><b>　　附錄</b></p><