简易数字频率计设计实验报告 2Word文档格式.docx
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(3)了解和掌握一些常见的单元电路设计方法和在电子系统中的应用:
包括放大器、滤波器、比较器、光电耦合器、单稳、逻辑控制、计数和显示电路等。
(4)通过编写设计文档与报告,进一步提高学生撰写科技文档的能力。
(5)电子线路课程设计课题:
设计并制作一个基于模电和数电的简易数字频率计。
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电子线路课程设计报告第页共14页3
目录第一章设计要求.................................................
1.1基本要求...........................................
1.2提高部分...........................................
1.3设计报告...........................................
第二章整体方案设计.............................................
2.1算法设计...........................................
2.2整体方框图及原理...................................
单元电路设计.............................................第三章
.......................................3.1模电部分设计........................................3.1.1放大电路........................................3.1.2滤波电路比较电路........................................3.1.3
模电总体电路....................................3.1.4
数电部分设计.......................................3.2
时基电路........................................3.2.1
......................................3.2.2单稳态电路............................3.2.3计数、译码、显示电路....................................3.2.4数电总体电路第四章...............................................测试与调整.....................................4.1时基电路的调测.....................................4.2计数电路的调测4.3显示电路的调测.....................................
.................................................第五章设计小结
5.1设计任务完成情况...................................
...........................................5.2心得体会
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电子线路课程设计报告第页共14页4
设计要求第一章1.1基本要求)输入信号:
正弦、三角和方波;
(1;
频率:
10Hz~2KHz;
-峰值0.3V~3V幅度:
峰)频率计通带:
10Hz~1KHz;
2()量程范围:
0~99;
(31s;
(4)闸门时间:
;
(5)采样周期:
≥2s6()实现自动测频、自动清零、数据显示和保持功能。
12提高部分.
(1)实现双通道自动测频、数据显示和保持功能。
(2)实现通道号显示。
(3)实现输入信号和数字频率计的隔离。
(4)其他。
1.3设计报告
(1)系统方案
比较与选择、方案描述。
(2)理论分析与计算
(3)电路设计
主电路原理图及说明。
(4)仿真结果
仿真电路、方法、说明及波形图。
(5)测试结果
测试结果完整性、测试结果分析。
(6)使用说明书
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电子线路课程设计报告第页共14页5
整体方案设计第二章
算法设计2.1
频率是周期信号每秒钟内所含的周期数值。
可根据这一定义采用如图2-1所示的算法。
图2-2是根据算法构建的方框图。
被测信号计数电路闸门输入电路
显示电路闸门产生
频率测量算法对应的方框图图2-2
的闸门信号。
在测试电路中设置一个闸门产生电路,用于产生脉冲宽度为1s1s该闸门信号控制闸门电路的导通与开断。
让被测信号送入闸门电路,当闸门脉冲到来时闸门导通,被测信号通过闸门并到达后面的计数电路(计数闸门结束时,闸门再次关闭,1s,当电路用以计算被测输入信号的周期数)即为被测信号的频内被测信号的周期个数,此时计数器记录的周期个数为1s内被测为保证在1s测量频率的误差与闸门信号的精度直接相关,率。
因此,量级。
?
量级,则要求闸门信号的精度为10信号的周期量误差在310
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整体方框图及原理2.2
整形电路放大电路滤波电路被测信号显示计数电路译码电路
时基电路电清零电路闸门路
输入电路:
由于输入的信号可以是正弦波、方波、三角波。
而后面的闸门或计数电路要求被测信号为矩形波,所以需要设计一个整形电路则在测量的时候,首先通过整形电路将正弦波或者三角波转化成矩形波。
在整形之前所以在通过整形之前通过放大衰减处理。
由于不清楚被测信号的强弱的情况。
当输入信号电压幅度较大时,通过输入衰减电路将电压幅度降低。
当输入信号电压幅度较小时,前级输入衰减为零时若不能驱动后面的整形电路,则调节输入放大的增益,时被测信号得以放大。
送入闸,频率测量:
被测信号经整形后变为脉冲信号(矩形波或者方波)定时器构成一个较稳定的多555门电路,等待时基信号的到来。
时基信号由谐振荡器,经整形分频后,产生一个标准的时基信号,作为闸门开通的基准时间。
被测信号通过闸门,作为计数器的时钟信号,计数器即开始记录时钟的个数,这样就达到了测量频率的目的。
测量周期的方法与测量频率的方法2-4.周期测量:
测量周期的原理框图相反,即将被测信号经整形、二分频电路后转变为方波信号。
方波信号中的个周期。
将方波的脉宽作为闸门导通的时间,1脉冲宽度恰好为被测信号的在闸门导通的时间里,计数器记录标准时基信号通过闸门的重复周期个数。
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电子线路课程设计报告第页共14页7
计数器累计的结果可以换算出被测信号的周期。
用时间Tx来表示:
Tx=NTs式中:
Tx为被测信号的周期;
N为计数器脉冲计数值;
Ts为时基信号周期。
时基电路:
时基信号由555定时器、RC组容件构成多谐振荡器,其两个暂态时间分别为:
T1=0.7(Ra+Rb)CT2=0.7RbC
重复周期为T=T1+T2。
由于被测信号范围为10Hz~2KHz,采用1s闸门脉宽。
闸门时间要求非常准确,它直接影响到测量精度,在要求高精度、高稳定度的场合,通常用晶体振荡器作为标准时基信号。
在实验中我们采用的就是前一种方案。
在电路中引进电位器来调节振荡器产生的频率。
使得能够产生1kHz的信号。
这对后面的测量精度起到决定性的作用。
计数显示电路:
在闸门电路导通的情况下,开始计数被测信号中有多少个上升沿。
在计数的时候数码管不显示数字。
当计数完成后,此时要使数码管显示计数完成后的数字。
控制电路:
控制电路里面要产生计数清零信号和锁存控制信号。
如图:
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第三章单元电路设计模电部分设计3.1
3.1.1放大电路:
3.1.2滤波电路:
3.1.3比较电路:
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3.1.4模电总体电路:
3.2数电部分设计时基电路:
3.2.1
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单稳态电路:
3.2.2
计数、译码、显示电路:
3.2.3
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数电总体电路:
3.2.4
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电子线路课程设计报告第页共14页12
第四章测试与调整
4.1时基电路的调测
首先调测时基信号,通过555定时器、RC阻容件构成多谐振荡器的两个暂态时间公式,选择R1=10K?
,R2=10K?
,C=10μF。
然后把555产生的信号接到示波器中,调节电位器使得输出的信号的频率为1KHz,同时输出信号的频率也要稳定。
测完后,下面测试分频后的频率,分别接一级分频、二级分频、三级分频的输出端,测试其信号。
测出来的信号频率和理论值很接近。
由于是将示波器的测量端分别测量每个原件的输出端。
4.2计数电路的调测
首先断开数电和模电连接的部分,然后将74160的PT端,~CLR端,~LD端都接高电平,3个74160级联,构成异步十进制计数器。
接好后,给最低位的74160一个CP信号。
让函数信号发生器产生一个频率适当的方波。
观察计数器是否计数。
结果数码管从00~99显示。
4.3显示电路的调测
根据要求选择7段共阳极LED数码管,对照书上的电路图进行线路检查,若发现那段数码管不亮,修改对应管脚的线。
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第五章设计小结
5.1设计任务完成情况
经过为期一周的课程设计,基本完成了本次设计的技术指标,刚开始设计的时候,由于经验不足,无法安排线路在面包板上的分配,所以在连接电路的时候,就会无从下手。
后来参考书上的电路排版,先连好时基电路,分频电路测试通过后,再把显示电路和计数电路连好,最后完成控制电路的连接。
最终完成的
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