数字频率计Word文档下载推荐.docx

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二：

设计内容及要求

三：

设计思路及原理

四：

设计分析

五：

使用的元器件

六：

参考文献

七：

心得体会

一内容提要:

数字频率计是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器.它的基本功能是测量正弦信号.方波信号,尖脉冲信号及其他各种单位时间内变化的物理量.

二设计内容及要求:

要求设计一个简易的数字频率计，其信号是给定的脉冲信号，是比较稳定的。

1.测量信号:

方波；

2.测量频率范围:

1Hz~9999Hz;

10KHz~10KHz;

3.显示方式:

4位十进制数显示;

4.时基电路由555定时器及分频器组成,555振荡器产生脉冲信号,经分频器分频产生的时基信号,其脉冲宽度分别为:

1s,0.1s;

5.当被测信号的频率超出测量范围时,报警.

三设计思路及原理:

数字频率计由四部分组成：

时基电路、闸门电路、逻辑控制电路以及可控制的计数、译码、显示电路。

由555定时器,分级分频系统及门控制电路得到具有固定宽度T的方波脉冲做门控制信号,时间基准T称为闸门时间.宽度为T的方波脉冲控制闸门的一个输入端B.被测信号频率为fx,周期Tx.到闸门另一输入端A.当门控制电路的信号到来后,闸门开启,周期为Tx的信号脉冲和周期为T的门控制信号结束时过闸门,于输出端C产生脉冲信号到计数器,计数器开始工作,直到门控信号结束,闸门关闭.单稳1的暂态送入锁存器的使能端,锁存器将计数结果锁存,计数器停止计数并被单稳2暂态清零.（简单地说就是:

在时基电路脉冲的上升沿到来时闸门开启,计数器开始计数,在同一脉冲的下降沿到来时,闸门关闭,计数器停止计数.同时,锁存器产生一个锁存信号输送到锁存器的使能端将结果锁存,并把锁存结果输送到译码器来控制七段显示器,这样就可以得到被测信号的数字显示的频率.而在锁存信号的下降沿到来时逻辑控制电路产生一个清零信号将计数器清零,为下一次测量做准备,实现了可重复使用,避免两次测量结果相加使结果产生错误.）若T=1s,计数器显示fx=N（T时间内的通过闸门信号脉冲个数）若T=0.1s,通过闸门脉冲个数位N时,fx=10N,（闸门时间为0.1s时通过闸门的脉冲个数）.也就是说,被测信号的频率计算公式是fx=N/T.由此可见,闸门时间决定量程,可以通过闸门时基选择开关,选择T大一些,测量准确度就高一些,T小一些,则测量准确度就低.根据被测频率选择闸门时间来控制量程.被测信号频率通过计数锁存可直接从计数显示器上读出.

在整个电路中,时基电路是关键,闸门信号脉冲宽度是否精确直接决定了测量结果是否精确.

因此,可得出数字频率计的原理框图如下:

显示器

译码器

锁存器

计数器

闸门

被测信号

III

I

V

IV

II

逻辑控制电路

时基电路

T

N

锁存信号

请零信号

四:

设计分析：

1.时基电路

其基本电路图如下:

它由两部分组成:

第一部分为555定时器组成的振荡器（即脉冲产生电路）,要求其产生1000Hz的脉冲.振荡器的频率计算公式为:

f=1.43/（（R1+2*R2）*C）,因此,我们可以计算出各个参数通过计算确定了R1取430欧姆,R2取500欧姆,电容取1uF.这样我们得到了比较稳定的脉冲

第二部分为分频电路,主要由74LS90组成因为振荡器产生的是1000Hz的脉冲,也就是其周期是0.001s,而时基信号要求为0.1s和1s因此,利用10分频的电路比较好.分频后的脉冲宽度计算公式为:

tw=T（T为振荡器的周期）,而其周期T1=10T,所以一级分频后tw=0.001s,T1=0.01s.依次类推0.1s的脉冲宽度需要三次分频,1s的脉冲宽度需要四次分频.

分频电路如下:

其中一级分频后的波形如下:

（注:

上面的波形为振荡器产生）。

由此可见,设计的电路是正确的.

附174LS90各管脚作用：

2.逻辑控制电路

根据原理框图所示波形，在时基信号II结束时产生的负跳变用来产生锁存信号IV，锁存信号IV的负跳变又用来产生清零信号V，脉冲信号IV和V可由两个单稳态触发器74LS121产生，它们的脉冲宽度由电路的时间常数决定。

设锁存信号IV和清零信号V的脉冲宽度tw相同，根据tw=0.7Rext*Cext可以计算出各个参数。

这样当脉冲从A1端输入可以产生锁存信号和清零信号，其要求刚好满足IV和V的要求，当手动开关按下时，计数器清零。

其电路图如下：

锁存信号波形比较如下：

（注：

上面的波形为输入信号）

清零信号调试如下：

附274LS121的用法

它是单稳态触发器，它有两个负跳沿触发输入和一个可作为禁止输入使用的正跳沿触发输入，它可提供互补的输出脉冲。

外部元件的接法：

外接电容接在Cext和Rext两引脚之间；

如用内接定时电阻，需将引脚Rint接Vcc；

为了改善脉冲宽度的精度和重复性可在Cext和Rext/Cext之间接一外接电容。

并将Rint开路。

适当选择定时元件。

需出脉冲宽度可以变化于40ns和28s之间。

如不接定时元件（Rint引脚接Vcc，而使Cext和Rext/Cext引脚开路），输出脉冲宽度一般可达30ns或35ns，可以作直接耦合触发复位信号使用。

输出脉冲宽度可由如下关系式确定：

tw=0.7Rt*Cext。

3．译码显示电路

译码显示电路取用7447七段显示译码器，此电路比较常用，在此并不赘述。

4．计数、译码、显示电路原理电路图如下：

附374LS273的用法

5．报警系统

本电路要求用4位数字显示，最高显示为9999。

因此，超过9999就要求报警，即当千位达到9（即1001）时，如果百位上再来一个时钟脉冲（即进位脉冲），就可以利用此来控制蜂鸣器报警。

电路如下：

五.使用的元器件：

●元件名称

●规格及用途

●数量

74LS90N

时基电路

4

74LS90D

计数器

74LS273N

锁存器

2

74LS47D

译码器

74LS121

逻辑控制电路

74LS00

（与非门）闸门

1

74LS08

与门

555定时器

产生1000Hz脉冲

蜂鸣器

报警系统

七段显示器

显示频率值

电容

2.0nF

1uF,0.01uF

各1个

电阻

10k

5003.3k430

三输入与门

U16AND3

六．参考文献：

1.、安德宁赵廷瑞编注.数字电路与逻辑设计实验技术.北京邮电学院出版社

2．、高吉祥主编电子技术基础实验与课程设计电子工业出版社2002.2

3．、谢自美主编电子线路设计.实验.测试（第二版）华中科技大学出版社2000.7

4.康华光主编，电子技术基础（数字部分），高等教育出版社；

5.黄继昌等主编，数字集成电路300例，人民邮电出版社

七．心得体会：

用了近两周的时间，我终于完成我的数字电子技术课程设。

确定好题目之后，我却不知道怎么画电路图，心里非常烦躁。

我把我的问题讲给了同学听，然后在他的帮助下我学习并掌握了Protel99的操作方法，顺利画完了所需要的电路图。

为了说明电路图的原理及元器件的功能，我整天泡在图书馆，大量的查阅手册和文献资料，体验着做课程设计的辛酸和兴奋。

数电课程设计做好了，看着桌面上的成果我的心情万分激动，仿佛自己经历了一次人生蜕变！

回想起那个过程觉得是一种享受，因为它是对我的一次综合性训练，让我把所学到的数字电子技术理论与实践紧密的相结合，培养了我解决实际问题的能力。

现在我也充分地认识道做课程设计的意义，我觉得这是大学生活里最重要的经历，每个大学生都必须认真对待。

有了这次的经验，我相信将来我会交一份出色的毕业设计，为大学生活划上圆满的句号！