简易频率记数器文档格式.docx

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目录

一、设计任务

二、主要器材

三、电路设计

四、电路的安装、调试

五、特别注意事项

六、元件清单

七、心得体会

利用所给的数码管在PCB电路板上设计出一个简易数字频率计

PCB电路板1块

CD45113个

CD45182个

CD40601个

CD40131个

32768Hz晶体1个

七段数码显示管3个

101、102电容各2个

330电阻3个

10K电阻1个

5.1K电阻2个

1M电阻2个

电烙铁、剪刀、镊子

数码管座子8个

显然，我们的课题由三部分组成即可，如图1所示

图1

所以我们把电路化整为零，把它分成三个单元电路来进行设计。

我们利用CD4060和32768Hz晶体构成振荡器，利用CD4511、CD4518和七段数码管构成计数器、译码显示系统；

对于控制电路，参考电路如下，如图2所示

图2控制电路的参考电路和波形示意图

我们期望：

在闸门时间的第一个上升沿必须完成对计数器清0并即刻开始计数，第一个下降沿必须把计数结果送入译码器锁存，并由LED显示出来。

在下一个上升沿到来之际，又对计数器清0，在下一个下降沿时，又锁存显示。

显然，微分电路就具有这样的特性。

如图2所示，其中：

Vi为闸门时间信号----一个连续方波，CR为计数器的清零信号，LE为译码器的选通/锁存信号。

这样，不管被测信号频率变与不变，下述过程循环进行。

上升沿（清0并开始计数）→下降沿（选通后锁存）

为了在脉冲下降沿得到控制信号，须加上拉电阻R1，使VB的动态最小值约为0～0.3V，去控制译码器的LE端。

元件选择：

首先要明白Vi脉冲的最小宽度，使时间常数远远小于闸门时间宽度。

可选取：

R3=2KΩ，R2=4KΩ，R1=4.7KΩ调R1，使VB的最小值为逻辑低电平，最好用示波器观察。

C1、C2可取相同的值，为1000PF或几百PF

根据以上对各个单元电路的分析设计得出如下基本方框图，如图3所示（基本档）

图3（基本格TS=1s）

首先，搞清楚PCB的结构，注意分清焊接面（铜箔面）、字符面（插元件面）；

焊接面那些点是连通的，那些点是断开的。

其次，根据PCB的结构、信号流向和电路特性，确定各IC及主要元件的位置。

安装时，要根据信号流向逐级安装和调试，先焊接IC插座、元器件、连线。

确保电路正确后，再插入IC，加+5V进行测试和调试。

而且还要确保前级完全正常后，再安装和调试后级。

我们的安装和调试顺序为：

1、闸门时间1S（CD4060---32768Hz---2Hz，CD4013---0.5Hz）

32768Hz振荡的判断：

（1）：

用数字三用表的直流电压档测试CD4060的÷

214（3P）

（2）：

用示波器观看CD4060的÷

214（3P）的波形，扫描线上下跳变。

2、000---999计数器（第一级：

0---9、第二级：

00---99、第三级：

000---999）（CD4518---CP接地、CR接地；

CD4511---LE接地、BI和LT接+5V）

3、控制电路（TS经微分电路----CR和LE）

电路安装完毕且静态检查完毕后，便进入调试阶段。

在静态检查时，要认真检查电路接线是否正确，包括错线（连接一端正确，另一端错误），少线或多线（连线的两端在电路图上都是不存在的）。

查线的方法有两种：

⑴、按照实际线路来对照电路图。

把每个元器件引脚连线的走向一次查清，检查每个在电路图上是否都存在。

并且还要检查每个元器引脚的使用端数是否与电路图相符。

⑵、按设计电路图检查安装的线路。

对照电路图上的连线按一定顺序逐一对应检查安装好的线路。

这种方法容易查出错线和少线。

调试的过程中应该注意以下两点：

第一，应真正理解调试对象的工作原理和清楚了解电路结构，明确调试的任务。

即弄清楚调试的是什么电路，电路输入信号和输出信号的关系如何，正常时输入信号与输出信号的特征-幅度.频率.波形应该怎样，做到心里有数。

第二，应在电路实际工作情况下（如接上负载，输出额定高.低电平等）进行测量。

在测量中养成边测边量，边记录，边分析的好习惯，培养认真，求实的科学态度和工作作风。

调试时：

首先，是对电路的低频部分进行检测，将+5V的直流电压接入电路，此时，计数器的第一级会出现乱码，把被测信号接到CD4060的管脚3，计数器的第一级会显示2Hz，接到管脚2会显示4Hz，接到管脚1会显示8Hz，这就证明电路的低频部分是正确的。

接着，是对计数器的计数进行检测，将第一个CD4518的1EN和第二个的CR接地，然后接入2Hz、0.5V的交流电，观察计数器的计数情况，为了尽快的对计数器的计数情况做出正确的判断，可以适当的增大交流电的频率。

若各级计数器的计数情况都正确的话，那就说明电路的计数功能是完好的，也说明了电路的高频部分也是正确的；

若计数不正确，则检查CD4518导线的接法是否正确和CP、CR管脚是否接地，将其中的错误改正后再进行调试，直到正确为止。

第三步，任意改变交流电的频率，看三个数码管上显示的数字和交流电频率的个位、十位和百位相同（第一级——个位，第二级——十位，第三级——百位）。

若相同则证明整个电路完全正确，也完成了我们的设计任务，即整个电路为一个简易的数字频率计。

经过紧张有序地设计、布线、焊接、检测，我们终于保质保速地完成了设计。

最后，请老师进行验收，填写验收表。

附：

测试注意事项

由于本课题只有三位LED，显然位数太少，当被测试信号的频率值大于999Hz时，结果就不正确，因此，必须分档，即改变闸门时间，当被测试信号的频率值高时，减小闸门时间，当被测试信号的频率值低时，增大闸门时间。

本课题的分档见表

档位

被测信号fx

LED显示

单位

闸门时间Ts

第一挡

5Hz—---99Hz

050—990

Hz

10s

第二挡

100Hz—999Hz

100—999

1s（基本档）

第三挡

1KHz—9.9KHz

100—990

0.1s

1、严禁在加+5V电源的状态下，焊接电路和插拔IC。

2、+5V直流电源必须在外部调试好后，再接入电路中。

3、根据信号流向逐级安装和调试。

4、数码管的引脚地与电路地之间加一限流电阻R=330---560。

（注意：

这里主要是为了简单，才采用这种接法；

实际应用时，应该是译码器的输出a,b,c,d,e,f,g段分别接一个限流电阻R=220---510即可）。

5、实验中，电烙铁较长时间不使用时，请断开电源。

元件名

个数

CD4511

3

101电容

2

CD4518

102电容

CD4060

1

330电阻

CD4013

5.1K电阻

数码管

10K电阻

32768

1M电阻

PCB板

数码管座子

8

在这一周的课题时间里，在老师的帮助下，通过实验不但有效地检测了我们前期的学习而且还让我们增进了对硬件的熟悉度。

在这过程当中，我们感受到了理论与实践相结合的重要。

并且合作这个永恒的主题，通过这次实验我们也深切地体会到，虽然我们之间有过争执，可我们都明白我们所需要完成的目标。

通过我们彼此的努力，圆满的完成了这一课题。

回头看看来时的路，我们知道了，知识的重要，技能的必要，知识与技能的完美结合外加彼此精诚合作这一永恒的主题，必定能让它开出绚丽的花朵……