數(shù)電課設(shè)報告

1、沈陽航空航天大學課程設(shè)計數(shù)字顯示頻率計的設(shè)計班級 / 學號14070101/2011040701031學生姓名指導教師邵清亮沈陽航空航天大學課程設(shè)計任務書課程名稱課程設(shè)計題目數(shù)字顯示頻率計的設(shè)計課程設(shè)計的內(nèi)容及要求：一、設(shè)計說明與技術(shù)指標設(shè)計一個自動計頻的頻率計，技術(shù)指標如下： 頻率計測量范圍1Hz三f三999Hz 測量誤差小于1Hz; 利用數(shù)碼管顯示測量數(shù)值； 頻率計能夠測量正弦波或者方波。二、設(shè)計要求1. 在選擇器件時，應考慮成本。2 根據(jù)技術(shù)指標，通過分析計算確定電路和元器件參數(shù)。3.畫出電路原理圖（元器件標準化，電路圖規(guī)范化）。三、實驗要求1. 根據(jù)技術(shù)指標制定實驗方案；驗證所設(shè)計的電

2、路，用軟件仿真。2. 進行實驗數(shù)據(jù)處理和分析。四、推薦參考資料1、沈任元主編數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M.北京：機械工業(yè)出版社.20102、 康華光主編.電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）（第四版）M.北京：高等教育出版社，1999五、按照要求撰寫課程設(shè)計報告成績 指導教師 日期 一、概述在電子技術(shù)中，頻率是最基本的參數(shù)之一，并且與許多電參量的測量方案、 測量結(jié)果都有十分密切的關(guān)系，因而頻率的測量更為重要。測量頻率的方法有很 多種，其中以電子計數(shù)器測頻具有高精度，使用方便，測量迅速。數(shù)字顯示頻率計設(shè)計原理實際是單位時間測量脈沖數(shù)，節(jié)省劃分頻段的時 間，數(shù)字顯示頻率計是直接用十進制數(shù)字來顯示被測信號頻率的一種裝置，

3、它不僅可測正弦波、方波、三角波的頻率，而且還可以測量他們的周期。經(jīng)過改裝， 可以測量脈沖寬度，做成數(shù)字式脈沖測量儀；可以測量電容，做成數(shù)字式電容測 量儀；在電路中增加傳感器，還可以數(shù)字脈搏計、計價器等，應用十分廣泛。設(shè)計一個數(shù)字式頻率計，可對正弦波、方波（幅度為 10mV）周期信號的頻 率進行測量。滿足：測量頻率范圍為 1Hz三f三999Hz測量誤差小于1Hz;禾【用 數(shù)碼管顯示測量數(shù)值；頻率計能夠測量正弦波或者方波。二、方案論證數(shù)字顯示頻率計一般由放大整形電路、 振蕩電路、計數(shù)顯示電路組成，可對 正弦波、方波（幅度為10mV）周期信號的頻率進行測量。頻率是指單位時間內(nèi)信號振動的次數(shù)。 從測量

4、角度看，即單位時間測得的被 測信號的脈沖數(shù)，電路原理框圖如圖1所示。被測信號送入通道，經(jīng)555定時器 構(gòu)成的施密特觸發(fā)器產(chǎn)生正弦波或方波， 使每個周期形成一個脈沖，這些脈沖加 到振蕩電路，通過振蕩電路形成具有往復周期脈沖， 脈沖信號通過計數(shù)器進行計 數(shù)，則計數(shù)器記得的數(shù)，就是要測的頻率值，用數(shù)碼管顯示，即可知信號的頻率。應用的基本公式為：f=n/T（n：單位時間記錄的脈沖數(shù)T:記錄時間）數(shù)字頻率計原理框圖三、電路設(shè)計數(shù)字顯示頻率計電路是由555定時器構(gòu)成的整形電路產(chǎn)生正弦波或萬波、 振 蕩電路、計數(shù)顯示電路、所存器電路、譯碼顯示組成的譯碼顯示電路組成。1整形電路設(shè)計此電路由555定時器構(gòu)成施密

5、特觸發(fā)器整形電路，其作用是為了把被測信號 整形，然后整形為與其同頻率的方波或正弦波。電路如圖2所示。UEV圖2整形電路d1F2振蕩電路此電路由一個555定時器、兩個電阻和兩個電容組成。電路如圖3所示。由于低電平T仁R1 Cln2高電平T2=（ R1+R2） Cln2,可以通過改變 R1與R2來改 變 T1, T2 的值，可以令 C2=10uf,可計算出 R1=3K Q , R2=124.8 KQ。CGV3SB ANC5OM-C 0DRD RRG0FRYIFgHT-O34-au圖3振蕩電路3計數(shù)顯示電路計數(shù)顯示電路由主門電路、計數(shù)器電路、所存器電路、譯碼顯示組成，含有 十位可逆計數(shù)器74LS19

6、2和帶清除功能的8D觸發(fā)器74LS273。如圖4所示。計數(shù)器電路由二片74LS192芯片組成，通過主門電路來控制計數(shù)器的工作， 把整形過的被測信號接到CLK端來計數(shù)。鎖存器電路的作用是將計數(shù)器在T結(jié)束時所得的數(shù)進行鎖存，使顯示器上 能穩(wěn)定顯示此時計數(shù)器的值。譯碼顯示電路通過74LS273， LED數(shù)碼管來顯示。74LS192是雙時鐘方式的十進制可逆計數(shù)器。PL為置數(shù)端；CPu為加計數(shù)端；CPd為減計數(shù)端；CO為進位輸出：1001狀態(tài)后負脈沖輸出；BO為借位輸出：0000狀態(tài)后負脈沖輸出。（1）異步清零：MR=1，Q3Q2Q1Q0=0000（2） 異步置數(shù)：MR=0 ,PL=（）=1 ,CPu=

7、CPd=1,Q3Q2Q1Q0=P3P2P1P0（3）保持：MR=0，PL=（） =1，CPu=CPd=1，Q3Q2Q1Q0 保持原態(tài)（4）加計數(shù)：MR=0，PL=（） =1，CPu=CP, CPd=1，Q3Q2Q1Q0按加法規(guī)律計數(shù)（5）減計數(shù)：MR=0，PL=（） =1，CPu=1，CPd= CP, Q3Q2Q1Q0按減法規(guī)律計數(shù)功能表如下：輸入輸出MKPLP3P2PlP0Q3Q2QIQ01XX 一XXXXX00000廠XXdCbadcba011XXXX加計數(shù)011XXXX誠計數(shù)U1U8U9Q QQQ Q QQ Q1 2345678Cl1 23456781U374LS273NWitQQQ Q

8、Q Q QQ1 2 3 4 5 6 7 8RKCCU474LS273NVCC5.0VU7A VCBC DB UP C DOWN GND1f11c9X-A B C DLOAD CLRCUP DOW4 8A B C D74LS1LO丿CLR74tS1UP C DOWN GND14卜UP DOWN GNDCLR74LS192D圖4計數(shù)顯示電路四、性能的測試根據(jù)所設(shè)計的數(shù)字顯示頻率計電路，在Multisim仿真軟件中分模塊進行仿真測試。1.整形電路的測試把被測信號放大然后整形為與其同頻率的方波。電路輸入正弦波頻率為10H Z，振幅為1V,仿真結(jié)果如圖7所示XSC2示廠器-XS

9、C2 3S12 .3T2-T1時間10.300 s10.300?0.000 S通道通諄上5,000 V5.CM0 V0.000V時星通道AME標度：Mms/Div劇度：5忡刻度：5 Wiv*釉位移格）：。Y軸位移（榴）：0 trY軸位移（榆；0際0（直蠱-鮭岌騎：Q B Ext 水平： QV外觸發(fā)圖6放大整形電路測試波形2. 振蕩電路測試振蕩電路輸出周期為 1.75 秒，高電平脈沖為 1 秒的方波。 計算周期： T=T1+T2=（R10+2R9） Cln2=1.75s 頻率： f=1/T=0.57HzVCC5.0VR103k QU21VCCRST OUTD31N400R9 $124.0k QD

10、4N4001C211+DISTHRTRICONGNDLM555CNC41OnF：10 nF0uFXSC3rigXSC4ig圖7振蕩電路測試電路4.計數(shù)顯示電路的測試 hHI=Illi Ifa- l缶一1 *-IJfss)s苣巧sg番-H34LTJ -L1.7M&BFM IdLala話求圖8計數(shù)顯示電路測試電路五、結(jié)論 此次設(shè)計我們得到的最終結(jié)論如下：把各種信號通過放大整形后，可以測 出其頻率。其性能指標為：測量頻率范圍為1Hz三f三999Hz;測量誤差小于1Hz; 利用數(shù)碼管顯示測量數(shù)值；頻率計能夠測量正弦波或者方波。雖然此次課程設(shè)計完成，但是也有不足之處。就是，當閉合開關(guān)當時，使 顯示清零后

11、，不能繼續(xù)顯示， 需要重新閉合再開啟才能顯示。 即不能連續(xù)測量頻 率，無法實現(xiàn)連續(xù)測頻，這是本次課程設(shè)計最不成功之處。六、性價比通過多次的選擇篩選元件， 綜合價錢與功能的實現(xiàn)， 認真分析考慮， 選出了 性價比高的元件來模擬這次電路，所選的元件有兩片 555定時器（ 555 施密特觸 發(fā)器、555多諧振蕩器），四片計數(shù)器74LS192，兩片8D觸發(fā)器74LS273，以及 三個數(shù)碼管LED。綜合價錢與功能，所選元件為比較理想的的選擇，不僅可以 實現(xiàn)對頻率的測量，還能夠節(jié)省成本，達到雙贏的效果。七、課設(shè)體會及合理化建議通過此次設(shè)計， 我們進一步加深了對數(shù)字電路知識的認識與理解， 掌握了數(shù) 字率計的設(shè)

12、計、 組裝與調(diào)試方法。 更加熟練的運用仿真軟件， 并學習了運用軟件 測試、調(diào)試、改進電路。培養(yǎng)了獨立思考、分析、解決問題的能力，并培養(yǎng)了我 們的動手能力。經(jīng)過這次的課程設(shè)計，通過對各種資料的查閱，我發(fā)現(xiàn)了自己動手的樂趣。 以前所學的知識只局限于課本之中， 而這次通過課程設(shè)計我體會到了， 只有大膽 的去實踐， 把理論和實踐相結(jié)合， 才能更好的掌握數(shù)電的知識， 并且通過本次的 課程設(shè)計，是我對數(shù)電的學習的興趣大大提升。本次設(shè)計是本人第一次運用數(shù)字電路。因而在許多方面都還不熟練 , 不如說 對一些元器件的功能還不完全了解， 不能熟練運用， 因而不能完全的一次性設(shè)計 好該電路。不過通過本次的課程設(shè)計我

13、學到了學多的知識，學會了 Multisim 的 一些基本使用方法， 培養(yǎng)了我們獨立思考問題解決問題的能力， 加深了我們對數(shù) 電、模電知識的理解，鞏固了我們的學習知識，有助于我們今后的學習。總之，在這次的課程設(shè)計過程中， 我收獲了很多， 即為我的以后學習設(shè)計有 很大的幫助，也為將來的人生之路做好了一個很好的鋪墊。參考文獻1 、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)，沈任元 .，機械工業(yè)出版社 .20102 、電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第四版），康華光高等教育出版社20063 、電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分（第四版），康華光高等教育出版社20064 、電子線路設(shè)計實驗測試（第四版），謝自美，高等教育出版社2009,35 、電子設(shè)計

14、指南，孫肖子，高等教育出版社 .2006,10、電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗一電子電路實驗設(shè)計仿真（第四版），陳大 欽，高 等教育出版社 . 20067 、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版），華成英，童詩白，高等教育出版社.20068 、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版），閻石，高等教育出版社.2006,59 、電子技術(shù)實驗與課程設(shè)計（第三版），畢滿清，機械工業(yè)出版社.200510 、電子線路 CAD 使用教程，潘永雄，沙河，西安電子科技大學出版社.2007附錄I總電路圖XSC2U1U8U9VCC5.0V54-8-DCDHEU6U5VCU374LS273N2QQQ QQQ Q Q1 2 3 4 5 6 7 8KQQQ QQQ QQ12345678DDDDDDDD12345678RKL LCCHEXU47413AB15 廠109CLRB UP c DOWN Gnd1511C91174LS192D3WloaeL14 QI IDCLR92A B C D,UP DOWN109-|UP .DOWN GND81554Q 2 qC92嚴3CLRQ, QIUP C DOWN GND874LS192D3VCC5.0VVCCRSTOlTDISR9THR124.8k$RICOND400GNDC4C2；10nFXSC4AExtABDD D DD D D D1 2 3 4 5 6 7 8