專業(yè)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)要求(梁清梅)(2)

1、電子信息工程專業(yè)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)研究報(bào)告數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師下發(fā)2.目的意義:了解數(shù)字頻率計(jì)測(cè)頻率與測(cè)周期的基本原理；掌握數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)與減小測(cè)量誤差的方法；綜合運(yùn)用模電和數(shù)電等學(xué)過(guò)的基本知識(shí)，了解理論設(shè)計(jì)的過(guò)程，提高個(gè)人的上網(wǎng)及翻閱相關(guān)書籍查找資料的能力，掌握小系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思路、方法。3.基本要求:測(cè)量信號(hào):方波；測(cè)量頻率范圍: 1Hz9999Hz ； 10Hz10KHz； 顯示方式: 4位十進(jìn)制數(shù)顯示；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；當(dāng)被測(cè)信號(hào)的頻率超出測(cè)量范圍時(shí),報(bào)警。 課程設(shè)計(jì)評(píng)

2、審表指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：成績(jī)： 簽字： 日期： 24目錄 1 設(shè)計(jì)任務(wù)要求.2 方案比較.3 單元電路設(shè)計(jì).  4 元件選擇（要求計(jì)算元件參數(shù)）.   5 整體電路（標(biāo)出原元件型號(hào)和參數(shù)、畫出必要波形圖）6 說(shuō)明電路工作原理. 7 困難問題及解決措施.8 總結(jié)與體會(huì).9 致謝.10參考文獻(xiàn). 1. 設(shè)計(jì)任務(wù)要求測(cè)量信號(hào):方波；測(cè)量頻率范圍: 1Hz9999Hz ； 10Hz10KHz； 顯示方式: 4位十進(jìn)制數(shù)顯示；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；當(dāng)被測(cè)信號(hào)的頻率超出測(cè)量范圍時(shí)

3、,報(bào)警。 設(shè)計(jì)硬件線路，用protel畫圖； 按單元電路詳細(xì)說(shuō)明硬件線路設(shè)計(jì)思路，元件參數(shù)，選取根據(jù)。附詳細(xì)的元件清單； 要求電源電路等附屬電路也要自行設(shè)計(jì)；總結(jié)設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)體會(huì)。 2. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與方案選擇2.1 設(shè)計(jì)要求（1） 要求用直接測(cè)量法測(cè)量輸入信號(hào)的頻率（2） 輸入信號(hào)的頻率為19999HZ2.2 設(shè)計(jì)原理及方案數(shù)字頻率計(jì)是直接用十進(jìn)制的數(shù)字來(lái)顯示被測(cè)信號(hào)頻率的一種測(cè)量裝置。它不僅可以測(cè)量正弦波、方波、三角波和尖脈沖信號(hào)的頻率 ，而且還可以測(cè)量它們的周期。所謂頻率就是在單位時(shí)間（1s）內(nèi)周期信號(hào)的變化次數(shù)。若在一定時(shí)間間隔T內(nèi)測(cè)得周期信號(hào)的重復(fù)變化次數(shù)為N，則其頻率為f=N/T（1

4、-1）據(jù)此，設(shè)計(jì)方案框圖如圖1所示：圖1 數(shù)字頻率計(jì)組成框圖圖中脈沖形成的電路的作用是將被測(cè)信號(hào)變成脈沖信號(hào)，其重復(fù)頻率等于被測(cè)信號(hào)的頻率f。時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器提供標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間脈沖信號(hào)，若其周期為1s，則們控電路的輸出信號(hào)持續(xù)時(shí)間亦準(zhǔn)確的等于1s。閘門電路由標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)進(jìn)行控制當(dāng)秒信號(hào)來(lái)到時(shí)，閘門開通，被測(cè)脈沖信號(hào)通過(guò)閘門送到計(jì)數(shù)器譯碼顯示電路。秒信號(hào)結(jié)束時(shí)閘門關(guān)閉，技計(jì)數(shù)器得的脈沖數(shù)N是在1秒時(shí)間內(nèi)的累計(jì)數(shù)，所以被測(cè)頻率f= N Hz。被測(cè)信號(hào)f經(jīng)整形電路變成計(jì)數(shù)器所要求的脈沖信號(hào)，其頻率與被測(cè)信號(hào)的頻率相同。時(shí)基電路提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)，其高電平持續(xù)時(shí)間t1=1 秒，當(dāng)l秒信號(hào)來(lái)到時(shí)，閘門開通

5、，被測(cè)脈沖信號(hào)通過(guò)閘門，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，直到l秒信號(hào)結(jié)束時(shí)閘門關(guān)閉，停止計(jì)數(shù)。若在閘門時(shí)間1s內(nèi)計(jì)數(shù)器計(jì)得的脈沖個(gè)數(shù)為N，則被測(cè)信號(hào)頻率f=NHz,如圖2（a）所示，即為數(shù)字頻率計(jì)的組成框圖。圖2（a） 數(shù)字頻率計(jì)的組成框圖圖2（b） 數(shù)字頻率計(jì)的工作時(shí)序波形邏輯控制單元的作用有兩個(gè)：其一，產(chǎn)生清零脈沖，使計(jì)數(shù)器每次從零開始計(jì)數(shù)；其二，產(chǎn)生所存信號(hào)，是顯示器上的數(shù)字穩(wěn)定不變。這些信號(hào)之間的時(shí)序關(guān)系如圖2（b）所示數(shù)字頻率計(jì)由脈沖形成電路、時(shí)基電路、閘門電路、計(jì)數(shù)鎖存和清零電路、譯碼顯示電路組成。2.3 數(shù)字頻率計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo)2.3.1 頻率準(zhǔn)確度:一般用相對(duì)誤差來(lái)表示，本文設(shè)計(jì)的頻率準(zhǔn)確度并

6、沒有要求。（1-2）即:2.3.2 頻率測(cè)量范圍:在輸入電壓符合規(guī)定要求值時(shí)，能夠正常進(jìn)行測(cè)量的頻率區(qū)間稱為頻率測(cè)量范圍。頻率測(cè)量范圍主要由放大整形電路的頻率響應(yīng)決定。本設(shè)計(jì)的頻率測(cè)量范圍為:1Hz9999Hz。2.3.3 數(shù)字顯示位數(shù):頻率計(jì)的數(shù)字顯示位數(shù)決定了頻率計(jì)的分辨率。位數(shù)越多，分辨率越高。本設(shè)計(jì)的顯示位數(shù)為:四位LED數(shù)碼管顯示。2.3.4 測(cè)量時(shí)間:頻率計(jì)完成一次測(cè)量所需要的時(shí)間，包括準(zhǔn)備、計(jì)數(shù)、鎖存和復(fù)位時(shí)間。本設(shè)計(jì)的一次測(cè)量時(shí)間大約為:1.25S。3. 單元電路的設(shè)計(jì)3.1.1 脈沖信號(hào)的形成電路脈沖信號(hào)形成電路的作用是將待測(cè)信號(hào)fx（如正弦波、三角波或者其他呈周期性變化的波

7、形）整形為計(jì)數(shù)器所要求的脈沖信號(hào)，其周期不變。將其他波形變換成脈沖波的電路有多種，如施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、比較器等。其中施密特觸發(fā)器的應(yīng)用較多。我在這里設(shè)計(jì)的電路形式是采用555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器，電路原理如圖3（a） 所示。 圖3（a） 脈沖信號(hào)形成電路圖中R7與R8的作用是將被測(cè)信號(hào)進(jìn)行電平移動(dòng)，因?yàn)?55構(gòu)成的施密特觸發(fā)器的上觸發(fā)電平UT+ =2/3Ucc，下觸發(fā)電平UT=1/3Ucc，如圖3（b）所示。圖3（b） 脈沖信號(hào)形成輸入信號(hào)的直流電平Uxo從C3左側(cè)輸入應(yīng)該滿足下列關(guān)系1/3Ucc<Uxo<2/3Ucc。輸入信號(hào)的幅度Uxm與直流電平Uxo和回差UT有

8、關(guān)，一般說(shuō)來(lái)，UT越小，對(duì)輸入信號(hào)的幅值Uxm要求越小，如果需要減小回差，可以在555的控制端CO接入一個(gè)正電壓。如果取+Ucc=+5V,回差UT=1.67V。對(duì)于圖4（b）所示的波形圖，若取Uxo=1/3Ucc+1/2UT=2.5V,則輸入信號(hào)幅度為 Uxm>1/2UT=0.83V.為使Uxo=2.5V，對(duì)于圖4（a）所示電路，則取R7=R8=10K。3.2 時(shí)基電路和閘門電路如圖2（a）所示，閘門電路是控制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，決定了被測(cè)信號(hào)的脈沖通過(guò)閘門進(jìn)入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)，其精度很大程度上決定了頻率計(jì)的頻率測(cè)測(cè)量精度。當(dāng)要求頻率測(cè)量精度高時(shí)，應(yīng)使用晶體振蕩器通過(guò)分頻獲

9、得。在此簡(jiǎn)單數(shù)字頻率計(jì)的中，時(shí)基信號(hào)采用由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器電路，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)（1s高電平）來(lái)到時(shí)，閘門開通，被測(cè)信號(hào)的脈沖通過(guò)閘門進(jìn)入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)；標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間脈沖結(jié)束時(shí)（為低電平），閘門關(guān)閉，計(jì)數(shù)器無(wú)時(shí)鐘脈沖輸入。例如，時(shí)基信號(hào)的作用時(shí)間為1s，閘門電路將打開1s，若在這段時(shí)間內(nèi)通過(guò)閘門電路的脈沖數(shù)目為1000個(gè)，則被測(cè)信號(hào)的頻率就是1000Hz。設(shè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)基為1s的脈沖是由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器電路產(chǎn)生的，由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩氣的周期計(jì)算公式為：周期計(jì)算公式： t=t1+t2=0.693（R1+2R2）C；占空比為： D= t2/ （t1+t2）= R2/（ R1+2R

10、2）<50%，t1為正方波的寬度，t2為負(fù)方波的寬度；若取振蕩器的頻率f0=1/ （t1+t2）=0.8HZ,則振蕩器的輸出波形如圖4（b）所示，其中t1=1s，t2=0.25s。圖4 （a） 標(biāo)準(zhǔn)脈沖產(chǎn)生的閘門電路圖4（b） 閘門電路各波形特點(diǎn)3.3 計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)器用4個(gè)74LS190同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器構(gòu)成。作用是對(duì)放大整形電路輸出的頻率信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并將輸出的數(shù)值輸入到鎖存器。如圖5所示。 圖5 計(jì)數(shù)電路圖 U14的INA接外來(lái)信號(hào)，U11、12、13、14的INB均接相應(yīng)的QA。U14的QD接U13的INA,U13的QD接U12的INA,U12的QD接U11的INA 。四個(gè)芯片的

11、R01、R02均接地，R91、R92連在一起接時(shí)基信號(hào)的反向信號(hào)。當(dāng)R91、R92同為高電平時(shí)，四位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器同時(shí)清零。當(dāng)R91。R92同為低電平時(shí)，四位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器正常計(jì)數(shù)。3.4 鎖存電路、譯碼電路和顯示電路 圖6 鎖存、譯碼、顯示電路鎖存器可選用2個(gè)8D鎖存器74LS273構(gòu)成。鎖存器的作用是將計(jì)數(shù)器在1s 結(jié)束時(shí)所計(jì)得的數(shù)進(jìn)行鎖存，使顯示器上能穩(wěn)定地顯示此時(shí)計(jì)數(shù)器的值。因?yàn)橛?jì)數(shù)器在一秒內(nèi)要計(jì)算成千個(gè)輸入脈沖，若不加鎖存器，顯示器上的數(shù)字將隨機(jī)數(shù)器的輸出變化而變化，不便于讀數(shù)。當(dāng)時(shí)鐘脈沖CP的上升沿到來(lái)時(shí)，鎖存器的輸出等于輸入，即Q=D。從而將4個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器即個(gè)位、十位、百位、千位的

12、輸出值送到鎖存器的輸出端。正脈沖結(jié)束后，無(wú)論輸入端D為何值，輸出端Q的狀態(tài)仍然保持原來(lái)的狀態(tài)。譯碼器采用4個(gè)74LS48共陰極顯示譯碼器構(gòu)成。譯碼/驅(qū)動(dòng)器74LS48的作用是將輸入的高低電平信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)碼管需要的高低電平信號(hào)，并控制數(shù)碼燈的亮滅。具體連接方式見圖6。4 所用原件及其說(shuō)明本次設(shè)計(jì)選用的器件有74LS90，74LS48，74LS273，555定時(shí)電路，數(shù)碼管，共陰極七段LED數(shù)碼管74LS48等，下面為大家介紹主要器件在這次頻率計(jì)數(shù)器的應(yīng)用及原理。4.1 555定時(shí)器555集成電路開始是作定時(shí)器應(yīng)用的，所以叫做555定時(shí)器或555時(shí)基電路。但后來(lái)經(jīng)過(guò)開發(fā)，它除了作定時(shí)延時(shí)控制外，還

13、可用于調(diào)光、調(diào)溫、調(diào)壓、調(diào)速等多種控制及計(jì)量檢測(cè)。此外，還可以組成脈沖振蕩、單穩(wěn)、雙穩(wěn)和脈沖調(diào)制電路，用于交流信號(hào)源、電源變換、頻率變換、脈沖調(diào)制等。由于它工作可靠、使用方便、價(jià)格低廉，目前被廣泛用于各種電子產(chǎn)品中，555集成電路內(nèi)部有幾十個(gè)元器件，有分壓器、比較器、基本R-S觸發(fā)器、放電管以及緩沖器等，電路比較復(fù)雜，是模擬電路和數(shù)字電路的混合體，如圖12所示。圖12 555集成電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)555集成電路是8腳封裝，雙列直插型，如圖13 (A)所示，按輸入輸出的排列可看成如圖13 (B)所示。其中6腳稱閾值端(TH)，是上比較器的輸入；2腳稱觸發(fā)端(TR)，是下比較器的輸入；3腳是輸出端(Vo

14、)，它有O和1兩種狀態(tài)，由輸入端所加的電平?jīng)Q定；7腳是放電端(DIS)，它是內(nèi)部放電管的輸出，有懸空和接地兩種狀態(tài)，也是由輸入端的狀態(tài)決定；4腳是復(fù)位端(MR)，加上低電平時(shí)可使輸出為低電平；5腳是控制電壓端(Vc),可用它改變上下觸發(fā)電平值；8腳是電源端，1腳是地端。圖13 555定時(shí)器4.1.1 555構(gòu)成的施密特觸發(fā)器圖14 555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器4UI 再增大時(shí)，對(duì)電路的輸出狀態(tài)沒有影響。（a） 上升過(guò)程（b）下降過(guò)程4.1.2 555構(gòu)成的多諧振蕩器 由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖15所示，其工作波形見圖4（b）所示。接通電源后，電源VDD通過(guò)R1和R2對(duì)電容C充電，當(dāng)U

15、c2C，由電容C放電時(shí)間決定；TH=0.7(R1+R2)C，由電容C充電時(shí)間決定，脈沖周期TTH+TL。圖15 555構(gòu)成多諧振蕩器 上面僅討論了由555定時(shí)器在本次數(shù)字頻率計(jì)課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及原理。實(shí)際上，由于555定時(shí)器靈敏度高，功能靈活，因而在電子電路中獲得廣泛應(yīng)用。4.2 74LS273鎖存器74LS273作為一種帶清除端的觸發(fā)器,在電路中的主要作用是將計(jì)數(shù)器在1s結(jié)束時(shí)所計(jì)的數(shù)進(jìn)行鎖存,使顯示器上能穩(wěn)定地顯示此時(shí)計(jì)數(shù)器的值。由74LS273的功能表(表2)可知,當(dāng)時(shí)鐘脈沖CP的正跳變來(lái)到時(shí),鎖存器的輸出等于輸入,即Q=D。從而將計(jì)數(shù)器的輸出值送到鎖存器的輸出端,正脈沖結(jié)束后,無(wú)論D為

16、何值,輸出端Q的狀態(tài)仍保持原來(lái)的狀態(tài)Qn不變,所以在計(jì)數(shù)期間內(nèi),計(jì)數(shù)器的輸出不會(huì)送到譯碼顯示器.其引腳功能如圖16所示。表2 74LS273功能表輸入輸出Q清除時(shí)鐘DLXXLHHHHLLHLXQ0注:Q0=穩(wěn)態(tài)輸入條件建立之前Q的電平圖16 74LS273引腳圖4.3 74LS90計(jì)數(shù)器 集成十進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器的型號(hào)有：74LS90、74196、74S196，74LS196、74290、74LS290等，它們都是按照8421BCD碼進(jìn)行加法計(jì)數(shù)的電路（如圖17），本設(shè)計(jì)采用的是74LS90計(jì)數(shù)器。圖17 8421BCD碼加法計(jì)數(shù)狀態(tài)圖74LS90是TTL系列的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其內(nèi)部由四個(gè)主從觸發(fā)器

17、和一些附加門電路組成，以提供一個(gè)2分頻計(jì)數(shù)器和一個(gè)三級(jí)的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。其引腳排列如圖7所示；邏輯功能示意圖如圖18所示。圖18 74LS90的引出端排列圖此芯片有門控置“0”輸入端及還有門控置“9”輸入端。為了使用其最大計(jì)數(shù)長(zhǎng)度，須將Q0輸出端連到B輸入端。計(jì)數(shù)輸入脈沖加到輸入端A上，則輸出為BCD計(jì)數(shù)（見表3）。若把Q3連接到輸入端A上，輸出則為二五混合進(jìn)制（見表4）。這時(shí)輸入脈沖加在B端，在Q0的輸出上可以得到一個(gè)十分頻的方波。74LS90 復(fù)位/計(jì)數(shù)功能表（見表5）。圖19 74LS90的邏輯功能示意圖表3 BCD 計(jì)數(shù)時(shí)序 表4 二五混合進(jìn)制由于本次課程設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)為1Hz9999H

18、z，因此就要求四個(gè)計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)，圖20是由74LS90 利用輸出Q3控制高一位的CP 端構(gòu)成的加計(jì)數(shù)級(jí)聯(lián)圖。表5 74LS90 復(fù)位計(jì)數(shù)功能表 圖20 異步計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)方案 4.4 數(shù)碼譯碼顯示器4.4.1 七段譯碼管一個(gè)LED數(shù)碼管可用來(lái)顯示一位09十進(jìn)制數(shù)和一個(gè)小數(shù)點(diǎn)。小型數(shù)碼管（0.5寸和0.36寸）每段發(fā)光二極管的正向壓降，隨顯示光（通常為紅、綠、黃、橙色）的顏色不同略有差別，通常約為22.5V，每個(gè)發(fā)光二極管的點(diǎn)亮電流在510mA。LED數(shù)碼管要顯示BCD碼所表示的十進(jìn)制數(shù)字就需要有一個(gè)專門的譯碼器，該譯碼器不但要完成譯碼功能，還要有相當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)能力。LED數(shù)碼管是目前最常用的數(shù)字顯示器，

19、按連接方式不同，七段顯示數(shù)碼管分為共陰極和共陽(yáng)極兩種。圖21 (a)、(b)為共陰管和共陽(yáng)管的電路，(c)為兩種不同出線形式的引出腳功能圖。(d) 為7段LED顯示器顯示的字形。 圖21(a) 共陰連接（“1”電平驅(qū)動(dòng)） 圖21(b) 共陽(yáng)連接（“0”電平驅(qū)動(dòng)）圖21(c) 符號(hào)及引腳功能圖21(d) 7段LED顯示器的字形4.4.2 BCD 碼七段譯碼驅(qū)動(dòng)器此類譯碼器型號(hào)有74LS47（共陽(yáng)），74LS48（共陰），CC4511（共陰）等，本設(shè)計(jì)采用74LS48 BCD碼七段譯碼/驅(qū)動(dòng)器，并驅(qū)動(dòng)共陰極LED數(shù)碼管。圖22為74LS48引腳排列圖；圖23為74LS48 內(nèi)部功能原理圖。 圖22

20、 74LS48引腳排列圖圖23 74LS48的內(nèi)部功能原理圖其中：1、2、6、7 BCD 碼輸入端；a 、b 、c 、d 、e 、f 、g 譯碼輸出端，輸出“1”有效，用來(lái)驅(qū)動(dòng)共陰極LED 數(shù)碼管。16腳為電源端，接5V電源。三個(gè)控制輸入端、都是低電平有效。其中：是輸入輸出共用一個(gè)端口，只有輸入4位數(shù)據(jù)為0時(shí)，并且=0時(shí)，該端口為輸出狀態(tài)，輸出為低電平。功能見表6。表6 74LS48功能表三個(gè)控制輸入端、各自的功能如下： -燈測(cè)試輸入端，用來(lái)檢查數(shù)碼管七段是否都能正常工作。當(dāng)=0且=1時(shí)，不管其他輸入狀態(tài)如何，a-g均輸出有效的邏輯“1”，數(shù)碼管七段均應(yīng)點(diǎn)亮。當(dāng)=1時(shí)，譯碼器方可進(jìn)行譯碼工作。

21、 -滅零輸入端，可用來(lái)熄滅無(wú)意義的“0”顯示，如整數(shù)前的“0” 和小數(shù)點(diǎn)后的“0”。 -熄滅輸入端/滅零輸出端。當(dāng)=0時(shí)，不管其他輸入狀態(tài)如何，數(shù)碼管七段均熄滅。當(dāng)=1時(shí)，譯碼器正常工作。當(dāng)輸入數(shù)據(jù)DCBA=0000時(shí)，滅“0”端=0時(shí)，為滅0狀態(tài)，變?yōu)檩敵龆?，輸出為低電平。同時(shí)由于74LS48內(nèi)部有升壓電阻而無(wú)需外部電阻。5. 整體電路的設(shè)計(jì)5.1 總電路分析如圖7所示，被測(cè)信號(hào)（三角波、正弦波、方波）輸入由555定時(shí)器組成的施密特觸發(fā)器整形成與輸入信號(hào)同頻率的矩形脈沖。將該脈沖輸入由74LS90組成的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器用作時(shí)鐘信號(hào)。另一片555定時(shí)器接成的多諧振蕩器輸出的高電平時(shí)間為1S，低電平

22、時(shí)間為0.25S的矩形脈沖信號(hào)通過(guò)閘門，再通過(guò)74LS04反向后，輸給74LS273，做鎖存的時(shí)鐘信號(hào)，同時(shí)輸給計(jì)數(shù)器74LS90的R01、R02控制計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)和清零。當(dāng)取反后的時(shí)基信號(hào)來(lái)個(gè)上升沿時(shí)，鎖存器鎖存0000。高電平階段計(jì)數(shù)器清零，鎖存器一直顯示0000不變。低電平時(shí)，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，鎖存器清零。當(dāng)再來(lái)個(gè)上升沿時(shí)鎖存器鎖存剛才1S內(nèi)計(jì)數(shù)器所計(jì)的數(shù)據(jù)，高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器清零，鎖存器數(shù)據(jù)保持不變。低電平時(shí)，鎖存器清零，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。如此循環(huán)工作。若在閘門時(shí)間1s內(nèi)計(jì)數(shù)器計(jì)得的脈沖個(gè)數(shù)為N，則被測(cè)信號(hào)頻率為f=NHz。本電路可實(shí)現(xiàn)直接測(cè)量輸入信號(hào)的頻率，輸入的頻率范圍19999HZ。5.2

23、總電路圖在上述子模塊電路的基礎(chǔ)上，畫出整個(gè)電路的總電路圖。如圖7所示：圖7 整體電路圖6 電路的調(diào)測(cè)與分析6.2 計(jì)數(shù)電路的調(diào)測(cè)圖8 計(jì)數(shù)電路調(diào)測(cè)如圖8所示，連接好電路。開始仿真，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器可從1計(jì)數(shù)到9999。6.3 計(jì)數(shù)、顯示電路的調(diào)測(cè) 如圖9所示，連接好電路后。開始仿真，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，并將相應(yīng)的計(jì)的數(shù)通過(guò)74LS48芯片譯碼給七段譯碼顯示器進(jìn)行顯示所計(jì)的數(shù)。6.4 調(diào)試電路的注意事項(xiàng)在通電調(diào)試前，一定要認(rèn)真檢查電路是否有錯(cuò)接、漏接等。因此要用萬(wàn)用表歐姆檔，測(cè)量芯片各引腳和各個(gè)元器件之間的連接是否正常，測(cè)量各個(gè)元器件之間的連接是否正常。用電壓表把各個(gè)芯片所用的電壓調(diào)整到規(guī)定的

24、數(shù)值。檢查各個(gè)芯片的接地是否連接牢固。檢查無(wú)誤，方可通電調(diào)試。6.5 測(cè)試數(shù)據(jù)與理論的對(duì)比如圖7連接好電路，輸入不同頻率的被測(cè)信號(hào)，測(cè)其頻率。測(cè)試結(jié)果如表1所示。 由表1可知，所測(cè)頻率的誤差在允許的范圍。即在誤差允許的范圍內(nèi)，所進(jìn)行設(shè)計(jì)的電路是符合任務(wù)書要求的。這次課程設(shè)計(jì)是正確可行的。圖9 計(jì)數(shù)、顯示電路調(diào)測(cè)表1 結(jié)果fx的值（Hz）數(shù)碼管顯示（Hz） 誤差（fx）10910.00%50484.00%100937.00%5005183.60%10009752.50 %200021105.50%600062143.57 %700069021.40%800081892.36%900092202.

25、44%6.6 電路的改進(jìn)如圖10所示芯片CD40110-十進(jìn)制加減計(jì)數(shù)器/鎖存/七段簡(jiǎn)要說(shuō)明： 40110為十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器/鎖存器/譯碼器/驅(qū)動(dòng)器，具有加減計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器狀態(tài)鎖存，七段顯示譯碼輸出等功能。 40110有 2個(gè)計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端CPU和 CPD分別用作加計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入和減計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入。由于電路內(nèi)部有一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)預(yù)處理邏輯，因此當(dāng)一個(gè)時(shí)鐘輸入端計(jì)數(shù)工作時(shí)，另一個(gè)時(shí)鐘輸入端可以是任意狀態(tài)。 40110的進(jìn)位輸出 CO和借位輸出 BO一般為高電平，當(dāng)計(jì)數(shù)器從09時(shí)，BO輸出負(fù)脈沖；從90時(shí) CO輸出負(fù)脈沖。在多片級(jí)聯(lián)時(shí)，只需要將CO和 BO分別接至下級(jí) 40110的 CPU和 CPD端，就可

26、組成多位計(jì)數(shù)器。 引出端符號(hào)： BO 皆為輸出端圖11 CD40110芯片CO 進(jìn)位輸出端 CPD 減計(jì)數(shù)器時(shí)鐘輸入端CPU 加計(jì)數(shù)器時(shí)鐘輸入端 CR 清除端 /CT 計(jì)數(shù)允許端 /LE 鎖存器預(yù)置端 VDD 正電源 Vss 地 Ya6g 鎖存譯碼輸出端 推薦工作條件： CD40110可功能強(qiáng)大，可簡(jiǎn)化電路。做實(shí)物時(shí)，運(yùn)用的是此方案。8 總結(jié)與體會(huì)這次課程設(shè)計(jì)對(duì)我個(gè)人而言，確實(shí)是一項(xiàng)艱巨而富有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。剛開始拿到這個(gè)題目，我頭都是大的，摸不清頭腦，不知道怎樣下手去做。不過(guò)第二天，我就開始大量查資料。從網(wǎng)上百度，去圖書館借相應(yīng)的書籍。后來(lái)終于在查閱大量網(wǎng)絡(luò)和圖書資料后構(gòu)出了自己的原理圖。并用

27、Multisim 11進(jìn)行了仿真。在為期兩周的課程設(shè)計(jì)期間，我投入了自己的熱情和精力，從開始設(shè)計(jì)電路圖，選擇元器件，到使用Multisim 11仿真電路等等。在共同做實(shí)物的過(guò)程中出現(xiàn)了不少的問題，我們組的成員沒有氣餒，沒有退縮，積極向老師和同學(xué)請(qǐng)教，并且一遍又一遍的重復(fù)實(shí)踐，直到得到我們組所期望的結(jié)果。事實(shí)也證明我們組的努力沒有白費(fèi)，認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度給我們帶來(lái)了成功的喜悅！我們組在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)出的電路能夠滿足任務(wù)書上的兩個(gè)設(shè)計(jì)要求。并且實(shí)現(xiàn)了對(duì)被測(cè)信號(hào)的整形和測(cè)頻率后的清零功能。 這短短兩周的課程設(shè)計(jì)，我感覺到自己在課本上學(xué)到的理論知識(shí)和實(shí)踐仍有一定的差距。這次課程設(shè)計(jì)其實(shí)是對(duì)我是一次檢驗(yàn)，通過(guò)它的檢驗(yàn)，我明白了以前所學(xué)過(guò)的只是書本上的一些理論基礎(chǔ)知識(shí)，缺乏實(shí)踐應(yīng)用這一環(huán)節(jié)。我在具體電路的設(shè)計(jì)中，理論和實(shí)踐方面的聯(lián)系有很多欠缺的地方，比如說(shuō)對(duì)某些芯片的一些功能端缺乏足夠深入的了解，不能將其運(yùn)用的自如。在焊接板子時(shí)，在板子上布局方面剛開始時(shí)沒有考慮合理，把線跳得很規(guī)律。但在最后，我們組均把這些遇到的問題一一克服了。我通過(guò)查資料知道，數(shù)字頻率計(jì)關(guān)鍵的地方就是計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)、鎖存器鎖存、以及譯碼器譯碼、顯示器顯示。弄懂這些后，再弄明白在實(shí)際的電路搭接過(guò)程中各個(gè)芯片的各管腳功能端的連接，電