數(shù)電課程設計實驗報告

1、.數(shù)字電子技術基礎課程設計報告題目簡易數(shù)字頻率計姓名張順專業(yè)班級13 電子信息 工程 C132班指導教師郝海輝日期2015-7-1.目錄.簡易數(shù)字頻率計電路的設計一、設計任務與要求1. 設計簡易數(shù)字頻率計完成正弦波、 矩形波以及任意脈沖信號頻率的測量。 測頻范圍為 1999999Hz，分兩個頻段： 1 999Hz,1KHz999KHz。2. 用 LED數(shù)碼管，顯示十進制的測量結果，其結果為待測信號的頻率。二、元器件介紹1.十進制計數(shù)器74LS160，引腳圖如下：74LS160 的功能如下：輸入輸出CPLDCLREPETQ××0××全“ L”01×

2、;×預置數(shù)據(jù)1111計數(shù)×110×保持×11×0保持2 .74LS112.引腳圖如下：功能表如下：INPUTSOUTPUTS/PRE/CLRCLKJKQ/Q-LHXXXHLHLXXXLHLLXXXHHHHLLQ0/Q0HH HLHLHHLHLHHH HHTOGGLEHH?HXXQ0/Q0.3與門 7408引腳圖如下：功能表如下：4.定時器 555555 定時器是一種多用途的數(shù)字和模擬混合集成電路，利用它能極方便地構成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多謝振蕩器。由于使用方便靈活、方便，所以 555 定時器在波形的產(chǎn)生與變換、測量與控制、家用電器、電子

3、玩具等許多領域中都得到了應用。引腳圖如下：.內(nèi)部結構圖如下：555 功能表：5數(shù)碼管將計數(shù)器的輸出端接到數(shù)碼管上，通過數(shù)碼管顯示當前計數(shù)器上所計的數(shù)字，將計數(shù)器上輸出的最低端接到數(shù)碼管的最左端，這樣數(shù)碼管就能正常工作。由于 DCD_HEX_DIG_RED是十六進制數(shù)碼管， 所以用十進制計數(shù)器的數(shù)據(jù)由它顯示一般不會出錯，可以精確表示計數(shù)器當前的數(shù)據(jù)。.三設計原理及分析1.系統(tǒng)框圖2.總電路圖如下：.3. 單元電路圖：（1）、時諧信號電路圖由 555 構建多謝振蕩器，產(chǎn)生時鐘信號， 其時鐘信號為周期性的矩形波，然后接到施密特觸發(fā)器進行整形， 調(diào)節(jié)滑動電阻器，電容以及電阻，是時鐘信號的脈寬近似1ms

4、左右，然后讓它與待測信號進行比較，看在時鐘信號的脈寬中待測信號的個數(shù)，讓后通過計數(shù)器，數(shù)碼管顯示出來，我們通過變換就知道待測信號的頻率。該多諧振蕩起的輸出信號波形為：.（2）、待測信號進行處理的電路圖這里待測信號可以不通過信號發(fā)生器，由 555 構成的多謝振蕩器產(chǎn)生的信號，通過施密特觸發(fā)器進行整形， 形成固定的矩形待測信號，再將它與待測信號通過一個與門進行比較，看在時諧信號單位脈沖中待測信號出現(xiàn)的次數(shù)，通過計時器， 由數(shù)碼管顯示出來，從而我們就知道了待測信號的頻率。該待測信號處理后的波形：.（3）、由計數(shù)器構成的分頻電路圖：我們知道計數(shù)器可以當分頻器使用，通過時諧信號產(chǎn)生的信號通過這里的計數(shù)器

5、，分頻產(chǎn)生不同頻率的信號。在時間脈寬在1s 左右是我們可以測量待測信號的頻率范圍在1HZ 到1000HZ 左右；在時間脈沖在1ms 左右我們可以測量信號的頻率范圍在1KHZ到 1MHZ之間，使用分頻器是為了產(chǎn)生脈沖寬度近似為1s 左右的信號。（4）控制電路的電路圖：.這部分的控制電路由 74LS112 組成， 74LS112 是雙 JK 觸發(fā)器，它的作用是當下降沿到來的時候， 是時諧信號清零， 從而測量出在單過脈寬中待測信號的個數(shù)，在通過計數(shù)器，由數(shù)碼管顯示出來?？刂齐娐樊a(chǎn)生的信號波形為：（4）、輸出電路設計電路圖：.通過計數(shù)器計數(shù)， 在通過數(shù)碼管顯示出來我們就可以知道待測信號的頻率，由上面顯

6、示的數(shù)字經(jīng)過一定的轉換就可以得到精確的頻率。從而通過該電路就可以測量待測信號的頻率，從而制成了數(shù)字頻率計。四、設計中的問題及改進（ 1）控制電路的改進原電路圖中沒有控制電路，數(shù)碼管顯示出來的數(shù)字不穩(wěn)定，一直在變化， 最后在秦老師的指導下，我明白了如何用一個門電路，來實現(xiàn)控制。74LS112 是 JK 觸發(fā)器的集成塊， ，當J為低電平， K 為高電平， 這樣當下降沿到來就可以通過一個與門達到清零的目的。從而實現(xiàn)對對時諧信號的控制，進而使數(shù)碼管顯示穩(wěn)定的結果。下面是改進之前的電路圖：后來添加了一個74LS112 控制電路就解決了問題。.添加電路圖為：（ 2）分頻的問題由于要使脈寬達到1ms 和 1

7、s 的脈寬，所以必須使用到分頻器，在分頻電路中要合理地選擇輸出端和電容。電阻的值從而達到要求的頻率。從而完成對1HZ 到 1KHZ與 1KHZ到 1MHZ頻率的測量。分頻電路為達到要求頻率設計的如下：（ 3）頻率運算問題最終的頻率要根據(jù)數(shù)碼管顯示出來的數(shù)字和時諧信號的頻率轉化得出來，數(shù)碼管顯示出來的不一定時正確的，只有通過轉化才能得到正確的頻率。.五、總結1. 本次試驗充分運用到所學的知識，如 EDA（電子技術自動化）的仿真。在書本上逐個找到設計所需要的芯片，然后查閱資料熟悉它們的功能及每個引腳的作用。后來和同學交流學習通過了 EDA仿真。在此過程中，要熟練 EDA操作，了解每個芯片的引腳連接。 尤其要注意的是， 仿真過程中會遇到許多問題， 要學會用是書本上的理論知識完成對電路圖的檢測。2. 經(jīng)過本次設計， 我們受益非淺， 不僅使我們復習了數(shù)電的很多知識， 而且鍛煉了我們理論與實踐相結合的能力、 團隊協(xié)作能力。 這次課程設計不僅是對所學知識的復習鞏固，更是對將凌亂知