計(jì)數(shù)式數(shù)字頻率計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)（論文）題目： 計(jì)數(shù)式數(shù)字頻率計(jì)院（系）：電氣工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名：* 指導(dǎo)教師： 教師職稱： 起止時(shí)間：課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)院（系）：電氣工程學(xué)院 教研室：電子信息工程學(xué) 號(hào)*學(xué)生姓名*專業(yè)班級(jí)*課程設(shè)計(jì)（論文）題目計(jì)數(shù)式數(shù)字頻率計(jì)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù) 設(shè)計(jì)參數(shù)：·設(shè)計(jì)可控的計(jì)數(shù)器、寄存器、譯碼及顯示驅(qū)動(dòng)電路。·設(shè)計(jì)系統(tǒng)頂層電路。·進(jìn)行功能仿真和時(shí)序仿真。·對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，確認(rèn)每個(gè)模塊以及頂層模塊的仿真結(jié)果達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)要求：1 .分析設(shè)計(jì)要求，明確性能指標(biāo)。必須仔細(xì)分析課題要求、性能、指標(biāo)及應(yīng)用環(huán)

2、境等，廣開(kāi)思路，構(gòu)思出各種總體方案，繪制結(jié)構(gòu)框圖。2 .確定合理的總體方案。對(duì)各種方案進(jìn)行比較，以電路的先進(jìn)性、結(jié)構(gòu)的繁簡(jiǎn)、成本的高低及制作的難易等方面作綜合比較，并考慮器件的來(lái)源，敲定可行方案。3 .設(shè)計(jì)各單元電路?？傮w方案化整為零，分解成若干子系統(tǒng)或單元電路，逐個(gè)設(shè)計(jì)。4.組成系統(tǒng)。在一定幅面的圖紙上合理布局，通常是按信號(hào)的流向，采用左進(jìn)右出的規(guī)律擺放各電路，并標(biāo)出必要的說(shuō)明。指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī)成績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日目 錄第1章 課程設(shè)計(jì)意義與要求11.1 課程設(shè)計(jì)意義11.2 課程設(shè)計(jì)的預(yù)備知識(shí)11.3 課程設(shè)計(jì)要求及其技術(shù)指標(biāo)1第2章 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容12.1 數(shù)字顯示頻率計(jì)思

3、路12.2數(shù)字顯示頻率計(jì)原理2第3章 數(shù)字顯示頻率計(jì)各組成電路設(shè)計(jì)分析33.1顯示器，寄存器，譯碼器，計(jì)數(shù)器電路33.2時(shí)基電路，放大整形電路，邏輯控制電路43.3總體電路53.4使用的元器件53.5參考文獻(xiàn) 6 第4章 課程設(shè)計(jì)自我結(jié) .6 第1章 課程設(shè)計(jì)目的與要求1.1 課程設(shè)計(jì)意義數(shù)字顯示頻率計(jì)是一種用十進(jìn)制數(shù)字顯示被測(cè)信號(hào)頻率的數(shù)字測(cè)量?jī)x器.它的基本功能是測(cè)量正弦信號(hào).方波信號(hào),尖脈沖信號(hào)及其他各種單位時(shí)間內(nèi)變化的物理量.講述了數(shù)字頻率計(jì)的工作原理以及其各個(gè)組成部分，記述了我在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)各個(gè)部分的設(shè)計(jì)思路、對(duì)各部分電路設(shè)計(jì)方案的選擇、元器件的篩選、以及對(duì)它們的調(diào)試、對(duì)調(diào)試結(jié)果的

4、分析，到最后得到比較滿意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并且達(dá)到設(shè)計(jì)要求。1.2 課程設(shè)計(jì)的預(yù)備知識(shí)熟悉數(shù)字頻率計(jì)器的應(yīng)用原理 。1.3 課程設(shè)計(jì)要求及其技術(shù)指標(biāo)·設(shè)計(jì)可控的計(jì)數(shù)器、寄存器、譯碼及顯示驅(qū)動(dòng)電路。·設(shè)計(jì)系統(tǒng)頂層電路。·進(jìn)行功能仿真和時(shí)序仿真。·對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，確認(rèn)每個(gè)模塊以及頂層模塊的仿真結(jié)果達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)要求：1 .分析設(shè)計(jì)要求，明確性能指標(biāo)。必須仔細(xì)分析課題要求、性能、指標(biāo)及應(yīng)用環(huán)境等，廣開(kāi)思路，構(gòu)思出各種總體方案，繪制結(jié)構(gòu)框圖。2 .確定合理的總體方案。對(duì)各種方案進(jìn)行比較，以電路的先進(jìn)性、結(jié)構(gòu)的繁簡(jiǎn)、成本的高低及制作的難易等方面作綜合比較，并考

5、慮器件的來(lái)源，敲定可行方案。3 .設(shè)計(jì)各單元電路?？傮w方案化整為零，分解成若干子系統(tǒng)或單元電路，逐個(gè)設(shè)計(jì)。按課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書提供的課題，應(yīng)根據(jù)下一節(jié)給出的基本需求獨(dú)立完成幾個(gè)方面的設(shè)計(jì)，標(biāo)有“可選”的部分可根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)間的安排及工作量的大小適當(dāng)選擇。選用其他課題，可以組成設(shè)計(jì)小組，分模塊進(jìn)行。要求書寫詳細(xì)的設(shè)計(jì)說(shuō)明書，對(duì)復(fù)雜的電路原理進(jìn)行重點(diǎn)分析，應(yīng)畫出程序流程圖。在設(shè)計(jì)中，畫出每個(gè)電路的基本布局。認(rèn)真完成設(shè)計(jì)任務(wù)。 第2章 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容2.1 數(shù)字顯示頻率計(jì)思路對(duì)于所設(shè)計(jì)的數(shù)字頻率計(jì)由四部分組成：計(jì)數(shù)、寄存，譯碼、顯示電路。這四部分電路的互相配合，通過(guò)各部分的作用來(lái)完成計(jì)數(shù)的功能。2.2數(shù)字顯示

6、頻率計(jì)原理頻率計(jì)的基本原理是用一個(gè)頻率穩(wěn)定度高的頻率源作為基準(zhǔn)時(shí)鐘，對(duì)比測(cè)量其他信號(hào)的頻率。通常情況下計(jì)算每秒內(nèi)待測(cè)信號(hào)的脈沖個(gè)數(shù)，此時(shí)我們稱閘門時(shí)間為1秒。閘門時(shí)間也可以大于或小于一秒。閘門時(shí)間越長(zhǎng)，得到的頻率值就越準(zhǔn)確，但閘門時(shí)間越長(zhǎng)則沒(méi)測(cè)一次頻率的間隔就越長(zhǎng)。閘門時(shí)間越短，測(cè)的頻率值刷新就越快，但測(cè)得的頻率精度就受影響。本文。數(shù)字頻率計(jì)是用數(shù)字顯示被測(cè)信號(hào)頻率的儀器，被測(cè)信號(hào)可以是正弦波，方波或其它周期性變化的信號(hào)。如配以適當(dāng)?shù)膫鞲衅?，可以?duì)多種物理量進(jìn)行測(cè)試，比如機(jī)械振動(dòng)的頻率，轉(zhuǎn)速，聲音的頻率以及產(chǎn)品的計(jì)件等等。因此，數(shù)字頻率計(jì)是一種應(yīng)用很廣泛的儀器電子系統(tǒng)非常廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，到處

7、可見(jiàn)到處理離散信息的數(shù)字電路。數(shù)字電路制造工業(yè)的進(jìn)步，使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員能在更小的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更多的功能，從而提高系統(tǒng)可靠性和速度。集成電路的類型很多，從大的方面可以分為模擬電路和數(shù)字集成電路2大類。數(shù)字集成電路廣泛用于計(jì)算機(jī)、控制與測(cè)量系統(tǒng)，以及其它電子設(shè)備中。一般說(shuō)來(lái)，數(shù)字系統(tǒng)中運(yùn)行的電信號(hào)，其大小往往并不改變，但在實(shí)踐分布上卻有著嚴(yán)格的要求，這是數(shù)字電路的一個(gè)特點(diǎn)。數(shù)字集成電路作為電子技術(shù)最重要的基礎(chǔ)產(chǎn)品之一，已廣泛地深入到各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域由555 定時(shí)器,分級(jí)分頻系統(tǒng)及門控制電路得到具有固定寬度T的方波脈沖做門控制信號(hào),時(shí)間基準(zhǔn)T稱為閘門時(shí)間.寬度為T的方波脈沖控制閘門的一個(gè)輸入端B.被測(cè)信號(hào)

8、頻率為fx,周期Tx.到閘門另一輸入端A.當(dāng)門控制電路的信號(hào)到來(lái)后,閘門開(kāi)啟,周期為Tx的信號(hào)脈沖和周期為T的門控制信號(hào)結(jié)束時(shí)過(guò)閘門,于輸出端C 產(chǎn)生脈沖信號(hào)到計(jì)數(shù)器,計(jì)數(shù)器開(kāi)始工作,直到門控信號(hào)結(jié)束,閘門關(guān)閉.單穩(wěn)1的暫態(tài)送入鎖存器的使能端,鎖存器將計(jì)數(shù)結(jié)果鎖存,計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)并被單穩(wěn)2暫態(tài)清零. (簡(jiǎn)單地說(shuō)就是:在時(shí)基電路脈沖的上升沿到來(lái)時(shí)閘門開(kāi)啟,計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù),在同一脈沖的下降沿到來(lái)時(shí),閘門關(guān)閉,計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù).同時(shí),鎖存器產(chǎn)生一個(gè)鎖存信號(hào)輸送到鎖存器的使能端將結(jié)果鎖存,并把鎖存結(jié)果輸送到譯碼器來(lái)控制七段顯示器,這樣就可以得到被測(cè)信號(hào)的數(shù)字顯示的頻率.而在鎖存信號(hào)的下降沿到來(lái)時(shí)邏輯控制

9、電路產(chǎn)生一個(gè)清零信號(hào)將計(jì)數(shù)器清零,為下一次測(cè)量做準(zhǔn)備,實(shí)現(xiàn)了可重復(fù)使用,避免兩次測(cè)量結(jié)果相加使結(jié)果產(chǎn)生錯(cuò)誤.) 若T=1s,計(jì)數(shù)器顯示fx=N(T時(shí)間內(nèi)的通過(guò)閘門信號(hào)脈沖個(gè)數(shù)) 若T=0.1s,通過(guò)閘門脈沖個(gè)數(shù)位N時(shí),fx=10N,(閘門時(shí)間為0.1s時(shí)通過(guò)閘門的脈沖個(gè)數(shù)).也就是說(shuō),被測(cè)信號(hào)的頻率計(jì)算公式是fx=N/T.由此可見(jiàn),閘門時(shí)間決定量程,可以通過(guò)閘門時(shí)基選擇開(kāi)關(guān),選擇T大一些, 測(cè)量準(zhǔn)確度就高一些,T小一些,則測(cè)量準(zhǔn)確度就低.根據(jù)被測(cè)頻率選擇閘門時(shí)間來(lái)控制量程.被測(cè)信號(hào)頻率通過(guò)計(jì)數(shù)鎖存可直接從計(jì)數(shù)顯示器上讀出.因此,可得出數(shù)字頻率計(jì)的原理框圖如下: 譯 碼 顯 示 器III鎖 存

10、器 邏 輯 控 制 電 路 計(jì)數(shù)器VIVII閘門電路 放大電路 IIIIINIV 第3章 數(shù)字頻率計(jì)器各組成電路設(shè)計(jì)分析31 顯示器，計(jì)數(shù)器，鎖存器，譯碼器如下:譯碼顯示電路可由8段發(fā)光數(shù)碼顯示器BS201/202和輸出高電平有效的譯碼器74LS48組成。74LS48的內(nèi)部有升壓電阻，因此可以直接與顯示器相連接。為了使整數(shù)數(shù)值最前面的零不顯示，將數(shù)碼管顯示器最高位的脈沖消隱輸入 接地，并將高位的脈沖消隱輸出。 74L4874L4874L4874L4874LS27374LS27374LS9074LS9074LS9074LS90顯示器譯碼器鎖存器計(jì)數(shù)器3.2：時(shí)基電路： 555集成定時(shí)器是模擬功能

11、和數(shù)字邏輯功能相結(jié)合的一種雙極型中規(guī)模集成器件。外加電阻、電容可以組成性能穩(wěn)定而精確的多諧振蕩器、單穩(wěn)電路、施密特觸發(fā)器等，應(yīng)用十分廣泛。 555定時(shí)器的外引線排列圖和內(nèi)部原理框圖如圖所示，它是由上、下兩個(gè)電壓比較器、三個(gè)5k電阻、一個(gè)RS觸發(fā)器、一個(gè)放電三極管 T以及功率輸出級(jí)組成。比較器 C1的反相輸入端接到由三個(gè)5 k電阻組成的分壓網(wǎng)絡(luò)的2/3Vcc處（也稱控制電壓端），同相輸入端為閥值電壓輸入端。比較器C2的同相輸入端接到分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的1/3Vcc處，反相輸入端為觸發(fā)電壓輸入端，用來(lái)啟動(dòng)電路。兩個(gè)比較器的輸出端控制RS觸發(fā)器。RS觸發(fā)器設(shè)置有復(fù)位端，當(dāng)復(fù)位端處干低電平時(shí)，輸出為低電平。

12、控制電壓端是比較器C1的基準(zhǔn)電壓端，通過(guò)外接元件或電壓源可改變控制端的電壓值，即可改變比較器C1、C2的參考電壓。不用時(shí)可將它與地之間接一個(gè)O01F的電容，以防止干擾電壓引入。555的電源電壓范圍是+4.5+18V，輸出電流可達(dá)100200mA，555集成電路引腳排列圖555時(shí)基電路圖3.3 邏輯控制電路當(dāng)脈沖從A1端輸入可以產(chǎn)生鎖存信號(hào)和清零信號(hào)，當(dāng)手動(dòng)開(kāi)關(guān)按下時(shí)，計(jì)數(shù)器清零。其電路圖如下：3.4總體電路74L4874L4874L4874L4874LS27374LS27374LS9074LS9074LS9074LS90顯示器譯碼器鎖存器計(jì)數(shù)器、35使用的元件l 元件名稱l 規(guī)格及用途l 數(shù)量

13、74LS90N時(shí)基電路474LS90D計(jì)數(shù)器474LS273N鎖存器274LS47D譯碼器474LS121邏輯控制電路274LS00174LS084555定時(shí)器1蜂鳴器1七段顯示器4電容2電容1uF 、 0.01uF各1個(gè)電阻10k2電阻500 、 3.3k 、430各1個(gè)三輸入與門U16 、 AND313.6參考文獻(xiàn)（1）安德寧 趙廷瑞 編注. 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)技術(shù) .北京郵電學(xué)院出版社（2）高吉祥 主編 電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì) 電子工業(yè)出版社 2002.2（3）謝自美 主編 電子線路設(shè)計(jì).實(shí)驗(yàn).測(cè)試（第二版）華中科技大學(xué)出版社 2000.7（4）數(shù)字集成電路應(yīng)用300例，黃繼昌等

14、主編。，人民郵電出版社（5）第二屆全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽組委會(huì)編全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品選編（19941995）北京：北京理工大學(xué)出版社，1997（6）電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐，姚福安編著。山東科學(xué)技術(shù)出版社（7）電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分），康華光主編。第四版北京：高等教育出版社.（8）數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)，繩廣基編著。上海交通大學(xué)出版社， 1989（9）中國(guó)集成電路大全TTL集成電路，中國(guó)集成電路大全編寫委員會(huì)編。北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1985（10）電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) ，粱宗善 。華中理工大學(xué)出版社 .1995.1（11）電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)，高吉祥主編。電子工業(yè)出版社 2002.2（12） 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 高等教育出版社 2001.4(13) 盧結(jié)成.編電子電路實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用課題設(shè)計(jì)，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2002年(14) 付家才. 電子實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐 高等教育出版社 2001.1第4章 課程設(shè)計(jì)自我總結(jié)在整個(gè)課程設(shè)計(jì)完后，總的感覺(jué)是：有收獲。以前上課都是上一些最基本的東西而現(xiàn)在卻可以將以前學(xué)的東西作出有實(shí)際價(jià)值的東西。在這個(gè)過(guò)程中，我的確學(xué)得到很多在書本上學(xué)不到的東西，如：如何利用現(xiàn)有的元件組裝得到設(shè)計(jì)利用計(jì)算機(jī)來(lái)畫圖等等。但也遇到了不少的挫折，有時(shí)遇到了一個(gè)錯(cuò)誤怎么找也找不到