電子課程設(shè)計_簡易數(shù)字頻率計的設(shè)計

1、某某某某大學(xué)某某某某學(xué)院電子課程設(shè)計姓名張三學(xué)號 00000000000年級 XX級 專業(yè)電子信息工程題目 簡易數(shù)字頻率計的設(shè)計（含電源）ii指導(dǎo)老師至四上交時間 XXXX-6-1111【課題名稱】:數(shù)字頻率計設(shè)計目的 掌握數(shù)字頻率計的設(shè)計、組裝與調(diào)試方法。 了解頻率測量與周期測量的基本原理及減小誤差的方法。1. 設(shè)計內(nèi)容與要求 簡易數(shù)字頻率計的主要技術(shù)指標(biāo)：測量頻率范圍0000Hz9999Hz ;數(shù)字顯示位數(shù)4位數(shù)字顯示；頻率測量準(zhǔn)確度Afx/fx 0土5%;測量時間t<1.5s；被測信號幅度Uzm=5V （正弦波,方波, 三角波） 。 設(shè)計頻率計相應(yīng)的單元電路：可控制的計數(shù)、 鎖存、

2、 譯碼顯示系統(tǒng)； 設(shè)計頻率計的整機(jī)電路并畫出框圖和總電路圖。 組裝、調(diào)試單元電路和整機(jī)系統(tǒng)。 測試系統(tǒng)的性能指標(biāo)。 總結(jié)報告。2. 數(shù)字頻率計的基本原理 數(shù)字頻率計測頻的基本原理數(shù)字頻率計是直接用十進(jìn)制數(shù)字來顯示被測信號頻率的一種測量裝置。 它不僅可以測量正弦波， 方波， 三角波和類似脈沖信號的頻率， 而且還可以測量它們的周期。數(shù)字頻率計在測量其他物理量如轉(zhuǎn)速，振動頻率等方面獲得廣泛應(yīng)用。眾所周知，所謂“頻率” ，就是周期性信號在單位時間（ 1s ）內(nèi)變化的次數(shù)。若在一定時間間隔 T 內(nèi)測得這個周期性信號的重復(fù)變化次數(shù)N ，則其頻率可表示為f=N/T因此，數(shù)字頻率計測頻率時的原理框圖如下。 其

3、中脈沖形成電路的作用是：將 被測信號變成脈沖信號，其重復(fù)頻率等于被測頻率fxo時間基準(zhǔn)信號發(fā)生器提供標(biāo)準(zhǔn)的時間脈沖信號，若其周期為1s,則門控電路的輸出信號持續(xù)時間也準(zhǔn)確的等于1s。閘門電路由標(biāo)準(zhǔn)的秒信號進(jìn)行控制，當(dāng)秒信號來到時，閘門開通 被測脈沖信號通過閘門送到計數(shù)譯碼顯示電路。秒信號結(jié)束時閘門關(guān)閉，計數(shù)器停止計數(shù)。由于計數(shù)器計得的脈沖數(shù)N為在1s時間內(nèi)的累計數(shù)，所以被測信號 的頻率fx =N Hz 。脈沖形成電路閘門出路>計數(shù)譯碼顯示門控電路時基信號發(fā)生器電路組成如圖所示。 它是由兩位計數(shù)器、控制閘門、秒時基發(fā)生電路和被測信號輸入電路組成。工作原理 ：四位數(shù)字式計數(shù)器由四只十進(jìn)制加、

4、 減可逆計數(shù)集成電路CD40110 和四只數(shù)碼顯示管以及輸入電路組成。 CD40110 是一只集計數(shù)、譯碼、鎖存、驅(qū)動為一身的四合一的電路， 它即可以作加法計數(shù)， 又可以作減法計數(shù)。 它有一個電源正端VDD, 一個電源負(fù)端VSS,七個數(shù)碼筆段輸出ag, 一個加計數(shù)脈沖輸入端CP+, 一個減計數(shù)輸入端CP-, 一個清零端R, 一個進(jìn)位輸出端CO, 一個退位輸出端BO, 一個鎖存控制端LE,低電平時正常顯示，高電平時顯示被鎖定。它還有一個禁止控制端TE,高電平時禁止計數(shù)。四只計數(shù)器IC1、 IC2 串聯(lián)組成一個兩位數(shù)的十進(jìn)制計數(shù)器，與非門 D1 、D2組成計數(shù)脈沖輸入電路。當(dāng)被測信號從D2的輸入端

5、輸入后，經(jīng)D2、D1兩級反相和整形后加至計數(shù)器IC2 的加法計數(shù)輸入端CP+ ，通過計數(shù)器內(nèi)部的運算轉(zhuǎn)換， 將輸入的脈沖數(shù)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)數(shù)碼的顯示筆段， 通過數(shù)碼顯示管顯示出來，它的顯示范圍為19。當(dāng)輸入端輸入第十個脈沖時，IC2的數(shù)碼顯示管顯示為 0 ， 它的進(jìn)位輸出端CO 輸出一個進(jìn)位脈沖加至十位計數(shù)器IC1 的加計數(shù)脈沖輸入端CP+,十位計數(shù)器開始計數(shù)，范圍為19。這就是說該計數(shù)器的計數(shù)范圍為 9999 。計數(shù)脈沖輸入電路中的與非門 D2 ，是一個能夠控制信號是否能夠輸入計數(shù)電路的控制閘門。 當(dāng)它的一個輸入端為高電平時， 控制閘門被打開， 信號可以輸入；否則，信號不能被輸入。時基電路555與

6、R1、RP、R2、及100uF電容組成一個低頻多諧振蕩器，產(chǎn)生1Hz的秒時基脈沖，作為閘門控制信號。具振蕩頻率可按公式:f=1.443/(R1+RP+2R2)C1來確定。D3與IC5組成門控電路，在測量時，它的輸出端輸出時間為1秒的高電平加至控制閘門D2的輸入端，將其打開，使被測信號輸入。當(dāng)妙時基發(fā)生電 路IC4輸出第一個時基脈沖并通過 D3的CP端后，IC3的腳輸出高電平加至D2的腳將控制閘門打開，使電路進(jìn)入測量過程。1s后，當(dāng)IC4輸出第二個時基脈沖時，IC5的腳變?yōu)榈碗娖?，控制閘門被關(guān)閉，側(cè)量結(jié)束。數(shù)碼顯示管所顯示的數(shù)字即為被測信號的頻率。 在秒時基發(fā)生電路IC4輸出第三個脈沖時，電 路

7、保持間歇1s,讓測量人員看清顯示數(shù)。當(dāng)?shù)谒膫€脈沖輸出后，IC5的腳輸出 高電平并通過VD2加至計數(shù)器的復(fù)位端 R,使顯示器的顯示變?yōu)?000 ,為下一次側(cè)量作準(zhǔn)備。電源電路QW工科數(shù)字頻率計電路MuCD40110是雙時鐘的可逆計數(shù)譯碼/鎖存/驅(qū)動器電路(七段)譯碼的輸出級 每段可輸出25mA的驅(qū)動電流驅(qū)動七段共陰LED數(shù)碼管TE為計數(shù)允許端。LE 為鎖存使能端R為復(fù)位端，CLCP為加法計數(shù)時鐘輸入端，CLDOWN為減法計 數(shù)時鐘輸入端，CO為進(jìn)位輸出端。BO為錯位輸出端。顯示為起段輸出端。主要參數(shù)當(dāng)電源電壓分別為 5, 10, 15U時靜態(tài)電流側(cè)為5MA , 10MA , 15MA 輸出低電平

8、0, 05U輸出的高電平電壓為 4, 95U , 9, 95U , 14, 95U 時鐘上升下降時間無要求最高輸入時鐘頻率為 2, 5MHZ 3, 5MHZ。CD40110封裝形式及管腳的功能，雙列直插 16腳封裝管腳功能。(1) a (2)g (3)f (4)TD (5)R (6)LE CLOWN (8)U ss (9)CLUP (10)CD(11)BO (12)e (13)d (14)c (15)b(16)U dd真值表CLUPCLDOWNLETER計數(shù)顯示Tx000+1同計數(shù)器X000減1同計數(shù)器XX0/、父/、父Xx0X1全0變0XX00禁止保持TX00加1保持XT100減1保持CD4

9、017功能與用途：該電路是由5級約翰遜計數(shù)器和譯碼輸出組成，輸入端 包括時鐘輸入以時鐘禁止 CLINH ,復(fù)位端R, CLINH為低電平時計數(shù)器CL的 正邊緣翻轉(zhuǎn)加1 ,當(dāng)CL為高電平時計數(shù)器在CLINH的負(fù)邊沒翻轉(zhuǎn)加1R為高電 平時計數(shù)器全部清零，譯碼器輸出端平時為低電平，符合譯碼器條件為高電平，C是出出端當(dāng)譯碼器輸出為0-4時，Co為高電平，5-9時C0為低電平。主要用于10進(jìn)制數(shù)譯碼顯示分頻時序脈沖1/N計數(shù)器主要參數(shù)，當(dāng)電源電壓為5、10、15時靜態(tài)電流為5、10、15MA輸出高低電平電流為0.5、1.3、3.4MA時鐘上生、下降時間無要求最高輸入時鐘頻率為 2.5、5、5.5MHZ輸

10、入端電容為7.5PFCD4017裝封形式及管腳功能，雙列直插 16腳封裝，管腳功能' Q5Q1Q0Q2Q6Q7Q3Vss Q8Q4 (11)Q9Co (13)CLZINH (14)CL (15)R (16)VddCLCLINHR輸出T00n+110N+100n1T0n0X0nX10nXX1Q0測試結(jié)果:利用函數(shù)發(fā)生器輸出一組信號，數(shù)碼管顯示相應(yīng)結(jié)果。由此得出誤差Fx的值（Hz）數(shù)碼管顯示（Hz）誤差（&x）1008911.00%100089110.90%200020010.05%300028903.67%400039012.48 %500048852.30%600059101.50 %700067523.54%800076774.04%900086983.36%【元器件清單】元器件名稱數(shù)量ICEN5551CD40171CD40111CD401104二極管LED紅色1IN41482共陰七段數(shù)碼顯示管4電阻300 Q41kQ15.1K Q110k Q120k Q1100K Q4電容1032