簡易數(shù)字頻率計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、簡易頻率計(jì)設(shè)計(jì)摘 要在數(shù)字電路中，數(shù)字頻率計(jì)屬于時(shí)序電路，它主要由具有記憶功能的觸發(fā)器構(gòu)成。在計(jì)算機(jī)及各種數(shù)字儀表中，都得到了廣泛的應(yīng)用。在CMOS電路系列產(chǎn)品中，數(shù)字頻率計(jì)是用量最大、品種很多的產(chǎn)品，是計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、音頻視頻等科研生產(chǎn)領(lǐng)域不可缺少的測量儀器，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，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，因此頻率的測量就顯得更為重要。測量頻率的方法有多種,其中電子計(jì)數(shù)器測量頻率具有精度高、使用方便、測量迅速，以及便于實(shí)現(xiàn)測量過程自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，是頻率測量的重要手段之一。常用的頻率測量方法有

2、測頻法、測周法、測周期/頻率法、F/V與A/D法。本文闡述了用測頻法構(gòu)成的數(shù)字頻率計(jì)關(guān)鍵字：時(shí)序控制頻率，數(shù)字頻率計(jì)，555電路 目 錄1 緒論11.1 課題描述11.2 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求11.3 基本工作原理及框圖12 相關(guān)芯片及硬件電路設(shè)計(jì)22.1 放大整形電路22.2 時(shí)基電路22.3 控制電路32.4 計(jì)數(shù)，鎖存，譯碼，顯示電路42.5 電路元件清單73 整體電路設(shè)計(jì)8總 結(jié)9參考文獻(xiàn)101 緒論1.1 課題描述頻率是周期信號(hào)每秒鐘內(nèi)所含的周期數(shù)值。輸入電路：由于輸入的信號(hào)可以是正弦波，方波。而后面的閘門或計(jì)數(shù)電路要求被測信號(hào)為矩形波，所以需要設(shè)計(jì)一個(gè)整形電路則在測量的時(shí)候，首先通過整形

3、電路將正弦波或者三角波轉(zhuǎn)化成矩形波。在整形之前由于不清楚被測信號(hào)的強(qiáng)弱的情況。所以在通過整形之前通過放大衰減處理。當(dāng)輸入信號(hào)電壓幅度較大時(shí)，通過輸入衰減電路將電壓幅度降低。當(dāng)輸入信號(hào)電壓幅度較小時(shí)，前級(jí)輸入衰減為零時(shí)若不能驅(qū)動(dòng)后面的整形電路，則調(diào)節(jié)輸入放大的增益，時(shí)被測信號(hào)得以放大。通過時(shí)基電路及控制電路 鎖存器 將最終頻率穩(wěn)定的顯示在數(shù)碼管上1。1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 1.頻率測量范圍：109999Hz； 2.輸入電壓幅度>300mV； 3.輸入信號(hào)波形：任意周期信號(hào)； 4.顯示位數(shù)：4 位； 5.電源： 220V 、 50Hz； 6對所設(shè)計(jì)電路進(jìn)行仿真分析。 7編寫設(shè)計(jì)報(bào)告，寫出設(shè)計(jì)

4、與制作的全過程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會(huì)。 1.3 基本工作原理及框圖建議頻率計(jì)電路框圖如圖1所示。圖1 簡易頻率計(jì)電路框圖2 相關(guān)芯片及硬件電路設(shè)計(jì)2.1 放大整形電路由二極管及電阻組成的幅度擴(kuò)展電路和555構(gòu)成的施密特觸發(fā)電路構(gòu)成整形電路如圖1圖1 放大整形電路二極管D1，D2及電阻R1，R2構(gòu)成信號(hào)幅度擴(kuò)展電路，當(dāng)輸入信號(hào)較小時(shí)，限幅器的二極管均截止，不起作用。用555構(gòu)成的施密特觸器作用是將輸入的周期性信號(hào)，如正弦波，三角波或其他呈周期性變化的波形變換成脈沖波形，其周期不變2。2.2 時(shí)基電路時(shí)基電路的作用是控制計(jì)數(shù)器的輸入脈沖8。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)（1s正脈沖）到來時(shí)，閘門開通，被

5、測信號(hào)通過閘門進(jìn)入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)；當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)脈沖結(jié)束時(shí)，閘門關(guān)閉，計(jì)數(shù)器無脈沖輸入。時(shí)基電路可以有555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器實(shí)現(xiàn)，如圖2。時(shí)間長度為0.25s。利用式t1=0.7(R1+R2）C；t2=0.7R2C計(jì)算參數(shù)，器件參數(shù)如圖2。圖2 時(shí)基電路2.3 控制電路控制電路可以由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路來構(gòu)成如圖3所示圖3 控制電路邏輯控制電路利用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)結(jié)束后產(chǎn)生的負(fù)跳變來產(chǎn)生鎖存信號(hào)，同時(shí)鎖存信號(hào)反向產(chǎn)生清零信號(hào)，鎖存信號(hào)的脈沖寬度由單穩(wěn)態(tài)電路本身的時(shí)間常數(shù)決定3。2.4 計(jì)數(shù)，鎖存，譯碼，顯示電路（1）同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器構(gòu)成，可以選擇同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS160、同步十進(jìn)制加法計(jì)

6、數(shù)器 74LS190或74LS192、雙BCD碼計(jì)數(shù)器CD4518等電路來實(shí)現(xiàn)7。本次實(shí)驗(yàn)采用了74LS160作為同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)部分電路（只畫其中兩個(gè)）如圖4所示圖4 計(jì)數(shù)電路(2)鎖存器可采用8D鎖存器74373或74LS273.本實(shí)驗(yàn)采用的是74LS273。鎖存器的作用是將計(jì)數(shù)器在1S結(jié)束時(shí)的計(jì)數(shù)值進(jìn)行鎖存，使顯示器上或得穩(wěn)定的測量值6。當(dāng)時(shí)鐘脈沖CP的正跳變來到時(shí)，鎖存器的輸出等于輸入，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，輸出不再改變4。其電路連接如圖5所示圖5鎖存器電路（3）譯碼器及數(shù)碼管譯碼器可采用共陰極顯示譯碼器74LS48或共陽極顯示譯碼器74LS4

7、7，由于本實(shí)驗(yàn)中采用的是74LS48 來實(shí)現(xiàn)的譯碼功能，并與四個(gè)數(shù)碼管相連5。其電路圖如圖6所示圖6數(shù)碼管電路2.5電路元件清單搶答器元件清單如表1所示。表1 元件清單名稱及標(biāo)號(hào)型號(hào)及大小封裝形式數(shù)量鎖存器74ls237DIP162個(gè)譯碼器74ls48DIP164個(gè)計(jì)數(shù)器74ls160DIP164個(gè)時(shí)基電路5551個(gè)時(shí)基電路AUDIO100N2個(gè)控制電路5551個(gè)控制電路10WATTOR221個(gè)控制電路AUDIO100N2個(gè)控制電路74061個(gè)整形電路5551個(gè)7段共陰數(shù)碼管4個(gè)放大電路10BQ1002個(gè)與門74081個(gè)3 整體電路設(shè)計(jì) 圖3-1整體電路總 結(jié) 這次實(shí)驗(yàn)主要是通過555定時(shí)器構(gòu)

8、成的施密特觸發(fā)器，多諧振蕩器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器分別構(gòu)成相應(yīng)的整形電路，時(shí)基電路，控制電路再加上同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160，用來穩(wěn)定存儲(chǔ)結(jié)果的鎖存器74LS273和由74LS48組成的譯碼器，以及用來顯示的數(shù)碼管來組成數(shù)字頻率的測量儀器。555是重要的器件 用它可以組成不同功能的功能器件。通過本次課程設(shè)計(jì)，加深了對邏輯電路的理解，提高了自己的動(dòng)手實(shí)踐能力，更加深刻的理解了555定時(shí)器的結(jié)構(gòu)與功能。與此同時(shí)熟悉并能夠運(yùn)用Proteus 7 Professional這個(gè)軟件來連接簡單的數(shù)字電路圖。通過此次課程設(shè)計(jì)，更加深刻的理解了實(shí)踐的內(nèi)涵，開始時(shí)只是盲目的在Proteus 7 Profession

9、al這個(gè)軟件上亂畫，忽略了動(dòng)手的意義，后來按老師說的將我們所做的課設(shè)的電路圖畫在紙上，感覺頭腦里清晰了很多。親自在紙上畫圖或許很難，但是這種方法真正能使我們清楚電路的結(jié)構(gòu)，從細(xì)節(jié)上找出我們所忽略的東西，電路的運(yùn)行操作是否正確更是一目了然。免去了在上機(jī)時(shí)不知道哪里錯(cuò)的盲目時(shí)間，使我們很快找出自己的毛病。 而且也更加領(lǐng)悟到了老師的作用，開始時(shí)因?yàn)?55定時(shí)器的功能不很了解，查了好多資料和書，才明白了它的作用。上課老師都仔細(xì)講過的東西，當(dāng)時(shí)沒由好好聽講，課下花了好多時(shí)間去看它。參考文獻(xiàn)1 路勇.電子電路實(shí)踐及仿真（第一版）M.北京：清華大學(xué)出版社，2004. 2 岳怡.數(shù)字電路與數(shù)字電子技術(shù)（第一版）M.西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2001. 3 楊素行模擬電子電路（第一版）M.北京：中央廣播電視大學(xué)出版社1993年4 孫肖子.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) （第一版）M. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2001.15 謝自美.電子線路