課程設(shè)計(jì)報(bào)告數(shù)字頻率計(jì)數(shù)器

1、-. z1.課程設(shè)計(jì)的目的1掌握中、小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)與制作的方法。2進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生對(duì)數(shù)字電路的綜合應(yīng)用能力和設(shè)計(jì)能力。3熟悉并掌握WEB軟件。2.課程設(shè)計(jì)的指標(biāo)被測(cè)信號(hào)的頻率為：1Hz100KHz分兩頻段1Hz999Hz，1100KH用3位數(shù)碼管顯示測(cè)量數(shù)據(jù)測(cè)量誤差小于10%3.課程設(shè)計(jì)的原理3.1原理框圖計(jì)數(shù)器鎖存器譯碼器時(shí)鐘電路10進(jìn)制分頻器顯示器整形正弦波矩形波自檢控制電路閘門1s0.001s數(shù)字頻率計(jì)原理框圖3.2原理和模塊的工作原理晶振產(chǎn)生較高的標(biāo)準(zhǔn)頻率，經(jīng)分頻器后可獲得各種時(shí)基脈沖。被測(cè)頻率的輸入信號(hào)經(jīng)放大整形后變成矩形脈沖加到主控門的輸入端，如被測(cè)信號(hào)為方波，則放大整形可以不要

2、，將被測(cè)信號(hào)直接加到主控門的輸入端。時(shí)基信號(hào)的周期為T，進(jìn)入計(jì)數(shù)器的輸入脈沖數(shù)為N，則被測(cè)信號(hào)的頻率f=N/T，改變時(shí)基信號(hào)的周期T，即可得到不同的測(cè)頻圍。1.時(shí)基電路石英晶振即所謂石英晶體諧振器和石英晶體時(shí)鐘振蕩器的統(tǒng)稱。獲得較高精度的時(shí)鐘需求，采用了石英晶振電路。2.整形放大電路被測(cè)頻率的輸入信號(hào)經(jīng)放大整形后變成矩形脈沖加到主控門的輸入端，如被測(cè)信號(hào)為方波，則放大整形可以不要，將被測(cè)信號(hào)直接加到主控門的輸入端。3.10進(jìn)制分頻器分頻器具有延時(shí)作用，在多諧振蕩器電路中接入石英晶體，組成石英晶體多諧振蕩器。因?yàn)槭⒕w多振蕩器比555定時(shí)器接成的觸發(fā)器更為準(zhǔn)確。時(shí)間很短，所通過的脈沖波的個(gè)數(shù)很

3、少，誤差就相當(dāng)大。所以我們所要考慮的是如何沿長(zhǎng)時(shí)間，縮小頻率。因而考慮到了分頻計(jì)。分頻計(jì)的作用就是將石英晶體產(chǎn)生的脈沖波的時(shí)間延長(zhǎng)，這樣通過的脈沖波的個(gè)數(shù)就大大增多了。4.控制電路雙D觸發(fā)器控制電路，V1/1的任務(wù)是輸出閘門控制信號(hào)，以控制主控制門V2/2的開啟與關(guān)閉。當(dāng)給與非門V2/1輸入一個(gè)時(shí)基信號(hào)的下降沿時(shí)，門V2/1就輸出一個(gè)上升沿，則V1/1的Q1端就由低電平變?yōu)楦唠娖剑瑢⒅骺刂崎TV2/2開啟。允許被測(cè)信號(hào)通過該主控制門并送至計(jì)數(shù)器輸入端進(jìn)展計(jì)數(shù)。相隔一秒后，又給與非門V2/1輸入一個(gè)時(shí)基信號(hào)的下降沿，與非門V2/1輸出端又產(chǎn)生了一個(gè)上升沿，使V1/1的Q1端變?yōu)榈碗娖剑瑢⒅骺刂崎T關(guān)

4、閉，使計(jì)數(shù)器停頓計(jì)數(shù)，同時(shí)Q1非端產(chǎn)生一個(gè)上升沿，使V1/2翻轉(zhuǎn)成Q2=1，Q2非=0，由于Q2非=0，它立即封鎖與非門V2/1不再讓時(shí)基信號(hào)進(jìn)入V1/1，保證在顯示讀數(shù)的時(shí)間Q1端始終保持低電平，使計(jì)數(shù)器停頓計(jì)數(shù)。5.計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器由74160組成，具有計(jì)數(shù)作用。6.鎖存器和譯碼器鎖存器和譯碼器由4511構(gòu)成，CD4511是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰極 LED 數(shù)碼管顯示器的 BCD 碼七段碼譯碼器，特點(diǎn)如下：具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的CMOS電路能提供較大的拉電流。可直接驅(qū)動(dòng)LED顯示器。計(jì)數(shù)脈沖通過計(jì)數(shù)電路進(jìn)展有效的計(jì)數(shù)，按照設(shè)計(jì)要求每一秒種都必須對(duì)計(jì)數(shù)器清零一次，因?yàn)殡娐?/p>

5、實(shí)行秒更新，所以計(jì)數(shù)器到譯碼電路之間有鎖存電路，在計(jì)數(shù)器進(jìn)展計(jì)數(shù)的過程中對(duì)上一次的數(shù)據(jù)進(jìn)展鎖存顯示，這樣做不僅解決了數(shù)碼顯示的邏輯混亂，而且防止了數(shù)碼顯示的閃爍問題另外大多的譯碼器都帶有鎖存功能，但是他的鎖存方式根本上都是電平觸發(fā)，假設(shè)設(shè)計(jì)成電平觸發(fā)的話，勢(shì)必會(huì)增加電路的復(fù)雜度，還不如直接采用邊沿瑣存的單集成，所以不使用譯碼器中的鎖存電路。7.數(shù)碼管顯示器共陰極七段數(shù)碼管構(gòu)成顯示局部。4.設(shè)計(jì)的步驟和過程在WEB上按電路圖連好各部件，并對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)展分別調(diào)試，最后將所有模塊組裝，做最后調(diào)試。5.設(shè)計(jì)仿真運(yùn)行結(jié)果此數(shù)字頻率計(jì)數(shù)器由輸入整形電路、晶體振蕩器、分頻器及量程選擇開關(guān)、門控電路、邏輯控制

6、電路、閘門、計(jì)數(shù)譯碼顯示電路等組成。被測(cè)信號(hào)(以正弦波為例)通過放大、整形電路將其轉(zhuǎn)換成同頻率的脈沖信號(hào)，然后將它加到閘門的一個(gè)輸入端。閘門的另一個(gè)輸入信號(hào)是門控電路發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)脈沖，只有在門控電路輸出高電平時(shí)，閘門被翻開，被測(cè)量的脈沖通過閘門進(jìn)入到計(jì)數(shù)器進(jìn)展計(jì)數(shù)。門控電路輸出高電平的時(shí)間T是非常準(zhǔn)確的，它由一個(gè)高穩(wěn)定的石英振蕩器和一個(gè)多級(jí)分頻器及量程選擇開關(guān)共同決定。邏輯控制電路是控制計(jì)數(shù)器的工作順序的，使計(jì)數(shù)器按照一定的工作程序進(jìn)展有條理的工作(例如準(zhǔn)備計(jì)數(shù)顯示清零準(zhǔn)備下一次測(cè)量)。通過氣短數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)，可以測(cè)出脈沖的個(gè)數(shù)N，通過時(shí)基電路以及分頻電路可以得到在時(shí)間段T，被測(cè)信號(hào)發(fā)生的脈沖

7、個(gè)數(shù)N，從而可以通過計(jì)算得到脈沖頻率f1，被測(cè)信號(hào)的原頻率為f，得誤差W=(f1-f)/f.測(cè)的誤差小于10%。6.總結(jié)與心得在這實(shí)習(xí)的兩周中，我了解到了很多書本上未曾有過的東西。特別是和我同一組的龍波同學(xué)，在我們屢次陷入困境時(shí)找到了出路，從而使我們能輕松完成此次設(shè)計(jì)。數(shù)字頻率計(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.它的根本功能是測(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)間變化的物理量。我們?cè)诖舜螌?shí)習(xí)中，理論結(jié)合實(shí)際，提高和培養(yǎng)創(chuàng)新能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)，畢業(yè)設(shè)計(jì)，畢業(yè)后的工作打下根底。同時(shí)，結(jié)合實(shí)踐操作，可以表達(dá)現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)方法和理念，使電子課程設(shè)計(jì)在培養(yǎng)我們能力方面，得到比擬大的提高。7.課程設(shè)計(jì)的建議在設(shè)計(jì)過程中,我們會(huì)遇到很多問題,很多時(shí)候不得不翻閱大量資料，由于WEB軟件的局限性我們不得不重新進(jìn)展設(shè)計(jì)。不過在教師的正確指導(dǎo)下，我們還是很順利的完成了此次設(shè)計(jì)。8.附錄8.1電路圖8.2元件清單元件名稱規(guī)格及用途數(shù)量4093BT與非門施密特觸發(fā)器174160計(jì)數(shù)器34017BT分頻器64511BT顯示譯碼器+鎖存器+驅(qū)動(dòng)放大3BS201A用的是共陰極七段數(shù)碼管374132整形放大電路施密特1石英晶體HC-49/U_10MHZ1電阻10ohm1電阻4.99kohm1電容1