數(shù)字頻率計設計報告

-.z課程設計〔綜合實驗〕報告〔2014—2015年度第一學期〕名稱:數(shù)字電路課程設計題目：數(shù)字頻率計院系：電氣與電子工程學院班級：電氣1210**：1121181028學生：翟華陽指導教師：月喬設計周數(shù)：1周成績：日期：2015年1月22日前言頻率計又稱為頻率計數(shù)器，是一種專門對被測信號頻率進展測量的電子測量儀器。其最根本的工作原理為：當被測信號在特定時間段T的周期個數(shù)為N時，則被測信號的頻率f=N/T。頻率計主要由四個局部構成：時基〔T〕電路、輸入電路、計數(shù)顯示電路以及控制電路。在一個測量周期過程中，被測周期信號在輸入電路中經過放大、整形、微分操作之后形成特定周期的窄脈沖，送到主門的一個輸入端。主門的另外一個輸入端為時基電路產生電路產生的閘門脈沖。在閘門脈沖開啟主門的期間，特定周期的窄脈沖才能通過主門，從而進入計數(shù)器進展計數(shù)，計數(shù)器的顯示電路則用來顯示被測信號的頻率值，部控制電路則用來完成各種測量功能之間的切換并實現(xiàn)測量設置。在傳統(tǒng)的電子測量儀器中，示波器在進展頻率測量時測量精度較低，誤差較大。頻譜儀可以準確的測量頻率并顯示被測信號的頻譜，但測量速度較慢，無法實時快速的跟蹤捕捉到被測信號頻率的變化。正是由于頻率計能夠快速準確的捕捉到被測信號頻率的變化，因此，頻率計擁有非常廣泛的應用圍。在傳統(tǒng)的生產制造企業(yè)中，頻率計被廣泛的應用在產線的生產測試中。頻率計能夠快速的捕捉到晶體振蕩器輸出頻率的變化，用戶通過使用頻率計能夠迅速的發(fā)現(xiàn)有故障的晶振產品，確保產品質量。在計量實驗室中，頻率計被用來對各種電子測量設備的本地振蕩器進展校準。在無線通訊測試中，頻率計既可以被用來對無線通訊基站的主時鐘進展校準，還可以被用來對無線電臺的跳頻信號和頻率調制信號進展分析。常用的頻率測量方法有測頻法、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成的數(shù)字頻率計。設計任務與要求利用555定時器設計秒時間基準發(fā)生器。利用組合邏輯電路對輸入信號進展放大整形。通過四個十進制計數(shù)/鎖存7段譯碼驅動器CD40110計數(shù)并顯示0~9999Hz信號的頻率，并能通過增加CD40110對更高頻率的信號進展計數(shù)顯示。設計方案與容(1)秒時間基準發(fā)生器利用555定時器組成多諧振蕩器。根據(jù)振蕩頻率公式f=1.443/〔R1+2R2〕C，取C=100uF。設高脈沖持續(xù)時間1s，低脈沖持續(xù)時間0.5s，解得R2=7.0kΩ，R1=7.0kΩ,故可變電阻調到2kΩ處，構成基準發(fā)生器如下?！?〕輸入信號放大整形電路放大整形電路包括衰減器、跟隨器、放大器和施密特觸發(fā)器，他將正弦波輸入信號V1整形成同頻率方波V0。衰減器由分壓器構成，測試信號首先通過衰減開關選擇衰減倍率，幅值過大的被測信號經分壓器分壓，送入后級放大系統(tǒng)以免波形失真。由運算放大器構成的設計跟隨器起阻抗變換的作用，使輸入阻抗變大，由運算放大器構成的同相放大器的的放大倍數(shù)為〔Rf=R1〕/R1，改變R1的大小可以改變放大倍數(shù)。系統(tǒng)的整形電路由施密特觸發(fā)器組成，整形后的方波送到后的方波到閘門以便計數(shù)。放大電路由3DG100和電阻電容組成，目的是將一定頻率的周期信號進展放大。整形電路由555定時器構成施密特觸發(fā)器，對放大器的輸出信號進展整形，使之成為矩形脈沖信號。閘門電路閘門電路由與非門組成，該電路有兩個輸入端和一個輸出端，輸入端的一端接門控信號，另一端接整形后的被測方波信號。閘門是否開通受門控信號的控制，當門控信號為高電平是，閘門開啟，而門控信號為低電平時，閘門關閉。顯然，只有在閘門開啟的時間，被測信號才能通過閘門進入計數(shù)器，計數(shù)器計數(shù)時間就是閘門開啟時間?？梢?，門控信號的寬度一定時，閘門的輸出值正比于被測信號的頻率，計數(shù)顯示系統(tǒng)再把閘門的輸出結果顯示出來，就可以得到被測信號的頻率。計數(shù)鎖存顯示電路計數(shù)鎖存顯示電路由計數(shù)器、鎖存器和顯示器組成。計數(shù)器由4片74LS90按十進制計數(shù)組成，四個芯片級聯(lián)而組成10000進制的計數(shù)器，計數(shù)器是將計數(shù)器個位的Q4與十位的CPA相連，十位的與百位的相連，百位的與千位的相連，千位的與萬位的相連，如此組成進位，然后將在計數(shù)清零時將計數(shù)結果送入鎖存器，從而可以讀出穩(wěn)定的讀數(shù)。鎖存器的作用是將計數(shù)器在1s完畢時所得的數(shù)進展鎖存，使顯示器上能穩(wěn)定的顯示此時計數(shù)器的值，1s完畢時，邏輯控制電路發(fā)出鎖存信號，使計數(shù)器數(shù)值不再改變。采用74LS273進展鎖存操作。從鎖存器出來的信號是計數(shù)器計數(shù)器計數(shù)后被鎖存在鎖存器中的信號，是二進制的數(shù)，在顯示器上不能直接顯示，，需要譯碼器將二進制的數(shù)譯碼成為十進制的數(shù)，然后才能在顯示器上讀出頻率。采用74LS48四線7段譯碼器進展譯碼。74LS90功能表74LS273功能表74LS48功能表整體電路總結和感悟本次課程設計由于沒有找到適宜的模板，只能自己設計，雖然費了不少心思但還是沒做出來，只好把自己做的局部列了出來。遇到的最大的問題是控制電路找不到適宜的器件，指導書里介紹的CD4017找不到，網上搜了很多可以用作控制電路的器件如74LS221、74LS123但multisim12里都沒有，所以沒法產生鎖存清零信號，最終沒有完成。設計的另一個難點是各個集成電路的連接問題，很多元件由于沒有學習過，各個端口的用法在網上搜的和multisim12的標示有所不同，給我造成很大困擾，最后綜合各種結果找出各端口的連接方法。通過這次實驗使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。通過這次課設我發(fā)現(xiàn)我還有