畢業(yè)設(shè)計(jì)194數(shù)字式頻率計(jì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

數(shù)字式頻率計(jì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告頻率計(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。。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)。一：設(shè)計(jì)要求1.用555產(chǎn)生待測(cè)頻率信號(hào)和定時(shí)時(shí)機(jī)信號(hào)。2．頻率測(cè)量范圍為0000～9999Hz。3.用LED數(shù)碼管顯示頻率數(shù)值。4.計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)對(duì)數(shù)碼管清零。二：設(shè)計(jì)原理所謂頻率，就是周期性信號(hào)在單位時(shí)間(1s)內(nèi)變化的次數(shù)。若在一定時(shí)間間隔T內(nèi)測(cè)得這個(gè)周期性信號(hào)的重復(fù)變化次數(shù)為N，則其頻率可表示為f=N/T。圖1①時(shí)基電路時(shí)基電路的作用是產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)（高電平持續(xù)時(shí)間為1s），由定時(shí)器555構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生。若振蕩器的頻率，則振蕩器的輸出波形如圖1中的波形II所示，其中t1=1s，t2=0.25s。由公式t1=0.7(R1+R2)C和t2=0.7R2C，可計(jì)算出電阻R1、R2及電容C的值。圖2②邏輯控制電路根據(jù)圖1(b)所示波形，在計(jì)數(shù)信號(hào)II結(jié)束時(shí)產(chǎn)生鎖存信號(hào)IV，鎖存信號(hào)IV結(jié)束時(shí)產(chǎn)生清“0”信號(hào)V。脈沖信號(hào)IV和V可由兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS123產(chǎn)生，它們的脈沖寬度由電路的時(shí)間常數(shù)決定。設(shè)鎖存信號(hào)IV和清“0”信號(hào)V的脈沖寬度tw相同，如果要求tw=0.02s，則得tw=0.45RextCext=0.02s。若取Rext=10kΩ，則Cext=tw/0.45Rext=4.4μF。由74LS123的功能可得，當(dāng)1RD=1B=1,觸發(fā)脈沖從1A端輸入時(shí)，在觸發(fā)脈沖的負(fù)跳變作用下，輸出端Q1可獲得一負(fù)脈沖，其波形關(guān)系正好滿足圖1所示的波形IV和V的要求。手動(dòng)復(fù)位開關(guān)S按下時(shí)，計(jì)數(shù)器清“0”。圖3③鎖存器鎖存器的作用是將計(jì)數(shù)器在1s結(jié)束時(shí)所計(jì)得的數(shù)進(jìn)行鎖存，使顯示器上能穩(wěn)定地顯示此時(shí)計(jì)數(shù)器的值。如圖1(b)所示，1s計(jì)數(shù)時(shí)間結(jié)束時(shí)，邏輯控制電路發(fā)出鎖存信號(hào)IV，將此時(shí)計(jì)數(shù)器的值送譯碼顯示器。選用兩個(gè)8位鎖存器74L273可以完成上述功能。當(dāng)時(shí)鎖存信號(hào)CP的正跳變來(lái)到時(shí)，鎖存器的輸出等于輸入，即。從而將計(jì)數(shù)器的輸出值送到鎖存器的輸出端。高電平結(jié)束后，無(wú)論D為何值，輸出端的狀態(tài)仍保持原來(lái)的狀態(tài)不變。所以在計(jì)數(shù)期間內(nèi)，計(jì)數(shù)器的輸出不會(huì)送到譯碼顯示器?？傮w的電路圖如下：三：測(cè)試方案及測(cè)試儀器測(cè)試儀器：穩(wěn)壓電源：T-30B測(cè)試方案分為四部分1．測(cè)試時(shí)基電路：將電路按圖示連好，用示波器觀察其輸出波形，調(diào)試得到穩(wěn)定波形如下：邏輯控制電路的調(diào)試：輸入時(shí)基電路所產(chǎn)生的信號(hào)，用示波器觀察其波形，其產(chǎn)生的鎖存信號(hào)與清零信號(hào)波形分別如下：測(cè)試其顯示部分的功能：分別在74LS48的輸入端輸入相應(yīng)的8421BCD碼，看LED數(shù)碼管顯示是否正確待測(cè)信號(hào)發(fā)生器：根據(jù)設(shè)計(jì)要求和實(shí)際元件的限制，我們選用了定時(shí)器555構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生的一個(gè)測(cè)試信號(hào)四：測(cè)試結(jié)果我們通過(guò)調(diào)節(jié)待測(cè)信號(hào)的頻率，在一秒鐘時(shí)間內(nèi)，通過(guò)顯示部分顯示了其通過(guò)閘門的有效脈沖數(shù)，五：誤差分析1.產(chǎn)生的時(shí)基信號(hào)不準(zhǔn)確，因?yàn)楫a(chǎn)生一定頻率的脈沖信號(hào)有很多設(shè)計(jì)方法，可由多諧震蕩器或單穩(wěn)態(tài)觸法器產(chǎn)生，也可有555記時(shí)電路產(chǎn)生，石英晶體震蕩電路的選頻特性及穩(wěn)定性都很好,但是由于實(shí)際實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的要求和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制，我們選則了用555記時(shí)電路產(chǎn)生一個(gè)頻率的脈沖信號(hào)，而且所產(chǎn)生的信號(hào)頻率比較小可以得到所須要的周期信號(hào)，但以上電路的震蕩周期或重復(fù)頻率與時(shí)間常數(shù)RC有關(guān)，而且還取決于門電路的閥值電壓VTH，VTH易受溫度，電源電壓及干擾的影響，穩(wěn)定性不高，所以得到信號(hào)的精度不高。

2.控制器的設(shè)計(jì)電路不完美，因?yàn)榭刂齐娐房捎?4LS107和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS123構(gòu)成,其功能有二:一是提供一個(gè)脈沖寬度為0.02秒的鎖存信號(hào),二是為計(jì)數(shù)器提供復(fù)位信號(hào),以保證在后一秒計(jì)數(shù)前清除前一秒的計(jì)算結(jié)果.74LS151的B，C端置0，當(dāng)A為0的時(shí)候151輸出1s的信號(hào)，當(dāng)被測(cè)頻率超過(guò)9999hz，計(jì)數(shù)器最高位進(jìn)位位輸出1傳給151的A端，并使發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)亮，控制151輸出1s的信號(hào)，但是實(shí)際的電路沒有考慮到進(jìn)位的問(wèn)題，所以在設(shè)計(jì)的電路就很難實(shí)現(xiàn)其這一功能。

3.待測(cè)信號(hào)的不準(zhǔn)確，待策信號(hào)可以由晶體管3DG100與74LS00等組成產(chǎn)生的信號(hào)。其中3DGl00組成放大器將輸入頻率為的周期信號(hào)如正弦波、三角波等進(jìn)行放大。與非門74LS00構(gòu)成施