数字逻辑课程设计-hz-hz正弦信号周期测量电路设计

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1、课程设计（说明书）10Hz-50Hz正弦信号周期测量电路设计班级计算机学号学生姓名指导教师1课程设计任务书课程名称数字逻辑课程设计课程设计题目10Hz-50Hz正弦信号周期测量电路设计课程设计的内容及要求：一、设计说明与技术指标设计10Hz-50Hz正弦信号周期测量电路，该电路由脉冲整形电路、时钟产生电路、计数器、分频器和显示电路组成，其原理框图如图1所示。脉冲整形电路时钟产生电路分频器计数器显示电路图1周期测量电路的原理框图二、设计要求1．计数器的最大值为500。2．时钟电路的周期为1mS。3．用LED数码管显示。4．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。5．画出电路

2、原理图（元器件标准化，电路图规范化）。三、实验要求1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用multisim软件仿真。2．进行实验数据处理和分析。四、推荐参考资料1.童诗白，华成英主编．模拟电子技术基础．[M]北京：高等教育出版社，2013年五、按照要求撰写课程设计报告-9-成绩评定表：序号评定项目评分成绩1设计方案正确，具有可行性，创新性（15分）2设计结果可信（例如：系统分析、仿真结果）（15分）3态度认真，遵守纪律（15分）4设计报告的规范化、参考文献充分（不少于5篇）（25分）5答辩（30分）总分最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）指导教师签字：2015

3、年7月19日-9-一、概述本课程设计要求设计一个10Hz-50Hz正弦信号周期测量电路,要求计数器的最大值为500,基础时钟的周期为1mS,用LED数码管显示结果。其原理为用三五定时器产生时钟信号，同时用脉冲整形电路使待测信号的整个周期输出为高电平，并把时钟信号与整形后的待测信号叠加，记录在整形后的待测信号的高电平内时钟信号的个数，用此个数与时钟信号的周期相乘，既得出待测信号的周期大小。二、方案论证显示电路计数器分频器脉冲整形电路时钟产生电路图1周期测量电路的原理框图整个电路的模块图如上图所示，分为五个部分。为脉冲整形电路，分频器，显示电路，计数器和时钟产生电路。脉冲整形电路是把

4、待测信号的一个周期转变成高电平输出。分频器的作用是增大信号周期，减小信号频率，使得频率较高的待测信号频率减小，提高测量的准确度。时钟产生电路的原理是由555定时器构成，产生周期为1mS的时钟信号。计数器即记录在整形后待测信号的高电平内时钟信号的个数。三、电路设计1.脉冲整形电路脉冲整形电路是由频率发生器和一片十进制计数器74ls160构成的。时钟输入端接进频率发生器产生的信号，输出端可以把输入信号整形成方波，CLK为上升沿有效，第一个上升沿来时输出端为0001，输出高电平。当下一上升沿信号来时，输出端为0010，QB端通过非门接入ENP和ENT端，使芯片停止工作。从而输出一个完整

5、周期的高电平脉冲信号电路如图2所示。输出整形后的待测信号图2脉冲整形电路-9-2.分频器分频器由计数器和数据选择器两部分组成。其中计数器用三片十进制同步加法器74ls16连接完成。此加法电路采用串行连接方式。原始信号每经过一个芯片周期便扩大十倍。脉冲整形电路将一个周期正弦波整形后，输出的为一个周期时间的高电平方波,所以信号经过第一个芯片时周期为原周期的十倍，经过第二个芯片为原周期的一百倍,进过第三个芯片为原周期的一千倍。再把每个芯片的输出端接在八选一数据选择器74ls151上，通过八选一数据选择器的ABC端控制选择电路。当输入000时选择输出一个周期，输入001选择输出十倍周期，

6、输入010时选择一百倍周期，选择011选择输出一千倍周期。电路如图3所示。图3分频器电路3.时钟产生电路时钟产生的原理是555定时器构成多谐振荡电路，实验要求输出为1ms的信号，所以根据公式：T=（R1+2R2）Cln2给电阻和电容取值。在计算过程中，电阻1的理论值应取48kΩ，电阻2取值47kΩ，电容取值10.3nf。电路如图4所示。-9-图4时钟产生电路4.计数器和显示电路因为要记录的最大的个数是500，所以需要使用3个74ls160连接而成。将时钟信号作为计数器CLK，将被测信号作为最低位的74ls160的驱动信号。为了使计数器记录数目的最大个数为500，故将最高位的74l

7、s160的输出QA和QC接到一个与非门上，然后输出到最低位的控制端ENP、ENT，当计数器记录到第500时，或者被测信号变为低电平时，计数器就停止计数。显示电路用三个DCD_HEX组成，电路如图5所示。图5计数器和显示电路-9-四、性能测试1.脉冲整形电路测试脉冲整形电路将一个周期的正弦波信号整形为一段高电平信号，如图6所示。图6脉冲整形电路测试2.时钟产生电路测试555芯片产生周期为1ms的时钟信号，测试如图7所示。图7时钟产生信号测试-9-2.电路整体性能测试(1)输入20H