数字电路课程设计—数字频率计设计报告new

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1、课题：数字频率计摘要本文介绍了一种基于TTL系列芯片的简易数字频率计。数字频率计应用所学的数字电路知识进行设计。电路由放大整形电路、时基电路、逻辑控制电路、计数锁存电路及译码显示电路组成。能够较精准的测量幅值在0.2V~5V的正弦波、三角波、方波的频率。测量范围能够达到1Hz~9999Hz。关键词：频率计，TTL芯片，数字电路AbstractInthispaper,adesignofsimpledigitalcymometerbasedontheTTLseriseschipswasdescribed.Thisdesignisbasedontheknowledgeaboutthed

2、igitalcircuitwelearned.Itconsistsofamplifierandshapingcircuit,time-basecircuit,controlcircuit,latchcircuitanddecodingcountshowcircuit.Itcanbeusedtoaccuratelydetectthefrequencyofsinewave,trianglewaveandsquarewaveaccuratelythattheamplitudeisbetween0.2Vand5V.Detectingrangecanbeachieved1Hz~9.99kH

3、z..Keywords:cymometer,theTTLserieschips,digitalcircuit目录摘要I关键词IAbstractII引言11总体方案设计22单元电路设计32.1放大整形电路32.1.1方案一32.1.2方案二42.1.3方案对比42.2时基电路52.2.1方案一52.2.2方案二52.2.3方案对比62.3逻辑控制电路62.4计数器72.5锁存器83主要参数计算93.1时基电路参数93.2逻辑控制电路94总体电路设计105仿真结果126实物测试结果分析147体会与心得158参考文献16附录一电路实物图17附录二元件清单18引言在电子技术中，频率是一个

4、重要参量。应用计数法原理制成的数字式频率测量仪器具有精确度高，测频范围宽，便于实现测量过程自动化等一系列突出特点，所以数字式频率测量计(简称数字式频率计)已成为目前测量频率的主要仪器。总体方案设计图1组成框图25放大整形电路锁存器逻辑控制电路闸门电路译码显示器计数器时基电路12326被测信号经过放大整形整形之后变成计数器所要求的脉冲信号1。标准时间基准信号2由时基电路提供其高电平持续时间为1s，计数器对1s时间中的脉冲计数，当1s信号结束时，时基电路产生信号2，闸门电路关闭，逻辑控制电路产生锁存信号6是显示器上的数字稳定，清零信号5是计数器从0开始计数。若在闸门时间1s内计数器计

5、得的脉冲个数为N，则被测信号频率为N(Hz)。各信号的时序图如图二所示。图2波形关系单元电路设计1.1放大整形电路对信号的放大功能由三极管构成放大电路来实现，对信号整形的功能由施密特触发器来实现。施密特触发器电路是一种特殊的数字器件，一般的数字电路器件当输入起过一定的阈值，其输出一种状态，当输入小于这个阈值时，转变为另一个状态，而施密特触发器不是单一的阈值，而是两个阈值，一个是高电平的阈值，输入从低电平向高电平变化时，仅当大于这个阈值时才为高电平，而从高电平向低电平变化时即使小于这个阈值，其仍看成为高电平，输出状态不这；低电平阈值具有相同的特点。1.1.1方案一放大整形电路由三极

6、管与与非门组成。三极管构成的放大器将输入频率为fx的周期信号如正弦波、三角波、等进行放大。将电源电压设为5V,当输入信号幅值比较大时，会出现线性失真，将放大后的波形幅度控制在5V以内。与非门构成施密特触发器对放大器的输出信号进行整形，使之成为矩形脉冲。电路图如图3所示。图3放大整形电路1.1.1方案二放大部分同方案一，整形部分是由555构成的施密特整形电路。电路图如图4所示。1.1.2方案对比用与非门构成的施密特触发器因为阈值电压易受受温度、电源电压及干扰的影响，稳定性较差。而555定时器的比较器灵敏度高，输出驱动电路大，并且且555定时器构成的施密特触发器结构简单，而且抗干扰能

7、力比用与非门构成的施密特触发器要强，因此选用方案二。图4555构成的施密特触发器1.2图5时基电路时基电路1.1.1方案一时基电路的作用是产生一个标准时间信号（高电平持续时间为1s）可用定时器555构成的多谐振荡器作为时基电路。多谐振荡器又称矩形波发生器，电路不具有稳定状态，但是具有两个暂稳态，当电路由一个暂稳态过渡到另一个暂稳态是，其“触发”信号是由电路内部电容充（放）电提供的，因此无需外部触发脉冲，电路工作就是在两个暂稳态之间来回转换。在此方案中时基信号2由引脚3输出。脉宽由