数字频率计实验报告

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1、西华大学课程设计说明书1前言西华大学课程设计说明书2总体方案设计2.1设计方案一下图2-1是数字频率计的组成框图。被测信号Vx经放大整形电路变成计数器所要求的脉冲信号Ⅰ，其频率与被测信号的频率fx相同。时基电路提供标准时间基准信号，其高电平持续时间t1=1s，当1s信号来到时，闸门开通，被测脉冲信号通过闸门，计数器开始计数，直到1s信号结束时闸门关闭，停止计数。若在闸门时间1s内计数器计得的脉冲个数为N，则被测信号频率fx=N(HZ)。逻辑控制电路的作用有两个：一是产生锁存脉冲Ⅴ，使显示器上的数字稳定；二是产生清零脉冲，使计数器每次测量从0开始计数

2、。各信号之间的时序如图2-2所示图2-1设计方案一图2-2各信号之间的时序西华大学课程设计说明书2.2设计方案二电信号的频率是指电信号在1秒钟内完成变化的次数。利用计数器和控制脉冲对待测信号进行1秒钟计数，在计数禁止期间将其锁存、显示，再将计数器清零，然后进行下一秒的计数、锁存、显示和清零。如此反复进行，就能适时的从数码管上显示出待测信号的频率值，其工作过程如图1所示。频率计是一种测量电信号变化快慢的仪器设备，它主要由计数、锁存、译码、驱动、显示和控制电路组成，其结构框如图2所示。图2-3设计方案二图2-4频率测量原理图2·3方案比较综合上述方案比

3、较分析：单元电路设计与参数计算（1）放大整形电路西华大学课程设计说明书放大整形电路由晶体管3DG100与74LS00等组成，其中3DG100组成放大器将输入频率为f的周期信号如正弦波，三角波等进行放大。与非门74LS00构成施密特触发器，它对放大器的输出信号进行整形，使之成为矩形脉冲。（2）时基电路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），由定时器555构成的多谐振荡器产生（当标准时间的精度要求较高时，应通过晶体振荡器分频获得）。若振荡器的频率fo=1/(t1+t2)=0.8HZ，则振荡器的输入波形如图上（b）波形Ⅱ所示，其中t

4、1=1s,t2=0.25s，由公式t1=0.7(R1+R2)C和t2=0.7R2C，可计算出电阻R1,R2及电容C的值。若取电容C=10μF，则R2=t2/0.7C=35.7KΩ取标称值36KΩR1=(t1/0.7C)-R2=10KΩ取R1=47KΩ,RP=100KΩTRIG2OUT34CVOLT5THOLD6DISCHG781RESETVCCGND55547K39K100K10¦ÌFC?0.01¦ÌF+5GND(3)逻辑控制电路根据（b）所示波形，在时基信号Ⅱ结束时产生的负跳变用来产生锁存信号Ⅳ，锁存信号Ⅳ的负跳变又用来产生清零信号Ⅴ。脉冲信号Ⅳ

5、和Ⅴ可由两个单稳态触发器74LS123产生，它们的脉冲宽度由电路的时间常数决定。西华大学课程设计说明书设锁存信号Ⅳ和清零信号Ⅴ的脉冲宽度tw相同，如果要求tw=0.02s，则得tw=0.45RextCext=0.02s若取Rext=10K,则Cext=tw/0.45Rext=4.4μF取标称值4.7μF由74LS123的功能表可得，当1RD=1B=1，触发脉冲从1A端输入时，在触发脉冲的负跳变作用下，输出端1Q可获得一正脉冲，1Q端可获得一负脉冲，其波形关系正好满足图（b）所示波形Ⅳ和Ⅴ的要求。手动复位开关S按下时，计数器清零。（4）锁存器锁存器的

6、作用是将计数器在1s结束时所计得的数进行锁存，使显示器上能稳定地显示此时计数器的值。如（b）所示，1s计数时间结束时，逻辑控制电路发出锁存信号Ⅳ，将此使计数器的值送译码显示器。选用8D锁存器74LS273可以完成上述功能。当时钟脉冲CP的正跳变到来时，锁存器的输出等于输入，即Q=D。从而将计数器的输出值送到锁存器的输出端正脉冲结束后，无论D为何值，输出端Q的状态仍保持原来的状态Qn不变。所以在计数期间内，计数器的输出不会送到译码显示器。西华大学课程设计说明书西华大学课程设计说明书四、总原理图及元器件清单1）．总原理图；西华大学课程设计说明书西华大学

7、课程设计说明书元件序号型号主要参数数量备注08421数码管4数码管174LS484译码器274LS2732锁存器374LS90410进制计数器474LS1232逻辑控制电路574LS002与非门65551定时器7R47KΩ2电阻8R39KΩ2电阻9Rext10KΩ3电阻10R3.3KΩ1电阻11R1KΩ1电阻12R10Ω1电阻13RP100KΩ1电位器14RP47KΩ1电位器15C4.7μF2电解电容16C10μF1电解电容17C47μF1电解电容18C100μF1电解电容19C0.01μF1瓷片电容20LED1二极管21S1按钮开关2）.元件清单

8、；五、安装与调试1)接通电源后，用双踪示波器（输入耦合方式置DC档）观察时基电路的输出波形，应如图（b）所示的波形Ⅱ，其中