量程自动转换的数字频率计电路系统设计

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1、1、前言课程设计是针对某一理论课程的要求，对学生进行综合性实践训练的实践教学环节，可以培养学生运用课程中所学的理论知识与时间紧密结合，独立地解决实际问题的能力。本书着重介绍数字逻辑电路的设计方法和测试。设计都以电路的基本理论为基础，介绍电路的设计、装调及性能参数的测试方法。本课题具有体系结构新颖，知识综合运用性强，理论紧密联系实践的特点。课程设计应达到如下基本要求：（1）综合运用电子技术课程中所学的理论知识独立完成一个课题的设计；（2）通过查阅手册和参考文献资料，培养学生独立分析和解决实际问题的能力；（3）熟悉掌用电子元器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则；（4）学会电子电路

2、的安装和调试技能；（5）数子电子仪器的使用方法；（6）学会撰写课程设计论文；（7）培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。教材内容的选择既有利于理论联系实际，又能系统地培养学生知识综合运用能力，进一步提高实际动手能力和工程设计能力，适应当前电子技术迅速发展与广泛应用的需要。在本书的编写过程中，得到的老师的指导与帮助，才使我们的设计非常圆满的完成，在此表示感谢。因时间仓促及编者水平有限，书中难免存大错误，恳请各位批评指正。2、设计任务2.1设计目的（1）熟悉集成电路的引脚安排。（2）掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。（3）了解PCB板、面包板结构及其接线方法。（4）了解数字式频率计

3、的组成及工作原理。（5）熟悉数字式频率计的设计与制作。2.2量程自动转换的数字式频率计的功能实现设计一个具有量程自动转换功能的3位十进制数字式频率计。2.2.1量程范围量程范围为1MHz，量程分10kHz、100kHz和1MHz（最大读数分别为9.99kHz，99.9kHz，999kHz）。2.2.2量程自动转换：（1）当读数大于999时，频率计处于超量程状态。此时显示器发出溢出指示（最高位显示F，其余各位不显示数字），下一次测量时，量程自动增大一档。（2）读数小于000时，频率计处于欠量程状态。下次测量时，量程自动减少一档。2.2.3显示方式：（1）用记忆显示方式，即计数过程

4、中不显示数据，待计数过程结束后，显示技术结果，并将此显示结果保持到下一次计数结束。显示时间不小于1秒。（2）小数点位置随量程变化自动移位。3.量程自动转换的数字频率计电路系统设计3.1电路框架图如图1所示：图1量程自动转换的数字频率计的组成框图3.2电路设计3.2.1晶振信号电路为了得到高精度、高稳定度的时基信号，需要一个高稳定的高频信号源。产生此信号的电路如图2所示。图中的R7，R8为反馈电阻，为门电路提供合适的工作点，使其工作在线性状态。电容C3是耦合电容。采用10MHz的晶振，可以到到10MHz的振荡信号。图2石英晶体振荡器.2.2分频器分频器电路（如图3所示）是由多级计

5、数器完成，目的是得到不同的标准时基信号。采用6个十进制74LS90级联可获得时基为0.1s,0.01s,0.001s(对应的频率分别为10Hz，100Hz，1000Hz)。                                                图3分频器电路3.2.3门控及时序控制电路图4中由双JK触发器构成门控电路（门控电路即提取连续时基信号中的单个高电平脉冲信号的电路），由D触发器构成的单稳态触发电路组成4时序控制电路。系统通电开始运行时JK触发器由R2和C1自动复位，门控电路开始工作，提取计数时钟脉冲并让闸门开启和使计数器计数后触发时序控制电路，让

6、系统中其他各个功能部分如：量程开关选择电路，译码电路，数码管显示电路、计数器清零和进退位信号锁存器按顺序工作，互不冲突干扰，此后，第4个D单稳触发器让门控电路复位，触发下一个计数时钟脉冲，即电路循环工作开始。时基信号、门控信号及显示、清零、等待信号的时序关系如图5所示。图4门控及时序控制电路图5工作时序波形图3.2.4自动换档电路换档电路由74LS194（移位寄存器）、双JK触发器及门电路构成，图6中JK触发器用作进退位信号锁存器，在图7计数器电路中有三位10进制数位，最高位的状态（是否有计数或是否有溢出）作为进位、退位和保持的依据，其状态可用表1说明。表1JK触发器U8A，U

7、8B控制74LS194S0、S1真值表QA(有溢出)QB（有计数）S0S1（74LS194）00011101左移（退位）00保持10右移（进位（设U8A的Q端为QA，U8B的Q端为QB）74LS194芯片脚SR接高电平、SL接低电平，目的是让右移补充项是1，左移补充项是0。由于74LS194的Q0、Q1、Q2、Q3并非单引脚高电平切换，为了让时基信号单通道（图6中A，B，C，D4通道）选通，则需要进行简单译码，译码真值表可见表2。表2量程真值表（74LS194）Q0Q1Q2Q3ABCD000