电子技术课程设计(数字频率计的设计)

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1、一课程设计题目：数字频率计的设计二、功能要求（1）主要用于测量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲等周期信号的频率值。（2）率范围：分四1Hz~999Hz、01kHz~9.99kHz、1kHz~99.9kHz、10~999KHZ(3)周期范围：1ms~1s。（4）用3个发光二极管表示单位，分别对应3个高档位。三频率计设计原理框图计数器锁存器译码器时钟电路10进制分频器显示器整形正弦波矩形波自检控制电路闸门1s0.001s数字频率计原理框图112测试电路原理：在测试电路中设置一个闸门产生电路，用于产生脉冲宽度为1s的闸门信号。

2、改闸门信号控制闸门电路的导通与开断。让被测信号送入闸门电路，当1s闸门脉冲到来时闸门导通，被测信号通过闸门并到达后面的计数电路（计数电路用以计算被测输入信号的周期数），当1s闸门结束时，闸门再次关闭，此时计数器记录的周期个数为1s内被测信号的周期个数，即为被测信号的频率。测量频率的误差与闸门信号的精度直接相关。计数电路闸门输入电路闸门产生显示电路被测信号频率测量算法对应的方框图四、各部分电路及仿真1整形电路部分整形电路的目的是将三角波、正弦波变成方便计数的脉冲信号。整形电路可以直接用555定时器构成施密特触发。本次设计

3、采用555定时器，适当连接若干个电阻就可以构成触发器图1-1整形电路12将555定时器的THR和TR1两个输入端连在一起作为信号输入端，则可得到施密特触发器，为了提高其稳定性通常要在要在CON端口接入一个0.01uf左右的滤波电容。但使用555定时器的时候输入的电压应该要大于5V，本次设计直接用信号源来做输入信号，并且信号源的振幅为10V，没有用放大电路将信号放大。2时基电路时基电路时用来控制闸门信号选通的时间，由于本次设计的频率计测试范围是0到999KHz，故时基信号要有1ms10ms100ms1s，基于上述，还需要

4、一个分频器分出不同的频率。设计过程如下：可用一个多谐振电路产生频率为1KHz的脉冲信号（即T=1ms），然后使用分频器产生10ms100ms1s。多谐振电路可以采用555定时器或者晶体振荡器来完成。本次设计采用555定时器实现，本次设计的精确度要求比较低，而且555定时器组成的多谐振荡起的最高振荡频率只能最多1MHz，而我们将用555定时器产生1Kz的频率，满足在该范围之内。分频器采用10分频，可用74LS90或者74LS160。图2-1555定时器构成的多谐振振荡器555多谐振振荡器设计参数：设计一个震荡周期为1ms

5、，输出的占空比12图2-2时基分频电路时基电路的调测首先调测时基信号，通过555定时器、RC阻容件构成多谐振荡器的两个暂态时间公式，选择R1=8.2KΩ，R2=5.1KΩ，C=0.01μF。把555产生的信号接到示波器中，调节电位器使得输出的信号的频率为1KHz。同时输出信号的频率也要稳定。测完后，下面测试分频后的频率，分别接一级分频、二级分频、三级分频的输出端，测试其信号。测出来的信号频率和理论值很接近。说明电路能正常工作。3闸门信号时基信号分频得的频率虽然是1ms10ms100ms1s，但是它们占空比，但闸门信号要

6、求的是高电平的持续时间分别是1ms10ms100ms1s，故还需要将它们一个周期的时间变为高电平，可选用4017BD。12图3-1闸门信号电路图3-1的4017BD的脚引接分频之后周期为1ms10ms100ms1s，图中用信号源来代替，信号源中的参数设为：占空比，频率100Hz（对应的周期为10ms）（注：也可以用1kHz1Hz10Hz来测试）。将其作为闸门选通的信号，跟整形之后的波形用一个与非门连在一块。如下图图3-212图3-34017BD的脚引接分频之后周期为1ms10ms100ms1s，图中依旧暂时用信号源来代

7、替，信号源中的参数设为：占空比，频率100Hz，与555定时器构成的整形电路用与非门连接。图3-44显示译码计数电路这部分电路省去了锁存器，因为只有在高电平才计数，那么高电平一过，就不计数，也就是相当于锁存，直到下一个高电平在重新清零和计数。计数器用3个74LS90来连接，译码器用4511BD，采用共阴驱动八段数码管显示器。电路图如下图4-1显示译码计数电路图4-1中用了一个矩形脉冲信号来测试一下显示译码计数电路的正确性。如果能显示计数，则电路正确，否则，还需修改。其中74LS90的R0和R1脚引是用来清零信号的。12

8、5逻辑控制电路逻辑控制电路是整个电路图中比较关键的部分，用来控制清零信号的。用4017BD后接入个RC延迟电路作为控制电路。电路图如下图5-1控制电路设计方案图5-1中，4017BD脚引接分频之后周期为1ms10ms100ms1s，图中依旧暂时用信号源来代替，信号源中的参数设为：占空比，频率100Hz。6手动换挡电路及量程显示电路