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1、数字电子技术课程设计..院别：电气工程学院专业：电子信息科学与技术班级：姓名：学号：辅导老师：数字频率计一内容提要:数字频率计是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器.它的基本功能是测量正弦信号.方波信号,尖脉冲信号及其他各种单位时间内变化的物理量.本文粗略讲述了我在本次实习中的整个设计过程及收获。讲述了数字频率计的工作原理以及其各个组成部分，记述了我在整个设计过程中对各个部分的设计思路、对各部分电路设计方案的选择、元器件的筛选、以及对它们的调试、对调试结果的分析，到最后得到比较满意的实验结果的方方面面。二设计内容及要求:要求设计一个简易的数字频率计，其信号是给
2、定的脉冲信号，是比较稳定的。..1.测量信号:方波；2.测量频率范围:1Hz~9999Hz;10KHz~10KHz;3.显示方式:4位十进制数显示;4.时基电路由555定时器及分频器组成,555振荡器产生脉冲信号,经分频器分频产生的时基信号,其脉冲宽度分别为:1s,0.1s;5.当被测信号的频率超出测量范围时,报警.三设计思路及原理:数字频率计由四部分组成：时基电路、闸门电路、逻辑控制电路以及可控制的计数、译码、显示电路。由555定时器,分级分频系统及门控制电路得到具有固定宽度T的方波脉冲做门控制信号,时间基准T称为闸门时间.宽度为T的方波脉冲控制闸门的一个输入端B.被
3、测信号频率为fx,周期Tx.到闸门另一输入端A.当门控制电路的信号到来后,闸门开启,周期为Tx的信号脉冲和周期为T的门控制信号结束时过闸门,于输出端C产生脉冲信号到计数器,计数器开始工作,直到门控信号结束,闸门关闭.单稳1的暂态送入锁存器的使能端,锁存器将计数结果锁存,计数器停止计数并被单稳2暂态清零.(简单地说就是:在时基电路脉冲的上升沿到来时闸门开启,计数器开始计数,在同一脉冲的下降沿到来时,闸门关闭,计数器停止计数.同时,锁存器产生一个锁存信号输送到锁存器的使能端将结果锁存,并把锁存结果输送到译码器来控制七段显示器,这样就可以得到被测信号的数字显示的频率.而在锁存
4、信号的下降沿到来时逻辑控制电路产生一个清零信号将计数器清零,为下一次测量做准备,实现了可重复使用,避免两次测量结果相加使结果产生错误.)若T=1s,计数器显示fx=N(T时间内的通过闸门信号脉冲个数)..若T=0.1s,通过闸门脉冲个数位N时,fx=10N,(闸门时间为0.1s时通过闸门的脉冲个数).也就是说,被测信号的频率计算公式是fx=N/T.由此可见,闸门时间决定量程,可以通过闸门时基选择开关,选择T大一些,测量准确度就高一些,T小一些,则测量准确度就低.根据被测频率选择闸门时间来控制量程.被测信号频率通过计数锁存可直接从计数显示器上读出.在整个电路中,时基电路是
5、关键,闸门信号脉冲宽度是否精确直接决定了测量结果是否精确.因此,可得出数字频率计的原理框图如下:显示器译码器锁存器计数器闸门被测信号IIIIVIVII逻辑控制电路时基电路ITII..IIIN锁存信号IV请零信号V四:设计分析1.时基电路其基本电路图如下:它由两部分组成:第一部分为555定时器组成的振荡器(即脉冲产生电路),要求其产生1000Hz的脉冲.振荡器的频率计算公式为:f=1.43/((R1+2*R2)*C),因此,我们可以计算出各个参数通过计算确定了R1取430欧姆,R2取500欧姆,电容取1uF.这样我们得到了比较稳定的脉冲..第二部分为分频电路,主要由74L
6、S90组成因为振荡器产生的是1000Hz的脉冲,也就是其周期是0.001s,而时基信号要求为0.1s和1s因此,利用10分频的电路比较好.分频后的脉冲宽度计算公式为:tw=T(T为振荡器的周期),而其周期T1=10T,所以一级分频后tw=0.001s,T1=0.01s.依次类推0.1s的脉冲宽度需要三次分频,1s的脉冲宽度需要四次分频.分频电路如下:其中一级分频后的波形如下:..(注:上面的波形为振荡器产生)。由此可见,设计的电路是正确的.附174LS90各管脚作用：1.逻辑控制电路根据原理框图所示波形，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
7、的负跳变又用来产生清零信号V，脉冲信号IV和V可由两个单稳态触发器74LS121产生，它们的脉冲宽度由电路的时间常数决定。设锁存信号IV和清零信号V的脉冲宽度tw相同，根据tw=0.7Rext*Cext可以计算出各个参数。这样当脉冲从A1端输入可以产生锁存信号和清零信号，其要求刚好满足IV和V的要求，当手动开关按下时，计数器清零。..其电路图如下：锁存信号波形比较如下：注：上面的波形为输入信号清零信号调试如下：..注：上面的波形为输入信号由调试波形可以看出设计的电路是正确的。附274LS121的用法它是单稳态触发器，它有两个负跳沿触发输入
