周期测量电路的设计毕业设计（论文)

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1、沈阳航空航天大学周期测量电路设计沈阳航空工业学院课程设计(说明书)周期测量电路的设计班级/学号学生姓名王冉指导教师张晓新13沈阳航空航天大学周期测量电路设计一、概述要求设计一个周期测量电路，要求计数器的最大值为200，时钟电路的周期为1ms，测量结果用LED数码管显示。测量周期的基本思路是，若已知时钟信号周期为t，在被测信号的一个周期T里，记录时钟信号的个数n，则被测信号的周期为T=nt。如图1所示。由于要求计数器的最大值为200，时钟电路的周期为1ms，所以测量范围是1ms~200ms。为了扩大测量范围，可以为电路设置几个档位。周期T被

2、测信号时钟信号图1测量周期的基本思路二、方案论证该电路由脉冲整形电路、时钟产生电路、计数器、分频器和显示电路组成，其原理框图如图2所示。时钟产生电路分频器脉冲整形电路计数器显示电路图2周期测量电路的原理框图时钟产生电路可以产生一个周期为1ms的方波。将这个波送入分频器可以将时钟信号的周期放大，这样就可以扩大周期测量范围。脉冲整形电路可以将被测信号整形为方波，并且保持其周期不变，同时需要从被测信号中分离出一个周期，将它变为计数器的有效电平送入计数器中。计数器在被测信号一个周期的时间里，记录下被放大后的时钟信号的个数。最后将时钟信号的个数显示

3、在显示电路上，将显示的数字乘以时钟信号的放大倍数就可得到被测信号的周期了。13沈阳航空航天大学周期测量电路设计三、电路设计1.时钟产生电路时钟产生电路是由555计时器连接而成的多谐振荡电路。它可以产生周期为1ms的方波。根据公式，其中取443Ω，取500Ω，则电容取1μF。电路如图3所示。图3时钟产生电路2.分频器分频器是由3个十进制同步加法器4518连接而成，电路如图4所示。13沈阳航空航天大学周期测量电路设计图4分频器电路图周期为1ms的方波经过第一个4518后周期变为10ms，经过第二个4518后周期变为100ms，经过第三个451

4、8后周期变为1000ms，这样就是实现了分频的目的。分频器连接完成后，再为它添加一个选择电路来选择所需要的周期，选择电路采用八选一数据选择74151连接而成。地址CBA为000、001、002、003时分别选择周期为1ms、10ms、100ms、1000ms的信号。所以可以通过74151来选择合适的档位。添加周期选择电路后的电路如图5。从74151是输出的波形将被送入计数器中作为CLK的时钟信号。图5周期选择电路13沈阳航空航天大学周期测量电路设计3.脉冲整形电路脉冲整形电路是使用一片十进制计数器/脉冲分配器4017连接而成的，电路图如图

5、7。时钟输入端具有施密特触发器的脉冲整形功能，能够将正弦波、余弦波、方波等整流成为方波。并且可以将整流后的方波按周期分别从十个输出端输出，既可以实现十进制计数器的功能，又能实现脉冲分配功能，其中CLK1是上升沿有效，CLK2是下降沿有效。对CLK1来说，只有输入波形出现上升沿的时候才开始计数，在没有输出的情况下，Q0~Q1都处于低电平。图6脉冲整形电路把Q0输出的信号作为计数模块的驱动信号，在Q0为高电平的时间里，计数模块都处于运行状态。Q0处于高电平的时间正好是一个周期的时间。当Q1变为高电平时，说明第一个周期Q0输出完毕，这时需要停止

6、向计数模块输入信号，而将Q1的输出与CLK2连接后，Q1将一直处于高电平，而Q0和其他输出端将一直处于低电平。这样，Q0就不再驱动计数模块计数。所以被测信号只向输入模块输入一个周期。4.计数器和显示电路因为要记录的最大的个数是200，所以需要使用3个74160连接而成。将时钟信号作为计数器的CLK，将被测信号作为最低位的74160的驱动信号。为了使计数器记录数目的最大个数为200，故将最高位的74160的输出Q1取反后与被测信号相与然后输入计数器。当计数器记录到第200时，或者被测信号变为低电平时，计数器就停止计数。显示电路用三个DCD-

7、HEX组成，电路如图8所示。13沈阳航空航天大学周期测量电路设计图7计数器和显示电路四、性能的测试1.时钟产生电路测试电路为多谐振荡器，其输出波形如图9，其周期约为1ms。13沈阳航空航天大学周期测量电路设计图8振荡器产生的时钟信号2.分频器测试输入1ms的时钟信号，经过分频器后其周期变化如表1所示，的形如图10所示。表1分频电路测试数据表分频器级数第0级第1级第2级第3级周期1ms10ms100ms1000ms13沈阳航空航天大学周期测量电路设计图9从上至下一次为第0、1、2、3级的波形3.脉冲整形电路脉冲整形电路的Q0、Q1、Q2的输

8、出波形如图11所示（被测信号为100Hz的正弦波）。可见，经过整形后正弦波变为方波，且Q0输出的干电平持续时间为一个周期。13沈阳航空航天大学周期测量电路设计图10从上到下依次为被测信号波形、