哈工大 数电课程设计 频率计

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1、HarbinInstituteofTechnology设计说明书（论文）课程名称：数字电子技术课程设计设计题目：数字式频率计院系：电气学院班级：XXXXXX班设计者：XXX同组人：XXX学号：XXXXXXX设计时间：2010年12月7一、设计目的：1、复习并应用基本的数字电路原理。2、掌握一些数字电路元器件产品的功能及使用方法。3、在搭电路、调电路的过程中提高动手能力。二、设计任务：设计一个数字式频率计。三、基本要求：1、被测信号为TTL脉冲信号。2、显示的频率范围为00~99Hz。3、测量精度为±1Hz。4、用LED数码管显示频率数值。四、扩展部分：

2、1、输入信号为正弦信号、三角波，幅值为10mV。2、显示的频率范围为0000~9999Hz。3、提高测量的精度至0.1Hz。五、原理分析：频率计的设计框图所示：7被测信号送入通道，经放大整形电路后，使每个周期形成一个脉冲，这些脉冲加到主门的A输入端。时基电路为多谐振荡器，产生的振荡信号B加到主门的另一个输入端，信号为高电平时主门开启。在主门开启时间内，脉冲信号通过主门，进入计数器。锁存器可以锁定最后测量结果，并通过显示器件稳定地显示出来。如果主门的开启时间为TS，计数器累积的数字为N，则被测的频率为f=N/T，如下图所示。两个单稳态触发器用于产生计数器

3、清零信号和锁存器送数信号。如果主门的开启时间为1s，则计数器计得的数即为被测信号的频率。六、设计方案：实现上述设计方案的频率计电路图如图所示：7555定时器构成的多谐振荡器为时基电路，74LS123内置两个集成单稳态触发器为下降沿触发，计数器74LS90清零端R0(1)为高电平清零；锁存器74LS273相当于8个D触发器，上升沿送数。对应各点波形图如图所示：7A为被测的脉冲信号，如果被测信号为模拟信号，需经过放大整形电路处理；B为时基信号，高电平1s，低电平宽度0.25s；C为第一个集成单稳态触发器的输出，作为锁存器送数信号；D为第二个集成单稳态触发器

4、的输出，作为计数器清零信号；E是主门电路的输出作为计数器计数的脉冲信号。电路在测量频率时，在1s的主门信号到来之前计数器清零，主门信号到来时计数器计数，主门信号结束时锁存器送的数即为被测信号的频率，经相应的74LS48共阴极译码管显示电路显示出来。六、实验结果：在实验过程中，首先将TTL信号直接加到闸门电路中进行调试，在调试过程中出现以下问题：（A）数码管仅最后一位较准确，随着信号源输出量的改变而改变，倒数第二位码管不显示。调试过程：第一步，在对时基电路输出以及两个单稳态触发器的输出波形进行测量后，满足理论的波形。验证了时基电路以及单稳态触发器部分电路

5、的正确性。第二步，将最后两位数码管调换位置，最后一位仍显示正确，排除了数码管的问题。第三步，将最后两片74LS48调换位置，最后一位仍显示正确，排除了驱动芯片的问题。第四步，对于剩余部分电路进行检查，最终确定为第二块74LS90的电源接法有问题，5管脚为Vcc，而我们小组将4管脚（空脚）接到了Vcc。由此解决了该问题。7（B）在修改了该处错误后，加入被测信号后，发现后三位数码管显示基本正确，随着被测信号的改变而改变，而最高位数码管只显示9，经过查线路，查出最高位的置9端接法有问题，导致最高位数码管只显示9。将置9端接低后，最高位数码管也显示正确。首先对

6、1KHz，2KHz等比较规整的频率值进行测量，调节电位器，使数码管显示正确，实质就是通过调整时基电路的电位器，使其高电平时间为1s，这样可以满足计数器所计的值即为所测信号的频率值。在直接把TTL信号加到闸门电路后正确之后，对整形电路进行调试，采用运放LM324进行设计，电路图如下所示，第一个运放开环放大，第二块运放用作电压比较器。能够满足将被测信号为20mv时进行放大。七、实物图:实物图如下所示：7八、实验感想：（1）在面包板上搭建电路时，要合理布局，分配好每块芯片的位置，同时考虑是否会绕线，设计好之后再进行搭电路会避免因布局不合理而导致重新搭建的后果

7、。（2）应熟悉所用的每块芯片的芯片管脚图，避免因电源接错或者是其他因管脚图熟悉不够而导致的问题。（3）在调试过程中，应注意分块调试，对于正确的部分电路，可以排除掉，进而提高了调试的效率。（4）实验过程应注意分工与合作，每组两名同学查芯片手册、剪导线、连电路各有分工，注意配合。（5）通过对数字式频率计的调试，更加掌握了所学的数字电子技术以及模拟电子技术的知识，并且提高了自己的动手能力和分析问题的能力。7