簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)與制作

1、武漢理工大學(xué)電工電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)學(xué) 號(hào)： XXX課 程 設(shè) 計(jì)題 目簡(jiǎn)單數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)與制作學(xué) 院自動(dòng)化專(zhuān) 業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化班 級(jí)電氣XX姓 名XX指導(dǎo)教師翁顯耀2013年X月X日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名：XX 專(zhuān)業(yè)班級(jí)：XX指導(dǎo)教師：翁顯耀 工作單位：武漢理工大學(xué)題 目: 簡(jiǎn)單數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)與制作 初始條件：（1） 要求用直接測(cè)量法測(cè)量輸入信號(hào)的頻率（2） 輸入信號(hào)的頻率為19999HZ要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)等具體要求）（1） 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求（2） 方案比較及認(rèn)證（3） 系統(tǒng)框圖，原理說(shuō)明（4） 硬件原理，完整電路圖，采用器件的功能

2、說(shuō)明（5） 調(diào)試記錄及結(jié)果分析（6） 對(duì)成果的評(píng)價(jià)及改進(jìn)方法（7） 總結(jié)（收獲及體會(huì)）（8） 參考資料（9） 附錄：器件表，芯片資料時(shí)間安排：6月27日6月30日：明確課題，收集資料，方案確定7月1日7月4日：整體設(shè)計(jì)，硬件電路調(diào)試7月5日7月8日；報(bào)告撰寫(xiě)，交設(shè)計(jì)報(bào)告，答辯指導(dǎo)教師簽名： 2013年 6月 27 日目錄摘要11結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與方案選擇21.1設(shè)計(jì)要求21.2設(shè)計(jì)原理及方案21.2.1方案一：利用單片機(jī)制作頻率計(jì)21.2.2方案二：利用鎖存器與計(jì)數(shù)器制作頻率計(jì)31.2.3 方案確定42單元電路的設(shè)計(jì)52.1脈沖信號(hào)的形成電路52.2時(shí)基電路和閘門(mén)電路62.3計(jì)數(shù)電路72.4鎖存電路、

3、譯碼電路和顯示電路83整體電路的設(shè)計(jì)93.1總電路分析93.2 總電路圖104電路的調(diào)測(cè)與分析104.1計(jì)數(shù)電路的調(diào)測(cè)104.2計(jì)數(shù)、顯示電路的調(diào)測(cè)114.3調(diào)試電路的注意事項(xiàng)115所用芯片及其它器件說(shuō)明115.1 555定時(shí)器115.1.1 555構(gòu)成的施密特觸發(fā)器135.1.2 555構(gòu)成的多諧振蕩器145.2 74LS273鎖存器145.3 74LS90計(jì)數(shù)器155.4 數(shù)碼譯碼顯示器185.4.1 七段譯碼管185.4.2 BCD 碼七段譯碼驅(qū)動(dòng)器19結(jié)束語(yǔ)22參考文獻(xiàn)23附錄_元件清單列表24摘要數(shù)字頻率計(jì)是用數(shù)字顯示被測(cè)信號(hào)頻率的儀器，被測(cè)信號(hào)可以是正弦波、方波或其它周期性變化的信

4、號(hào)。它被廣泛應(yīng)用與航天、電子、測(cè)控等領(lǐng)域。它的基本測(cè)量原理是，首先讓被測(cè)信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)分別通過(guò)閘門(mén)電路與時(shí)基電路，然后用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)信號(hào)脈沖的個(gè)數(shù)，把標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間內(nèi)的計(jì)數(shù)的結(jié)果用鎖存器鎖存起來(lái)，最后用顯示譯碼器把鎖存的結(jié)果用LED數(shù)碼顯示管顯示出來(lái)。本文設(shè)計(jì)的是要求用直接測(cè)量法測(cè)量輸入信號(hào)的頻率并且能夠直接地顯示頻率在1Hz至9999Hz范圍內(nèi)的被測(cè)信號(hào)的頻率。 根據(jù)數(shù)字頻率計(jì)的基本原理及設(shè)計(jì)的基本要求，本文設(shè)計(jì)的基本思想是分為五個(gè)模塊即時(shí)基電路、閘門(mén)電路、鎖存電路、計(jì)數(shù)電路和譯碼顯示電路。其中利用555定時(shí)器分別構(gòu)成施密特觸發(fā)器及多諧振蕩器來(lái)組成閘門(mén)電路和時(shí)基電路，計(jì)數(shù)電路是由四塊74LS90芯片

5、組成，鎖存電路則由兩塊74ls273芯片組成，譯碼顯示電路是由四塊74LS48芯片及四塊共陰極數(shù)碼管組成，最終整個(gè)設(shè)計(jì)電路可以顯示被測(cè)信號(hào)的頻率。關(guān)鍵字：計(jì)數(shù)器 protues軟件 74ls90 74ls273 74ls48 555定時(shí)器23簡(jiǎn)單數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)與制作1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與方案選擇1.1設(shè)計(jì)要求（1） 要求用直接測(cè)量法測(cè)量輸入信號(hào)的頻率（2） 輸入信號(hào)的頻率為19999HZ1.2設(shè)計(jì)原理及方案數(shù)字頻率計(jì)是直接用十進(jìn)制的數(shù)字來(lái)顯示被測(cè)信號(hào)頻率的一種測(cè)量裝置。它不僅可以測(cè)量正弦波、方波、三角波和尖脈沖信號(hào)的頻率 ，而且還可以測(cè)量它們的周期。根據(jù)根據(jù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中的要求，及我們對(duì)頻率計(jì)數(shù)器的

6、了解，大致可以設(shè)計(jì)出以下兩種方案。1.2.1方案一：利用單片機(jī)制作頻率計(jì) 如下圖所示，此方案是采用單片機(jī)程序處理輸入信號(hào)并且將結(jié)果直接送往LED顯示，為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，輸入信號(hào)前進(jìn)行放大整形，在通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器輸入單片機(jī)系統(tǒng)，采用這種方法可大大提高測(cè)試頻率的精度和靈活性，并且能極大的減少外部干擾，采用VDHL編程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字頻率計(jì)，除被測(cè)信號(hào)的整形部分、鍵輸入部分和數(shù)碼顯示部分以外，其余全部在一片F(xiàn)PGA芯片上實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)非常精簡(jiǎn)，而且具有靈活的現(xiàn)場(chǎng)可更改性。但采用這種方案相對(duì)設(shè)計(jì)復(fù)雜度將會(huì)大大提高并且采用單片機(jī)系統(tǒng)成本也會(huì)大大提高。LED數(shù)顯電路輸入信號(hào)放大器A/D轉(zhuǎn)換器單片機(jī) 1.2

7、.2方案二：利用鎖存器與計(jì)數(shù)器制作頻率計(jì)圖中脈沖形成的電路的作用是將被測(cè)信號(hào)變成脈沖信號(hào)，其重復(fù)頻率等于被測(cè)信號(hào)的頻率f。時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器提供標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間脈沖信號(hào)，若其周期為1s，則們控電路的輸出信號(hào)持續(xù)時(shí)間亦準(zhǔn)確的等于1s。閘門(mén)電路由標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)進(jìn)行控制當(dāng)秒信號(hào)來(lái)到時(shí)，閘門(mén)開(kāi)通，被測(cè)脈沖信號(hào)通過(guò)閘門(mén)送到計(jì)數(shù)器譯碼顯示電路。秒信號(hào)結(jié)束時(shí)閘門(mén)關(guān)閉，技計(jì)數(shù)器得的脈沖數(shù)N是在1秒時(shí)間內(nèi)的累計(jì)數(shù)，所以被測(cè)頻率f= N Hz。 被測(cè)信號(hào)f經(jīng)整形電路變成計(jì)數(shù)器所要求的脈沖信號(hào)，其頻率與被測(cè)信號(hào)的頻率相同。時(shí)基電路提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)，其高電平持續(xù)時(shí)間t1=1 秒，當(dāng)l秒信號(hào)來(lái)到時(shí)，閘門(mén)開(kāi)通，被測(cè)脈沖信號(hào)通過(guò)

8、閘門(mén)，計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，直到l秒信號(hào)結(jié)束時(shí)閘門(mén)關(guān)閉，停止計(jì)數(shù)。若在閘門(mén)時(shí)間1s內(nèi)計(jì)數(shù)器計(jì)得的脈沖個(gè)數(shù)為N，則被測(cè)信號(hào)頻率f=NHz,如圖1.1所示，即為數(shù)字頻率計(jì)的組成框圖。圖1.1 數(shù)字頻率計(jì)的組成框圖 圖1.2 數(shù)字頻率計(jì)的工作時(shí)序波形 邏輯控制單元的作用有兩個(gè)：其一，產(chǎn)生清零脈沖，使計(jì)數(shù)器每次從零開(kāi)始計(jì)數(shù)；其二，產(chǎn)生所存信號(hào)，是顯示器上的數(shù)字穩(wěn)定不變。這些信號(hào)之間的時(shí)序關(guān)系如圖1.2所示數(shù)字頻率計(jì)由脈沖形成電路、時(shí)基電路、閘門(mén)電路、計(jì)數(shù)鎖存和清零電路、譯碼顯示電路組成。1.2.3 方案確定方案一：整個(gè)系統(tǒng)非常精簡(jiǎn)，而且具有靈活的現(xiàn)場(chǎng)可更改性。但采用這種方案相對(duì)設(shè)計(jì)復(fù)雜度將會(huì)大大提高并且采用

9、單片機(jī)系統(tǒng)成本也會(huì)大大提高。有了單片機(jī)雖然可以通過(guò)編寫(xiě)一段適當(dāng)?shù)某绦蚓涂梢缘玫浇Y(jié)果但到目前為止我們還沒(méi)有正式地接觸單片機(jī)的知識(shí)。此方案不能起到鞏固所學(xué)知識(shí)的作用。方案二：所選的單元電路都是我們?cè)谀ｋ姾蛿?shù)電課上學(xué)到的知識(shí)，并且這些單元電路很常用，也很便宜，所以易于購(gòu)買(mǎi)。它的整體結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)單便于組裝和調(diào)試，也容易出結(jié)果并且能鞏固我們所學(xué)的知識(shí)。綜合以上兩種頻率計(jì)的設(shè)計(jì)方案，通過(guò)考慮設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)復(fù)雜程度、調(diào)試難易程度及所用的元器件的價(jià)格等幾個(gè)方面，得出：應(yīng)選用方案二。2單元電路的設(shè)計(jì)2.1脈沖信號(hào)的形成電路脈沖信號(hào)形成電路的作用是將待測(cè)信號(hào)fx（如正弦波、三角波或者其他呈周期性變化的波形）整形為計(jì)數(shù)器

10、所要求的脈沖信號(hào)，其周期不變。將其他波形變換成脈沖波的電路有多種，如施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、比較器等。其中施密特觸發(fā)器的應(yīng)用較多。我在這里設(shè)計(jì)的電路形式是采用555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器，電路原理如圖2.1 所示。圖2.1 脈沖信號(hào)形成電路圖中R3與R4的作用是將被測(cè)信號(hào)進(jìn)行電平移動(dòng)，因?yàn)?55構(gòu)成的施密特觸發(fā)器的上觸發(fā)電平UT+ =2/3Ucc，下觸發(fā)電平UT=1/3Ucc，如圖2.2所示圖2.2 脈沖信號(hào)形成輸入信號(hào)的直流電平Uxo從C3左側(cè)輸入應(yīng)該滿足下列關(guān)系1/3UccUxo1/2UT=0.83V.為使Uxo=2.5V，對(duì)于圖3.1所示電路，則取R3=R4=10K。2.2時(shí)基電路

11、和閘門(mén)電路如圖2.1所示，閘門(mén)電路是控制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，決定了被測(cè)信號(hào)的脈沖通過(guò)閘門(mén)進(jìn)入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)，其精度很大程度上決定了頻率計(jì)的頻率測(cè)測(cè)量精度。當(dāng)要求頻率測(cè)量精度高時(shí)，應(yīng)使用晶體振蕩器通過(guò)分頻獲得。在此簡(jiǎn)單數(shù)字頻率計(jì)的中，時(shí)基信號(hào)采用由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器電路，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)（1s高電平）來(lái)到時(shí)，閘門(mén)開(kāi)通，被測(cè)信號(hào)的脈沖通過(guò)閘門(mén)進(jìn)入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)；標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間脈沖結(jié)束時(shí)（為低電平），閘門(mén)關(guān)閉，計(jì)數(shù)器無(wú)時(shí)鐘脈沖輸入。例如，時(shí)基信號(hào)的作用時(shí)間為1s，閘門(mén)電路將打開(kāi)1s，若在這段時(shí)間內(nèi)通過(guò)閘門(mén)電路的脈沖數(shù)目為1000個(gè)，則被測(cè)信號(hào)的頻率就是1000Hz。設(shè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)基為1s的脈

12、沖是由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器電路產(chǎn)生的，由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩氣的周期計(jì)算公式為：周期計(jì)算公式： t=t1+t2=0.693（R1+2R2）C；占空比為： D= t2/ （t1+t2）= R2/（ R1+2R2）50%，t1為正方波的寬度，t2為負(fù)方波的寬度；若取振蕩器的頻率f0=1/ （t1+t2）=0.8HZ,則振蕩器的輸出波形如圖2.4所示，其中t1=1s，t2=0.25s。圖2.3標(biāo)準(zhǔn)脈沖產(chǎn)生的閘門(mén)電路2.4閘門(mén)電路各波形特點(diǎn)2.3計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)器用4個(gè)74LS190同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器構(gòu)成。作用是對(duì)放大整形電路輸出的頻率信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并將輸出的數(shù)值輸入到鎖存器。如圖2.5所

13、示。 圖2.5 計(jì)數(shù)電路圖U10的CKA接外來(lái)信號(hào)，U7、8、9、10的CKB均接相應(yīng)的QA。U10的Q3接U9的CKA,U9的Q3接U8的CKA,U8的Q3接U7的CKA。四個(gè)芯片的R01、R02均接地，R91、R92連在一起接時(shí)基信號(hào)的反向信號(hào)。當(dāng)R91、R92同為高電平時(shí)，四位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器同時(shí)清零。當(dāng)R91。R92同為低電平時(shí)，四位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器正常計(jì)數(shù)2.4鎖存電路、譯碼電路和顯示電路圖2.6 鎖存、譯碼、顯示電路鎖存器可選用2個(gè)8D鎖存器74LS273構(gòu)成。鎖存器的作用是將計(jì)數(shù)器在1s 結(jié)束時(shí)所計(jì)得的數(shù)進(jìn)行鎖存，使顯示器上能穩(wěn)定地顯示此時(shí)計(jì)數(shù)器的值。因?yàn)橛?jì)數(shù)器在一秒內(nèi)要計(jì)算成千個(gè)輸入脈

14、沖，若不加鎖存器，顯示器上的數(shù)字將隨機(jī)數(shù)器的輸出變化而變化，不便于讀數(shù)。當(dāng)時(shí)鐘脈沖CP的上升沿到來(lái)時(shí)，鎖存器的輸出等于輸入，即Q=D。從而將4個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器即個(gè)位、十位、百位、千位的輸出值送到鎖存器的輸出端。正脈沖結(jié)束后，無(wú)論輸入端D為何值，輸出端Q的狀態(tài)仍然保持原來(lái)的狀態(tài)。譯碼器采用4個(gè)74LS48共陰極顯示譯碼器構(gòu)成。譯碼/驅(qū)動(dòng)器74LS48的作用是將輸入的高低電平信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)碼管需要的高低電平信號(hào)，并控制數(shù)碼燈的亮滅。具體連接方式見(jiàn)圖2.6。3整體電路的設(shè)計(jì)3.1總電路分析如圖3所示，被測(cè)信號(hào)（三角波、正弦波、方波）輸入由555定時(shí)器組成的施密特觸發(fā)器整形成與輸入信號(hào)同頻率的矩形脈沖。將

15、該脈沖輸入由74LS90組成的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器用作時(shí)鐘信號(hào)。另一片555定時(shí)器接成的多諧振蕩器輸出的高電平時(shí)間為1S，低電平時(shí)間為0.25S的矩形脈沖信號(hào)通過(guò)閘門(mén)，再通過(guò)74LS04反向后，輸給74LS273，做鎖存的時(shí)鐘信號(hào)，同時(shí)輸給計(jì)數(shù)器74LS90的R01、R02控制計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)和清零。當(dāng)取反后的時(shí)基信號(hào)來(lái)個(gè)上升沿時(shí)，鎖存器鎖存0000。高電平階段計(jì)數(shù)器清零，鎖存器一直顯示0000不變。低電平時(shí)，計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，鎖存器清零。當(dāng)再來(lái)個(gè)上升沿時(shí)鎖存器鎖存剛才1S內(nèi)計(jì)數(shù)器所計(jì)的數(shù)據(jù)，高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器清零，鎖存器數(shù)據(jù)保持不變。低電平時(shí)，鎖存器清零，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。如此循環(huán)工作。若在閘門(mén)時(shí)間1s內(nèi)計(jì)數(shù)器計(jì)

16、得的脈沖個(gè)數(shù)為N，則被測(cè)信號(hào)頻率為f=NHz。本電路可實(shí)現(xiàn)直接測(cè)量輸入信號(hào)的頻率，輸入的頻率范圍19999HZ。3.2 總電路圖在上述子模塊電路的基礎(chǔ)上，畫(huà)出整個(gè)電路的總電路圖。如圖3所示：圖3 整體電路圖4電路的調(diào)測(cè)與分析4.1計(jì)數(shù)電路的調(diào)測(cè) 圖4 計(jì)數(shù)電路調(diào)測(cè)4.2計(jì)數(shù)、顯示電路的調(diào)測(cè) 如圖4所示，連接好電路后。開(kāi)始仿真，計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，并將相應(yīng)的計(jì)的數(shù)通過(guò)74LS48芯片譯碼給七段譯碼顯示器進(jìn)行顯示所計(jì)的數(shù)。4.3調(diào)試電路的注意事項(xiàng)在通電調(diào)試前，一定要認(rèn)真檢查電路是否有錯(cuò)接、漏接等。因此要用萬(wàn)用表歐姆檔，測(cè)量芯片各引腳和各個(gè)元器件之間的連接是否正常，測(cè)量各個(gè)元器件之間的連接是否正常。用電

17、壓表把各個(gè)芯片所用的電壓調(diào)整到規(guī)定的數(shù)值。檢查各個(gè)芯片的接地是否連接牢固。檢查無(wú)誤，方可通電調(diào)試。5所用芯片及其它器件說(shuō)明本次設(shè)計(jì)選用的器件有74LS90，74LS48，74LS273，555定時(shí)電路，共陰極七段LED數(shù)碼管等，下面是這些元器件在頻率計(jì)數(shù)器中的應(yīng)用及原理。5.1 555定時(shí)器555定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測(cè)量及自動(dòng)控制等方面。555 定時(shí)器的內(nèi)部電路框圖如右圖所示 圖5.1 555集成電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)555集成電路是8腳封裝，雙列直插型，

18、如圖5.2(A)所示，按輸入輸出的排列可看成如圖5.2 (B)所示。其中6腳稱(chēng)閾值端(TH)，是上比較器的輸入；2腳稱(chēng)觸發(fā)端(TR)，是下比較器的輸入；3腳是輸出端(Vo)，它有O和1兩種狀態(tài)，由輸入端所加的電平?jīng)Q定；7腳是放電端(DIS)，它是內(nèi)部放電管的輸出，有懸空和接地兩種狀態(tài)，也是由輸入端的狀態(tài)決定；4腳是復(fù)位端(MR)，加上低電平時(shí)可使輸出為低電平；5腳是控制電壓端(Vc),可用它改變上下觸發(fā)電平值；8腳是電源端，1腳是地端。圖5.2 555定時(shí)器5.1.1 555構(gòu)成的施密特觸發(fā)器圖5.3 555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器4UI 再增大時(shí)，對(duì)電路的輸出狀態(tài)沒(méi)有影響。（a） 上升過(guò)程

19、（b）下降過(guò)程5.1.2 555構(gòu)成的多諧振蕩器 由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖5.4(a)所示，其工作波形見(jiàn)圖5.4（b）所示。接通電源后，電源VDD通過(guò)R1和R2對(duì)電容C充電，當(dāng)Uc2C，由電容C放電時(shí)間決定；TH=0.7(R1+R2)C，由電容C充電時(shí)間決定，脈沖周期TTH+TL。圖5.4 555構(gòu)成多諧振蕩器 上面僅討論了由555定時(shí)器在本次數(shù)字頻率計(jì)課程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及原理。實(shí)際上，由于555定時(shí)器靈敏度高，功能靈活，因而在電子電路中獲得廣泛應(yīng)用。5.2 74LS273鎖存器74LS273作為一種帶清除端的觸發(fā)器,在電路中的主要作用是將計(jì)數(shù)器在1s結(jié)束時(shí)所計(jì)的數(shù)進(jìn)行鎖存,使顯示器上

20、能穩(wěn)定地顯示此時(shí)計(jì)數(shù)器的值。由74LS273的功能表(表1)可知,當(dāng)時(shí)鐘脈沖CP的正跳變來(lái)到時(shí),鎖存器的輸出等于輸入,即Q=D。從而將計(jì)數(shù)器的輸出值送到鎖存器的輸出端,正脈沖結(jié)束后,無(wú)論D為何值,輸出端Q的狀態(tài)仍保持原來(lái)的狀態(tài)Qn不變,所以在計(jì)數(shù)期間內(nèi),計(jì)數(shù)器的輸出不會(huì)送到譯碼顯示器.其引腳功能如圖5.5所示。表1 74LS273功能表輸入輸出Q清除時(shí)鐘DLXXLHHHHLLHLXQ0注:Q0=穩(wěn)態(tài)輸入條件建立之前Q的電平圖5.5 74LS273引腳圖5.3 74LS90計(jì)數(shù)器 集成十進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器的型號(hào)有：74LS90、74196、74S196，74LS196、74290、74LS290等，

21、它們都是按照8421BCD碼進(jìn)行加法計(jì)數(shù)的電路（如圖5.6），本設(shè)計(jì)采用的是74LS90計(jì)數(shù)器。圖5.6 8421BCD碼加法計(jì)數(shù)狀態(tài)圖74LS90是TTL系列的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其內(nèi)部由四個(gè)主從觸發(fā)器和一些附加門(mén)電路組成，以提供一個(gè)2分頻計(jì)數(shù)器和一個(gè)三級(jí)的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。其引腳排列如圖5.7所示；邏輯功能示意圖如圖5.8所示。圖5.7 74LS90的引出端排列圖此芯片有門(mén)控置“0”輸入端及還有門(mén)控置“9”輸入端。為了使用其最大計(jì)數(shù)長(zhǎng)度，須將Q0輸出端連到B輸入端。計(jì)數(shù)輸入脈沖加到輸入端A上，則輸出為BCD計(jì)數(shù)（見(jiàn)表2）。若把Q3連接到輸入端A上，輸出則為二五混合進(jìn)制（見(jiàn)表3）。這時(shí)輸入脈沖加在B端

22、，在Q0的輸出上可以得到一個(gè)十分頻的方波。74LS90 復(fù)位/計(jì)數(shù)功能表（見(jiàn)表4）。圖5.8 74LS90的邏輯功能示意圖表2 BCD 計(jì)數(shù)時(shí)序 表3 二五混合進(jìn)制由于本次課程設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)為1Hz9999Hz，因此就要求四個(gè)計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)，圖5.10是由74LS90 利用輸出Q3控制高一位的CP 端構(gòu)成的加計(jì)數(shù)級(jí)聯(lián)圖。表4 74LS90 復(fù)位計(jì)數(shù)功能表 圖5.10 異步計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)方案 5.4 數(shù)碼譯碼顯示器5.4.1 七段譯碼管一個(gè)LED數(shù)碼管可用來(lái)顯示一位09十進(jìn)制數(shù)和一個(gè)小數(shù)點(diǎn)。小型數(shù)碼管（0.5寸和0.36寸）每段發(fā)光二極管的正向壓降，隨顯示光（通常為紅、綠、黃、橙色）的顏色不同略有差別，

23、通常約為22.5V，每個(gè)發(fā)光二極管的點(diǎn)亮電流在510mA。LED數(shù)碼管要顯示BCD碼所表示的十進(jìn)制數(shù)字就需要有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的譯碼器，該譯碼器不但要完成譯碼功能，還要有相當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)能力。LED數(shù)碼管是目前最常用的數(shù)字顯示器，按連接方式不同，七段顯示數(shù)碼管分為共陰極和共陽(yáng)極兩種。圖5.11 (a)、(b)為共陰管和共陽(yáng)管的電路，(c)為兩種不同出線形式的引出腳功能圖。(d) 為7段LED顯示器顯示的字形。 圖(a) 共陰連接（“1”電平驅(qū)動(dòng)） 圖(b) 共陽(yáng)連接（“0”電平驅(qū)動(dòng)）圖(c) 符號(hào)及引腳功能圖5.11 7段LED顯示器的字形5.4.2 BCD 碼七段譯碼驅(qū)動(dòng)器此類(lèi)譯碼器型號(hào)有74LS47（共

24、陽(yáng)），74LS48（共陰），CC4511（共陰）等，本設(shè)計(jì)采用74LS48 BCD碼七段譯碼/驅(qū)動(dòng)器，并驅(qū)動(dòng)共陰極LED數(shù)碼管。圖5.12為74LS48引腳排列圖；圖5.13為74LS48 內(nèi)部功能原理圖。 圖5.12 74LS48引腳排列圖5.13 74LS48的內(nèi)部功能原理圖其中：1、2、6、7 BCD 碼輸入端；a 、b 、c 、d 、e 、f 、g 譯碼輸出端，輸出“1”有效，用來(lái)驅(qū)動(dòng)共陰極LED 數(shù)碼管。16腳為電源端，接5V電源。三個(gè)控制輸入端、都是低電平有效。其中：是輸入輸出共用一個(gè)端口，只有輸入4位數(shù)據(jù)為0時(shí)，并且=0時(shí)，該端口為輸出狀態(tài)，輸出為低電平。功能見(jiàn)表5。表5 74L

25、S48功能表三個(gè)控制輸入端、各自的功能如下： -燈測(cè)試輸入端，用來(lái)檢查數(shù)碼管七段是否都能正常工作。當(dāng)=0且=1時(shí)，不管其他輸入狀態(tài)如何，a-g均輸出有效的邏輯“1”，數(shù)碼管七段均應(yīng)點(diǎn)亮。當(dāng)=1時(shí)，譯碼器方可進(jìn)行譯碼工作。 -滅零輸入端，可用來(lái)熄滅無(wú)意義的“0”顯示，如整數(shù)前的“0” 和小數(shù)點(diǎn)后的“0”。 -熄滅輸入端/滅零輸出端。當(dāng)=0時(shí)，不管其他輸入狀態(tài)如何，數(shù)碼管七段均熄滅。當(dāng)=1時(shí)，譯碼器正常工作。當(dāng)輸入數(shù)據(jù)DCBA=0000時(shí)，滅“0”端=0時(shí)，為滅0狀態(tài)，變?yōu)檩敵龆?，輸出為低電平。同時(shí)由于74LS48內(nèi)部有升壓電阻而無(wú)需外部電阻。結(jié)束語(yǔ)本次課程設(shè)計(jì)對(duì)我個(gè)人而言，確實(shí)是一項(xiàng)艱巨而富有挑

26、戰(zhàn)性的任務(wù)。剛開(kāi)始拿到這個(gè)題目感覺(jué)無(wú)從下手，然后通過(guò)自己去圖書(shū)館查閱文獻(xiàn)以及上網(wǎng)搜索在為期兩周的課程設(shè)計(jì)期間，我投入了自己的熱情和精力，從開(kāi)始設(shè)計(jì)電路圖，選擇元器件，到使用Proteus Pro7.10仿真電路等等。在共同做實(shí)物的過(guò)程中出現(xiàn)了不少的問(wèn)題，例如時(shí)基電路的調(diào)試便花費(fèi)了我們很長(zhǎng)時(shí)間，最后通過(guò)不斷嘗試與修改，終于達(dá)到課設(shè)任務(wù)的要求。 實(shí)物制作過(guò)程中出現(xiàn)的一些不熟練的操作問(wèn)題都需要我在平時(shí)多學(xué)習(xí)，進(jìn)一步的完善自己。在實(shí)習(xí)中經(jīng)常會(huì)遇到一些自己可能暫時(shí)無(wú)法想明白的問(wèn)題，請(qǐng)教同學(xué)或老師是很好的做法，節(jié)省時(shí)間也會(huì)從別人上上學(xué)到更多。在設(shè)計(jì)時(shí)和同學(xué)相互交流各自的想法也是很重要的，不同的人對(duì)問(wèn)題的看法總有差異，我們可以從交流中獲得不同的思路，其他人的設(shè)計(jì)一定有比你出色的地方，很好的借鑒，并在大家的商討中選擇最優(yōu)方案最終一定會(huì)得到最好的設(shè)計(jì)方法通過(guò)查閱搭建電路所需元器件的引腳圖及功能表，例如74ls273鎖存器、74ls90計(jì)數(shù)器、74ls48譯碼器以及555構(gòu)成打的多諧振蕩和施密特觸發(fā)器，只