數(shù)電課設(shè)報(bào)告

1、沈陽航空航天大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì)數(shù)字顯示頻率計(jì)的設(shè)計(jì)班級(jí) / 學(xué)號(hào) 14070101/2011040701031學(xué) 生 姓 名 于飛躍 指 導(dǎo) 教 師 邵清亮 沈陽航空航天大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書課 程 名 稱 模擬與數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)題目 數(shù)字顯示頻率計(jì)的設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求：一、設(shè)計(jì)說明與技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)計(jì)頻的頻率計(jì)，技術(shù)指標(biāo)如下： 頻率計(jì)測(cè)量范圍1Hzf999Hz； 測(cè)量誤差小于1Hz； 利用數(shù)碼管顯示測(cè)量數(shù)值； 頻率計(jì)能夠測(cè)量正弦波或者方波。二、設(shè)計(jì)要求1在選擇器件時(shí)，應(yīng)考慮成本。2根據(jù)技術(shù)指標(biāo)，通過分析計(jì)算確定電路和元器件參數(shù)。3畫出電路原理圖（元器件標(biāo)準(zhǔn)化

2、，電路圖規(guī)范化）。三、實(shí)驗(yàn)要求1根據(jù)技術(shù)指標(biāo)制定實(shí)驗(yàn)方案；驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的電路，用軟件仿真。2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和分析。四、推薦參考資料1、 沈任元主編. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.20102、康華光主編電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）（第四版）M北京：高等教育出版社，1999 五、按照要求撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告成績(jī) 指導(dǎo)教師 日期 一、概述在電子技術(shù)中，頻率是最基本的參數(shù)之一，并且與許多電參量的測(cè)量方案、測(cè)量結(jié)果都有十分密切的關(guān)系，因而頻率的測(cè)量更為重要。測(cè)量頻率的方法有很多種，其中以電子計(jì)數(shù)器測(cè)頻具有高精度，使用方便，測(cè)量迅速。數(shù)字顯示頻率計(jì)設(shè)計(jì)原理實(shí)際是單位時(shí)間測(cè)量脈沖數(shù)，節(jié)省劃分頻段的時(shí)

3、間，數(shù)字顯示頻率計(jì)是直接用十進(jìn)制數(shù)字來顯示被測(cè)信號(hào)頻率的一種裝置，它不僅可測(cè)正弦波、方波、三角波的頻率，而且還可以測(cè)量他們的周期。經(jīng)過改裝，可以測(cè)量脈沖寬度，做成數(shù)字式脈沖測(cè)量?jī)x；可以測(cè)量電容，做成數(shù)字式電容測(cè)量?jī)x；在電路中增加傳感器，還可以數(shù)字脈搏計(jì)、計(jì)價(jià)器等，應(yīng)用十分廣泛。設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字式頻率計(jì)，可對(duì)正弦波、方波（幅度為10mV）周期信號(hào)的頻率進(jìn)行測(cè)量。滿足：測(cè)量頻率范圍為1Hzf999Hz；測(cè)量誤差小于1Hz；利用數(shù)碼管顯示測(cè)量數(shù)值；頻率計(jì)能夠測(cè)量正弦波或者方波。二、方案論證數(shù)字顯示頻率計(jì)一般由放大整形電路、振蕩電路、計(jì)數(shù)顯示電路組成，可對(duì)正弦波、方波（幅度為10mV）周期信號(hào)的頻率進(jìn)行測(cè)

4、量。頻率是指單位時(shí)間內(nèi)信號(hào)振動(dòng)的次數(shù)。從測(cè)量角度看，即單位時(shí)間測(cè)得的被測(cè)信號(hào)的脈沖數(shù)，電路原理框圖如圖1所示。被測(cè)信號(hào)送入通道，經(jīng)555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器產(chǎn)生正弦波或方波，使每個(gè)周期形成一個(gè)脈沖，這些脈沖加到振蕩電路，通過振蕩電路形成具有往復(fù)周期脈沖，脈沖信號(hào)通過計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，則計(jì)數(shù)器記得的數(shù)，就是要測(cè)的頻率值，用數(shù)碼管顯示，即可知信號(hào)的頻率。應(yīng)用的基本公式為：f=n/T (n：?jiǎn)挝粫r(shí)間記錄的脈沖數(shù) T：記錄時(shí)間)圖1 數(shù)字頻率計(jì)原理框圖三、電路設(shè)計(jì)數(shù)字顯示頻率計(jì)電路是由555定時(shí)器構(gòu)成的整形電路產(chǎn)生正弦波或方波、振蕩電路、計(jì)數(shù)顯示電路、所存器電路、譯碼顯示組成的譯碼顯示電路組成。 1

5、整形電路設(shè)計(jì)此電路由555定時(shí)器構(gòu)成施密特觸發(fā)器整形電路，其作用是為了把被測(cè)信號(hào)整形，然后整形為與其同頻率的方波或正弦波。電路如圖2所示。圖2 整形電路2振蕩電路此電路由一個(gè)555定時(shí)器、兩個(gè)電阻和兩個(gè)電容組成。電路如圖3所示。由于低電平T1= R1 Cln2高電平T2=（R1+R2）Cln2，可以通過改變R1與R2來改變T1，T2的值，可以令C2=10uf，可計(jì)算出R1=3K，R2=124.8 K。圖3 振蕩電路3 計(jì)數(shù)顯示電路 計(jì)數(shù)顯示電路由主門電路、計(jì)數(shù)器電路、所存器電路、譯碼顯示組成，含有十位可逆計(jì)數(shù)器74LS192和帶清除功能的8D觸發(fā)器74LS273。如圖4所示。 計(jì)數(shù)器電路由二片

6、74LS192芯片組成，通過主門電路來控制計(jì)數(shù)器的工作，把整形過的被測(cè)信號(hào)接到CLK端來計(jì)數(shù)。鎖存器電路的作用是將計(jì)數(shù)器在T結(jié)束時(shí)所得的數(shù)進(jìn)行鎖存，使顯示器上能穩(wěn)定顯示此時(shí)計(jì)數(shù)器的值。譯碼顯示電路通過74LS273， LED數(shù)碼管來顯示。74LS192是雙時(shí)鐘方式的十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器。PL為置數(shù)端；CPu為加計(jì)數(shù)端；CPd為減計(jì)數(shù)端；CO為進(jìn)位輸出：1001狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出；BO為借位輸出：0000狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出。（1）異步清零：MR=1，Q3Q2Q1Q0=0000（2）異步置數(shù)：MR=0，PL=（）=1，CPu=CPd=1，Q3Q2Q1Q0=P3P2P1P0（3）保持：MR=0，PL=（）=

7、1，CPu=CPd=1，Q3Q2Q1Q0保持原態(tài)（4）加計(jì)數(shù)：MR=0，PL=（）=1，CPu=CP，CPd=1，Q3Q2Q1Q0按加法規(guī)律計(jì)數(shù)（5）減計(jì)數(shù)：MR=0，PL=（）=1，CPu=1，CPd= CP，Q3Q2Q1Q0按減法規(guī)律計(jì)數(shù)功能表如下：圖4 計(jì)數(shù)顯示電路 四、性能的測(cè)試根據(jù)所設(shè)計(jì)的數(shù)字顯示頻率計(jì)電路，在Multisim仿真軟件中分模塊進(jìn)行仿真測(cè)試。1.整形電路的測(cè)試把被測(cè)信號(hào)放大然后整形為與其同頻率的方波。電路輸入正弦波頻率為10HZ，振幅為1V,仿真結(jié)果如圖7所示圖5 放大整形電路測(cè)試電路圖6 放大整形電路測(cè)試波形2. 振蕩電路測(cè)試振蕩電路輸出周期為1.75秒，高電平脈沖為

8、1秒的方波。計(jì)算周期：T=T1+T2=（R10+2R9）Cln2=1.75s頻率：f=1/T=0.57Hz圖7 振蕩電路測(cè)試電路4.計(jì)數(shù)顯示電路的測(cè)試圖8 計(jì)數(shù)顯示電路測(cè)試電路五、結(jié)論 此次設(shè)計(jì)我們得到的最終結(jié)論如下：把各種信號(hào)通過放大整形后，可以測(cè)出其頻率。其性能指標(biāo)為：測(cè)量頻率范圍為1Hzf999Hz；測(cè)量誤差小于1Hz；利用數(shù)碼管顯示測(cè)量數(shù)值；頻率計(jì)能夠測(cè)量正弦波或者方波。雖然此次課程設(shè)計(jì)完成，但是也有不足之處。就是，當(dāng)閉合開關(guān)當(dāng)時(shí)，使顯示清零后，不能繼續(xù)顯示，需要重新閉合再開啟才能顯示。即不能連續(xù)測(cè)量頻率，無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)測(cè)頻，這是本次課程設(shè)計(jì)最不成功之處。六、性價(jià)比通過多次的選擇篩選元件

9、，綜合價(jià)錢與功能的實(shí)現(xiàn)，認(rèn)真分析考慮，選出了性價(jià)比高的元件來模擬這次電路，所選的元件有兩片555定時(shí)器（555施密特觸發(fā)器、555多諧振蕩器），四片計(jì)數(shù)器74LS192，兩片8D觸發(fā)器74LS273，以及三個(gè)數(shù)碼管LED。綜合價(jià)錢與功能，所選元件為比較理想的的選擇，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率的測(cè)量，還能夠節(jié)省成本，達(dá)到雙贏的效果。七、課設(shè)體會(huì)及合理化建議通過此次設(shè)計(jì)，我們進(jìn)一步加深了對(duì)數(shù)字電路知識(shí)的認(rèn)識(shí)與理解，掌握了數(shù)字率計(jì)的設(shè)計(jì)、組裝與調(diào)試方法。更加熟練的運(yùn)用仿真軟件，并學(xué)習(xí)了運(yùn)用軟件測(cè)試、調(diào)試、改進(jìn)電路。培養(yǎng)了獨(dú)立思考、分析、解決問題的能力，并培養(yǎng)了我們的動(dòng)手能力。經(jīng)過這次的課程設(shè)計(jì)，通過對(duì)各種資

10、料的查閱，我發(fā)現(xiàn)了自己動(dòng)手的樂趣。以前所學(xué)的知識(shí)只局限于課本之中，而這次通過課程設(shè)計(jì)我體會(huì)到了，只有大膽的去實(shí)踐，把理論和實(shí)踐相結(jié)合，才能更好的掌握數(shù)電的知識(shí)，并且通過本次的課程設(shè)計(jì)，是我對(duì)數(shù)電的學(xué)習(xí)的興趣大大提升。本次設(shè)計(jì)是本人第一次運(yùn)用數(shù)字電路。因而在許多方面都還不熟練,不如說對(duì)一些元器件的功能還不完全了解，不能熟練運(yùn)用，因而不能完全的一次性設(shè)計(jì)好該電路。不過通過本次的課程設(shè)計(jì)我學(xué)到了學(xué)多的知識(shí)，學(xué)會(huì)了Multisim的一些基本使用方法，培養(yǎng)了我們獨(dú)立思考問題解決問題的能力，加深了我們對(duì)數(shù)電、模電知識(shí)的理解，鞏固了我們的學(xué)習(xí)知識(shí)，有助于我們今后的學(xué)習(xí)?？傊?，在這次的課程設(shè)計(jì)過程中，我收獲了

11、很多，即為我的以后學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)有很大的幫助，也為將來的人生之路做好了一個(gè)很好的鋪墊。參考文獻(xiàn)1、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)，沈任元.，機(jī)械工業(yè)出版社.20102、電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第四版），康華光高等教育出版社20063、電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分（第四版），康華光高等教育出版社20064、電子線路設(shè)計(jì)·實(shí)驗(yàn)·測(cè)試（第四版）,謝自美，高等教育出版社2009,35、電子設(shè)計(jì)指南，孫肖子，高等教育出版社.2006,106、電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)電子電路實(shí)驗(yàn)·設(shè)計(jì)·仿真（第四版），陳大欽，高等教育出版社.20067、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版），華成英，童詩白，高等教育出版社.20068、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版），閻石，高等教育出版社.2006,59、電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)（第三版），畢滿清，機(jī)械工業(yè)出版社.200510、電子線路CAD使用教程，潘永雄，沙河，西安電子科技大學(xué)出版社.2007附錄I 總電路圖附錄II 元器件清單序