數(shù)電課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)姓名張順專(zhuān)業(yè)班級(jí)13 電子信息 工程 C132班指導(dǎo)教師郝海輝日期2015-7-1.目錄.簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)電路的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1. 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)完成正弦波、 矩形波以及任意脈沖信號(hào)頻率的測(cè)量。 測(cè)頻范圍為 1999999Hz，分兩個(gè)頻段： 1 999Hz,1KHz999KHz。2. 用 LED數(shù)碼管，顯示十進(jìn)制的測(cè)量結(jié)果，其結(jié)果為待測(cè)信號(hào)的頻率。二、元器件介紹1.十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160，引腳圖如下：74LS160 的功能如下：輸入輸出CPLDCLREPETQ××0××全“ L”01×

2、;×預(yù)置數(shù)據(jù)1111計(jì)數(shù)×110×保持×11×0保持2 .74LS112.引腳圖如下：功能表如下：INPUTSOUTPUTS/PRE/CLRCLKJKQ/Q-LHXXXHLHLXXXLHLLXXXHHHHLLQ0/Q0HH HLHLHHLHLHHH HHTOGGLEHH?HXXQ0/Q0.3與門(mén) 7408引腳圖如下：功能表如下：4.定時(shí)器 555555 定時(shí)器是一種多用途的數(shù)字和模擬混合集成電路，利用它能極方便地構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多謝振蕩器。由于使用方便靈活、方便，所以 555 定時(shí)器在波形的產(chǎn)生與變換、測(cè)量與控制、家用電器、電子

3、玩具等許多領(lǐng)域中都得到了應(yīng)用。引腳圖如下：.內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下：555 功能表：5數(shù)碼管將計(jì)數(shù)器的輸出端接到數(shù)碼管上，通過(guò)數(shù)碼管顯示當(dāng)前計(jì)數(shù)器上所計(jì)的數(shù)字，將計(jì)數(shù)器上輸出的最低端接到數(shù)碼管的最左端，這樣數(shù)碼管就能正常工作。由于 DCD_HEX_DIG_RED是十六進(jìn)制數(shù)碼管， 所以用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的數(shù)據(jù)由它顯示一般不會(huì)出錯(cuò)，可以精確表示計(jì)數(shù)器當(dāng)前的數(shù)據(jù)。.三設(shè)計(jì)原理及分析1.系統(tǒng)框圖2.總電路圖如下：.3. 單元電路圖：（1）、時(shí)諧信號(hào)電路圖由 555 構(gòu)建多謝振蕩器，產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)， 其時(shí)鐘信號(hào)為周期性的矩形波，然后接到施密特觸發(fā)器進(jìn)行整形， 調(diào)節(jié)滑動(dòng)電阻器，電容以及電阻，是時(shí)鐘信號(hào)的脈寬近似1ms

4、左右，然后讓它與待測(cè)信號(hào)進(jìn)行比較，看在時(shí)鐘信號(hào)的脈寬中待測(cè)信號(hào)的個(gè)數(shù)，讓后通過(guò)計(jì)數(shù)器，數(shù)碼管顯示出來(lái)，我們通過(guò)變換就知道待測(cè)信號(hào)的頻率。該多諧振蕩起的輸出信號(hào)波形為：.（2）、待測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理的電路圖這里待測(cè)信號(hào)可以不通過(guò)信號(hào)發(fā)生器，由 555 構(gòu)成的多謝振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)，通過(guò)施密特觸發(fā)器進(jìn)行整形， 形成固定的矩形待測(cè)信號(hào)，再將它與待測(cè)信號(hào)通過(guò)一個(gè)與門(mén)進(jìn)行比較，看在時(shí)諧信號(hào)單位脈沖中待測(cè)信號(hào)出現(xiàn)的次數(shù)，通過(guò)計(jì)時(shí)器， 由數(shù)碼管顯示出來(lái)，從而我們就知道了待測(cè)信號(hào)的頻率。該待測(cè)信號(hào)處理后的波形：.（3）、由計(jì)數(shù)器構(gòu)成的分頻電路圖：我們知道計(jì)數(shù)器可以當(dāng)分頻器使用，通過(guò)時(shí)諧信號(hào)產(chǎn)生的信號(hào)通過(guò)這里的計(jì)數(shù)器

5、，分頻產(chǎn)生不同頻率的信號(hào)。在時(shí)間脈寬在1s 左右是我們可以測(cè)量待測(cè)信號(hào)的頻率范圍在1HZ 到1000HZ 左右；在時(shí)間脈沖在1ms 左右我們可以測(cè)量信號(hào)的頻率范圍在1KHZ到 1MHZ之間，使用分頻器是為了產(chǎn)生脈沖寬度近似為1s 左右的信號(hào)。（4）控制電路的電路圖：.這部分的控制電路由 74LS112 組成， 74LS112 是雙 JK 觸發(fā)器，它的作用是當(dāng)下降沿到來(lái)的時(shí)候， 是時(shí)諧信號(hào)清零， 從而測(cè)量出在單過(guò)脈寬中待測(cè)信號(hào)的個(gè)數(shù)，在通過(guò)計(jì)數(shù)器，由數(shù)碼管顯示出來(lái)?？刂齐娐樊a(chǎn)生的信號(hào)波形為：（4）、輸出電路設(shè)計(jì)電路圖：.通過(guò)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)， 在通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)我們就可以知道待測(cè)信號(hào)的頻率，由上面顯

6、示的數(shù)字經(jīng)過(guò)一定的轉(zhuǎn)換就可以得到精確的頻率。從而通過(guò)該電路就可以測(cè)量待測(cè)信號(hào)的頻率，從而制成了數(shù)字頻率計(jì)。四、設(shè)計(jì)中的問(wèn)題及改進(jìn)（ 1）控制電路的改進(jìn)原電路圖中沒(méi)有控制電路，數(shù)碼管顯示出來(lái)的數(shù)字不穩(wěn)定，一直在變化， 最后在秦老師的指導(dǎo)下，我明白了如何用一個(gè)門(mén)電路，來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。74LS112 是 JK 觸發(fā)器的集成塊， ，當(dāng)J為低電平， K 為高電平， 這樣當(dāng)下降沿到來(lái)就可以通過(guò)一個(gè)與門(mén)達(dá)到清零的目的。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)時(shí)諧信號(hào)的控制，進(jìn)而使數(shù)碼管顯示穩(wěn)定的結(jié)果。下面是改進(jìn)之前的電路圖：后來(lái)添加了一個(gè)74LS112 控制電路就解決了問(wèn)題。.添加電路圖為：（ 2）分頻的問(wèn)題由于要使脈寬達(dá)到1ms 和 1

7、s 的脈寬，所以必須使用到分頻器，在分頻電路中要合理地選擇輸出端和電容。電阻的值從而達(dá)到要求的頻率。從而完成對(duì)1HZ 到 1KHZ與 1KHZ到 1MHZ頻率的測(cè)量。分頻電路為達(dá)到要求頻率設(shè)計(jì)的如下：（ 3）頻率運(yùn)算問(wèn)題最終的頻率要根據(jù)數(shù)碼管顯示出來(lái)的數(shù)字和時(shí)諧信號(hào)的頻率轉(zhuǎn)化得出來(lái)，數(shù)碼管顯示出來(lái)的不一定時(shí)正確的，只有通過(guò)轉(zhuǎn)化才能得到正確的頻率。.五、總結(jié)1. 本次試驗(yàn)充分運(yùn)用到所學(xué)的知識(shí)，如 EDA（電子技術(shù)自動(dòng)化）的仿真。在書(shū)本上逐個(gè)找到設(shè)計(jì)所需要的芯片，然后查閱資料熟悉它們的功能及每個(gè)引腳的作用。后來(lái)和同學(xué)交流學(xué)習(xí)通過(guò)了 EDA仿真。在此過(guò)程中，要熟練 EDA操作，了解每個(gè)芯片的引腳連接。 尤其要注意的是， 仿真過(guò)程中會(huì)遇到許多問(wèn)題， 要學(xué)會(huì)用是書(shū)本上的理論知識(shí)完成對(duì)電路圖的檢測(cè)。2. 經(jīng)過(guò)本次設(shè)計(jì)， 我們受益非淺， 不僅使我們復(fù)習(xí)了數(shù)電的很多知識(shí)， 而且鍛煉了我們理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力、 團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。 這次課程設(shè)計(jì)不僅是對(duì)所學(xué)知識(shí)的復(fù)習(xí)鞏固，更是對(duì)將凌亂知