東華大學(xué)數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)數(shù)字頻率計(jì)

1、電路課程設(shè)計(jì)第一章設(shè)計(jì)指標(biāo).P2設(shè)計(jì)指標(biāo).第二章系統(tǒng)概述.卬3.設(shè)計(jì)思想可行性論證.各功能的組成總體工作過程第三章單元電路設(shè)計(jì)與分析.P4各單元電路的選擇設(shè)計(jì)及工作原理分析第四章電路的組構(gòu)與調(diào)試.P7遇到的主要問題.現(xiàn)象記錄及原因分析.解決舉措及效果功能的測(cè)試方法、步驟、設(shè)備、記錄的數(shù)據(jù)第五章結(jié)束語.P11對(duì)設(shè)計(jì)題目的結(jié)論性意見及進(jìn)一步改良的意向說明P12總結(jié)設(shè)計(jì)的收獲與體會(huì).附圖電路圖、電路總圖第一章設(shè)計(jì)指標(biāo)在生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中,經(jīng)常需要測(cè)量信號(hào)的頻率.數(shù)字頻率計(jì)就是用數(shù)字方式測(cè)量和顯示被測(cè)信號(hào)頻率的儀器.實(shí)用的數(shù)字頻率可以測(cè)量多種不同的周期波形.設(shè)計(jì)要求要求設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量TTL方波信號(hào)頻率

2、的數(shù)字系統(tǒng).用按鍵選擇測(cè)量信號(hào)頻率.測(cè)量值采用四個(gè)LED七段數(shù)碼管顯示,并以發(fā)光二極管指示測(cè)量對(duì)象：測(cè)量的單位HZkhz.頻率測(cè)量范圍有四檔量程.1測(cè)量結(jié)果顯示4位有效數(shù)字,測(cè)量結(jié)果顯示四位有效數(shù)字.測(cè)量精度為萬分之一.2頻率測(cè)量范圍：,分四檔.第一檔：第二檔：第三檔：99.99khz第四檔：3量程切換可以采用兩個(gè)按鍵手動(dòng)切換或由電路限制自動(dòng)切換.設(shè)計(jì)思想數(shù)字頻率計(jì)的根本原理是測(cè)量周期信號(hào)在單位時(shí)間內(nèi)的信號(hào)周波數(shù).主要電路為計(jì)數(shù)器需要限制的是計(jì)數(shù)器的輸入脈沖.顯然切換被測(cè)信號(hào)的時(shí)基信號(hào)的路徑就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字頻率記測(cè)量功能的轉(zhuǎn)換.由于測(cè)量結(jié)果以十進(jìn)制顯示,為了顯示譯碼方便,一般采用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)

3、構(gòu)成信號(hào)測(cè)試電路.本設(shè)計(jì)要求頻率測(cè)量結(jié)果以四位有效數(shù)字顯示,所以可以采用四個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)構(gòu)成莫為10000的極術(shù)器對(duì)被測(cè)信號(hào)計(jì)數(shù),最大值為9999.四個(gè)計(jì)數(shù)器的4組BCD碼譯碼后顯示的結(jié)果.第二章系統(tǒng)概述設(shè)計(jì)思想總體思想可以分為五塊：1 .量程選擇包含小數(shù)點(diǎn)以及單位限制2 .單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器3 .計(jì)數(shù)器和鎖存器4 .譯碼顯示5 .分頻計(jì)可行性論證該設(shè)計(jì)通過單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出的清零信號(hào)和鎖存信號(hào)限制譯碼的顯示各功能的組成量程通過操作臺(tái)上的兩個(gè)按鍵組合成2x2種組合,同時(shí)限制多個(gè)74153M芯片到達(dá)同時(shí)限制時(shí)基信號(hào),檔位,小數(shù)點(diǎn),單位指示燈的選擇分別反應(yīng)到分頻器,單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器等各個(gè)模塊的限制段,到達(dá)

4、時(shí)基信號(hào),檔位,小數(shù)點(diǎn),單位指示燈一一對(duì)應(yīng)的效果然后通過計(jì)數(shù)器,鎖存器,以及譯碼顯示,最終在操作臺(tái)的四位七段顯示器上顯示結(jié)果第三章單元電路設(shè)計(jì)與分析各單元電路的選擇以及原理簡(jiǎn)要分析1.量程選擇包含小數(shù)點(diǎn)以及單位限制gCKrl水笈口1M2g1位電路如上圖,A,B兩個(gè)輸入端子同時(shí)對(duì)檔位,小數(shù)點(diǎn),以及單位限制端.6 .單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器延時(shí)于鎖存信號(hào).7 .計(jì)數(shù)器和鎖存器計(jì)數(shù)器如下列圖,用四個(gè)74160十進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)位輸出端RCO通過一個(gè)非門進(jìn)行級(jí)聯(lián),構(gòu)成一個(gè)10000進(jìn)制計(jì)數(shù)器,其中第一個(gè)74160的仿真圖也在下面鎖存器：鎖存器采用兩個(gè)74374進(jìn)行對(duì)四個(gè)74160輸出的16個(gè)二進(jìn)制數(shù)字進(jìn)行鎖存-二:二

5、:;:其中引出清零段和鎖存端,4.譯碼顯示采用四位動(dòng)態(tài)掃描：中選著段AB選擇不同的值時(shí),分別從四片74153M下標(biāo)的數(shù)6.分頻器,分頻器分為兩個(gè)模塊,一個(gè)是DIV8,即把10MHz的信號(hào)依次分頻10,最后能夠達(dá)到的頻率.另一個(gè)是通過芯片到達(dá)任意進(jìn)制的分頻器根底要求當(dāng)中的8分頻和四分頻第四章電路的組構(gòu)與調(diào)試遇到的主要問題我在這個(gè)設(shè)計(jì)電路當(dāng)中,設(shè)計(jì),調(diào)試比擬順利,唯一讓我陷入困境的問題是,當(dāng)輸入某一頻率時(shí),顯示器不能直接顯示最終結(jié)果.現(xiàn)象記錄及原因分析問題現(xiàn)象1:顯示器亂碼問題現(xiàn)象1:顯示器一直顯示0問題現(xiàn)象2:例如輸入為500赫茲頻率的信號(hào)時(shí),顯示器從0000由一遞增開始快速跳到500然后瞬間清

6、零,達(dá)不到鎖存目的.分析：鎖存器輸出段和顯示器的連接端口不對(duì),并且電路當(dāng)中的鎖存器的鎖存信號(hào)沒有在應(yīng)該有效的時(shí)候令鎖存器到達(dá)鎖存目的,故我著重檢查計(jì)數(shù)一鎖存電路解決舉措及效果對(duì)于問題一,在仔細(xì)對(duì)照大課題前的四位動(dòng)態(tài)掃描小實(shí)驗(yàn)當(dāng)中的引腳接入,發(fā)現(xiàn),一個(gè)74160所輸出的4為二進(jìn)制碼并不是全部接入顯示電路當(dāng)中的同一片74153M芯片,導(dǎo)致亂碼,而是應(yīng)該分別接入四片74153M芯片.在重新接入對(duì)應(yīng)的引腳后,顯示器不再顯示亂碼,卻出現(xiàn)問題現(xiàn)象二對(duì)于問題現(xiàn)象2.在仔細(xì)檢查電路之后,發(fā)現(xiàn)單穩(wěn)態(tài)輸出的鎖存通過非門接入鎖存器鎖存段導(dǎo)致顯示一直存在于0000,而后去掉了非門,結(jié)果照成問題現(xiàn)象3.針對(duì)問題現(xiàn)象3舉

7、措1.修改單穩(wěn)態(tài)電路,一共設(shè)計(jì)了以下的新的單穩(wěn)態(tài)方案示頻率數(shù),結(jié)果接入新的單穩(wěn)態(tài)芯片后,發(fā)現(xiàn)問題沒有解決,依舊是顯示器從0000由一遞增開始快速跳到500然后瞬間清零,達(dá)不到鎖存目的.舉措二,發(fā)現(xiàn)74373的鎖存端是高電平有效,于是在高頻率的信號(hào)輸入下,鎖存的時(shí)間跟清零時(shí)間非常接近導(dǎo)致鎖存失敗.提出新的才想：如果換成74374鎖存信號(hào)上升沿有效的鎖存器.會(huì)不會(huì)解決問題,于是把原先鎖存電路當(dāng)中的74373換成74373.結(jié)果正常實(shí)現(xiàn).問題解決,在全部連接入其他局部的電路后,到達(dá)課程設(shè)計(jì)的根底要求拓展要求方面一、自動(dòng)切換量程提示；1.計(jì)數(shù)器計(jì)到9999時(shí),產(chǎn)生溢出信號(hào)CO,扇動(dòng)量程加檔.2、顯示缺

8、乏“有效數(shù)字忖量程減檔.二、各量程輸出信號(hào)的頻率最高位有效數(shù)字為九2.3、4、5、6、78、9.對(duì)于拓展要求二當(dāng)中的實(shí)現(xiàn)多種頻率信號(hào),開始覺得采用不同分頻的分頻器就能到達(dá)效果,于是利用741690的置位端以及4個(gè)按鈕到達(dá)多分頻的目的.結(jié)果調(diào)試發(fā)現(xiàn),某些頻率的第一位有效數(shù)字重復(fù),達(dá)不到1-9的目的.于是采用74161十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)行分頻,發(fā)現(xiàn)能實(shí)現(xiàn)1-9當(dāng)中大局部的情況,唯獨(dú)“4不能出現(xiàn),分析發(fā)現(xiàn),74161進(jìn)制達(dá)不到25分頻.于是提出了以下兩個(gè)解決方案方案一：采用兩片74161進(jìn)行級(jí)聯(lián),構(gòu)成16X16進(jìn)制分屏器,然后最高位都置為1,低五位通過5個(gè)按鍵進(jìn)行組合.能夠組合出25進(jìn)制分頻器,到達(dá)出

9、現(xiàn)“4的效果.但仍舊發(fā)現(xiàn)依舊顯示不出“4的效果,失敗.方案二：在原先一片74161的情況下,輸出信號(hào)通過一個(gè)D觸發(fā)器,在次到達(dá)二分頻的效果,但在紙上演示的時(shí)候,發(fā)現(xiàn),“4能夠輸出,但采用這個(gè)方案之后,“9卻不能輸出了.方案二失敗.功能的測(cè)試方法、步驟、設(shè)備、記錄的數(shù)據(jù)1 .四位動(dòng)態(tài)顯示器的測(cè)試方法：遮住顯示屏,采用自己設(shè)計(jì)的組合的真值表進(jìn)行組合,到達(dá)自己想要的輸出字符.2 .對(duì)于計(jì)數(shù)器-鎖存器-顯示器局部,先輸入個(gè)低頻測(cè)試信號(hào),例如1hz,觀察顯示器是否從0一直跳到9,并在低位由9變0的時(shí)候,高位進(jìn)1成功.3 .接入單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,讓清零段和鎖存端接入單穩(wěn)態(tài)的輸出信號(hào),并輸入500赫茲看能否正確

10、穩(wěn)定顯示05004 .接入量程限制,切換AB鍵組合看能否顯示,并對(duì)應(yīng)的單位指示燈是否正確亮滅.5 .最后電路.通過一個(gè)外接的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器,調(diào)節(jié)在四檔量程內(nèi)的頻率,查看顯示器的顯示數(shù)值跟信號(hào)發(fā)生器的顯示是否一致附上根底要求以及拓展要求2的測(cè)試表格:第五章結(jié)束語對(duì)設(shè)計(jì)題目的結(jié)論性意見及進(jìn)一步改良的意向說明這次的設(shè)計(jì)題目其實(shí)很有綜合性,能夠用上我們?cè)跀?shù)電課上所學(xué)的大局部知識(shí),但還有一些知識(shí)點(diǎn)也應(yīng)該涉及到,例如：TTL門的應(yīng)用,時(shí)序邏輯電路的運(yùn)用,以及ROM的編程引用,這樣能增強(qiáng)我們所學(xué)知識(shí)的聯(lián)系,運(yùn)用,實(shí)踐的水平,并應(yīng)該整體電路以及設(shè)計(jì)方案都讓學(xué)生自己設(shè)計(jì),這樣我相信能夠涌現(xiàn)出更多有新奇創(chuàng)意的設(shè)計(jì)

11、方案,百花齊放.進(jìn)一步改良：其實(shí)對(duì)于拓展要求1,我們可以構(gòu)思一個(gè)時(shí)序邏輯電路,通過畫狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖,狀態(tài)轉(zhuǎn)換表等一系列根底分析方法,構(gòu)建出合理電路.對(duì)于拓展要求二,其實(shí)我們可以運(yùn)用ROM的編程到達(dá)設(shè)計(jì)要求,這有待我們進(jìn)一步的思考,學(xué)習(xí)和實(shí)踐.付上各個(gè)局部的電路圖詳細(xì)電路圖在第三章集成該局部的芯片圖：1.div8前鬼ItdMZ10%HE1QKHZ1KHZ10GMZ0_1H710-HZ1HZ七段顯示1SUBDESIGN7SEG9IC11li13*liIE11IE1?2C2122232-5552E=>即BTCpDrJE.jFfG;->1.1.1,1,1,1,0；->0,1.1*0,0,

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