簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)數(shù)器的課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、題號(hào)一、實(shí)物二、課程設(shè)計(jì)論文總分滿分5030 20 206020100評(píng)分依據(jù)電路設(shè)計(jì)電路的調(diào)試及工作情況回答問題論文規(guī)范性設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)述及原理圖測(cè)試結(jié)果及分析得分總分=實(shí)物*50%+課程設(shè)計(jì)報(bào)告書*50%。目錄第一章 引言11.1設(shè)計(jì)要求11.2系統(tǒng)概述2第二章 設(shè)計(jì)方案分析與論證32.1算法設(shè)計(jì)32.2整體方框圖以及工作原理3第三章 單元電路設(shè)計(jì)53.1時(shí)基信號(hào)產(chǎn)生電路：53.2放大整形電路：63.3計(jì)數(shù)電路73.4譯碼顯示電路83.5邏輯控制電路8第四章 簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)實(shí)物制作104.1頻率準(zhǔn)確度104.2頻率測(cè)量范圍以及各電路測(cè)試104.2.1石基電路測(cè)試：104.2.2放大與整形電路測(cè)

2、試：104.2.3測(cè)試譯碼顯示部分：104.2.4計(jì)數(shù)模塊測(cè)試：104.2.5邏輯控制模塊測(cè)試：114.3整體測(cè)試114.4頻率計(jì)數(shù)器的實(shí)物照片11第五章 測(cè)試結(jié)果分析與設(shè)計(jì)體會(huì)125.1測(cè)試結(jié)果125.2設(shè)計(jì)任務(wù)完成情況125.3問題及改進(jìn)125.4設(shè)計(jì)體會(huì)13參考文獻(xiàn)14附錄一 控制電路波形示意圖15附錄二 電路原理圖16附錄三 元器件清單17附錄四 PCB布線參考圖18第一章 引言電子工程師經(jīng)常需要測(cè)量頻率，時(shí)間間隔，相位和對(duì)事件計(jì)數(shù)，精確的測(cè)量離不開頻率計(jì)數(shù)器或其他同類產(chǎn)品，如電子計(jì)數(shù)器和時(shí)間間隔分析儀。頻率計(jì)數(shù)器，是一種專門對(duì)被測(cè)信號(hào)頻率進(jìn)行測(cè)量并用數(shù)字顯示的頻率測(cè)量?jī)x器。它不僅可以

3、測(cè)量正弦信號(hào)、方波信號(hào)和尖脈沖信號(hào)的頻率，而且還能對(duì)其他多種物理量的變化頻率進(jìn)行測(cè)量，諸如機(jī)械振動(dòng)次數(shù)，物體轉(zhuǎn)動(dòng)速度，明暗變化的閃光次數(shù)，單位時(shí)間里經(jīng)過傳送帶的產(chǎn)品數(shù)量等等，這些物理量的變化情況可以有關(guān)傳感器先轉(zhuǎn)變成周期變化的信號(hào)，然后用數(shù)字頻率計(jì)測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)變化次數(shù)，再用數(shù)碼顯示出來。其最基本的工作原理為：當(dāng)被測(cè)信號(hào)在特定的時(shí)間段T內(nèi)的周期個(gè)數(shù)為N時(shí)，則被測(cè)信號(hào)的頻率f=N/T。頻率計(jì)數(shù)器主要由四個(gè)部份構(gòu)成：時(shí)基（T）電路、輸入電路、計(jì)數(shù)顯示電路以及控制電路。在一個(gè)測(cè)量周期過程中，被測(cè)周期信號(hào)在輸入電路中經(jīng)過放大、整形、操作之后形成特定周期的窄脈沖，送到主門的一個(gè)輸入端。主門的另外一個(gè)輸入

4、端為時(shí)基電路產(chǎn)生電路產(chǎn)生的閘門脈沖。在閘門脈沖開啟主門的期間，特定周期的窄脈沖才能通過主門，從而進(jìn)入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器的顯示電路則用來顯示被測(cè)信號(hào)的頻率值，內(nèi)部控制電路則用來完成各種測(cè)量功能之間的切換并實(shí)現(xiàn)測(cè)量設(shè)置。衡量頻率計(jì)數(shù)器主要指標(biāo)是測(cè)量范圍、測(cè)量功能、精度和穩(wěn)定性，這些也是決定價(jià)格高低的主要依據(jù)。1.1設(shè)計(jì)要求一、設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易的數(shù)字頻率計(jì)數(shù)器。1、頻率測(cè)量范圍：19999Hz；2、可輸入的被測(cè)信號(hào)的波形：正弦波、方波、以及三角波中任意一種波形；2、輸入電壓幅度：300mV5V；4、顯示方式：四位數(shù)碼管LED顯示；5、測(cè)量誤差0.1%。1.2系統(tǒng)概述該頻率計(jì)的測(cè)頻范圍0Hz9999H

5、z，測(cè)量的電壓范圍為300mV5V，該電路大致可分為模擬和數(shù)字兩個(gè)部分：模擬部分包括信號(hào)放大電路、信號(hào)整形電路；數(shù)字部分包括計(jì)數(shù)電路、顯示電路、時(shí)基信號(hào)發(fā)生電路與計(jì)數(shù)器與鎖存器控制電路等。該電路設(shè)計(jì)的整體思路就是將交變的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后實(shí)現(xiàn)頻率的計(jì)算。當(dāng)在該電路的輸入端輸入變化的模擬信號(hào)時(shí)，通過由比較器組成的整形電路進(jìn)行整形。此時(shí)該部分輸出的信號(hào)就變成了規(guī)則的數(shù)字脈沖信號(hào)，最后通過數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能。整形過后數(shù)字信號(hào)就可以通過計(jì)數(shù)器等數(shù)字電路來處理。計(jì)數(shù)器與顯示電路相連。即可顯示所測(cè)的頻率。其中時(shí)基信號(hào)發(fā)生電路的作用是產(chǎn)生一秒鐘脈寬的時(shí)基信號(hào)，來控制計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)一秒鐘的計(jì)數(shù)，同時(shí)

6、時(shí)基信號(hào)還控制鎖存電路，當(dāng)計(jì)數(shù)結(jié)束后及時(shí)鎖存數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的顯示。第二章 設(shè)計(jì)方案分析與論證2.1算法設(shè)計(jì)頻率是周期信號(hào)每秒鐘內(nèi)所含的周期數(shù)值?？筛鶕?jù)這一定義采用如圖2.1所示的算法。圖2.2是根據(jù)算法構(gòu)建的方框圖。圖2.1在測(cè)試電路中設(shè)置一個(gè)閘門產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生脈沖寬度為1s的閘門信號(hào)。該閘門信號(hào)控制閘門電路的導(dǎo)通與開斷。讓被測(cè)信號(hào)送入閘門電路，當(dāng)1s閘門脈沖到來時(shí)閘門導(dǎo)通，被測(cè)信號(hào)通過閘門并到達(dá)后面的計(jì)數(shù)電路（計(jì)數(shù)電路用以計(jì)算被測(cè)輸入信號(hào)的周期數(shù)），當(dāng)1s閘門結(jié)束時(shí)，閘門再次關(guān)閉，此時(shí)計(jì)數(shù)器記錄的周期個(gè)數(shù)為1s內(nèi)被測(cè)信號(hào)的周期個(gè)數(shù)，即為被測(cè)信號(hào)的頻率。測(cè)量頻率的誤差與閘門信號(hào)的精度直接相

7、關(guān)所以這里我們采用誤差很小的晶振分頻電路來產(chǎn)生1s的閘門信號(hào)。2.2整體方框圖以及工作原理交流電信號(hào)或脈沖信號(hào)的頻率是指單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的電振動(dòng)的次數(shù)或脈沖個(gè)數(shù)。用數(shù)學(xué)模型可表示為：f=N/t式中f頻率。N電振動(dòng)次數(shù)或脈沖數(shù)。t產(chǎn)生N次電振動(dòng)或脈沖所需要的時(shí)間。首先必須把各種被測(cè)信號(hào)通過放大整形電路，使其成為規(guī)矩的數(shù)字信號(hào)，以便于計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。實(shí)現(xiàn)頻率測(cè)量的另一必備環(huán)節(jié)是時(shí)基電路。所謂時(shí)基電路，就是產(chǎn)生時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的電路裝置。通常要求精確穩(wěn)定，所以采用32.768K Hz石英晶體振蕩器做成標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)發(fā)生器。通過分頻之后可以的到一定寬度的砸門信號(hào)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖（圖2.1）所示被測(cè)量信號(hào)經(jīng)過放大

8、與整形電路傳入十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，變成其所要求的信號(hào)，此時(shí)數(shù)字頻率計(jì)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)，此時(shí)利用所獲得的基準(zhǔn)信號(hào)來觸發(fā)控制電路，進(jìn)而得到一定寬度的閘門信號(hào)，當(dāng)1s信號(hào)傳入時(shí)，閘門開通，被測(cè)量的脈沖信號(hào)通過閘門，其計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，當(dāng)1s信號(hào)結(jié)束時(shí)閘門關(guān)閉，停止計(jì)數(shù)。根據(jù)公式得被測(cè)信號(hào)的頻率f=NHz圖2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖輸入電路：由于輸入的信號(hào)可以是正弦波，三角波。而后面的閘門或計(jì)數(shù)電路要求被測(cè)信號(hào)為矩形波，所以需要設(shè)計(jì)一個(gè)整形電路則在測(cè)量的時(shí)候，首先通過整形電路將正弦波或者三角波轉(zhuǎn)化成矩形波。頻率測(cè)量：被測(cè)信號(hào)經(jīng)過整形之后變?yōu)槊}沖信號(hào)（矩形波或者方波），送入閘門電路，等

9、待時(shí)基信號(hào)的到來。時(shí)基信號(hào)主要由32.768KHz的晶振構(gòu)成一個(gè)較穩(wěn)定的震蕩電路，經(jīng)整形分頻后，產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)基信號(hào)，作為閘門的基準(zhǔn)時(shí)間。被測(cè)信號(hào)通過閘門，作為計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)，計(jì)數(shù)器即開始記錄時(shí)鐘個(gè)數(shù)，這樣就達(dá)到了測(cè)量的目的。計(jì)數(shù)顯示電路：在閘門電路導(dǎo)通的情況下，開始計(jì)數(shù)被測(cè)信號(hào)中有多少個(gè)上升沿。在計(jì)數(shù)的時(shí)候數(shù)碼管不顯示數(shù)字。當(dāng)計(jì)數(shù)完成后，此時(shí)要使數(shù)碼管顯示計(jì)數(shù)完成后的數(shù)字?？刂齐娐罚嚎刂齐娐防锩嬉a(chǎn)生計(jì)數(shù)清零信號(hào)和鎖存控制信號(hào)?？刂齐娐饭ぷ鞑ㄐ问疽鈭D。其工波形圖見附錄一。第三章 單元電路設(shè)計(jì)3.1時(shí)基信號(hào)產(chǎn)生電路：方案一、NE555定時(shí)器組成的多諧振蕩器采用NE555組成的多諧振蕩器其電

10、路圖見圖3.1.1所示圖3.1.1接通電源后，電容被充電，當(dāng)Vc上升到（2/3）Vcc時(shí)，使Vo為低電平，同時(shí)放電三極管T導(dǎo)通，此時(shí)電容C通過R2和T放電，Vc下降。當(dāng)Vc下降到（1/3）Vcc時(shí)Vo翻轉(zhuǎn)為高電平。電容器C放電所需的時(shí)間為當(dāng)放電結(jié)束時(shí)， T截止， Vcc將通過R1、R2向電容C充電，Vc上升到由（1/3）Vcc上升到（2/3）Vcc所需的時(shí)間為:當(dāng)Vc上升到（2/3）Vcc時(shí)，電路又翻轉(zhuǎn)為低電平。如此周而復(fù)始，于是在電路的輸出端就得到一個(gè)周期性的矩形波。其振蕩頻率為：方案二、采用32.768KHz的晶振分頻電路由晶振產(chǎn)生固定頻率的時(shí)鐘信號(hào)再用CD4060分頻以獲得較穩(wěn)定額時(shí)間基

11、準(zhǔn)信號(hào)，以便準(zhǔn)確的控制主控門的開啟時(shí)間，其電路見圖3.1.2所示：圖3.1.2該電路的主要作用是產(chǎn)生2Hz的信號(hào)以便產(chǎn)生0.5Hz的石基信號(hào)(即周期為2秒，脈寬為1秒的閘門信號(hào))為鎖存器提供鎖存信號(hào)和為計(jì)數(shù)電路提供計(jì)數(shù)閘門信號(hào)，實(shí)現(xiàn)頻率計(jì)數(shù)與顯示。時(shí)基信號(hào)產(chǎn)生電路由一個(gè)頻率為32.768KHz的晶振和一塊CD4060分頻器以及外圍元件夠成。CD4060(IC)是一種帶有振蕩器的14級(jí)分頻器電路。用作振蕩器時(shí)需外接R、C元件或石英晶體和電容器。內(nèi)部包含兩個(gè)非門和14級(jí)2分頻電路，它所產(chǎn)生的信號(hào)頻率為32768Hz，經(jīng)14級(jí)兩二分頻后，得到一個(gè)2Hz的脈沖信號(hào)。上圖CLK_OUT_XTAL為2Hz

12、信號(hào)的輸出端。方案選擇由于NE555構(gòu)成的多諧振蕩器存在定時(shí)不是特別的精確存在溫漂以及最終電路調(diào)試比較復(fù)雜等。而用晶振產(chǎn)生的基本時(shí)鐘信號(hào)的晶振不容易受外界溫度的影響頻率固定而且非常的精確，在最終的電路調(diào)試階段也比NE555更容易調(diào)試成功。最終我們選擇方案二。3.2放大整形電路：其放大整形電路的電路圖如3.2所示。整形放大電路的主要作用是將交變信號(hào)整形為數(shù)字信號(hào)（即幅度為5V的方波信號(hào)），其電路主要由比較器組成，該電路中我們選用LM339作為比較器。其中4端為整形電路輸入端，2端為整形電路輸出端，5端接地為參考點(diǎn)構(gòu)成過零比較器。此電路在信號(hào)輸入端加入了102pf的旁路電容用于慮掉輸入的高頻干擾以

13、免引起錯(cuò)誤的計(jì)數(shù)影響測(cè)量精度。此外由于單門限電壓比較器雖然有電路簡(jiǎn)單、靈敏度高等特點(diǎn)，但其抗干擾能力較差。提高抗干擾能力的一種方案是采用遲滯比較器。遲滯比較器，顧名思義，遲滯比較器是一個(gè)基友遲滯回環(huán)傳輸特性的比較器。在反相輸入單門限電壓比較器的基礎(chǔ)上引入了正反饋網(wǎng)絡(luò)如圖3.2所示，就組成了一個(gè)具有雙門限值的反相輸入遲滯比較器。由于正反饋的作用，這種比較器門限電壓是隨輸出電壓Vo的變化而改變的，他的靈敏度低一些但是其抗干擾能力卻大大的提高了。圖3.2放大整形電路3.3計(jì)數(shù)電路為了提高計(jì)數(shù)速度，可采用同步四位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。其特點(diǎn)是計(jì)數(shù)脈沖作為時(shí)鐘信號(hào)同時(shí)接于各位觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖輸入端，在每次時(shí)鐘脈

14、沖沿到來之前，根據(jù)當(dāng)前計(jì)數(shù)器狀態(tài)，利用邏輯控制電路，準(zhǔn)備好適當(dāng)?shù)臈l件。當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖沿到來時(shí)，所有應(yīng)翻轉(zhuǎn)的觸發(fā)器同時(shí)翻轉(zhuǎn)，同時(shí)也使用所有應(yīng)保持原狀的觸發(fā)器不該變狀態(tài).由于頻率計(jì)數(shù)測(cè)量范圍1-9999Hz因此我們計(jì)數(shù)電路部分我們選用4片十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS160的級(jí)聯(lián)來實(shí)現(xiàn)O-9999Hz的頻率顯示，74LS160為可預(yù)置的十進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器。所有四片74LS160的2腳為脈沖信號(hào)的輸入端接入待測(cè)脈沖信號(hào)，1腳為清零端接入清零信號(hào)。74LS160(U11)的TC進(jìn)位端接74LSl60(U10)的CEP和CET使能端；74LS160(U10)的進(jìn)位端接74LS160(U09)的CEP和CET使能端；

15、74LS160(U09)的進(jìn)位端接74LS160U(08)的CEP和CET使能端；三塊計(jì)數(shù)器的LD端接電源,使其一直不需要置數(shù)，CLR端接時(shí)基電路，由時(shí)基電路來控制計(jì)數(shù)與清零。這樣在計(jì)數(shù)后會(huì)在每一位74LS160的Q0-Q3端以8421BCD碼輸出相應(yīng)的計(jì)數(shù)數(shù)值。其單元電路圖如圖3.3所示。圖3.3 計(jì)數(shù)電路3.4譯碼顯示電路顯示電路部分主要由4塊CD4511和四位共陰數(shù)碼管顯示組成。CD4511是一片CMOS BCD鎖存/7 段譯碼/驅(qū)動(dòng)器，用于驅(qū)動(dòng)共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼七段碼譯碼器。其特點(diǎn)是有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的CMOS電路能提供較大的拉

16、電流。可直接驅(qū)動(dòng)共陰LED數(shù)碼管。CD4511主要實(shí)現(xiàn)譯碼、驅(qū)動(dòng)和鎖存的功能。由于計(jì)數(shù)器的頻率較快，而我們?cè)陔娐分形覀儾捎玫氖莿?dòng)態(tài)顯示，為了顯示的穩(wěn)定，便于觀察，所以在計(jì)數(shù)器的輸出端進(jìn)行鎖存。該鎖存的鎖存信號(hào)由石基電路來提供，且第5腳是鎖存端，是上升沿觸發(fā)鎖存當(dāng)?shù)?腳有一個(gè)上升沿立即鎖存輸入腳7、1、2、6的數(shù)據(jù)，并且立即呈現(xiàn)在輸出腳13、12、11、10、9、15、14上。由于輸入電壓為4.7V左右直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管會(huì)導(dǎo)致電流過大在CD4511上面消耗的功率較大芯片會(huì)很發(fā)熱，因此我們?cè)诿恳粋€(gè)人LED燈對(duì)應(yīng)的線路加了限流電阻為220歐姆。其顯示電路的單元電路圖如圖3.4所示。圖3.4 譯碼顯示電路

17、3.5邏輯控制電路計(jì)數(shù)器與鎖存器控制電路部分主要是控制計(jì)數(shù)器的清零，計(jì)數(shù)與鎖存電路的鎖存顯示。該電路的核心器件是一塊DC觸發(fā)器74LS74與一塊與非們74LS00和非門74LS14組成。CLK_OUT_XTAL為2Hz的方波信號(hào)（即周期是0.5s，石基電路產(chǎn)生）的輸入端。CLEAR和LE。為控制信號(hào)的輸出端，分別接計(jì)數(shù)器的清零端和鎖存電路的LE端。Q1、Q2、CLEAR、LE的信號(hào)時(shí)序圖詳見附錄一?？刂七壿嫷碾娐穲D如圖3.5所示。圖3.5 邏輯控制電路基準(zhǔn)信號(hào)經(jīng)過D觸發(fā)器分頻之后便獲得Q1和Q2的方波信號(hào)， Q2是0.5Hz的方波信號(hào)其高電平持續(xù)時(shí)間為1S可以用作計(jì)數(shù)的使能端讓計(jì)數(shù)芯片計(jì)數(shù)1s

18、的時(shí)間。經(jīng)過一些邏輯與非門和邏輯非門之后可以得到CLEAR和LE信號(hào)，其中LE是在Q2的低電平期間產(chǎn)生一個(gè)正跳變將74LS160計(jì)數(shù)的數(shù)值鎖存到CD4511并在數(shù)碼管上顯示出來，CLEAR是在Q2的低電平期間在LE正跳變之后產(chǎn)生一個(gè)負(fù)跳變，低電平將74LS160的計(jì)數(shù)值清零，為下個(gè)Q2信號(hào)的高電平使能時(shí)計(jì)數(shù)做準(zhǔn)備。其信號(hào)時(shí)序圖詳見附錄一。第四章 簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)實(shí)物制作4.1頻率準(zhǔn)確度一般用相對(duì)誤差來表示，即式中為量化誤差（即1個(gè)字誤差），是數(shù)字儀器所特有的誤差，當(dāng)閘門時(shí)間T選定后，越低，量化誤差越大；為閘門時(shí)間相對(duì)誤差，主要由石基電路標(biāo)準(zhǔn)頻率的準(zhǔn)確度決定，。4.2頻率測(cè)量范圍以及各電路測(cè)試4.

19、2.1石基電路測(cè)試：在接上電源之后用示波器檢測(cè)晶振的一個(gè)管腳輸出端可以觀察到晶振的振動(dòng)頻率為32.768KHz，如果沒有此頻率應(yīng)當(dāng)檢查電路板是否焊接好，電容的值是否符合要求。接下來再檢測(cè)CD4060的分頻信號(hào)是否有信號(hào)的輸出。4.2.2放大與整形電路測(cè)試：有放大電路的輸入端加正弦小信號(hào)，用示波器觀察電壓比較器的輸出端，可以觀察到信號(hào)經(jīng)過比較器后在輸出端有規(guī)則的矩形波信號(hào)產(chǎn)生。4.2.3測(cè)試譯碼顯示部分：頻率計(jì)數(shù)字顯示的為數(shù)決定了頻率計(jì)的分辨率，為數(shù)越多，分辨率越高。在74LS160的輸入端加入不同的高低電平組合，觀察數(shù)碼管能否顯示相應(yīng)的數(shù)字，判斷譯碼，顯示部分是否能正常工作。4.2.4計(jì)數(shù)模塊

20、測(cè)試：將計(jì)數(shù)模塊74LS160的CLEAR和LOAD端接高電平讓其一直工作在計(jì)數(shù)的狀態(tài)，然后在最低位的計(jì)數(shù)芯片端加入一個(gè)高電平為5V低電平為0V的規(guī)則的矩形波信號(hào)，觀察四位LED數(shù)碼管顯示部分的是否能夠一直加一計(jì)數(shù)，一直加到9999后清零。如果能夠一直計(jì)數(shù)則說明計(jì)數(shù)模塊和譯碼顯示部分是能能夠正常工作。4.2.5邏輯控制模塊測(cè)試：將芯片CD4060、74LS74、74LS00、74LS14芯片插入電路板相應(yīng)的位置，然后上電，用示波器觀察鎖存信號(hào)LE清零信號(hào)CLEAR閘門信號(hào)Q2是否滿足我們?cè)O(shè)計(jì)的時(shí)序要求，如滿足時(shí)序工作額要求則此部分模塊能成功。4.3整體測(cè)試在對(duì)電路的部分模塊測(cè)試結(jié)束之后我們需要

21、整體聯(lián)合進(jìn)行測(cè)試才能算是完成整個(gè)電路板的實(shí)物制作。我們先調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器，使其產(chǎn)生一個(gè)高電平為5V低電平為0V的頻率在1-9999Hz的矩形波信號(hào)，然后將制作的頻率計(jì)數(shù)器上電（以+5V供電），將信號(hào)發(fā)生器的輸入端與頻率計(jì)數(shù)器的輸入端連接，觀察數(shù)碼管是否能正確顯示我們所設(shè)定的頻率，如果不能正常顯示我們則需要重新測(cè)試功能模塊檢查問題，直到最終能夠正常的頻率。最后將信號(hào)發(fā)生器將矩形波改成正弦波、三角波再進(jìn)行上面的測(cè)試直到最終顯示正確。4.4頻率計(jì)數(shù)器的實(shí)物照片頻率計(jì)數(shù)器的實(shí)物照片如圖4.4所示：（圖4.4 頻率計(jì)數(shù)器實(shí)物圖）第五章 測(cè)試結(jié)果分析與設(shè)計(jì)體會(huì)5.1測(cè)試結(jié)果可測(cè)量的頻率范圍：此設(shè)計(jì)采用的是4

22、位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160和四位數(shù)碼管顯示。在測(cè)試中從信號(hào)發(fā)生器輸入9999Hz時(shí)四位數(shù)碼管顯示9999，輸入為1Hz時(shí)四位數(shù)碼管顯示0001。則此頻率計(jì)的可測(cè)量范圍是1-9999Hz符合設(shè)計(jì)要求?？奢斎氲谋粶y(cè)信號(hào)：此頻率計(jì)用了電壓比較器作為整形電路。測(cè)試時(shí)信號(hào)發(fā)生器輸入高電平為5V低電平為0V的矩形波信號(hào)時(shí)頻率計(jì)可以準(zhǔn)確顯示被測(cè)信號(hào)的頻率，當(dāng)改為正弦波或三角波時(shí)仍然能夠準(zhǔn)確的顯示被測(cè)信號(hào)的頻率。則此電路可以測(cè)量方波、正弦波和三角波中的任意一種波形的頻率符合設(shè)計(jì)的要求。輸入電壓幅度：300mv-5V，測(cè)試時(shí)將正弦波、三角波或方波的幅度為5V時(shí)可以準(zhǔn)確的測(cè)量，當(dāng)減小到300mv時(shí)仍然可以正常的

23、測(cè)量并顯示。則設(shè)計(jì)的電路符合設(shè)計(jì)要求。測(cè)量誤差：在測(cè)量頻率時(shí)，當(dāng)輸入頻率為9999Hz時(shí)4位LED顯示為9999，當(dāng)輸入頻率為4567Hz時(shí)四位ELD顯示4567，當(dāng)輸入為1Hz是四位LED顯示為0001。則此設(shè)計(jì)基本的誤差0.1%符合設(shè)計(jì)的要求。經(jīng)過以上的測(cè)試可以得出本設(shè)計(jì)完全符合設(shè)計(jì)要求。5.2設(shè)計(jì)任務(wù)完成情況通過為期一個(gè)月的課程設(shè)計(jì)，完成了本次設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)。首先我先在電腦上用PROTUES仿真軟件仿真之后清楚的明白了整個(gè)工作的原理，再制作實(shí)物。剛開始設(shè)計(jì)的時(shí)候，由于控制電路這部分比較難搞定，所以在連接電路的時(shí)候，就會(huì)停下來設(shè)計(jì)控制電路，為了提高效率，在實(shí)際的操作中，先連好時(shí)基電路，分頻

24、電路測(cè)試通過后，再把顯示電路和計(jì)數(shù)電路連好，調(diào)測(cè)符合要求。最后搞定控制電路的連接。最后完成的一塊電路板，它所實(shí)現(xiàn)的功能就是可以測(cè)被測(cè)信號(hào)的頻率。在調(diào)測(cè)的過程中發(fā)現(xiàn)測(cè)量頻率時(shí)，由于是用的晶振的緣故，石基電路非常的準(zhǔn)確在1-9999Hz內(nèi)基本沒有誤差這是非常精確的。 5.3問題及改進(jìn)在設(shè)計(jì)數(shù)碼管譯碼驅(qū)動(dòng)的時(shí)候由于沒有認(rèn)真的閱讀CD4511的DAT SHEET導(dǎo)致直接用CD4511的輸出端接上LED顯示，這樣的話由于輸出電壓接近5V左右加在數(shù)碼管上面會(huì)有很大的電流流過CD4511則他的消耗功率會(huì)增大，會(huì)使得芯片發(fā)燙甚至長(zhǎng)時(shí)間工作的話會(huì)導(dǎo)致芯片燒毀。后來經(jīng)過改進(jìn)在每一個(gè)輸出端加入了一個(gè)220歐姆的限流

25、電阻這樣起到限流的作用，就可以使得芯片可以長(zhǎng)時(shí)間的工作了。還有在此次的設(shè)計(jì)中我們用的是雙層板，用了圓孔排針插座去接芯片的管腳。這樣我們的芯片很容易有接觸不良的問題所以在電路測(cè)試盒調(diào)試的時(shí)候常常會(huì)出現(xiàn)時(shí)好時(shí)壞的現(xiàn)象，這一點(diǎn)問題在以后的設(shè)計(jì)中需要我們注意一下。5.4設(shè)計(jì)體會(huì)通過大約一個(gè)月的課程設(shè)計(jì)，完成了本次設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)。此次的課程設(shè)計(jì)使我更加的熟練的學(xué)會(huì)了PROTUES仿真軟件的使用方法。也讓我體會(huì)到了設(shè)計(jì)電路、連接電路、調(diào)試電路過程中的樂苦與甜。設(shè)計(jì)是我們將來必須的技能，這次是課程設(shè)計(jì)恰恰給我們提供了一個(gè)應(yīng)用自己所學(xué)知識(shí)的機(jī)會(huì)，從圖書館查找資料到對(duì)電路的設(shè)計(jì)對(duì)電路的調(diào)試在到最后電路的成型，都

26、對(duì)我所學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行了檢驗(yàn)。在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了以前學(xué)的數(shù)字電路的知識(shí)掌握不牢固。同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中，遇到了一些以前沒有見到過的元件，但是通過查找資料來學(xué)習(xí)這些元件的功能和使用。制作過程是一個(gè)考驗(yàn)人耐心的過程，不能有絲毫的急躁，馬虎，對(duì)電路的調(diào)試要一步一步來，不能急躁因?yàn)槭窃陔娔X上調(diào)試，比較慢，又要求我們有一個(gè)比較正確的調(diào)試方法，像把頻率調(diào)準(zhǔn)等等。這又要我們要靈活處理，在不影響試驗(yàn)的前提下可以加快進(jìn)度。合理的分配時(shí)間在設(shè)計(jì)控制電路的時(shí)候，我們可以連接譯碼顯示和計(jì)數(shù)電路，這樣就加快了完成的進(jìn)度。最重要的是要熟練地掌握課本上的知識(shí)，這樣才能對(duì)試驗(yàn)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析解決。在實(shí)驗(yàn)中我能和同學(xué)們一起討論我們的課程設(shè)計(jì)并相互交流，選定設(shè)計(jì)器件以及電路，并進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的調(diào)試，通過網(wǎng)絡(luò)查找資料，并結(jié)合