計數(shù)式數(shù)字頻率計課程設(shè)計

1、電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計（論文）題目： 計數(shù)式數(shù)字頻率計院（系）：電氣工程學(xué)院專業(yè)班級： 學(xué) 號： 學(xué)生姓名：* 指導(dǎo)教師： 教師職稱： 起止時間：2008.12.292009.1.11課程設(shè)計（論文）任務(wù)及評語院（系）：電氣工程學(xué)院 教研室：電子信息工程學(xué) 號*學(xué)生姓名*專業(yè)班級*課程設(shè)計（論文）題目計數(shù)式數(shù)字頻率計課程設(shè)計（論文）任務(wù) 設(shè)計參數(shù)：設(shè)計可控的計數(shù)器、寄存器、譯碼及顯示驅(qū)動電路。設(shè)計系統(tǒng)頂層電路。進(jìn)行功能仿真和時序仿真。對仿真結(jié)果進(jìn)行分析，確認(rèn)每個模塊以及頂層模塊的仿真結(jié)果達(dá)到了設(shè)計要求。設(shè)計要求：1 .分析設(shè)計要求，明確性能指標(biāo)。必須仔細(xì)分析課題要求、性能、指標(biāo)及應(yīng)用環(huán)境等，廣開

2、思路，構(gòu)思出各種總體方案，繪制結(jié)構(gòu)框圖。2 .確定合理的總體方案。對各種方案進(jìn)行比較，以電路的先進(jìn)性、結(jié)構(gòu)的繁簡、成本的高低及制作的難易等方面作綜合比較，并考慮器件的來源，敲定可行方案。3 .設(shè)計各單元電路。總體方案化整為零，分解成若干子系統(tǒng)或單元電路，逐個設(shè)計。4.組成系統(tǒng)。在一定幅面的圖紙上合理布局，通常是按信號的流向，采用左進(jìn)右出的規(guī)律擺放各電路，并標(biāo)出必要的說明。指導(dǎo)教師評語及成績成績： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日* 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計 說 明 書（論 文）目 錄第1章 課程設(shè)計意義與要求11.1 課程設(shè)計意義11.2 課程設(shè)計的預(yù)備知識11.3 課程設(shè)計要求及其技術(shù)指標(biāo)1第2章

3、課程設(shè)計內(nèi)容12.1 數(shù)字顯示頻率計思路12.2數(shù)字顯示頻率計原理2第3章 數(shù)字顯示頻率計各組成電路設(shè)計分析33.1顯示器，寄存器，譯碼器，計數(shù)器電路33.2時基電路，放大整形電路，邏輯控制電路43.3總體電路53.4使用的元器件53.5參考文獻(xiàn) 6 第4章 課程設(shè)計自我結(jié) .6 第1章 課程設(shè)計目的與要求1.1 課程設(shè)計意義數(shù)字顯示頻率計是一種用十進(jìn)制數(shù)字顯示被測信號頻率的數(shù)字測量儀器.它的基本功能是測量正弦信號.方波信號,尖脈沖信號及其他各種單位時間內(nèi)變化的物理量.講述了數(shù)字頻率計的工作原理以及其各個組成部分，記述了我在整個設(shè)計過程中對各個部分的設(shè)計思路、對各部分電路設(shè)計方案的選擇、元器件

4、的篩選、以及對它們的調(diào)試、對調(diào)試結(jié)果的分析，到最后得到比較滿意的實驗結(jié)果，并且達(dá)到設(shè)計要求。1.2 課程設(shè)計的預(yù)備知識熟悉數(shù)字頻率計器的應(yīng)用原理 。1.3 課程設(shè)計要求及其技術(shù)指標(biāo)設(shè)計可控的計數(shù)器、寄存器、譯碼及顯示驅(qū)動電路。設(shè)計系統(tǒng)頂層電路。進(jìn)行功能仿真和時序仿真。對仿真結(jié)果進(jìn)行分析，確認(rèn)每個模塊以及頂層模塊的仿真結(jié)果達(dá)到了設(shè)計要求。設(shè)計要求：1 .分析設(shè)計要求，明確性能指標(biāo)。必須仔細(xì)分析課題要求、性能、指標(biāo)及應(yīng)用環(huán)境等，廣開思路，構(gòu)思出各種總體方案，繪制結(jié)構(gòu)框圖。2 .確定合理的總體方案。對各種方案進(jìn)行比較，以電路的先進(jìn)性、結(jié)構(gòu)的繁簡、成本的高低及制作的難易等方面作綜合比較，并考慮器件的來

5、源，敲定可行方案。3 .設(shè)計各單元電路?？傮w方案化整為零，分解成若干子系統(tǒng)或單元電路，逐個設(shè)計。按課程設(shè)計指導(dǎo)書提供的課題，應(yīng)根據(jù)下一節(jié)給出的基本需求獨(dú)立完成幾個方面的設(shè)計，標(biāo)有“可選”的部分可根據(jù)設(shè)計時間的安排及工作量的大小適當(dāng)選擇。選用其他課題，可以組成設(shè)計小組，分模塊進(jìn)行。要求書寫詳細(xì)的設(shè)計說明書，對復(fù)雜的電路原理進(jìn)行重點分析，應(yīng)畫出程序流程圖。在設(shè)計中，畫出每個電路的基本布局。認(rèn)真完成設(shè)計任務(wù)。 第2章 課程設(shè)計內(nèi)容2.1 數(shù)字顯示頻率計思路對于所設(shè)計的數(shù)字頻率計由四部分組成：計數(shù)、寄存，譯碼、顯示電路。這四部分電路的互相配合，通過各部分的作用來完成計數(shù)的功能。2.2數(shù)字顯示頻率計原理

6、頻率計的基本原理是用一個頻率穩(wěn)定度高的頻率源作為基準(zhǔn)時鐘，對比測量其他信號的頻率。通常情況下計算每秒內(nèi)待測信號的脈沖個數(shù)，此時我們稱閘門時間為1秒。閘門時間也可以大于或小于一秒。閘門時間越長，得到的頻率值就越準(zhǔn)確，但閘門時間越長則沒測一次頻率的間隔就越長。閘門時間越短，測的頻率值刷新就越快，但測得的頻率精度就受影響。本文。數(shù)字頻率計是用數(shù)字顯示被測信號頻率的儀器，被測信號可以是正弦波，方波或其它周期性變化的信號。如配以適當(dāng)?shù)膫鞲衅?，可以對多種物理量進(jìn)行測試，比如機(jī)械振動的頻率，轉(zhuǎn)速，聲音的頻率以及產(chǎn)品的計件等等。因此，數(shù)字頻率計是一種應(yīng)用很廣泛的儀器電子系統(tǒng)非常廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，到處可見到處理

7、離散信息的數(shù)字電路。數(shù)字電路制造工業(yè)的進(jìn)步，使得系統(tǒng)設(shè)計人員能在更小的空間內(nèi)實現(xiàn)更多的功能，從而提高系統(tǒng)可靠性和速度。集成電路的類型很多，從大的方面可以分為模擬電路和數(shù)字集成電路2大類。數(shù)字集成電路廣泛用于計算機(jī)、控制與測量系統(tǒng)，以及其它電子設(shè)備中。一般說來，數(shù)字系統(tǒng)中運(yùn)行的電信號，其大小往往并不改變，但在實踐分布上卻有著嚴(yán)格的要求，這是數(shù)字電路的一個特點。數(shù)字集成電路作為電子技術(shù)最重要的基礎(chǔ)產(chǎn)品之一，已廣泛地深入到各個應(yīng)用領(lǐng)域由555 定時器,分級分頻系統(tǒng)及門控制電路得到具有固定寬度T的方波脈沖做門控制信號,時間基準(zhǔn)T稱為閘門時間.寬度為T的方波脈沖控制閘門的一個輸入端B.被測信號頻率為fx

8、,周期Tx.到閘門另一輸入端A.當(dāng)門控制電路的信號到來后,閘門開啟,周期為Tx的信號脈沖和周期為T的門控制信號結(jié)束時過閘門,于輸出端C 產(chǎn)生脈沖信號到計數(shù)器,計數(shù)器開始工作,直到門控信號結(jié)束,閘門關(guān)閉.單穩(wěn)1的暫態(tài)送入鎖存器的使能端,鎖存器將計數(shù)結(jié)果鎖存,計數(shù)器停止計數(shù)并被單穩(wěn)2暫態(tài)清零. (簡單地說就是:在時基電路脈沖的上升沿到來時閘門開啟,計數(shù)器開始計數(shù),在同一脈沖的下降沿到來時,閘門關(guān)閉,計數(shù)器停止計數(shù).同時,鎖存器產(chǎn)生一個鎖存信號輸送到鎖存器的使能端將結(jié)果鎖存,并把鎖存結(jié)果輸送到譯碼器來控制七段顯示器,這樣就可以得到被測信號的數(shù)字顯示的頻率.而在鎖存信號的下降沿到來時邏輯控制電路產(chǎn)生一

9、個清零信號將計數(shù)器清零,為下一次測量做準(zhǔn)備,實現(xiàn)了可重復(fù)使用,避免兩次測量結(jié)果相加使結(jié)果產(chǎn)生錯誤.) 若T=1s,計數(shù)器顯示fx=N(T時間內(nèi)的通過閘門信號脈沖個數(shù)) 若T=0.1s,通過閘門脈沖個數(shù)位N時,fx=10N,(閘門時間為0.1s時通過閘門的脈沖個數(shù)).也就是說,被測信號的頻率計算公式是fx=N/T.由此可見,閘門時間決定量程,可以通過閘門時基選擇開關(guān),選擇T大一些, 測量準(zhǔn)確度就高一些,T小一些,則測量準(zhǔn)確度就低.根據(jù)被測頻率選擇閘門時間來控制量程.被測信號頻率通過計數(shù)鎖存可直接從計數(shù)顯示器上讀出.因此,可得出數(shù)字頻率計的原理框圖如下: 譯 碼 顯 示 器III鎖 存 器 邏 輯

10、 控 制 電 路 計數(shù)器VIVII閘門電路 放大電路 IIIIINIV 第3章 數(shù)字頻率計器各組成電路設(shè)計分析31 顯示器，計數(shù)器，鎖存器，譯碼器如下:譯碼顯示電路可由8段發(fā)光數(shù)碼顯示器BS201/202和輸出高電平有效的譯碼器74LS48組成。74LS48的內(nèi)部有升壓電阻，因此可以直接與顯示器相連接。為了使整數(shù)數(shù)值最前面的零不顯示，將數(shù)碼管顯示器最高位的脈沖消隱輸入 接地，并將高位的脈沖消隱輸出。 74L4874L4874L4874L4874LS27374LS27374LS9074LS9074LS9074LS90顯示器譯碼器鎖存器計數(shù)器3.2：時基電路： 555集成定時器是模擬功能和數(shù)字邏輯

11、功能相結(jié)合的一種雙極型中規(guī)模集成器件。外加電阻、電容可以組成性能穩(wěn)定而精確的多諧振蕩器、單穩(wěn)電路、施密特觸發(fā)器等，應(yīng)用十分廣泛。 555定時器的外引線排列圖和內(nèi)部原理框圖如圖所示，它是由上、下兩個電壓比較器、三個5k電阻、一個RS觸發(fā)器、一個放電三極管 T以及功率輸出級組成。比較器 C1的反相輸入端接到由三個5 k電阻組成的分壓網(wǎng)絡(luò)的2/3Vcc處（也稱控制電壓端），同相輸入端為閥值電壓輸入端。比較器C2的同相輸入端接到分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的1/3Vcc處，反相輸入端為觸發(fā)電壓輸入端，用來啟動電路。兩個比較器的輸出端控制RS觸發(fā)器。RS觸發(fā)器設(shè)置有復(fù)位端，當(dāng)復(fù)位端處干低電平時，輸出為低電平?？刂齐妷憾?/p>

12、是比較器C1的基準(zhǔn)電壓端，通過外接元件或電壓源可改變控制端的電壓值，即可改變比較器C1、C2的參考電壓。不用時可將它與地之間接一個O01F的電容，以防止干擾電壓引入。555的電源電壓范圍是+4.5+18V，輸出電流可達(dá)100200mA，555集成電路引腳排列圖555時基電路圖3.3 邏輯控制電路當(dāng)脈沖從A1端輸入可以產(chǎn)生鎖存信號和清零信號，當(dāng)手動開關(guān)按下時，計數(shù)器清零。其電路圖如下：3.4總體電路74L4874L4874L4874L4874LS27374LS27374LS9074LS9074LS9074LS90顯示器譯碼器鎖存器計數(shù)器、35使用的元件l 元件名稱l 規(guī)格及用途l 數(shù)量74LS9

13、0N時基電路474LS90D計數(shù)器474LS273N鎖存器274LS47D譯碼器474LS121邏輯控制電路274LS00174LS084555定時器1蜂鳴器1七段顯示器4電容2電容1uF 、 0.01uF各1個電阻10k2電阻500 、 3.3k 、430各1個三輸入與門U16 、 AND313.6參考文獻(xiàn)（1）安德寧 趙廷瑞 編注. 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計實驗技術(shù) .北京郵電學(xué)院出版社（2）高吉祥 主編 電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗與課程設(shè)計 電子工業(yè)出版社 2002.2（3）謝自美 主編 電子線路設(shè)計.實驗.測試（第二版）華中科技大學(xué)出版社 2000.7（4）數(shù)字集成電路應(yīng)用300例，黃繼昌等主編。，人

14、民郵電出版社（5）第二屆全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽組委會編全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽獲獎作品選編（19941995）北京：北京理工大學(xué)出版社，1997（6）電子電路設(shè)計與實踐，姚福安編著。山東科學(xué)技術(shù)出版社（7）電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分），康華光主編。第四版北京：高等教育出版社.（8）數(shù)字邏輯電路設(shè)計與實驗，繩廣基編著。上海交通大學(xué)出版社， 1989（9）中國集成電路大全TTL集成電路，中國集成電路大全編寫委員會編。北京：國防工業(yè)出版社，1985（10）電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計 ，粱宗善 。華中理工大學(xué)出版社 .1995.1（11）電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗與課程設(shè)計，高吉祥主編。電子工業(yè)出版社 2002.2（12） 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 高等教育出版社 2001.4(13) 盧結(jié)成.編電子電路實驗及應(yīng)用課題設(shè)計，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2002年(14) 付家才. 電子實驗與實踐 高等教育出版社 2001.1第4章 課程設(shè)計自我總結(jié)在整個課程設(shè)計完后，總的感覺是：有收獲。以前上課都是上一些最基本的東西而現(xiàn)在卻可以將以前學(xué)的東西作出有實際價值的東西。在這個過程中，我的確學(xué)得到很多在書本上學(xué)不到的東西，如：如何利用現(xiàn)有的元件組裝得到設(shè)計利用計算機(jī)來畫圖等等。但也遇到了不少的挫折，有時遇到了一個錯誤怎么找也找不到原