1、數(shù)字電了技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告簡易數(shù)字頻率計(jì)張順專業(yè)班級13電子信息 工程C132班日 期2015-7-1指導(dǎo)教師一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求二、元器件簡介三、設(shè)計(jì)原理及分析四、設(shè)計(jì)中的問題及改進(jìn)五、總 結(jié)簡易數(shù)字頻率計(jì)電路的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1.設(shè)計(jì)簡易數(shù)字頻率計(jì)完成正弦波、矩形波以及任意脈沖信號頻率的測量。測頻范圍為 1999999Hz 分兩個(gè)頻段：1 999Hz,1KHz-999KHz2.用LED數(shù)碼管，顯示十進(jìn)制的測量結(jié)果，其結(jié)果為待測信號的頻率。二、元器件介紹1十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160,弓I腳圖如下:74LS160的功能如下:輸入1輸出CPLDCLREPETQXX0XX全“ L”t01XX預(yù)置

2、數(shù)據(jù)t1111計(jì)數(shù)X110X保持X11X0保持2 .74LS112引腳圖如下:Q3功能表如下:INPUTSOUTPUTS/PRE ICLRCLK J KIQQ0IQ0TOGGLE?HQ0 IQ03 .與門7408引腳圖如下:O'UnM«門IlIttJBl«N»功能表如下:6V ASIn pu t*OtrtpwiABVLLLLHLHLLHHH4.定時(shí)器555利用它能極方便地構(gòu)成施密特觸發(fā)555定時(shí)器是一種多用途的數(shù)字和模擬混合集成電路,器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多謝振蕩器。由于使用方便靈活、所以555定時(shí)器在波形的產(chǎn)生與變換、測量與控制、家用電器、電子玩具等許多領(lǐng)域

3、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:輸人出%賽邀叫1坯-低LIts1L 1%1不?蚩11 11不交1112丄賞5 «裁止5.數(shù)碼管U1:DCD HEX DIG RED :將計(jì)數(shù)器上輸將計(jì)數(shù)器的輸出端接到數(shù)碼管上，通過數(shù)碼管顯示當(dāng)前計(jì)數(shù)器上所計(jì)的數(shù)字,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是可以精確表示計(jì)數(shù)器卜六進(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), 當(dāng)前的數(shù)據(jù)。三. 設(shè)計(jì)原理及分析1.系統(tǒng)框圖flS?-3關(guān)呼奉的聞査田2.總電路圖如下:母_L* ,*-勺1.J3Mp-L11*;斗1A平-半J

4、r -r- 斟*過-Er rir"Ttetir 亠亍祜-±w* 片普I '24 w I 7* -3.單元電路圖:(1) 、時(shí)諧信號電路圖5VI 5VVCCU8-ITZC-PJT OUT-DIS - r I -TER .-.-TRZ - - -eof.PD.-LM555CMVCC :e-'US' - HVCPJT "flET 2I - p I - I nI - P IDlS I .THRffVI -I -GKH-.n ez:1：0nFG3:T0nF：:nF30iliAC1luF由555構(gòu)建多謝振蕩器，產(chǎn)生時(shí)鐘信號，其時(shí)鐘信號為周期性的矩形波，

5、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)鐘信號的脈寬近似 1ms左右，然后讓它與待測信號進(jìn)行比較，看在時(shí)鐘信號的脈寬中待測信號的個(gè)數(shù)，讓后通過計(jì)數(shù)器，數(shù)碼管 顯示出來，我們通過變換就知道待測信號的頻率。該多諧振蕩起的輸出信號波形為:(2) 、待測信號進(jìn)行處理的電路圖VGC這里待測信號可以不通過信號發(fā)生器，由555構(gòu)成的多謝振蕩器產(chǎn)生的信號，通過施密特觸發(fā)器進(jìn)行整形，形成固定的矩形待測信號，再將它與待測信號通過一個(gè)與門進(jìn)行比較，看在時(shí)諧信號單位脈沖中待測信號出現(xiàn)的次數(shù)，通過計(jì)時(shí)器，由數(shù)碼管顯示出來，從而我們就知 道了待測信號的頻率。該待測信號處理后的波形:電TIJ :j:

6、 "1- t丐I“ F I I II II-I-»j-:i I - I I二 A=j 口(3) 、由計(jì)數(shù)器構(gòu)成的分頻電路圖:=.;1£衛(wèi)PCI - GH - VIS32 曲-30EJTT環(huán)P MT -PCOJLEl,.2甘Ey?- EKT -匚aMML 5 怖 ON74L&150H我們知道計(jì)數(shù)器可以當(dāng)分頻器使用，通過時(shí)諧信號產(chǎn)生的信號通過這里的計(jì)數(shù)器,分頻產(chǎn)生不同頻率的信號。在時(shí)間脈寬在1s左右是我們可以測量待測信號的頻率范圍在1HZ到1MHZ之間,1000HZ左右；在時(shí)間脈沖在 1ms左右我們可以測量信號的頻率范圍在1KHZ到使用分頻器是為了產(chǎn)生脈沖寬度

7、近似為1s左右的信號。(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)下降沿到來的 時(shí)候，是時(shí)諧信號清零，從而測量出在單過脈寬中待測信號的個(gè)數(shù)，在通過計(jì)數(shù)器，由數(shù)碼 管顯示出來。控制電路產(chǎn)生的信號波形為:(4)、輸出電路設(shè)計(jì)電路圖:1Z:'：:JMEK oc ueb:;-J 千匸;:-卩N :-or-a： ： H： I-爐»437<1 -»- -.na -netIJNL&160WIPFDCD IILX DIG Mill:DCDJUEXDIC.HOkJ-LLJ雌-4:住r-i't 0 k

8、 Hfr-ZJLUl -EUJl£T4LS1MH通過計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，在通過數(shù)碼管顯示出來我們就可以知道待測信號的頻率,由上面顯示的數(shù)字經(jīng)過一定的轉(zhuǎn)換就可以得到精確的頻率。從而通過該電路就可以測量待測信號的頻率,而制成了數(shù)字頻率計(jì)。四、設(shè)計(jì)中的問題及改進(jìn)(1)控制電路的改進(jìn)原電路圖中沒有控制電路， 數(shù)碼管顯示出來的數(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)門電路，來實(shí)現(xiàn)控制。74LS112是JK觸發(fā)器的集成塊，當(dāng)J從而實(shí)現(xiàn)為低電平，K為高電平，這樣當(dāng)下降沿到來就可以通過一個(gè)與門達(dá)到清零的目的。對對時(shí)諧信號的控制，進(jìn)而使數(shù)碼管顯示穩(wěn)定的結(jié)果。F面是改進(jìn)之前的電路圖:RL

9、!is尸rfcS 一PW I U Z FW：后來添加了一個(gè)74LS112控制電路就解決了問題。(2)分頻的問題由于要使脈寬達(dá)到1ms和1s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1HZ 至 U 1KHZ與 1KHZ 至 U 1MHZ頻輸出端和電容。電阻的值從而達(dá)到要求的頻率。從而完成對 率的測量。分頻電路為達(dá)到要求頻率設(shè)計(jì)的如下;l£EqU11vee 32 EK? 衛(wèi)0EET-I-aM <3-Law0 >CLKJL5_74L&160H -(3)頻率運(yùn)算問題數(shù)碼管顯示出來的最終的頻率要根據(jù)數(shù)碼管顯示出來的數(shù)字和時(shí)諧信號的頻率轉(zhuǎn)化得出來, 不一定時(shí)正確的，只有通過轉(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，如 EDA（電子技術(shù)自動(dòng)化）的仿真。在書本 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。后來和同學(xué)交流學(xué)習(xí)通過了 EDA仿真。在此過程中，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， 仿真過程中會(huì)遇到許多問題， 要學(xué)會(huì)用 是書本上的理論知識完成對電路圖的檢測。2. 經(jīng)過本次設(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， 而且鍛煉 了我們理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力、 團(tuán)