電子線路課程設(shè)計(jì)四位數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)

1、湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告書題目:四位數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì) 課 程：電子線路課程設(shè)計(jì) 專 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 2010年 12 月 15 日 信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué) 號(hào)學(xué)生姓名專業(yè)（班級(jí)）設(shè)計(jì)題目 四位數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù) 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，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，主要由時(shí)基電路標(biāo)準(zhǔn)頻率的準(zhǔn)確度決定，。2、 頻率測量范圍 在輸入電壓符合規(guī)定要求值時(shí)，能夠正常進(jìn)行測量餓頻率區(qū)間稱為頻率測量范圍。頻率測量范圍主要由放大整形電路的頻

2、率響應(yīng)決定。3、 數(shù)字顯示位數(shù) 頻率計(jì)的數(shù)字顯示位數(shù)決定頻率計(jì)的分辨率。位數(shù)越多，分辨率越高。4、 測量時(shí)間 頻率計(jì)完成一次測量所需要的時(shí)間，包括準(zhǔn)備、計(jì)數(shù)、鎖存和復(fù)位時(shí)間。設(shè)計(jì)要求1 擬定數(shù)字頻率計(jì)的組成框圖，設(shè)計(jì)安裝各單元電路，要求布線整齊美觀，便于級(jí)聯(lián)。2 按照給定的技術(shù)指標(biāo)，檢測數(shù)字頻率計(jì)是否滿足要求。3 畫出數(shù)字頻率計(jì)的整機(jī)邏輯電路圖。4 寫出設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)報(bào)告。參考資料【1】 謝自美，羅杰，趙云娣，楊小獻(xiàn). 電子線路設(shè)計(jì).實(shí)驗(yàn).測試（第三版）m. 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006【2】 高志勇. 數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì) d. 石家莊: 河北科技大學(xué)信息學(xué)院, 2009【3】 田良，黃正瑾綜

3、合電子設(shè)計(jì)與實(shí)踐m南京：東南大學(xué)出版社，2002【4】 李祥臣模擬電子基礎(chǔ)教程m北京：清華大學(xué)出版社，2005【5】 張永瑞電子測量技術(shù)基礎(chǔ)m西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002. 2010年 12 月 15 日 學(xué)生姓名：譚佐兵 學(xué)號(hào)：030840521 專業(yè)（班級(jí)）：0308405課程設(shè)計(jì)題目： 四位數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì) 成績： 指導(dǎo)教師： 年 月 日信息工程系課程設(shè)計(jì)成績?cè)u(píng)定表文章編號(hào)：四位數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)譚佐兵(湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院 湖北恩施 445000)【摘要】數(shù)字頻率計(jì)是直接用十進(jìn)制數(shù)字顯示被測信號(hào)頻率的一種測量裝置。設(shè)計(jì)中應(yīng)用邏輯控制電路的數(shù)學(xué)運(yùn)算和控制功能，通過時(shí)基電路產(chǎn)生

4、的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)計(jì)數(shù)，對(duì)輸出進(jìn)行控制。輸出數(shù)經(jīng)74ls48輸出的7位并行數(shù)據(jù)送至7段led，實(shí)現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的顯示，實(shí)現(xiàn)可視的計(jì)數(shù)功能。其功能進(jìn)一步擴(kuò)大，除了測量頻率、頻率比、周期、時(shí)間、相位、相位差等基本功能外，還具有自撿、自校、自診斷、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、計(jì)算方均根值、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)通信等功能。此外，還能測量電壓、電流、阻抗、功率和波形等?！娟P(guān)鍵詞】頻率測量，頻率計(jì)，周期中圖分類號(hào)：t 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a design of four-digit frequency meter tan zuo bing (national institute of information engineering, hubei

5、 enshi 445000)abstract direct digital frequency meter is measured by the decimal figures show a frequency measuring device. application logic control circuit design math and control functions, time base circuit generated by standard time signal count, the output control. 74ls48 output by the output

6、number of the 7-bit parallel data to the 7-segment led, to achieve the display of measurement data to achieve visual counting function. further expand its functionality, in addition to measuring frequency, frequency ratio, period, time, phase, phase and other basic functions, but also with self-pick

7、ed, from the school, self-diagnosis, statistics, calculation of root mean square value, data storage and data communication and other functions. in addition, can measure voltage, current, impedance, power and waveformskey words frequency measurement, frequency, period目 錄1 任務(wù)提出與方案論證11.1題目分析21.2方案論證21

8、.3 給定的主要器件和主要技術(shù)指標(biāo)31.4 顯示及工作方式以及步驟和要求32 總體設(shè)計(jì)52.1 總體原理框圖52.1.1原理框圖52.2 硬件設(shè)計(jì)52.2.1 放大整形電路 52.2.2 時(shí)基電路和邏輯控制電路62.2.3 顯示電路73 詳細(xì)設(shè)計(jì)及仿真93.1整體的原理圖93.2 pcb電路板94 總結(jié)12參考文獻(xiàn)13 1 任務(wù)提出與方案論證1.1 題目分析頻率計(jì)又稱為頻率計(jì)數(shù)器，是一種專門對(duì)被測信號(hào)頻率進(jìn)行測量的電子測量儀器。其最基本的工作原理為：當(dāng)被測信號(hào)在特定時(shí)間段t內(nèi)的周期個(gè)數(shù)為n時(shí)，則被測信號(hào)的頻率f=n/t 此題的重點(diǎn)是： （1）邏輯控制電路的設(shè)計(jì) （2）時(shí)基電路的設(shè)計(jì)此題的難點(diǎn)是

9、：（1） 芯片的選擇（2） 電路圖復(fù)雜，不容易設(shè)計(jì)（3） 增加抗干擾措施1.2 方案論證根據(jù)設(shè)計(jì)要求，從系統(tǒng)功能上考慮，由放大整形、時(shí)基電路、邏輯控制、鎖存器和顯示器譯碼器、計(jì)數(shù)器組成。（1） 放大整形電路 放大整形電路由晶體管3dg100與74ls00等組成，其中3dg100組成放大器將輸入頻率為的周期信號(hào)如正弦波、三角波等進(jìn)行放大。與非門74ls00構(gòu)成施密特觸發(fā)器，它對(duì)放大器的輸出信號(hào)進(jìn)行整形，使之成為矩形脈沖。（2） 時(shí)基電路 時(shí)基電路的作用是產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，由定時(shí)器555構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生。若振蕩器的頻率,則振蕩器的輸出波形如圖所示。由公式和,可計(jì)算出電阻及電容c的值。若取電

10、容c=10uf，則 取標(biāo)稱值36k 取=47k,rp=100k（3） 邏輯控制電路 時(shí)基信號(hào)結(jié)束時(shí)產(chǎn)生的負(fù)跳變用來產(chǎn)生鎖存信號(hào)，鎖存信號(hào)的負(fù)跳變又用來產(chǎn)生清零信號(hào)。脈沖信號(hào)可由兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74ls123產(chǎn)生，它們的脈沖寬度由電路的時(shí)間常數(shù)決定。 設(shè)鎖存信號(hào)和清零信號(hào)的脈沖寬度tw相同，如果要求tw=0.02s。（4） 鎖存器 鎖存器的作用將計(jì)數(shù)器在1s結(jié)束時(shí)所計(jì)得的數(shù)進(jìn)行鎖存，使顯示器上能穩(wěn)定地顯示此計(jì)數(shù)器的值。選用8d鎖存器74ls273可以完成上述功能。當(dāng)時(shí)鐘脈沖cp的正跳變到時(shí)，鎖存器的輸出等于輸入，即q=d。從而將計(jì)數(shù)器的輸出送到鎖存器的輸出端。正脈沖結(jié)束后，無論d為何值，輸出端q

11、的狀態(tài)仍保持不變。所以在計(jì)數(shù)周期內(nèi)，計(jì)數(shù)器的輸出不會(huì)送到譯碼顯示器。1.3 給定的主要器件和主要技術(shù)指標(biāo) 給定的主要器件：555 1片，74ls48 4片，74ls273 2片，74ls90 4片，74ls123 2片，數(shù)碼顯示器bs202 4只，3dg100 1只74ls00 3片。 主要技術(shù)指標(biāo)：頻率測試范圍 1khz10khz;頻率準(zhǔn)確度；被測信號(hào)幅度vxm=0.2v0.5v(正弦波、三角波、方波）。1.4 顯示及工作方式以及步驟和要求顯示及工作方式：4位十進(jìn)制數(shù)顯示，小數(shù)點(diǎn)自動(dòng)定位，單位指示燈自動(dòng)顯示。 設(shè)計(jì)步驟與要求：1.擬定數(shù)字頻率計(jì)的組成框圖，設(shè)計(jì)安裝各單元電路，要求布線整齊美觀

12、，便于級(jí)聯(lián)。2.按照給定的技術(shù)指標(biāo)，檢測數(shù)字頻率計(jì)是否滿足要求。3.畫出數(shù)字頻率計(jì)的整機(jī)邏輯電路圖。4.寫出設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)報(bào)告。2 總體設(shè)計(jì)2.1 總體原理框圖 2.1.1原理框圖 總體原理框圖如圖所示，它由放大整形、時(shí)基電路、邏輯控制、鎖存器和顯示器譯碼器、計(jì)數(shù)器、閘門電路組成。譯碼顯示器 邏輯控制電路 鎖存器 計(jì)數(shù)器 閘門電路 放大整形電路 時(shí)基電路 圖2-1 數(shù)字頻率計(jì)的組成框圖2.2 硬件設(shè)計(jì)2.2.1放大整形電路放大整形電路由晶體管3dg100與74ls00等組成，其中3dg100組成放大器將輸入頻率為的周期信號(hào)如正弦波、三角波等進(jìn)行放大。與非門74ls00構(gòu)成施密特觸發(fā)器，它對(duì)放大器的

13、輸出信號(hào)進(jìn)行整形，使之成為矩形脈沖。2.2.2 時(shí)基電路和邏輯控制電路 時(shí)基電路的作用是產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，由定時(shí)器555構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生。若振蕩器的頻率,則振蕩器的輸出波形如圖所示。由公式和,可計(jì)算出電阻及電容c的值。若取電容c=10uf，則 取標(biāo)稱值36k 取=47k,rp=100k 時(shí)基信號(hào)結(jié)束時(shí)產(chǎn)生的負(fù)跳變用來產(chǎn)生鎖存信號(hào)，鎖存信號(hào)的負(fù)跳變又用來產(chǎn)生清零信號(hào)。脈沖信號(hào)可由兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74ls123產(chǎn)生，它們的脈沖寬度由電路的時(shí)間常數(shù)決定。設(shè)鎖存信號(hào)和清零信號(hào)的脈沖寬度tw相同，如果要求tw=0.02s。2.2.3 顯示電路 鎖存器的作用將計(jì)數(shù)器在1s結(jié)束時(shí)所計(jì)得的數(shù)進(jìn)行鎖存，

14、使顯示器上能穩(wěn)定地顯示此計(jì)數(shù)器的值。選用8d鎖存器74ls273可以完成上述功能。當(dāng)時(shí)鐘脈沖cp的正跳變到時(shí)，鎖存器的輸出等于輸入，即q=d。從而將計(jì)數(shù)器的輸出送到鎖存器的輸出端。正脈沖結(jié)束后，無論d為何值，輸出端q的狀態(tài)仍保持不變。所以在計(jì)數(shù)周期內(nèi)，計(jì)數(shù)器的輸出不會(huì)送到譯碼顯示器。3 詳細(xì)設(shè)計(jì)及仿真3.1整體的原理圖3.2 pcb電路板 4 總結(jié) 通過本次設(shè)計(jì)學(xué)到了關(guān)于電子線路設(shè)計(jì)的很多知識(shí)和protel99se的相關(guān)知識(shí)，培養(yǎng)了獨(dú)立完成設(shè)計(jì)的能力。比較全面地了解和掌握了繪制、編輯電路原理圖和印制電路圖的方法和技巧，并能處理一些常見問題。在對(duì)protel軟件的學(xué)習(xí)中，我有不少心得體會(huì)。我所學(xué)習(xí)的protel 99 se 是protel公司推出的最新版本，應(yīng)用于電路原理圖設(shè)計(jì)、電路板設(shè)計(jì)等，他基于windows環(huán)境，功能強(qiáng)大，人機(jī)界面友好，能讓人們?cè)诰哂凶钔暾墓δ墉h(huán)境下，提升設(shè)計(jì)上的品質(zhì)和效率。隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，電路設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜，手工設(shè)計(jì)越來越難以適應(yīng)形勢(shì)發(fā)展的需要，protel 99 se以其強(qiáng)大的功能、快捷實(shí)用的操作界面及良好的開放性，為設(shè)計(jì)者提供了現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)手段，使設(shè)計(jì)者能快捷、準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)出滿意的電路原理圖和印刷電路板，不愧是從事電路設(shè)計(jì)的一個(gè)良好的工