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文檔簡介

1、.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目簡易數(shù)字頻率計(jì)姓名張順專業(yè)班級(jí)13 電子信息 工程 C132班指導(dǎo)教師郝海輝日期2015-7-1.目錄.簡易數(shù)字頻率計(jì)電路的設(shè)計(jì)一、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(hào)頻率的測量。 測頻范圍為 1999999Hz,分兩個(gè)頻段: 1 999Hz,1KHz999KHz。2. 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(hào)的頻率。二、元器件介紹1.十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160,引腳圖如下:74LS160 的功能如下:輸入輸出CPLDCLREPETQ××0××全“ L”01×

2、;×預(yù)置數(shù)據(jù)1111計(jì)數(shù)×110×保持×11×0保持2 .74LS112.引腳圖如下:功能表如下:INPUTSOUTPUTS/PRE/CLRCLKJKQ/Q-LHXXXHLHLXXXLHLLXXXHHHHLLQ0/Q0HH HLHLHHLHLHHH HHTOGGLEHH?HXXQ0/Q0.3與門 7408引腳圖如下:功能表如下:4.定時(shí)器 555555 定時(shí)器是一種多用途的數(shù)字和模擬混合集成電路,利用它能極方便地構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多謝振蕩器。由于使用方便靈活、方便,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

3、玩具等許多領(lǐng)域中都得到了應(yīng)用。引腳圖如下:.內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下:555 功能表:5數(shù)碼管將計(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,將計(jì)數(shù)器上輸出的最低端接到數(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是十六進(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),可以精確表示計(jì)數(shù)器當(dāng)前的數(shù)據(jù)。.三設(shè)計(jì)原理及分析1.系統(tǒng)框圖2.總電路圖如下:.3. 單元電路圖:(1)、時(shí)諧信號(hào)電路圖由 555 構(gòu)建多謝振蕩器,產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào), 其時(shí)鐘信號(hào)為周期性的矩形波,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(hào)的脈寬近似1ms

4、左右,然后讓它與待測信號(hào)進(jìn)行比較,看在時(shí)鐘信號(hào)的脈寬中待測信號(hào)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(hào)的頻率。該多諧振蕩起的輸出信號(hào)波形為:.(2)、待測信號(hào)進(jìn)行處理的電路圖這里待測信號(hào)可以不通過信號(hào)發(fā)生器,由 555 構(gòu)成的多謝振蕩器產(chǎn)生的信號(hào),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(hào),再將它與待測信號(hào)通過一個(gè)與門進(jìn)行比較,看在時(shí)諧信號(hào)單位脈沖中待測信號(hào)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(hào)的頻率。該待測信號(hào)處理后的波形:.(3)、由計(jì)數(shù)器構(gòu)成的分頻電路圖: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(hào)產(chǎn)生的信號(hào)通過這里的計(jì)數(shù)器

5、,分頻產(chǎn)生不同頻率的信號(hào)。在時(shí)間脈寬在1s 左右是我們可以測量待測信號(hào)的頻率范圍在1HZ 到1000HZ 左右;在時(shí)間脈沖在1ms 左右我們可以測量信號(hào)的頻率范圍在1KHZ到 1MHZ之間,使用分頻器是為了產(chǎn)生脈沖寬度近似為1s 左右的信號(hào)。(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(hào)清零, 從而測量出在單過脈寬中待測信號(hào)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(hào)波形為:(4)、輸出電路設(shè)計(jì)電路圖:.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(hào)的頻率,由上面顯

6、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(hào)的頻率,從而制成了數(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。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)時(shí)諧信號(hào)的控制,進(jìn)而使數(shù)碼管顯示穩(wěn)定的結(jié)果。下面是改進(jìn)之前的電路圖:后來添加了一個(gè)74LS112 控制電路就解決了問題。.添加電路圖為:( 2)分頻的問題由于要使脈寬達(dá)到1ms 和 1

7、s 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(duì)1HZ 到 1KHZ與 1KHZ到 1MHZ頻率的測量。分頻電路為達(dá)到要求頻率設(shè)計(jì)的如下:( 3)頻率運(yùn)算問題最終的頻率要根據(jù)數(shù)碼管顯示出來的數(shù)字和時(shí)諧信號(hào)的頻率轉(zhuǎn)化得出來,數(shù)碼管顯示出來的不一定時(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(shí),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(shí)完成對(duì)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(shí), 而且鍛煉了我們理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力、 團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。 這次課程設(shè)計(jì)不僅是對(duì)所學(xué)知識(shí)的復(fù)習(xí)鞏固,更是對(duì)將凌亂知

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