數(shù)電課程設(shè)計(jì)頻率計(jì)報(bào)告樣本

目錄第一章設(shè)計(jì)題目……………2第二章設(shè)計(jì)任務(wù)級(jí)規(guī)定…………………2第三章原理電路和程序設(shè)計(jì)……………2一、系統(tǒng)概述……………………21.設(shè)計(jì)方案選取………………2測(cè)頻法………………2測(cè)周期法……………22.整體方框圖及原理………………3二、單元電路設(shè)計(jì)…………………31.放大整形電路……………………32.時(shí)基電路…………33.閘門及邏輯控制電路……………44.計(jì)數(shù)鎖存電路（含報(bào)警電路）…………………55.譯碼顯示電路……………………65.整體電路圖………………………76.整機(jī)元件清單……………………7第四章電路調(diào)試過(guò)程與成果……………8第五章設(shè)計(jì)小結(jié)……………10一、設(shè)計(jì)任務(wù)完畢狀況………………………10二、問(wèn)題及改進(jìn)………………11三、心得體會(huì)…………………11參照文獻(xiàn)………………………11附錄………………12第一章設(shè)計(jì)題目簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)電路設(shè)計(jì)數(shù)字頻率計(jì)是用數(shù)字顯示被測(cè)信號(hào)頻率儀器，被測(cè)信號(hào)可以是正弦波、方波或其他周期性變化信號(hào)。如配以恰當(dāng)傳感器，可以對(duì)各種物理量進(jìn)行測(cè)試，例如機(jī)械振動(dòng)頻率、轉(zhuǎn)速、聲音頻率以及產(chǎn)品計(jì)件等等。因而，數(shù)字頻率計(jì)是一種應(yīng)用很廣泛儀器。第二章設(shè)計(jì)任務(wù)及規(guī)定規(guī)定設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)，測(cè)量給定信號(hào)頻率，并用十進(jìn)制數(shù)字顯示，詳細(xì)指標(biāo)為：1)測(cè)量范疇：1HZ—9.999KHZ，閘門時(shí)間1s；10HZ—99.99KHZ，閘門時(shí)間0.1s；100HZ—999.9KHZ，閘門時(shí)間10ms；1KHZ—9999KHZ，閘門時(shí)間1ms；2)顯示方式：四位十進(jìn)制數(shù)3)當(dāng)被測(cè)信號(hào)頻率超過(guò)測(cè)量范疇時(shí),報(bào)警.第三章原理電路和程序設(shè)計(jì)一、系統(tǒng)概述1.設(shè)計(jì)方案選取測(cè)頻法所謂頻率，就是周期性信號(hào)在單位時(shí)間(1s)內(nèi)變化次數(shù)．若在一定期間間隔T內(nèi)測(cè)得這個(gè)周期性信號(hào)重復(fù)變化次數(shù)為N，則其頻率可表達(dá)為fx=N/T。因而，可以將信號(hào)放大整形后由計(jì)數(shù)器合計(jì)單位時(shí)間內(nèi)信號(hào)個(gè)數(shù)，然后經(jīng)譯碼、顯示輸出測(cè)量成果，這是所謂測(cè)頻法。測(cè)周期法測(cè)周期法使用被測(cè)信號(hào)來(lái)控制閘門開(kāi)閉，而將原則時(shí)基脈沖通過(guò)閘門加到計(jì)數(shù)器，閘門在外信號(hào)一種周期內(nèi)打開(kāi)，這樣計(jì)數(shù)器得到計(jì)數(shù)值就是原則時(shí)基脈沖外信號(hào)周期值，然后求周期值倒數(shù)，就得到所測(cè)頻率值。由以上兩方案簡(jiǎn)介可知，測(cè)頻法中，當(dāng)量程大時(shí)候，誤差較大，如量程為1KHZ—9999KHZ時(shí)，誤差為。而測(cè)周期法中，最后要用電路對(duì)周期值進(jìn)行求倒數(shù)，電路硬件消耗大。綜合，誤差范疇和電路成本，本設(shè)計(jì)選取測(cè)頻法。2.整體方案及原理框圖本設(shè)計(jì)采用測(cè)頻法進(jìn)行原理圖設(shè)計(jì)。其中，涉及如下單元電路：放大整形電路、時(shí)基電路、閘門及邏輯控制電路、計(jì)數(shù)鎖存電路、譯碼顯示電路。（如圖3.二、單元電路設(shè)計(jì)1.放大整形電路原理圖如圖3.本單元作用是將待測(cè)信號(hào)按一定比例放大，再通過(guò)555構(gòu)成施密特觸發(fā)器，進(jìn)行整形。使幅值較小各種信號(hào)輸出端（圖3.2.如圖3.2.1所示，本單元電路涉及由LM741構(gòu)成正相比例放大電路和由555構(gòu)成施密特觸發(fā)器電路，它們分別承擔(dān)放大和整形功能。由于設(shè)計(jì)規(guī)定沒(méi)有明確指定放大倍數(shù)，因此在此電路中，我把放大倍數(shù)大概設(shè)成100倍。由圖3故取，。2.時(shí)基電路原理圖如圖3.本單元作用是為計(jì)數(shù)器提供1ms、10ms、100ms、1s四種計(jì)數(shù)時(shí)間，從而可以得到不同范疇頻率值。其中，四個(gè)信號(hào)分別由輸出端1kHzsignalout，100Hzsignalout，10Hzsignalout，1Hzsignalout輸出。如圖3.2.2所示，本單元電路涉及由555構(gòu)成脈沖發(fā)生器和由兩片CD4518構(gòu)成分頻電路。由公式，可取圖3.2.2中,,。這樣，555Q端就可以輸出一種頻率為1kHz信號(hào)，再通過(guò)CD4518三級(jí)十分頻分別得到100Hz，10Hz，1Hz信號(hào)。這些信號(hào)周期分別為1ms、10ms、100ms、1s，這就是閘門及邏輯控制電路中需要控制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)時(shí)間。在本單元電路中，選取計(jì)數(shù)器CD4518進(jìn)行分頻是考慮到經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，CD4518中集成了兩個(gè)模塊十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，且一片只需1.5元。其詳細(xì)資料請(qǐng)看附錄。3.閘門及邏輯控制電路原理圖如圖3.本單元作用是提供閘門來(lái)控制計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)時(shí)間，從而得到不同范疇頻率值。為鎖存器提供鎖存信號(hào)，提供計(jì)數(shù)器清零信號(hào)。如圖3.如圖3.2.3所示，本單元電路涉及一種四撥碼開(kāi)關(guān)、一種D觸發(fā)器、一種非門和兩個(gè)與門。這個(gè)單元是系統(tǒng)最重要單元。如圖3.2.3所示，撥碼開(kāi)關(guān)輸出與D觸發(fā)器CLK端口相連，撥碼開(kāi)關(guān)輸出信號(hào)作為D觸發(fā)器時(shí)鐘信號(hào)D觸發(fā)器反相輸出端接它輸入端D，形成T’觸發(fā)器。則在CLK輸入信號(hào)每個(gè)周期，輸出端狀態(tài)翻轉(zhuǎn)一次。再通過(guò)與門接D觸發(fā)器正相輸出端和放大整形后信號(hào)，來(lái)控制閘門時(shí)間。在一種周期計(jì)數(shù)閘門時(shí)間結(jié)束后，4.計(jì)數(shù)鎖存電路原理圖如圖3.2本單元作用是在閘門時(shí)間內(nèi)對(duì)來(lái)自閘門及邏輯控制電路中輸出端countsignal（如圖3.如圖3.2.為了更理解報(bào)警電路，我把報(bào)警電路放到了計(jì)數(shù)鎖存單元中，原理圖如圖3.25.譯碼顯示電路原理圖如圖3.本單元作用是對(duì)鎖存器輸出端Q0—Q15進(jìn)行譯碼，再由數(shù)碼管顯示出來(lái)。如圖3.2.5所示，本單元電路涉及四片CD4511，7段BCD譯碼器、16個(gè)330電阻，四個(gè)8段共陰數(shù)碼管和一種四撥碼開(kāi)關(guān)。CD4511通過(guò)BCD譯碼后，通過(guò)限流電阻與數(shù)碼管出小數(shù)點(diǎn)外7段引腳相連。使數(shù)碼管能顯示0—6.整機(jī)電路圖（見(jiàn)附錄）7.整機(jī)元件清單其中SMG8（圖3.7.1左）和FMQ（圖3.7.1右）為自制封裝。第四章電路調(diào)試過(guò)程與成果本電路仿真調(diào)試過(guò)程所用軟件是Multisim。1.放大整形電路圖4.1.1中，正弦波電路輸入信號(hào)，放大整形后輸出為圖中所示方波。2.時(shí)基電路圖4.2.1中為555產(chǎn)生脈沖信號(hào)A和通過(guò)度頻信號(hào)B、C、D，信號(hào)A周期為1ms，信號(hào)B周期為10ms，信號(hào)C周期為100ms，信號(hào)D周期為1s。3.閘門及邏輯控制電路如圖4.3.1中，信號(hào)A為閘門信號(hào)，當(dāng)高電平時(shí)候，閘門打開(kāi)，開(kāi)始計(jì)數(shù)。信號(hào)B為送到計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)信號(hào)。信號(hào)C為觸發(fā)74LS273鎖存信號(hào)(上升沿觸發(fā)鎖存)。信號(hào)D為計(jì)數(shù)器清零信號(hào)，當(dāng)信號(hào)為高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器清零。4.計(jì)數(shù)鎖存電路圖4.4.1和圖4.4.2分別為計(jì)數(shù)器CD4518其中一種十進(jìn)制模塊測(cè)試電路及其波形圖。5.譯碼顯示電路圖4.5.1為CD4511測(cè)試電路，可知CD4511為7段BCD譯碼器，且輸出高電平有效。在此單元中用到了DIP封裝排阻，但沒(méi)能購(gòu)買到，因此在實(shí)物中用是單個(gè)電阻。第五章設(shè)計(jì)小結(jié)一、設(shè)計(jì)任務(wù)完畢狀況基本達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)規(guī)定，但還是存在一定問(wèn)題和誤差。二、問(wèn)題及改進(jìn)由于之前調(diào)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)時(shí)基電路單元中由于68K電阻誤差較大，導(dǎo)致頻率測(cè)試成果誤差較大。68K電阻在萬(wàn)用表中只讀到66.8K，因此依照公式我將電路中7.5K電阻換成10K（其中7.5K是R1，68K是R2），成果誤差方面有所改進(jìn)，但沒(méi)時(shí)間進(jìn)行更細(xì)致調(diào)試。成果在實(shí)物驗(yàn)收時(shí)，實(shí)物不能顯示太大頻率，但本來(lái)是可以顯示。因此初步擬定是時(shí)基電路單元有點(diǎn)問(wèn)題。由于快考試，更進(jìn)一步排查，需要推遲。三、心得體會(huì)做完這次課程設(shè)計(jì)后，感覺(jué)收獲頗豐。這一次，我完完全全是自己獨(dú)立完畢，固然，團(tuán)隊(duì)也和重要，但是這個(gè)課程設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)樸，并且時(shí)間充分，因此我決定單獨(dú)完畢。而在電路設(shè)計(jì)和仿真過(guò)程中，我也遇到了不少問(wèn)題，特別是仿真軟件使用和芯片測(cè)試方面。由于沒(méi)找到和我選同一種題目同窗，這兩方面問(wèn)題我請(qǐng)教了教師。教師給我了某些提示使我能順利地解決這些問(wèn)題。在此，要感謝一下陳元電教師指引。這次課程設(shè)計(jì)實(shí)物我是用感光板做，這樣是我第一次做感光板。用Protel99SE畫原理圖和PCB圖畫了挺久，而第一次印板時(shí)候，接著又印了第二次。焊好元件，接好電源，發(fā)現(xiàn)不會(huì)工作，我用了一種星期時(shí)間才查出錯(cuò)誤，有時(shí)還真佩服自己毅力?？傊?，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我比較完整地學(xué)會(huì)了Protel99SE，學(xué)會(huì)做感光板。也提高了我做實(shí)物興趣和能力。期待下一種課程設(shè)計(jì)。參照文獻(xiàn)：模仿電子技術(shù)基本（第四版）華成英，童詩(shī)白主編；高等教誨出版社數(shù)字電子技術(shù)基本潘明，潘松編著；科學(xué)出版社電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)周譽(yù)昌，蔣力立主編；高等教誨出版社電子測(cè)量?jī)x器原理及應(yīng)用(Ⅰ)通用儀器王松武，蔣志堅(jiān)編；哈爾濱工程大學(xué)出版社附錄：芯片資料CD4518CD4518是一種雙BCD同步加計(jì)數(shù)器，由兩個(gè)相似同步4級(jí)計(jì)數(shù)器構(gòu)成。CD4518引腳功能(如右圖F1)如下：1CP、2CP：時(shí)鐘輸入端。1CR、2CR：清除端。1EN、2EN：計(jì)數(shù)容許控制端。1Q0～1Q3：計(jì)數(shù)器輸出端。2Q0～2Q3：計(jì)數(shù)器輸出端。Vdd：正電源。Vss：地。CD4518是一種同步加計(jì)數(shù)器，在一種封裝中具有兩個(gè)可互換二/十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其功能引腳分別為1～7和9～{15}。該CD4518計(jì)數(shù)器是單路系列脈沖輸入（1腳或2腳；9腳或10腳），4路BCD碼信號(hào)輸出（3腳～6腳；{11}腳～{14}腳）。CD4518控制功能：CD4518有兩個(gè)時(shí)鐘輸入端CP和EN,若用時(shí)鐘上升沿觸發(fā),信號(hào)由CP輸入，此時(shí)EN端為高電平，若用時(shí)鐘下降沿觸發(fā)，信號(hào)由EN輸入，此時(shí)CP端為低電平，同步復(fù)位端Cr也保持低電平，只有滿足了這些條件時(shí)，電路才會(huì)處在計(jì)數(shù)狀態(tài)。否則沒(méi)辦法工作。將數(shù)片CD4518串行級(jí)聯(lián)時(shí)，盡管每片CD4518屬并行計(jì)數(shù)，但就整體而言已變成串行計(jì)數(shù)了。需要指出，CD4518未設(shè)立進(jìn)位端，但可運(yùn)用Q4做輸出端。有人誤將第一級(jí)Q4端接到第二級(jí)CP端，成果發(fā)現(xiàn)計(jì)數(shù)變成“逢八進(jìn)一”了。因素在于Q4是在CP8作用下產(chǎn)生正跳變，其上升沿不能作進(jìn)位脈沖，只有其下降沿才是“逢十進(jìn)一”進(jìn)位信號(hào)。對(duì)的接法應(yīng)是將低位Q4端接高位EN端，高位計(jì)數(shù)器CP端接USS。CD4511CD4511是一組用來(lái)作為BCD對(duì)共陰極LED七段顯示屏譯碼包裝。其引腳圖F2，LT：做燈泡測(cè)試用，當(dāng)LT=0，則無(wú)論其他輸入狀態(tài)為什么，其輸出abcdefg=1111111，使七段顯示屏全亮，即顯示8，以便觀測(cè)七段顯示屏與否正常。當(dāng)LT=1，則正常解碼。BI：空白輸入控制，當(dāng)BI=0(LT為1時(shí))則無(wú)論DCBA之輸入為什么，其輸出abcdefg皆為0，即七段顯示屏完