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宁 波 工 程 学 院 数字电子系统设计报告 设 计 题 目： 学 院 名 称： 电子与信息工程学院 专 业 班 级： 电科12-X 学 生 姓 名： 学号： 指 导 教 师： 苏树兵 起讫时间： 2016年06月20日 至 2016年06月29日 目录 第一章 设计任务 1.1 基本要求 1.2 发挥部分 第章 整体方案设计 .1 基本原理整体框图.2 算法设计 第三章 电路设计3.1 XX电路设计3.2 整体电路图 3.整机件清单 第四章 第章 测试与.1 XX电路的调测.2 整体指标测试 5.3 结果分析 第章 设计小结 .1 设计任务完成情况 .2 问题及改进 .3心得体会第章 附录附录第一章 技术指标 整体功能要求 频率计主要用于测量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲等周期信号的频率值。其扩展功能可以测量信号的周期和脉冲宽度。 系统结构要求 数字频率计的整体结构要求如图所示。图中被测信号为外部信号，送入测量电路进行处理、测量，档位转换用于选择测试的项目------频率、周期或脉宽，若测量频率则进一步选择档位。 数字频率计整体方案结构方框图 电气指标 3.1被测信号波形：正弦波、三角波和矩形波。 3.2 测量频率范围：分三档： 1Hz~999Hz 0.01kHz~9.99kHz 0.1kHz~99.9kHz 3.3 测量周期范围：1ms~1s。 3.4 测量脉宽范围：1ms~1s。 测量精度：显示3位有效数字（要求分析1Hz、1kHz和999kHz的测量误差）。 3.6当被测信号的频率超出测量范围时,报警. 4.扩展指标 要求测量频率值时，1Hz~99.9kHz的精度均为+1。 5.设计条件 5.1 电源条件：+5V。 5.2 可供选择的元器件范围如下表 型号 名称及功能 数量 NE555 定时器 1片 74151 8选1数据选择器 2片 74153 双4选1数据选择器 2片 7404 六反向器 1片 4518 十进制同步加/减计数器 2片 74132 四2输入与非门（有施密特触发器） 1片 74160 十进制同步计数器 3片 C392 数码管 3片 4017 十进制计数器/脉冲分配器 1片 4511 4线－七段所存译码器/驱动器 3片 TL084 1片 10K电位器 1片 电阻电容 拨盘开关 1个 门电路、阻容件、发光二极管和转换开关等原件自定。 第二章 整体方案设计 2.1 算法设计 频率是周期信号每秒钟内所含的周期数值。可根据这一定义采用如图2-1所示的算法。图2-2是根据算法构建的方框图。 被测信号 图2-2 频率测量算法对应的方框图 在测试电路中设置一个闸门产生电路，用于产生脉冲宽度为1s的闸门信号。改闸门信号控制闸门电路的导通与开断。让被测信号送入闸门电路，当1s闸门脉冲到来时闸门导通，被测信号通过闸门并到达后面的计数电路（计数电路用以计算被测输入信号的周期数），当1s闸门结束时，闸门再次关闭，此时计数器记录的周期个数为1s内被测信号的周期个数，即为被测信号的频率。测量频率的误差与闸门信号的精度直接相关，因此，为保证在1s内被测信号的周期量误差在10 ?3量级，则要求闸门信号的精度为10 ??量级。例如，当被测信号为1kHz时，在1s的闸门脉冲期间计数器将计数1000次，由于闸门脉冲精度为10 ??，闸门信号的误差不大于0.1s，固由此造成的计数误差不会超过1，符合5*10 ?3的误差要求。进一步分析可知，当被测信号频率增高时，在闸门脉冲精度不变的情况下，计数器误差的绝对值会增大，但是相对误差仍在5*10 ?3范围内。 但是这一算法在被测信号频率很低时便呈现出严重的缺点，例如，当被测信号为0.5Hz时其周期是2s，这时闸门脉冲仍未1s显然是不行的，故应加宽闸门脉冲宽度。假设闸门脉冲宽度加至10s，则闸门导通期间可以计数5次，由于数值5是10s的计数结果，故在显示之间必须将计数值除以10. 2.2 整体方框图及原理 输入电路：由于输入的信号可以是正弦波，三角波。而后面的闸门或计数电路要求被测信号为矩形波，所以需要设计一个整形电路则在测量的时候，首先通过整形电路将正弦波或者三角波转化成矩形波。在整形之前由于不清楚被测信号的强弱的情况。所以在通过整形之前通过放大衰减处理。当输入信号电压幅度较大时，通过输入衰减电路将电压幅度降低。当输入信号电压幅度较小时，前级输入