数电课程设计_数字频率计2017.doc

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数电课程设计_数字频率计2017

目录: 一 摘要……………………………………………………………………2 二 设计原理及方案………………………………………………………3 1.、设计方案…………………………………………..…………………4 2.设计原理…………………………………………..…..………………5 三 单元电路……………………………………………..…….……………7 1.输入信号电路…………………………………………….……………7 2. 时基和闸门电路…………………………………………….………8 3. 逻辑控制电路………………………………………………………11 4. 锁存器和清零………………………………………………..………11 5. 计数电路设计………………………………………………………12 四 元器件清单……………………………………………………………14 五 整体电路……………………………………………….………………15 参考文献………………………………………………..……………………17 体会心得…………………………………………………18 摘要 在电子技术中,频率是最基本的参数之一,并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系,因此频率的测量就显得更为重要。本次课程设计的目的是根据已经学到的知识,按照这次课程设计的要求设计一个简易的数字频率计,要求频率计范围内能测出所输入信号的频率。测量频率的方法有多种,中电子计数器测量频率具有精度高、使用方便、测量迅速,其以及便于实现测量过程自动化等优点,是频率测量的重要手段之一。电子计数器测频有两种方式:一是直接测频法,即在一定闸门时间内测量被测信号的脉冲个数;二是间接测频法,如周期测频法。 图2设计原理方框图 首先,被测信号经放大整形处理后,会得到与输入信号频率相同的方波;然后时基电路产生的闸门信号,与处理后的被测信号一起送入闸门电路,若是闸门信号关闭,被测信号不能进入计数器,当闸门信号开启时,当被测信号被送入计数器时,计数器开始计数,后面的锁存译码电路,最后显示出所测信号的频率。 根据课题的要求,首先需要确定满足测量要求的测量方法。由测量原理与方法可知,可用的测量方法由两种,一种是测周法,另一种是测频发。测周法适用于低频信号的频率测量适用于高频信号的频率测量 图3(a)原理方框图 测频法:又称为M法测量频率的原理框图如图3(a).测量频率共有4个档位。被测信号经整形后变为脉冲信号(矩形波或者方波),送入闸门电路,等待时基信号的到来。时基信号由555定时器构成一个较稳定的多谐振荡器,经整形分频后,产生一个标准的时基信号,作为闸门开通的基准时间。被测信号通过闸门,作为计数器的时钟信号,计数器即开始记录时钟的个数,这样就达到了测量频率的目的。 对频率是f的周期信号,测频的实现方法,是有一个标准闸门信号(闸门宽度为Tg)对周期信号的重复周期数进行计数,当计数结果为N1时,其信号的频率为:f=N1/Tg,式中Tg为标准闸门的宽度(s),N1是由计数器记录的脉冲个数(重复周期数)。 如图(3)所示: 图3(b) 测量电路在检测到脉冲信号的上升沿的时候打开计数器, 并且在检测到下降沿的时候关闭计数器, 设脉冲宽度为Tg, 计算公式为: Tg = N1/f。 三 单元电路设计 1.输入信号电路 其作用是将接收到的各种被测信号(如正弦波、三角波或者其他呈周期性变化的波形)并加以放大、整形,转换为为计数器所要求的脉冲信号,但是被测信号的频率并不发生改变。 将其他波形的信号变换成脉冲波形的信号电路有多种,如施密特触发器、单稳态触发器、比较器等,其中施密特触发器的应用较多。电路形式采用555构成的施密特触发器,电路原理如图4(a) 所示。 图中R1与R2的作用是将被测信号进行电平移动,因为555构成的施密特触发器的上触发电平UT+ =2/3Ucc,下触发电平UT=1/3Ucc,如图4(b)所示。 4(a) 原理图 图4(b) 波形图 输入信号的直流电平Uxo应该满足下列关系1/3UccUxo2/3Ucc。 输入信号的幅度Uxm与直流电平Uxo和回差△UT有关,一般说来,△UT越小,对输入信号的幅值Uxm要求越小,如果需要减小回差,可以在555的控制端CO接入一个正电压。如果取+Ucc=+5V,回差△UT=1.67V。对于图4(b)所示的波形图,若取Uxo=1/3Ucc+1/2△UT=2.5V,则输入信号幅度为 Uxm1/2△UT=0.83V.为使Uxo=2.5V,对于图4

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