课程设计之简易数字频率计的设计.doc

安 康 学 院 电子技术课程设计报告书 课题名称： 简易数字频率计的设计 姓 名： 向XX 学 号： 2010222XXX 院 系： 电子与信息工程系 专 业： 电子信息工程 指导教师： 张XX、吕XX 时 间： 2012年6月 一、设计任务及要求： 1、设计任务： 本设计可以使用在数模电理论课上学过或没学过的集成器件和必要的门电路构建简易频率计，用数码管显示频率计数值。 2、要 求： 1、四位数字显示，测量频率范围为1Hz～1kHz1V。 5、手动清零、手动测量。 6、测量误差为±1个数字。 指导教师签名： 年 月 日 二、指导教师评语： 本文研究了数字频率计的设计，文章篇幅完全符合学院规定，内容完整，层次结构安排科学，主要观点突出，逻辑关系清楚，有一定的个人见解。文题完全相符，论点突出，论述紧扣主题。 指导教师签名： 年 月 日 三、成绩评定： 指导教师签名： 年 月 日 四、系部意见： 系部盖章： 年 月 日 设计项目成绩评定表 设计报告书目录 一、设计目的 3 二、设计思路 3 三、设计过程 3 3.1、整体框图及原理 3 3.2、放大整形电路 4 3.3、闸门电路 5 3.4、时基电路 5 3.5、控制电路 7 3.6、整体电路 9 四、系统调试与结果 10 五、主要元器件与设备 11 六、课程设计体会与建议 12 七、参考文献 13 一、设计目的 1、熟悉集成电路的引脚安排。掌握芯片的逻辑功能及使用方法。了解面包板结构及其接线方法。了解的组成及工作原理。熟悉的设计与制作。 3、设计门控电路。 4、设计主控电路。 5、设计计数器和显示器 三、设计过程 3.1、整体框图及原理 频率测量是通过在单位时间内对被测信号进行计数来实现的。工作原理如图1所示。 图 1 3.2、放大整形电路 对信号的放大功能由三触发器电路是一种特殊的数字器件，一般的数字电路器件当输入起过一定的阈值，其输出一种状态，当输入小于这个阈值时，转变为另一个状态，而施密特触发器不是单一的阈值，而是两个阈值，一个是高电平的阈值，输入从低电平向高电平变化时，仅当大于这个阈值时才为高电平，而从高电平向低电平变化时即使小于这个阈值，其仍看成为高电平，输出状态不这；低电平阈值具有相同的特点。 放大整形电路由三极管与与非门组成。三极管构成的放大器将输入频率为fx 的周期信号如正弦波、三角波、等进行放大。将电源电压设为5V,当输入信号幅值比较大时，会出现线性失真，将放大后的波形幅度控制在5V以内。与非门构成施密特触发器对放大器的输出信号进行整形，使之成为矩形脉冲。 图 2 放大整形电路图 仿真图： 图 3 图 4 3.3、闸门电路 通过74153数据选择器来选择所要的10分频、100分频和1000分频。74153的CBA接拨盘开关来对选频进行控制。当CBA输入001时74153输出的方波的频率是1Hz；当CBA输入010时74153输出的方波的频率是10Hz；当CBA输入011时74153输出的方波的频率是100Hz；74LS90是二-五-十进制计数器。该芯片无需额外的元器件就可实现十进制计数，计数器依次从个位开始计数，向上为发出进位信号而是高位开始计数。 3.4、时基电路 由两部分组成，第一部分为由石英晶体组成的多谐振荡器电路；第二部分为分频电路。 3.4.1、石英晶体多谐振荡器电路 石英晶体一种具有较高频率稳定性的选频器件，广泛用于通信、定时等频率要求高的场合，石英晶体的谐振频率由石英晶体的晶体方向和外形尺寸决定，具有极高的稳定性。由于频率计数器是一种需要频率稳定性高的器件，故此方案选用石英晶体多谐振荡器。如图5所示 100Hz-9999Hz 闸门时间 10ms； 1kHz-100kHz 闸门时间 1ms 取c=10uF(1F（法）=103mF（毫法）=106uF（微法）=109nF（纳法）=1012pF（皮法） 所以：1uF（微法）=103nF（纳法）=106pF（皮法）最基本的关系 图 5 矩形周期的振荡周期为 T≈1.4RfC 当取Rf=1kΩ，C=100pF～100μFC=10nF的电容及固有频率为10kHz的石英晶体。 3.4.2、分频电路 振荡器产生10kHz的脉冲，闸门时间为1s 、0.1s 、1ms 、10ms选用4518x4作为分频电路。4518为双BCD加计数器，由两个相同的同步4级计数器构成，计数器级为D型触发器，具有内部可交换CP和EN线，用于在时钟上升沿或下降沿加计数，在单个运算中，