电路CAD课程设计---简易数字频率计.doc

电路CAD课程设计报告 题 目 简易数字频率计 学生姓名 凌天 学 号 专业班级 电信0801班 同 组 人 2011年 12 月 30日 摘要。 关键词：Protel电路制做，单片机，简易数字频率计 目 录 1 设计任务 .……………………………………………….3 1.1设计说明.……………………………………………….3 1.2设计内容………………………………………….…….3 2 方案选择 .………………………………………………….3 2.1 简易数字频率计方案概述.……………………………………………….3 3 电路原理图设计.………………………………………………….3 3.1 电路原理图.……………………………………………….3 3.1.1核心电路 ………………………………………….…….3 3.1.2显示电路 ……………………………………….…….4 3.1.3输入电路 ……………………………………….…….5 3.2 原理说明.……………………………………………….6 3.2.1核心电路 ………………………………………….…….6 3.2.2显示电路 ……………………………………….…….6 3.2.3输入电路 ……………………………………….…….6 4 电路板图设计.………………………………………………….7 4.1 简易数字频率计.……………………………………………….7 4.1.1PCB设计说明………………………………………….…….7 4.1.2PCB电路图………………………………………….…….7 附录.………………………………………………….8 参考文献.………………………………………………….13 1 设计任务 1.1 设计说明 设计一个简易频率计，该频率计测量频率小于10kHz，要求测量数据显示3秒以上，被测信号为幅值小于10V的脉冲或正弦交流电压。该系统框图如图1所示。 1.2设计内容 （1）计数器设计； （2）锁存电路设计； （3）译码显示电路设计； （4）输入电路设计； （5）电源电路设计。 2 方案选择 图2 简易数字频率计原理图 频率计的设计以AT89S51单片机为核心，利用他内部的定时／计数器完成待测信号周期／频率的测量。只要完成一次测量，频率计自动开始下一个测量循环，因此该频率计具有连续测量的功能。 原理图电原理图 图3 单片机控制单元电路 3.1.2 显示电路 本次课程设计采用两个四位一体数码管，显示输入信号的频率。因为频率是一个实时变化量，我用一个的数码管来显示，每隔3秒更换一次数据。电路原理图如图4、5、6所示。各数码管的显示采用动态扫描的方式，这样，两个数码管共八位的功耗只相当于一位数码管显示的功耗。与液晶显示相比，既可以实现所要求的功能节省了硬件成本，又大大减小了功耗。 图4 动态点亮电路 图5 译码电路 图6 四位七段LED数码管 3.1.3 输入电路 输入的信号有正弦波或脉冲波，而单片机所能读入的信号只能是数字信号的方波，所以如果系统要测试正弦波的频率，则需要加一信号输入电路，该电路采用接口式独立设计，不在系统内部。能够将正弦波整成方波。整形电路是用集成运放搭建而成，运用集成运放的增益非常大，而又受限于运放的电源电压的特点，可以实现将一定幅值的电压信号整成标准的数字信号。有因为所设计的频率计测量的频率信号的幅值能够达到越小越好，信号在进入整形电路之前设计了一个放大电路将信号放大。放大电路也用集成运放构建而成，因集成运放的稳定性较好。所设计的放大整形电路如图7所示： 图7 输入接口电路 3.2 原理说明说明 4.1.2 PCB电路图 附录 仿真结果： 1.元器件符号生成 2.原理图生成 3.网络表载入成功 4.PCB文件生成 元件列表： 元件型号 序号 封装 主要参数 74ALS138 U3 DIP-16 74LS245 U1 DIP-20 8051 U2 DIP-40 CAP C2 RAD-0.3 22pF CAP C1 RAD-0.3 22pF CRYSTAL Y1 XTAL-1 Component_1 R10 DIP