课程设计(数字脉冲周期测试仪).docVIP

. . 1.课程设计目的 目的: 通过两周的时间设计并制造出一台具有2位数字显示，测量脉冲周期的范围1~99毫秒；具有脉冲周期时间的测量和累加功能；具有手动清零，手动测量功能；测量精度为±1毫秒的数字周期测量仪。加深我们对模电和数电的理解，锻炼我们的动手能力。 2.课程设计正文 2.1.1系统分析： 设计原理：周期信号测试仪的基本原理是在被测信号的一个完整周期内，对基准时钟脉冲进行计数。当输入一个未知周期的数字脉冲时，测量仪同时产生一个已知周期的基准测试脉冲，同时记录并显示出基准脉冲周期数，从而转换成未知数字脉冲的周期。 产生基准脉冲测试脉冲输入 产生基准脉冲 测试脉冲输入 记录一个周期的基准脉冲数 显示出记录的脉冲数 原理框图： 2.2硬件方面的设计 2.2.1方案的设计： 2.2.1.1基准.数字脉冲产生电路 方案一：??????选用石英晶体构成振荡器电路。石英晶体振荡器的作用是产生基准数字脉冲信号。因此，一般采用石英晶体振荡器经过分频得到这一基准数字脉冲信号. 如图所示为数字脉冲集成电路中的晶体振荡器电路，常取晶振的频率为32768Hz，因其内部有15级2分频集成电路，所以输出端正好可得到1KHz的标准脉冲。 晶体振荡器电路图 2.2.1.2分频 要想知道输入脉冲的周期大小，就要产生基准脉冲。当一个未知脉冲周期的脉冲输入时，晶振32768产生脉冲输入4060分频器，然后由4060产生一个1KHZ的基准测试脉冲。CD4060 是由一振荡器和 14 级二进制串行计数位组成。振荡器的结构可以是 RC 或晶振电路。CR 为高电平时，计数器清零且振荡器停止工作。所有的计数器均为主-从触发器，在 /CP1 （和 CP0 ）的下降沿，计数器以二进制进行计数。 2.2.1.3计数 计数器采用CD4510： CD4510 为可预置BCD 可逆计数器，该器件主要由四位具有同步时钟的D 型触发器（具有选通结构，提供T 型触发器功能）构成。具有可预置数、加减计数器和多片级联使用等功能。CD4510 具有复位CR，置数控制LD、并行数据D0～D3、加减控制U/ D 、时钟CP 和进位CI 等输入。CR 为高电平时，计数器清零。当LD 为高电平时，D0～D3 上的数据置入计数器中，CI 控制计数器的计数操作，CI ＝0 时，允许计数。此时，若U/ D为高电平，在CP 时钟上升沿计数器加1 计数；反之，在CP 时钟上升沿减1 计数。除了四个Q 输出外，还有一个进位/错位输出CO/ BO 。CD4510 提供了16 引线多陶瓷双列直插（D）、熔封陶瓷双列直插（J）、塑料双列直插（P）和陶瓷片状载体（C）4 种封装形式。 计数电路图 2.2.1.4译码和数码显示电路 译码和数码显示电路是将数字钟和计时状态直观清晰地反映出来，被人们的视觉器官所接受。显示器件选用LED七段数码管。在译码显示电路输出的驱动下，显示出清晰、直观的数字符号。本设计所选用的是半导体数码管，是用发光二极管（简称LED）组成的字形来显示数字，七个条形发光二极管排列成七段组合字形，便构成了半导体数码管。半导体数码管有共阳极和共阴极两种类型。共阳极数码管的七个发光二极管的阳极接在一起，而七个阴极则是独立的。共阴极数码管与共阳极数码管相反，七个发光二极管的阴极接在一起，而阳极是独立的。 当共阳极数码管的某一阴极接低电平时，相应的二极管发光，可根据字形使某几段二极管发光，所以共阳极数码管需要输出低电平有效的译码器去驱动。共阴极数码管则需输出高电平有效的译码器去驱动。 译码数码显示电路图 2.2.2单元电路设计 2.2.2.1控制电路设计 在被测信号CLK发出后，被测信号的第一个下降沿使输出端为高电平，开关开启后，允许基准脉冲通过，计数器开始计数。当被测信号的下一个下降沿到来后，输出端输出低电平，闸门关闭，计数器停止计数。 2.2.2.2计数部分电路的设计 计数部分电路由计数器CD4510和译码器CD4511和数码管组成，译码器用于驱动数码管，计数器用于记录脉冲数。已知经过分频部分会产生一个1KHZ的基准脉冲其周期为1ms，知道一个输入脉冲内，可以产生多少个基准脉冲（记为x）就可以知道一个输入脉冲的周期，其公式为T=1ms*x。 2.2.2.3　显示模块设计 　 显示模块用来将两个十进制计数器的计数值输出至LED数码管进行显示。于是，首先要完成BCD／七段码的译码。再由译码器驱动两个数码管使其显示一个周期内的基准脉冲个数。 2.2.3具体原理图及元件清单 1.分频部分：晶振32768HZ，分频器4060，电阻22M，电容33P (1)晶振