数电课设报告.doc

沈阳航空航天大学 课 程 设 计 数字显示频率计的设计 班级 / 学号 2011040701031 学 生 姓 名 于飞跃 指 导 教 师 邵清亮 沈阳航空航天大学 课 程 设 计 任 务 书 课 程 名 称 模拟与数字电子技术课程设计 课程设计题目 数字显示频率计的设计 课程设计的内容及要求： 一、设计说明与技术指标 设计一个自动计频的频率计，技术指标如下： 频率计测量范围1Hz≦f≦999Hz； 测量误差小于1Hz； 利用数码管显示测量数值； ④ 频率计能够测量正弦波或者方波。 二、设计要求 1．在选择器件时，应考虑成本。 2．根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。 3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。 三、实验要求 1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用软件仿真。 2．进行实验数据处理和分析。 四、推荐参考资料 1、 沈任元主编. 数字电子技术基础[M]. 北京：机械工业出版社.2010 2、康华光主编．电子技术基础（模拟部分）（第四版）[M]．北京：高等教育出版社，1999 五、按照要求撰写课程设计报告 成绩 指导教师 日期 PAGE PAGE 1 一、概述 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，因而频率的测量更为重要。测量频率的方法有很多种，其中以电子计数器测频具有高精度，使用方便，测量迅速。 数字显示频率计设计原理实际是单位时间测量脉冲数，节省划分频段的时间，数字显示频率计是直接用十进制数字来显示被测信号频率的一种装置，它不仅可测正弦波、方波、三角波的频率，而且还可以测量他们的周期。经过改装，可以测量脉冲宽度，做成数字式脉冲测量仪；可以测量电容，做成数字式电容测量仪；在电路中增加传感器，还可以数字脉搏计、计价器等，应用十分广泛。 设计一个数字式频率计，可对正弦波、方波（幅度为10mV）周期信号的频率进行测量。满足：测量频率范围为1Hz≦f≦999Hz；测量误差小于1Hz；利用数码管显示测量数值；频率计能够测量正弦波或者方波。 二、方案论证 数字显示频率计一般由放大整形电路、振荡电路、计数显示电路组成，可对正弦波、方波（幅度为10mV）周期信号的频率进行测量。 频率是指单位时间内信号振动的次数。从测量角度看，即单位时间测得的被测信号的脉冲数，电路原理框图如图1所示。被测信号送入通道，经555定时器构成的施密特触发器产生正弦波或方波，使每个周期形成一个脉冲，这些脉冲加到振荡电路，通过振荡电路形成具有往复周期脉冲，脉冲信号通过计数器进行计数，则计数器记得的数，就是要测的频率值，用数码管显示，即可知信号的频率。 应用的基本公式为：f=n/T (n：单位时间记录的脉冲数 T：记录时间) 图1 数字频率计原理框图 三、电路设计 数字显示频率计电路是由555定时器构成的整形电路产生正弦波或方波、振荡电路、计数显示电路、所存器电路、译码显示组成的译码显示电路组成。 1整形电路设计 此电路由555定时器构成施密特触发器整形电路，其作用是为了把被测信号整形，然后整形为与其同频率的方波或正弦波。电路如图2所示。 图2 整形电路 2振荡电路 此电路由一个555定时器、两个电阻和两个电容组成。电路如图3所示。由于低电平T1= R1 Cln2高电平T2=（R1+R2）Cln2，可以通过改变R1与R2来改变T1，T2的值，可以令C2=10uf，可计算出R1=3KΩ，R2=124.8 KΩ。 图3 振荡电路 3 计数显示电路 计数显示电路由主门电路、计数器电路、所存器电路、译码显示组成，含有十位可逆计数器74LS192和带清除功能的8D触发器74LS273。如图4所示。 计数器电路由二片74LS192芯片组成，通过主门电路来控制计数器的工作，把整形过的被测信号接到CLK端来计数。 锁存器电路的作用是将计数器在T结束时所得的数进行锁存，使显示器上能稳定显示此时计数器的值。 译码显示电路通过74LS273， LED数码管来显示。 74LS192是双时钟方式的十进制可逆计数器。 PL为置数端；CPu为加计数端；CPd为减计数端； CO为进位输出：1001状态后负脉冲输出； BO为借位输出：0000状态后负脉冲输出。 （1）异步清零：MR=1，Q3Q2Q1Q0=0000 （2）异步置数：MR=0，PL