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1、
《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》
課程設(shè)計(jì)報(bào)告
題 目 簡易數(shù)字頻率計(jì)
姓 名 張順
專業(yè)班級 13電子信息工程C132班
指導(dǎo)教師 郝海輝
日 期 2015-7-1
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目 錄
一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求…………………………………………………
二、元器件簡介……………………………………………………
三、設(shè)計(jì)原理及分析…………………………………………………
四、設(shè)計(jì)中的問題及改進(jìn)…………………………………………
2、
五、總 結(jié)……………………………………………………………
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簡易數(shù)字頻率計(jì)電路的設(shè)計(jì)
一、 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求
1.設(shè)計(jì)簡易數(shù)字頻率計(jì)完成正弦波、矩形波以及任意脈沖信號頻率的測量。測頻范圍為1—999999Hz，分兩個頻段： 1～999Hz,1KHz～999KHz。
2. 用LED數(shù)碼管，顯示十進(jìn)制的測量結(jié)果，其結(jié)果為待測信號的頻率。
二、元器件介紹
1.十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160，引腳圖如下：
74LS160的功能如下：
輸 入
輸 出
CP
EP
ET
Q
3、
0
全“L”
↑
0
1
預(yù)置數(shù)據(jù)
↑
1
1
1
1
計(jì)數(shù)
1
1
0
保持
1
1
0
保持
2 .74LS112
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引腳圖如下：
功能表如下：
INPUTS OUTPUTS
/PRE /CLR CLK J K Q /Q
------------------------------------------------
L H X
4、 X X H L
H L X X X L H
L L X X X H H
H H ↓ L L Q0 /Q0
H H ↓ H L H L
H H ↓ L H L H
H H ↓ H H
5、 TOGGLE
H H ?H X X Q0 /Q0
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3．與門7408
引腳圖如下：
功能表如下：
4.定時(shí)器555
555定時(shí)器是一種多用途的數(shù)字和模擬混合集成電路，利用它能極方便地構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多謝振蕩器。由于使用方便靈活、方便，所以555定時(shí)器在波形的產(chǎn)生與變換、測量與控制、家用電器、電子玩具等許多領(lǐng)域中都得到了應(yīng)用。
引腳圖如下：
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內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如下：
555功能表：
5．?dāng)?shù)碼管
6、
將計(jì)數(shù)器的輸出端接到數(shù)碼管上，通過數(shù)碼管顯示當(dāng)前計(jì)數(shù)器上所計(jì)的數(shù)字，將計(jì)數(shù)器上輸出的最低端接到數(shù)碼管的最左端，這樣數(shù)碼管就能正常工作。由于DCD_HEX_DIG_RED是十六進(jìn)制數(shù)碼管，所以用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的數(shù)據(jù)由它顯示一般不會出錯，可以精確表示計(jì)數(shù)器當(dāng)前的數(shù)據(jù)。
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三．設(shè)計(jì)原理及分析
1.系統(tǒng)框圖
2.總電路圖如下：
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3.單元電路圖：
（1）、時(shí)諧信號電路圖
由555構(gòu)建多謝振蕩器，產(chǎn)生時(shí)鐘信號，其時(shí)鐘信號為周期性的矩形波，然后接到施密特觸發(fā)器進(jìn)行整形，調(diào)節(jié)滑動電阻器，電容以及電阻，是時(shí)鐘信號的脈寬近
7、似1ms左右，然后讓它與待測信號進(jìn)行比較，看在時(shí)鐘信號的脈寬中待測信號的個數(shù)，讓后通過計(jì)數(shù)器，數(shù)碼管顯示出來，我們通過變換就知道待測信號的頻率。
該多諧振蕩起的輸出信號波形為：
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（2）、待測信號進(jìn)行處理的電路圖
這里待測信號可以不通過信號發(fā)生器，由555構(gòu)成的多謝振蕩器產(chǎn)生的信號，通過施密特觸發(fā)器進(jìn)行整形，形成固定的矩形待測信號，再將它與待測信號通過一個與門進(jìn)行比較，看在時(shí)諧信號單位脈沖中待測信號出現(xiàn)的次數(shù)，通過計(jì)時(shí)器，由數(shù)碼管顯示出來，從而我們就知道了待測信號的頻率。
該待測信號處理后的波形：
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（3）、由計(jì)數(shù)器
8、構(gòu)成的分頻電路圖：
我們知道計(jì)數(shù)器可以當(dāng)分頻器使用，通過時(shí)諧信號產(chǎn)生的信號通過這里的計(jì)數(shù)器，分頻產(chǎn)生不同頻率的信號。在時(shí)間脈寬在1s左右是我們可以測量待測信號的頻率范圍在1HZ到1000HZ左右；在時(shí)間脈沖在1ms左右我們可以測量信號的頻率范圍在1KHZ到1MHZ之間，使用分頻器是為了產(chǎn)生脈沖寬度近似為1s左右的信號。
（4）控制電路的電路圖：
這部分的控制電路由74LS112組成，74LS112是雙JK觸發(fā)器，它的作用是當(dāng)下降沿到來的時(shí)候，是時(shí)諧信號清零，從而測量出在單過脈寬中待測信號的個數(shù)，在通過計(jì)數(shù)器，由數(shù)碼管顯示出來。
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控制電路產(chǎn)生的信
9、號波形為：
（4）、輸出電路設(shè)計(jì)電路圖：
通過計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，在通過數(shù)碼管顯示出來我們就可以知道待測信號的頻率，由上面顯示的數(shù)字經(jīng)過一定的轉(zhuǎn)換就可以得到精確的頻率。從而通過該電路就可以測量待測信號的頻率，從而制成了數(shù)字頻率計(jì)。
四、設(shè)計(jì)中的問題及改進(jìn)
（1）控制電路的改進(jìn)
原電路圖中沒有控制電路，數(shù)碼管顯示出來的數(shù)字不穩(wěn)定，一直在變化，最后在秦老師的指導(dǎo)下，我明白了如何用一個門電路，來實(shí)現(xiàn)控制。74LS112是JK觸發(fā)器的集成塊，，當(dāng)J為低電平，K為高電平，這樣當(dāng)下降沿到來就可以通過一個與門達(dá)到清零的目的。從而實(shí)現(xiàn)對對時(shí)諧信號的控制，進(jìn)而使數(shù)碼管顯示穩(wěn)定的結(jié)果。
下面是
10、改進(jìn)之前的電路圖：
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后來添加了一個74LS112控制電路就解決了問題。
添加電路圖為：
（2）分頻的問題
由于要使脈寬達(dá)到1ms和1s的脈寬，所以必須使用到分頻器，在分頻電路中要合理地選擇輸出端和電容。電阻的值從而達(dá)到要求的頻率。從而完成對1HZ到1KHZ與1KHZ到1MHZ頻率的測量。
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分頻電路為達(dá)到要求頻率設(shè)計(jì)的如下：
（3）頻率運(yùn)算問題
最終的頻率要根據(jù)數(shù)碼管顯示出來的數(shù)字和時(shí)諧信號的頻率轉(zhuǎn)化得出來，數(shù)碼管顯示出來的不一定時(shí)正確的，只有通過轉(zhuǎn)化才能得到正確的頻率。
五、總 結(jié)
1.本次試驗(yàn)充
11、分運(yùn)用到所學(xué)的知識，如EDA（電子技術(shù)自動化）的仿真。在書本上逐個找到設(shè)計(jì)所需要的芯片，然后查閱資料熟悉它們的功能及每個引腳的作用。后來和同學(xué)交流學(xué)習(xí)通過了EDA仿真。在此過程中，要熟練EDA操作，了解每個芯片的引腳連接。尤其要注意的是，仿真過程中會遇到許多問題，要學(xué)會用是書本上的理論知識完成對電路圖的檢測。
2.經(jīng)過本次設(shè)計(jì)，我們受益非淺，不僅使我們復(fù)習(xí)了數(shù)電的很多知識，而且鍛煉了我們理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。這次課程設(shè)計(jì)不僅是對所學(xué)知識的復(fù)習(xí)鞏固，更是對將凌亂知識系統(tǒng)化的能力提出了挑戰(zhàn)。當(dāng)問題出現(xiàn)的時(shí)候，要想辦法解決，并且有的還不止一種解決方案。通過這種方式可以培養(yǎng)我們的創(chuàng)造性思維，將知識學(xué)活。在今后的學(xué)習(xí)過程中將更加努力，提高自己的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，以適應(yīng)社會和時(shí)代發(fā)展要求。
（注：可編輯下載，若有不當(dāng)之處，請指正，謝謝!）
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