《電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)--簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)

1、<p>　　《電工與電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　題 目 簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì) </p><p>　　學(xué)院（部） 汽車學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè) 汽車運(yùn)用工程 </p><p>　　班 級(jí) <

2、/p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　6 月 7 日至 6 月 13 日 共 1 周</p><p>　　指導(dǎo)教師（簽字） </p><p><b>　　簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)</b>&

3、lt;/p><p>　　一、課題名稱和技術(shù)要求</p><p>　　1）、課題名稱：簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)</p><p>　　2）、技術(shù)指標(biāo)和要求：</p><p>　　1.2.1：被測(cè)信號(hào)的頻率范圍100Hz—10KHz;</p><p>　　1.2.2：輸入信號(hào)為正弦信號(hào)或方波信號(hào)；</p><p>

4、　　1.2.3：四位數(shù)碼管顯示所測(cè)頻率，并用發(fā)光二極管顯示單位；</p><p>　　*1.2.4：具有超量程報(bào)警功能。</p><p><b>　　二、摘要</b></p><p>　　在電子技術(shù)中，頻率是最基本的參數(shù)之一，并且與許多電參量的測(cè)量方案，測(cè)量結(jié)果都有十分密切的關(guān)系，因此頻率的測(cè)量顯得更為重要。測(cè)量頻率的方法有多種，其中電子技術(shù)器

5、測(cè)量頻率具有精度高、使用方便、測(cè)量迅速，以及便于實(shí)現(xiàn)測(cè)量過程自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，是頻率測(cè)量的重要手段之一。電子計(jì)數(shù)器測(cè)頻有兩種方式：一是直接測(cè)頻法，即在一定閘門時(shí)間內(nèi)測(cè)量被測(cè)信號(hào)的脈沖個(gè)數(shù)；二是間接測(cè)頻發(fā)，如周期測(cè)頻法。直接測(cè)頻法適用于高頻信號(hào)的頻率測(cè)量，間接測(cè)頻法適用于低頻信號(hào)的頻率測(cè)量，測(cè)量采用了多周期同步測(cè)量法，它避免了直接測(cè)量法對(duì)精度的不足，同時(shí)消除了直接與間接相結(jié)合方法，需對(duì)被測(cè)信號(hào)的頻率與中介頻率的關(guān)系進(jìn)行判斷帶來的不便，能實(shí)現(xiàn)較

6、高的等精度頻率和周期的測(cè)量。本次設(shè)計(jì)的數(shù)字頻率計(jì)以555為核心，采用直接測(cè)頻法測(cè)頻。</p><p>　　數(shù)字頻率即是近代電子技術(shù)領(lǐng)域的重要測(cè)量工具之一，同時(shí)也是其他許多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的測(cè)量?jī)x器。數(shù)字頻率計(jì)是在規(guī)定的基準(zhǔn)時(shí)間內(nèi)把測(cè)量的脈沖數(shù)記錄下來，換算成頻率并以數(shù)字形式顯示出來，數(shù)字頻率計(jì)用于測(cè)量信號(hào)（方波，正弦波或其他周期信號(hào)）的頻率，并用十進(jìn)制數(shù)字顯示。它具有精度高，測(cè)量速度快，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。</p&

7、gt;<p>　　課程設(shè)計(jì)主要利用本學(xué)期所學(xué)數(shù)字電子基礎(chǔ)相關(guān)知識(shí)以及模擬電子技術(shù)做成。所用器件主要包括石英晶體振蕩器,中規(guī)模集成電路,即:用作分頻的器件74LS290。用作整形的施密特觸發(fā)器,控制電路與非門，計(jì)數(shù)電路。</p><p>　　三、總體設(shè)計(jì)方案論證及選擇</p><p>　?。ㄒ唬?、頻率測(cè)量的原理與方法</p><p>　　對(duì)周期信號(hào)的頻率

8、測(cè)量通常有以下四種方法：</p><p>　　3.1.1：測(cè)頻法（M法）</p><p>　　測(cè)頻法以標(biāo)準(zhǔn)閘門信號(hào)對(duì)被測(cè)信號(hào)的重復(fù)周期數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)來實(shí)現(xiàn)，假設(shè)計(jì)數(shù)結(jié)果為N，閘門寬度為TG，則f=N/TG</p><p>　　在TG期間，計(jì)數(shù)器的精確值為N，根據(jù)計(jì)數(shù)器的技術(shù)特征，N的絕對(duì)誤差是：N1=N±1,N的相對(duì)誤差為：&N=(N1-N)/N=&#

9、177;1/N,由上式可知，N越大，相對(duì)誤差越小，因此，為了減少誤差，可以通過增大TG的方法來降低測(cè)量誤差；但是，增大TG會(huì)使頻率測(cè)量的響應(yīng)時(shí)間長，通常取TG=1s 則有f=N，f的相對(duì)誤差：δf= ±1/f</p><p>　　由上式可知，δf與f成反比關(guān)系，即信號(hào)頻率越高，誤差越??；而信號(hào)頻率越低，則測(cè)量誤差越大。所以，M法適合于對(duì)高頻信號(hào)的測(cè)量，頻率越高，測(cè)量精度也越高。</p>&

10、lt;p>　　3.1.2：測(cè)周法（T法） </p><p>　　首先把被測(cè)信號(hào)通過二分頻，獲得一個(gè)高電頻時(shí)間和低電平時(shí)間都是一個(gè)信號(hào)周期T的方波信號(hào)；然后用一個(gè)已知周期的高頻方波信號(hào)作為計(jì)數(shù)脈沖，在一個(gè)信號(hào)周期T的時(shí)間內(nèi)對(duì)此高頻信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。</p><p>　　若在T時(shí)間內(nèi)的計(jì)數(shù)值為N2,則有</p><p>　　T2=N2*Tosc f2=1/T2=1

11、/( N2*Tosc)= fosc/ N2</p><p>　　N2的絕對(duì)誤差為：△N=±1</p><p><b>　　N2的相對(duì)誤差為：</b></p><p>　　δN2=(N2-N) /N=(N±1-N)/N= ±1/N</p><p>　　從T2的相對(duì)誤差可以看出，周期測(cè)量的誤差與

12、信號(hào)頻率成正比，而與高頻你標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)信號(hào)的頻率成反比。當(dāng)fosc為常數(shù)時(shí)，被測(cè)信號(hào)頻率越低，誤差越小，測(cè)量精度也就越高。</p><p>　　3.1.3: T/M法</p><p>　　T/M法測(cè)量是采用兩個(gè)計(jì)數(shù)器，分別對(duì)被測(cè)信號(hào)f和高頻信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。</p><p>　　在確定的檢測(cè)時(shí)間內(nèi)，若對(duì)被測(cè)信號(hào)f的計(jì)數(shù)值為N1，而對(duì)高頻信號(hào)fosc的計(jì)數(shù)值為N2.但對(duì)fos

13、c信號(hào)的計(jì)數(shù)，必須直到f信號(hào)在第一個(gè)計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)后的一個(gè)完整的f信號(hào)周期。</p><p>　　由此可得，N1個(gè)f信號(hào)周期的時(shí)間為T2=N2*Tosc，故每個(gè)f信號(hào)周期的時(shí)間為T3=（N2*Tosc）/N1，則有f3=1/T=N1/（N2*Tosc）=（N1*fosc）/N2</p><p>　　由T3的相對(duì)誤差可知，T/M法測(cè)量的誤差與信號(hào)頻率成正比，與高頻標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的頻率成反比，但隨f

14、的增大，N1也在增大（在一定的檢測(cè)時(shí)間內(nèi)）。由上式還可以看出，T3的相對(duì)誤差實(shí)際上是由M法誤差±f/fosc兩部分組成。</p><p>　　3.1.4: F/V與A/D法</p><p>　　這種頻率測(cè)量法是先通過F/V變換，把頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)；然后再通過A/D轉(zhuǎn)換把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而得到所測(cè)信號(hào)的頻率。</p><p&

15、gt;　?。ǘ?、時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路的選擇</p><p>　　時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路通常有以下三種選擇：</p><p>　　3.2.1：用RC環(huán)形多諧振蕩器，如圖1。它有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。設(shè)某時(shí)刻VE→ VA，因?yàn)殡娙萆系碾妷翰荒芡蛔?，所以，然后?高電平經(jīng)R對(duì)電容C充電，是逐漸升高，此時(shí)電路處于第一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。當(dāng) 上升到 時(shí)，門U3導(dǎo)通， 同時(shí) VD達(dá)到最大，然后隨著電容C經(jīng)R、門U2輸出端放電，使

16、 逐漸降低，這時(shí)電路處于第二個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。當(dāng) 降到 時(shí)，門U3截止， VE→ VA，電路又開始重復(fù)第一個(gè)過程，并且不停的振蕩，器輸出脈沖周期T=2.2RC。</p><p>　　C 0.01uF</p><p>　　U U2 1K 100Ω U3 U4</p><p>　　A

17、 B D E </p><p><b>　　圖一</b></p><p>　　3.2.2：555定時(shí)器是一種集模擬、數(shù)字于一體的中規(guī)模集成電路，用555可連接成時(shí)鐘脈沖發(fā)生器。如圖2，電容C被充電，當(dāng) 上升到2VCC/3時(shí)，使為低電平，同時(shí)放電三極管T導(dǎo)通，此時(shí)電容C通過 和T放電

18、， 下降。當(dāng) 下降到VCC/3時(shí)， 翻轉(zhuǎn)為高電平。當(dāng)放電結(jié)束時(shí)，T截止， 將通過 、 向電容器C充電。當(dāng) 上升到2VCC/3時(shí)，電路又翻轉(zhuǎn)為低電平。如此周而復(fù)始，于是，在電路的輸出端就得到一個(gè)周期性的矩形波。電路的振蕩頻率為：</p><p><b>　　f= = </b></p><p><b>　　v0</b></p><

19、p><b>　　R1 </b></p><p><b>　　8 4</b></p><p>　　7 3 </p><p>　　R2 6 5&

20、lt;/p><p><b>　　2</b></p><p><b>　　1 </b></p><p>　　C=0.01uf C=0.01uf </p><p><b>　　圖二</b></

21、p><p>　　3.3.3：用石英晶體組成石英晶體振蕩器，在電氣上它可以等效成一個(gè)電容和一個(gè)電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個(gè)電容的二端網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)諧振點(diǎn)，以頻率的高低分其中較低的頻率是串聯(lián)諧振，較高的頻率是并聯(lián)諧振。由于晶體自身的特性致使這兩個(gè)頻率的距離相當(dāng)?shù)慕咏?，在這個(gè)極窄的頻率范圍內(nèi)，晶振等效為一個(gè)電感，所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會(huì)組成并聯(lián)諧振電路。這個(gè)并聯(lián)諧振電路加到一個(gè)負(fù)反饋電路中就可以構(gòu)成正弦波振蕩電

22、路。</p><p>　　G1用于震蕩；G2用于緩沖整形；R是反饋電阻，通常在幾兆歐到幾十兆歐間選??；R1起穩(wěn)定振蕩的作用，通常取十至幾百歐之間；C1是頻率微調(diào)電容，C2是溫度特性校正用電容，C1，C2串聯(lián)等與負(fù)載電容。它們與晶體共同構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)。電路的震蕩頻率及取決于石英晶體的并聯(lián)諧振頻率 ，與R、C的數(shù)值無關(guān)。</p><p>　　（二）、方案論證及選擇：</p><

23、;p>　　以上三種時(shí)鐘脈沖發(fā)生器的三種方案，方案1的振蕩周期不僅與時(shí)間常數(shù)RC有關(guān)而且方案1還取決于門電路的閾值電壓 。由于 容易受溫度、電源電壓及干擾的影響，因此頻率穩(wěn)定性較差，只能應(yīng)用于對(duì)頻率穩(wěn)定性要求不高的場(chǎng)合，方案三所涉及的石英振蕩器不在本學(xué)期的課程學(xué)習(xí)中，因此運(yùn)用起來有一定的難度，而方案二僅與時(shí)間常數(shù)RC有關(guān)，本系統(tǒng)要求要產(chǎn)生穩(wěn)定性非常高的時(shí)鐘信號(hào)，所以采用方案2。</p><p>　　由本課程設(shè)

24、計(jì)的性能和技術(shù)指標(biāo)的要求可知，我們首先需要確定能滿足這些指標(biāo)的頻率測(cè)量方法。又通過對(duì)M方法和T方法的討論可知， M法如果被測(cè)信號(hào)頻率較低，則會(huì)產(chǎn)生較大誤差，除非閘門時(shí)間取得很大。所以這種方法比較適合測(cè)量高頻信號(hào)的頻率。T法這種方法比較適合測(cè)量頻率較低的信號(hào)。M/T法雖具有以上兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，在高、低頻測(cè)量中都能得到較高精度，但MIT法在M法、T法的切換頻率點(diǎn)處存在較大誤差，電路復(fù)雜，成本較高且測(cè)量時(shí)間波動(dòng)較大。</p>&

25、lt;p>　　根據(jù)性能與技術(shù)的要求，首先需要確定能滿足這些指標(biāo)的測(cè)量方法。根據(jù)上述頻率測(cè)量原理與方法的討論，因此本課程設(shè)計(jì)我們選用測(cè)頻法（M法）來測(cè)頻率。</p><p>　　由于測(cè)頻法的測(cè)量誤差與信號(hào)頻率成反比；信號(hào)頻率越低，測(cè)量誤差越大；信號(hào)頻率越高，其誤差越小。用測(cè)頻法所獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)，在閘門時(shí)間為1S，不需要進(jìn)行任何計(jì)算，計(jì)數(shù)器所記數(shù)據(jù)就是信號(hào)頻率；另外，在信號(hào)頻率較低時(shí)，如1到100Hz，可以通過

26、增大閘門時(shí)間來提高測(cè)量數(shù)據(jù)。</p><p>　　四、設(shè)計(jì)方案的原理框圖、總體電路圖、接線圖及說明</p><p>　?。ㄒ唬⒃O(shè)計(jì)方案的原理框圖：</p><p>　　數(shù)字頻率計(jì)實(shí)際上是一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)器，即在單位時(shí)間里所統(tǒng)計(jì)的脈沖個(gè)數(shù)。圖（Ⅰ）是數(shù)字頻率計(jì)原理圖。該系統(tǒng)主要由輸入整形電路、晶體振蕩器、分頻器即量程選擇開關(guān)、門控電路、邏輯控制電路、閘門、計(jì)數(shù)譯碼顯示電

27、路等組成。首先，把被測(cè)信號(hào)通過放大、整形電路將其轉(zhuǎn)換成同頻率的脈沖信號(hào)，然后把它加入到閘門的一個(gè)輸入端。閘門的另一個(gè)輸入信號(hào)是門控電路發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)脈沖，有在門控電路輸入高電平時(shí)，閘門被打開，被測(cè)量的的脈沖通過閘門進(jìn)入到計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。門控電路輸出高電平的時(shí)間T是非常準(zhǔn)確的，它由一個(gè)高穩(wěn)定的石英振蕩器和一個(gè)多級(jí)分頻器即量程選擇開關(guān)共同決定。邏輯控制電路是控制計(jì)數(shù)器的工作順序的，使計(jì)數(shù)器按照一定的工作程序進(jìn)行有條理的工作。</p>

28、<p><b>　　f（x）</b></p><p>　?。ǘ⒖傮w電路圖及接線圖：</p><p><b>　　R2</b></p><p><b>　　f(x)</b></p><p>　　74LS47R3+5V</p><p>

29、<b>　　55</b></p><p><b>　?。ㄈ⒄f明：</b></p><p>　　工作過程：在測(cè)試電路中設(shè)置一個(gè)555時(shí)鐘脈沖發(fā)生器，其產(chǎn)生的脈沖頻率為1MHZ，通過三個(gè)分頻器用于產(chǎn)生頻率為1KHZ的脈沖信號(hào)，接通雙刀開關(guān)S1（接通1KHZ的時(shí)候同時(shí)接通發(fā)紅光的二極管），每個(gè)脈沖持續(xù)的時(shí)間（周期為0.001s），通過一個(gè)D控制器其

30、周期變?yōu)?.002s，高電平時(shí)間為0.001s，在這段時(shí)間內(nèi)通過的被測(cè)信號(hào)（被測(cè)信號(hào)接通前應(yīng)當(dāng)接通電源，可以對(duì)四個(gè)計(jì)數(shù)器和四個(gè)鎖存器進(jìn)行清零，這樣可以避免接通被測(cè)信號(hào)時(shí)出現(xiàn)計(jì)數(shù)器和所存器因本身因素影響而產(chǎn)生的誤差）的個(gè)數(shù)通過四個(gè)計(jì)數(shù)器，進(jìn)而被鎖存器鎖存，當(dāng)時(shí)間超過高電平的0.001s后，閘門關(guān)閉，此時(shí)被測(cè)信號(hào)不能通過閘門，在處于低電平的0.001s，計(jì)數(shù)器在D控制器的作用下（D控制器通過非門和或門將計(jì)數(shù)器清零，這樣由于通過了兩個(gè)門控電路

31、，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)時(shí)間差，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的存儲(chǔ)后清零）被清零，這樣計(jì)數(shù)器只將閘門開通的0.001s內(nèi)通過的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，再進(jìn)行譯碼，然后顯示出來，顯示器顯示出的頻率的單位為KHZ，在時(shí)鐘脈沖發(fā)生器產(chǎn)生循環(huán)脈沖的作用下可以對(duì)不同時(shí)刻的被測(cè)信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確讀數(shù)。</p><p>　　同樣可知通過閘門信號(hào)控制開關(guān)的轉(zhuǎn)換S1 S2（接通1HZ的時(shí)候同時(shí)接通發(fā)綠光的二極管），接通過6個(gè)分頻器的脈沖信號(hào)，此時(shí)脈沖發(fā)生器的頻率轉(zhuǎn)化為1

32、HZ，每個(gè)脈沖持續(xù)的時(shí)間（周期為1s），通過一個(gè)D控制器其周期變?yōu)?s，高電平時(shí)間為1s，在這段時(shí)間內(nèi)通過的被測(cè)信號(hào)的個(gè)數(shù)在這段時(shí)間內(nèi)通過的被測(cè)信號(hào)的個(gè)數(shù)通過四個(gè)計(jì)數(shù)器，進(jìn)而被鎖存器鎖存，當(dāng)時(shí)間超過高電平的1s后，閘門關(guān)閉，此時(shí)被測(cè)信號(hào)不能通過閘門，在處于低電平的1s中，計(jì)數(shù)器在D控制器的作用下（D控制器通過非門和或門將計(jì)數(shù)器清零，這樣由于通過了兩個(gè)門控電路，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)時(shí)間差，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的存儲(chǔ)后清零）被清零，這樣計(jì)數(shù)器只將閘門開通的1

33、s內(nèi)通過的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，再進(jìn)行譯碼，然后顯示出來，顯示器顯示出的頻率的單位為HZ，在時(shí)鐘脈沖發(fā)生器產(chǎn)生循環(huán)脈沖的作用下可以對(duì)不同時(shí)刻的被測(cè)信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確讀數(shù)。</p><p>　　理論上根據(jù)所設(shè)計(jì)電路被測(cè)信號(hào)的測(cè)量范圍為1HZ～10 MHZ，但是在使用以KHZ為單位時(shí)，其測(cè)量誤差將很大，尤其是小于10KHZ時(shí)999HZ將無法顯示，且9999HZ和9000HZ在顯示器上顯示的數(shù)是一樣的。</p><

34、;p>　　五、單元電路設(shè)計(jì)、主要元器件選擇與電路參數(shù)計(jì)算</p><p>　?。ㄒ唬?、放大整形電路：</p><p>　　任意形式信號(hào)經(jīng)過電壓比較器放大和整形變成方波信號(hào)，和脈沖信號(hào)一起從控制門的輸入端輸入。如圖，在反相輸入端接地，在同相輸入端輸入被測(cè)信號(hào)，在比較器的輸入端進(jìn)行模擬信號(hào)大小的比較，在輸出端則以高電平或低電平來反映比較結(jié)果。輸出波形圖如圖，此電壓比較器所用型號(hào)為MAX9

35、019。</p><p>　　+5V U0</p><p><b>　　+U0(sat)</b></p><p>　　二）、閘門電路： </p><p>　　這是一個(gè)與門，只有脈沖信號(hào)和被測(cè)信號(hào)同時(shí)為“1”時(shí)，閘門打開，其他情況閘門都關(guān)閉。</p><p>　　當(dāng)控制器輸入的高電

36、平持續(xù)0.001s時(shí)，與門就能通過一定數(shù)量的被測(cè)信號(hào)的方波個(gè)數(shù)并將通過的方波個(gè)數(shù)輸出給計(jì)數(shù)器，在控制器輸入的低電平持續(xù)0.001s內(nèi)，被測(cè)信號(hào)不能通過與門；同理，當(dāng)控制器輸入的高電平持續(xù)1s時(shí)，與門就能通過一定數(shù)量的被測(cè)信號(hào)的方波個(gè)數(shù)并將通過的方波個(gè)數(shù)輸出給計(jì)數(shù)器，在控制器輸入的低電平持續(xù)1s內(nèi)，被測(cè)信號(hào)不能通過與門。</p><p>　?。ㄈ⒚}沖信號(hào)發(fā)生器：</p><p>　　此電

37、路由一個(gè)555芯片、兩個(gè)定值電阻，一個(gè)可調(diào)電阻和兩個(gè)電容組成。電路如圖3所示。由于高電平T1= R1 Cln2低電平T2=R2 Cln2，高電平T2= R2 Cln2可以通過改變RP來改變T1，T2的值，為了得到占空比為1/2的方波，且產(chǎn)生的頻率為1MHZ，即T1=T2=0.5us可以選定 R1=1000Ω，R2=1000Ω,RP=2000Ω計(jì)算可以得到C=357Pf.</p><p><b>　　+U

38、cc</b></p><p>　　R1 8 4</p><p><b>　　R’1 </b></p><p><b>　　7</b></p><p><b>　　RP</b></p><p><b>　　

39、D1</b></p><p>　　R’2 u0</p><p><b>　　R2</b></p><p><b>　　6</b></p><p><b>　　D2 2</b></

40、p><p>　　C 1 5 0.01uF</p><p><b>　?。ㄋ模⒎诸l器：</b></p><p>　　總共由六個(gè)74LS290組成的六級(jí)十分頻，為了使每個(gè)74LS290都能夠?qū)崿F(xiàn)十分頻，故使R0（1），R0（2），S9（1），S9（2）都接地，Q0與CP1連接在一起，Q3與下一個(gè)74LS290的CP0連接，依次

41、連接。信號(hào)從第一個(gè)74LS290的CP0輸入，從最后一個(gè)74LS290的CP1輸出。</p><p>　　通過前三個(gè)74LS290組成的三級(jí)十分頻的分頻功能將信號(hào)分為KHZ接到與開關(guān)S1連接的線路上，再經(jīng)過后面三個(gè)74LS290組成的三級(jí)十分頻的分頻功能將信號(hào)分為HZ接到與開關(guān)S2連接的線路上。</p><p>　　1MHZ 100kHZ10kHZ 1 kHZ

42、 100HZ 10HZ 1HZ</p><p>　　555產(chǎn)生的1kHz的信號(hào)經(jīng)過三次分頻后得到3個(gè)頻率分別為100Hz、10Hz和1Hz的方波。</p><p>　　圖3-2 1kHz的方波分頻后波形圖</p><p><b>　　（五）、控制電路：</b></p><p&g

43、t;　　控制電路里面要產(chǎn)生計(jì)數(shù)清零信號(hào)和鎖存控制信號(hào)?？刂齐娐饭ぷ鞑ㄐ蔚氖疽鈭D</p><p>　　D控制器將輸入脈沖的周期擴(kuò)大到2倍，其輸入與輸出波形如下圖所示；</p><p><b>　　輸入</b></p><p><b>　　1S</b></p><p><b>　　輸出<

44、/b></p><p><b>　　1S </b></p><p>　　該觸發(fā)器的特點(diǎn)如下：</p><p>　　當(dāng)CP=0或CP=1時(shí)，觸發(fā)器的輸出狀態(tài)均保持不變；只有在CP由0變?yōu)? 即在脈沖的上升沿時(shí)Q端才能跟著D輸入端變化。</p><p>　　當(dāng)1s的方波信號(hào)經(jīng)過該D觸發(fā)器后產(chǎn)生周期為02s的

45、時(shí)鐘脈沖，即能產(chǎn)生使高電平和低電平持續(xù)1s的時(shí)鐘脈沖，輸入與門時(shí)就能使與門持續(xù)開啟1s。；同理可得當(dāng)0.001s的方波信號(hào)經(jīng)過該D觸發(fā)器后產(chǎn)生周期為0.002s的時(shí)鐘脈沖，即能產(chǎn)生使高電平和低電平持續(xù)0.001s的時(shí)鐘脈沖，輸入與門時(shí)就能使與門持續(xù)開啟0.001s。</p><p><b>　　（六）、開關(guān)控制器</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)選用型號(hào)為ZN72-

46、SHX801-00N型雙刀雙擲開關(guān)。當(dāng)開關(guān)連接到S1時(shí)，接通周期為0.001s的信號(hào)即其頻率為1KHZ，同時(shí)紅光二極管電路也被接通，二極管發(fā)出紅光，所以就以二級(jí)管發(fā)出紅光作為此時(shí)信號(hào)的單位為KHZ；當(dāng)開關(guān)連接到S2時(shí)，接通周期為1s的信號(hào)即其頻率為1HZ，同時(shí)綠光二極管電路也被接通，二極管發(fā)出綠光，所以就以二級(jí)管發(fā)出綠光作為信號(hào)的單位為HZ。</p><p>　　對(duì)發(fā)光二級(jí)管電路的分析計(jì)算：</p>

47、<p>　　因?yàn)榘l(fā)光級(jí)管的工作電壓為1.5～3V，工作電流為幾毫安到幾十毫安，所以在+5V電源的點(diǎn)路中應(yīng)該串聯(lián)一個(gè)電阻R3，取發(fā)光二級(jí)管的工作電壓、電流分別為為2V、10mA，則由5-2=10*R3</p><p>　　得R3=0.3KΩ=300Ω</p><p>　　同理R3=R4=300Ω R3 S1</p>

48、<p><b>　?。ㄆ撸⒂?jì)數(shù)器</b></p><p>　　經(jīng)過門控電路傳來的方波信號(hào)進(jìn)入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，選用四個(gè)74LS290十進(jìn)制計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)這一功能。由于74LS290十進(jìn)制計(jì)數(shù)器能記到的最大數(shù)字為九（其二進(jìn)制代碼為1001），當(dāng)?shù)谑畟€(gè)信號(hào)脈沖到來時(shí)變?yōu)?000，此時(shí)與Q3對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制代碼由1變?yōu)?即相當(dāng)于一個(gè)下降沿脈沖，此時(shí)與其相連的另一個(gè)74LS290十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的

49、二進(jìn)制代碼應(yīng)該由0000變?yōu)?001，所以只需將上一個(gè)的Q3與下一個(gè)的CP0相連即可實(shí)現(xiàn)這一功能，后面的連接也相同。</p><p>　　74LS290引腳圖及邏輯功能</p><p><b>　?。ò耍㈡i存器</b></p><p>　　經(jīng)過分頻后的方波信號(hào)經(jīng)過與門進(jìn)入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，74LS290十進(jìn)制計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)這一功能，同時(shí)74LS17

50、5實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)數(shù)器所記信號(hào)脈沖的個(gè)數(shù)進(jìn)行鎖存，便于讀數(shù)。</p><p>　　1.74LS290的外引腳排列圖和功能表同上一樣。</p><p>　　2.鎖存器74LS175外引腳排列圖和功能表如下圖：</p><p>　　其中,RD是異步清零控制端。在往寄存器中寄存數(shù)據(jù)或代碼之前，必須先將寄存器清零,否則有可能出錯(cuò)。1D～4D 是數(shù)據(jù)輸入端,在CP 脈沖上升沿作用下，

51、1D～4D端的數(shù)據(jù)被并行地存入寄存器。輸出數(shù)據(jù)可以并行從1Q～4Q 端引出，也可以并行從1Q～4Q 端引出反碼輸出。</p><p>　　當(dāng)鎖存器接收到鎖存信號(hào)時(shí)，鎖存器就把計(jì)數(shù)器中的二進(jìn)制代碼信號(hào)鎖存在鎖存器中，并從1Q～4Q 端引出至譯碼顯示器且持續(xù)一個(gè)高電平時(shí)間，等到下一個(gè)鎖存信號(hào)到來時(shí)又重新鎖存計(jì)數(shù)器中的二進(jìn)制代碼信號(hào)。</p><p><b>　?。ň牛?、譯碼顯示：&l

52、t;/b></p><p>　　由74LS247進(jìn)行譯碼，將二進(jìn)制碼按其編碼譯成七個(gè)輸出信號(hào)，再利用BS204的LED顯示器顯示所記頻率的大小。</p><p><b>　　譯碼顯示單元如圖：</b></p><p>　　圖中A0～A3分別接來自鎖存器1Q～4Q輸出端的二進(jìn)制代碼信號(hào)，在每個(gè)鎖存器之后按以上連接順序連接起</p>

53、;<p>　　來，這樣經(jīng)過四個(gè)譯碼器的譯碼之后就能在四個(gè)BS204的LED顯示器上顯示出被測(cè)信號(hào)的頻率大小，再根據(jù)發(fā)光二極管發(fā)出的不同顏色的光就可以知道被測(cè)信號(hào)的頻率了。</p><p><b>　?。ㄊ└郊硬糠?lt;/b></p><p>　　1.對(duì)剛開始要給計(jì)數(shù)器和鎖存器清零電路的分析：</p><p>　　一般TTL與非門傳輸

54、延遲時(shí)間tpd的值為幾納秒～是幾納秒，</p><p>　　這里取Tpd=10ns,對(duì)電容充電后要求VB>3V,故這里取R5=4R6，由R5</p><p>　　于電容值較小，所以取R2=1KΩ, </p><p>　　則由公式：（R5//2R6）*C=10ns

55、 </p><p>　　得C=3.75Pf R6 C</p><p>　　六、收獲與體會(huì)、存在的問題等</p><p>　　本次實(shí)習(xí)讓我體味到設(shè)計(jì)電路、連接電路、調(diào)測(cè)電路等過程中的困難與苦楚。而設(shè)計(jì)是我們將來必需的技能，也與我們的未來息息相關(guān)。對(duì)我來說，

56、這次課程設(shè)計(jì)真的是一項(xiàng)艱巨而富有挑戰(zhàn)性的任務(wù)！剛接到這個(gè)題目的時(shí)候，我的頭就大了：不僅僅是因?yàn)橐郧皼]有做過類似的課題，覺得自己在這方面的能力實(shí)在有限，根本不可能完成一個(gè)自己從來都沒有接觸過的設(shè)計(jì)，當(dāng)時(shí)老師說有兩個(gè)任務(wù)是最繁瑣的，恰恰我們組就占了一個(gè)，當(dāng)時(shí)心里有點(diǎn)不平衡，但是想想還是好好的做吧，這樣更能檢驗(yàn)自己的知識(shí)，也可以學(xué)到更多的知識(shí)。</p><p>　　拿到任務(wù)書的第二天,就開始大量的查資料，上網(wǎng)，去圖書館

57、搜索相關(guān)的東西 ，并且找了一份學(xué)長做的，后來終于在查閱大量網(wǎng)絡(luò)和圖書資料后做出了原理圖。當(dāng)拿出自己的原理圖和別人比較的時(shí)候特別有成就感，因?yàn)槲覀兊膱D比他們的還幾倍還要多!在這一周多的課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中，我收獲的東西很多。它和以往實(shí)驗(yàn)都不同，這是我第一次在團(tuán)隊(duì)的配合下完成的電路設(shè)計(jì)，在實(shí)驗(yàn)中不僅學(xué)到了非常多的知識(shí)還深深地感受到了團(tuán)結(jié)就是力量與智慧。這段時(shí)間里，在我們組成員默契的配合下，圓滿地完成了課程設(shè)計(jì)任務(wù)，不僅鞏固了我們?cè)谡n堂上所學(xué)到的知

58、識(shí)還極大的增長了見識(shí)。 </p><p>　　總之，我非常地感謝這次課程設(shè)計(jì)，它讓我懂得了很多東西，也學(xué)會(huì)了很多東西，這是一件非常有意義的任務(wù)。</p><p>　　存在的問題是當(dāng)單位開關(guān)由1HZ轉(zhuǎn)換為1KHZ時(shí)，對(duì)頻率的測(cè)量誤差將會(huì)很大，無論是9.999KHZ還是9.000KHZ，顯示器的結(jié)果都是9KHZ，雖然設(shè)計(jì)完成，但是在將來的時(shí)間里如何縮小誤差是接下來我們應(yīng)該思考的問題。</

59、p><p><b>　　七、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 童詩白,華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].第3版.高等教育出版社,2004</p><p>　　[2] 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 第5版.高等教育出版社,2006.</p><p>　　[3]閻石，王紅．?dāng)?shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)習(xí)題解答[M]. 第5版.高

60、等教育出版社,2006.</p><p>　　[4] 高吉祥，易凡．電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)[Ｍ]. 第２版.電子工業(yè)出版社,2005.</p><p>　　[5] 黃永定．電子實(shí)驗(yàn)綜合實(shí)訓(xùn)教程[Ｍ]. 第1版.機(jī)械工業(yè)出版社,2004.</p><p>　　[6]劉宇征．電子電路設(shè)計(jì)與制作[Ｍ]. 第1版.福建科學(xué)技術(shù)出版社,2003.</p>&

61、lt;p>　　[7] 楊旭東,劉行景,楊興瑤.實(shí)用電子電路精選[Ｍ]. 第1版.化學(xué)工業(yè)出版社,2000.</p><p>　　[8] 嚴(yán)曉斌，孫克軍．電子技術(shù)問答[Ｍ]. 第1版.機(jī)械工業(yè)出版社,2007.</p><p>　　[9]湯山俊夫.數(shù)字電路設(shè)計(jì)與制作[M].第一版.北京:科學(xué)技術(shù)出版社,2003.</p><p>　　[10]陳汝全.電子技術(shù)常用

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