畢業(yè)設(shè)計--- 簡易數(shù)字頻率計的設(shè)計

1、<p><b>　　畢業(yè)論文</b></p><p>　　題目名稱： 簡易數(shù)字頻率計的設(shè)計 </p><p>　　年 級： 層次：□本科■專科</p><p>　　學生學號： ZD08015566 指導教師： </p

2、><p>　　學生姓名： 技術(shù)職稱： 講師 </p><p>　　學生專業(yè)： 應用電子技術(shù) 所在系： 電子工程系 </p><p>　　2 畢業(yè)設(shè)計（論文）要求</p><p>　　2.1 整體方案比較與論證 根據(jù)設(shè)計要求給出2種設(shè)計方案，并進行比較和論證，確定最佳方案并進行設(shè)計。</p

3、><p>　　2.2 要求有整體設(shè)計框圖，相關(guān)設(shè)計參數(shù)的計算，電路原理圖和元器件清單。</p><p>　　2.3要求有電路原理概述和分析。</p><p>　　2.4據(jù)所確定的設(shè)計電路，利用Protel或EWB等有關(guān)工具軟件繪制電路原理圖、PCB板圖。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）時間安排：</p><p>　　

4、3.1 2010年9月10日開題。</p><p>　　3.2 2010年11月10日前交一稿至指導老師，WORD 電子版格式和紙質(zhì)版格式各1份，其它要求詳見《畢業(yè)設(shè)計管理手冊》。</p><p>　　3.3 2010年11月30日前指導老師提出修改意見，并將畢業(yè)設(shè)計一稿返還學生進行修改。</p><p>　　3.4 2010年12月10日前交二稿至指導老師，201

5、0年12月20日前指導老師提出二次修改意見，并將畢業(yè)設(shè)計二稿返還學生進行修改。</p><p>　　3.5 2010年12月25日前交三稿至指導老師，2010年12月29日前指導老師給出學生畢業(yè)設(shè)計成績，公布參加畢業(yè)設(shè)計答辯學生名單。</p><p>　　3.6 2011年1月4日至2011年1月5日進行畢業(yè)設(shè)計答辯。</p><p><b>　　。<

6、;/b></p><p>　　4 畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯及要求</p><p>　　4.1 簡述畢業(yè)設(shè)計工作過程（3分鐘以內(nèi)）。</p><p>　　4.2 介紹畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容，提出需要完善的方面（10分鐘以內(nèi)）。</p><p>　　4.3 回答老師提問（7分鐘以內(nèi)）。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計領(lǐng)導小組負責人

7、： （簽字） 2011年01月05日</p><p><b>　　畢業(yè)論文評審表</b></p><p>　　畢業(yè)論文過程評分表(40％)</p><p>　　學生姓名：學生班級： 總分：</p><p>　　評分教師：評分時間：年月日</p>

8、<p>　　畢業(yè)論文評閱成績表(30％)</p><p>　　學生姓名：學生班級： 總分：</p><p>　　評分教師：評分時間：年月日</p><p>　　畢業(yè)論文答辯成績表(30％)</p><p>　　學生姓名學生班級： 總分：<

9、;/p><p>　　評分教師：評分時間：年月日</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p><b>　　關(guān)鍵詞</b></p><p>　　第一章 技術(shù)指標</p

10、><p><b>　　1.1整體功能要求</b></p><p><b>　　1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求</b></p><p><b>　　1.3電氣指標</b></p><p><b>　　1.4擴展指標</b></p><p><b

11、>　　1.5設(shè)計條件</b></p><p>　　第二章 整體方案設(shè)計</p><p><b>　　2.1 算法設(shè)計</b></p><p>　　2.2 整體方框圖及原理</p><p>　　第三章 單元電路設(shè)計</p><p>　　3.1 時基電路設(shè)計</p>

12、;<p><b>　　3.2閘門電路設(shè)計</b></p><p><b>　　3.3控制電路設(shè)計</b></p><p>　　3.4 小數(shù)點顯示電路設(shè)計</p><p><b>　　3.5整體電路圖</b></p><p><b>　　3.6整機原件清單

13、</b></p><p>　　第四章 測試與調(diào)整</p><p>　　4.1 時基電路的調(diào)測</p><p>　　4.2 顯示電路的調(diào)測</p><p>　　4-3 計數(shù)電路的調(diào)測</p><p>　　4.4 控制電路的調(diào)測</p><p>　　4.5 整體指標測試</p&

14、gt;<p>　　第五章 設(shè)計小結(jié)</p><p>　　5.1 設(shè)計任務完成情況</p><p><b>　　5.2 問題及改進</b></p><p><b>　　5.3心得體會</b></p><p><b>　　附錄 </b></p>

15、<p><b>　　參考文獻</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　頻率計主要用于測量正弦波、矩形波、三角波和尖脈沖等周期信號的頻率值。擴展功能可以測量信號的周期和脈沖寬度，其應用十分的廣泛。在設(shè)計的過程，要使其誤差小，故要反復認真研究結(jié)果，多次認證，才能得出正確的答案。</p><

16、;p>　　關(guān)鍵詞 脈寬 檔位轉(zhuǎn)換 驅(qū)動器</p><p>　　第一章 技術(shù)指標</p><p><b>　　1.1整體功能要求</b></p><p>　　頻率計主要用于測量正弦波、矩形波、三角波和尖脈沖等周期信號的頻率值。其擴展功能可以測量信號的周期和脈沖寬度。</p><p

17、><b>　　1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求</b></p><p>　　數(shù)字頻率計的整體結(jié)構(gòu)要求如圖所示。圖中被測信號為外部信號，送入測量電路進行處理、測量，檔位轉(zhuǎn)換用于選擇測試的項目------頻率、周期或脈寬，若測量頻率則進一步選擇檔位。</p><p>　　數(shù)字頻率計整體方案結(jié)構(gòu)方框圖</p><p><b>　　1.3電氣指標&l

18、t;/b></p><p>　　1.3.1被測信號波形：正弦波、三角波和矩形波。</p><p>　　1.3.2 測量頻率范圍：分三檔：</p><p><b>　　1Hz~999Hz</b></p><p>　　0.01kHz~9.99kHz</p><p>　　0.1kHz~99.9kH

19、z</p><p>　　1.3.3 測量周期范圍：1ms~1s。</p><p>　　1.3.4 測量脈寬范圍：1ms~1s。</p><p>　　1.3.5測量精度：顯示3位有效數(shù)字（要求分析1Hz、1kHz和999kHz的測量誤差）。</p><p>　　1.3.6當被測信號的頻率超出測量范圍時,報警.</p><p&

20、gt;<b>　　1.4.擴展指標</b></p><p>　　要求測量頻率值時，1Hz~99.9kHz的精度均為+1。</p><p><b>　　1.5.設(shè)計條件</b></p><p>　　1.5.1 電源條件：+5V。</p><p>　　1.5.2 可供選擇的元器件范圍如下表</p&

21、gt;<p>　　門電路、阻容件、發(fā)光二極管和轉(zhuǎn)換開關(guān)等原件自定。</p><p>　　第二章 整體方案設(shè)計</p><p><b>　　2.1 算法設(shè)計</b></p><p>　　頻率是周期信號每秒鐘內(nèi)所含的周期數(shù)值。可根據(jù)這一定義采用如圖2-1所示的算法。圖2-2是根據(jù)算法構(gòu)建的方框圖。</p><p&

22、gt;<b>　　被測信號</b></p><p>　　圖2-2 頻率測量算法對應的方框圖</p><p>　　在測試電路中設(shè)置一個閘門產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生脈沖寬度為1s的閘門信號。改閘門信號控制閘門電路的導通與開斷。讓被測信號送入閘門電路，當1s閘門脈沖到來時閘門導通，被測信號通過閘門并到達后面的計數(shù)電路（計數(shù)電路用以計算被測輸入信號的周期數(shù)），當1s閘門結(jié)束時，閘門

23、再次關(guān)閉，此時計數(shù)器記錄的周期個數(shù)為1s內(nèi)被測信號的周期個數(shù)，即為被測信號的頻率。測量頻率的誤差與閘門信號的精度直接相關(guān)，因此，為保證在1s內(nèi)被測信號的周期量誤差在10 ?³量級，則要求閘門信號的精度為10 ??量級。例如，當被測信號為1kHz時，在1s的閘門脈沖期間計數(shù)器將計數(shù)1000次，由于閘門脈沖精度為10 ??，閘門信號的誤差不大于0.1s，固由此造成的計數(shù)誤差不會超過1，符合5*10 ?³的誤差要求

24、。進一步分析可知，當被測信號頻率增高時，在閘門脈沖精度不變的情況下，計數(shù)器誤差的絕對值會增大，但是相對誤差仍在5*10 ?³范圍內(nèi)。</p><p>　　但是這一算法在被測信號頻率很低時便呈現(xiàn)出嚴重的缺點，例如，當被測信號為0.5Hz時其周期是2s，這時閘門脈沖仍未1s顯然是不行的，故應加寬閘門脈沖寬度。假設(shè)閘門脈沖寬度加至10s，則閘門導通期間可以計數(shù)5次，由于數(shù)值5是10s的計數(shù)結(jié)果，故在顯示之間

25、必須將計數(shù)值除以10.</p><p>　　2.2 整體方框圖及原理</p><p>　　輸入電路：由于輸入的信號可以是正弦波，三角波。而后面的閘門或計數(shù)電路要求被測信號為矩形波，所以需要設(shè)計一個整形電路則在測量的時候，首先通過整形電路將正弦波或者三角波轉(zhuǎn)化成矩形波。在整形之前由于不清楚被測信號的強弱的情況。所以在通過整形之前通過放大衰減處理。當輸入信號電壓幅度較大時，通過輸入衰減電路將電

26、壓幅度降低。當輸入信號電壓幅度較小時，前級輸入衰減為零時若不能驅(qū)動后面的整形電路，則調(diào)節(jié)輸入放大的增益，時被測信號得以放大。</p><p>　　頻率測量：測量頻率的原理框圖如圖2-3.測量頻率共有3個檔位。被測信號經(jīng)整形后變?yōu)槊}沖信號（矩形波或者方波），送入閘門電路，等待時基信號的到來。時基信號有555定時器構(gòu)成一個較穩(wěn)定的多諧振蕩器，經(jīng)整形分頻后，產(chǎn)生一個標準的時基信號，作為閘門開通的基準時間。被測信號通過閘

27、門，作為計數(shù)器的時鐘信號，計數(shù)器即開始記錄時鐘的個數(shù)，這樣就達到了測量頻率的目的。</p><p>　　周期測量：測量周期的原理框圖2-4.測量周期的方法與測量頻率的方法相反，即將被測信號經(jīng)整形、二分頻電路后轉(zhuǎn)變?yōu)榉讲ㄐ盘枴７讲ㄐ盘栔械拿}沖寬度恰好為被測信號的1個周期。將方波的脈寬作為閘門導通的時間，在閘門導通的時間里，計數(shù)器記錄標準時基信號通過閘門的重復周期個數(shù)。計數(shù)器累計的結(jié)果可以換算出被測信號的周期。用時間

28、Tx來表示：Tx=NTs式中：Tx為被測信號的周期；N為計數(shù)器脈沖計數(shù)值；Ts為時基信號周期。</p><p>　　時基電路：時基信號由555定時器、RC組容件構(gòu)成多諧振蕩器，其兩個暫態(tài)時間分別為</p><p>　　T1=0.7（Ra+Rb）C T2=0.7RbC</p><p>　　重復周期為 T=T1+T2 。由于被測信號范圍為1Hz~1MHz，如果只采用

29、一種閘門脈沖信號，則只能是10s脈沖寬度的閘門信號，若被測信號為較高頻率，計數(shù)電路的位數(shù)要很多，而且測量時間過長會給用戶帶來不便，所以可將頻率范圍設(shè)為幾檔： 1Hz~999Hz檔采用1s閘門脈寬；0.01kHz~9.99kHz檔采用0.1s閘門脈寬；0.1kHz~99.9kHz檔采用0.01s閘門脈寬。多諧振蕩器經(jīng)二級10分頻電路后，可提取因檔位變化所需的閘門時間1ms、0.1ms、0.01ms。閘門時間要求非常準確，它直接影響到測量精

30、度，在要求高精度、高穩(wěn)定度的場合，通常用晶體振蕩器作為標準時基信號。在實驗中我們采用的就是前一種方案。在電路中引進電位器來調(diào)節(jié)振蕩器產(chǎn)生的頻率。使得能夠產(chǎn)生1kHz的信號。這對后面的測量精度起到?jīng)Q定性的作用。</p><p>　　計數(shù)顯示電路：在閘門電路導通的情況下，開始計數(shù)被測信號中有多少個上升沿。在計數(shù)的時候數(shù)碼管不顯示數(shù)字。當計數(shù)完成后，此時要使數(shù)碼管顯示計數(shù)完成后的數(shù)字。</p><p

31、>　　控制電路：控制電路里面要產(chǎn)生計數(shù)清零信號和鎖存控制信號。控制電路工作波形的示意圖如圖2-5.</p><p>　　第三章 單元電路設(shè)計</p><p>　　3.1 時基電路設(shè)計</p><p>　　圖3-1 時基電路與分頻電路</p><p><b>　　它由兩部分組成: </b></p>&l

32、t;p>　　如圖3-1所示，第一部分為555定時器組成的振蕩器(即脈沖產(chǎn)生電路),要求其產(chǎn)生1000Hz的脈沖.振蕩器的頻率計算公式為:f=1.43/((R1+2*R2)*C),因此,我們可以計算出各個參數(shù)通過計算確定了R1取430歐姆,R3取500歐姆,電容取1uF.這樣我們得到了比較穩(wěn)定的脈沖。在R1和R3之間接了一個10K的電位器便于在后面調(diào)節(jié)使得555能夠產(chǎn)生非常接近1KHz的頻率。第二部分為分頻電路,主要由4518組成（

33、4518的管腳圖，功能表及波形圖詳見附錄），因為振蕩器產(chǎn)生的是1000Hz的脈沖,也就是其周期是0.001s,而時基信號要求為0.01s、0.1s和1s。4518為雙BCD加計數(shù)器，由兩個相同的同步4級計數(shù)器構(gòu)成，計數(shù)器級為D型觸發(fā)器，具有內(nèi)部可交換CP和EN線，用于在時鐘上升沿或下降沿加計數(shù)，在單個運算中，EN輸入保持高電平，且在CP上升沿進位，CR線為高電平時清零。計數(shù)器在脈動模式可級聯(lián)，通過將Q³連接至下一計數(shù)器的EN輸

34、入端可實現(xiàn)級聯(lián)，同時后者的CP輸入保持低電平。</p><p>　　如圖3-2所示，555產(chǎn)生的1kHz的信號經(jīng)過三次分頻后得到3個頻率分別為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>　　3.2閘門電路設(shè)計</b></p><p>　　如圖

35、3-3所示，通過74151數(shù)據(jù)選擇器來選擇所要的10分頻、100分頻和1000分頻。74151的CBA接撥盤開關(guān)來對選頻進行控制。當CBA輸入001時74151輸出的方波的頻率是1Hz；當CBA輸入010時74151輸出的方波的頻率是10Hz；當CBA輸入011時74151輸出的方波的頻率是100Hz；這里我們以輸出100Hz的信號為例。分析其通過4017后出現(xiàn)的波形圖（4017的管腳圖、功能表和波形圖詳見附錄）。4017是5位計數(shù)器，

36、具有10個譯碼輸出端，CP，CR，INH輸入端，時鐘輸入端的施密特觸發(fā)器具有脈沖整形功能，對輸入時鐘脈沖上升和下降時間無限制，INH為低電平時，計數(shù)器清零。100Hz的方波作為4017的CP端，如圖3-3，信號通過4017后，從Q1輸出的信號高電平的脈寬剛好為100Hz信號的一個周期，相當于將原信號二分頻。也就是Q1的輸出信號高電平持續(xù)的時間為10ms，那么這個信號可以用來導通閘門和關(guān)閉閘門。</p><p>&

37、lt;b>　　圖3-3 閘門電路</b></p><p><b>　　圖3-4 </b></p><p><b>　　3.3控制電路設(shè)計</b></p><p>　　通過分析我們知道控制電路這部分是本實驗的最為關(guān)鍵和難搞的模塊。其中控制模塊里面又有幾個小的模塊，通過控制選擇所要測量的東西。比如頻率，周期，

38、脈寬。同時控制電路還要產(chǎn)生74160的清零信號，4511的鎖存信號。</p><p>　　控制電路。計數(shù)電路和譯碼顯示電路詳細的電路如圖3-5所示。當74153的CBA接001、010、011的時候電路實現(xiàn)的是測量被測信號頻率的功能。當74153的CBA接100的時候?qū)崿F(xiàn)的是測量被測信號周期的功能。當74153的CBA接101的時候?qū)崿F(xiàn)的是測量被測信號脈寬的功能。圖3-6是測試被測信號頻率時的計數(shù)器CP信號波形、

39、PT端輸入波形、CLR段清零信號波形、4511鎖存端波形圖。其中第一個波形是被測信號的波形圖、第二個是PT端輸入信號的波形圖、第三個是計數(shù)器的清零信號。第四個是鎖存信號。PT是高電平的時候計數(shù)器開始工作。CLR為低電平的時候，計數(shù)器清零。根據(jù)圖得知在計數(shù)之前對計數(shù)器進行了清零。根據(jù)4511（4511的管腳圖和功能表詳見附錄）的功能表可以知道，當鎖存信號為高電平的時候，4511不送數(shù)。如果不讓4511鎖存的話，那么計數(shù)器輸出的信號一直往數(shù)

40、碼管里送。由于在計數(shù)，那么數(shù)碼管上面一直顯示數(shù)字，由于頻率大，那么會發(fā)現(xiàn)數(shù)字一直在閃動。那么通過鎖存信號可以實現(xiàn)計數(shù)的時候讓數(shù)碼管不顯示，計完數(shù)后，讓數(shù)碼管顯示計數(shù)器計到的數(shù)字的功能。根據(jù)圖可以看到，當PT到達下降沿的時候，此時451</p><p>　　圖3-6 計數(shù)器CP信號波形、PT端輸入波形、CLR段清零信號波形、4511鎖存端波形圖</p><p>　　圖3-6，是測量被測信號頻

41、率是1.1KHz的頻率的圖。由于multsisim軟件篇幅的關(guān)系。時基電路產(chǎn)生的信號直接用信號發(fā)生器來代替。圖中電路1K的信號經(jīng)過分頻后選擇的是100Hz的信號為基準信號。那么這個電路實現(xiàn)測量頻率的范圍是0.01KHz~9.99KHz的信號的頻率。同時控制電路也實現(xiàn)了對被測信號的周期和脈寬的測量。當CBA的取一定的值，電路實現(xiàn)一定的測量功能。</p><p>　　3.4 小數(shù)點顯示電路設(shè)計</p>

42、<p>　　在測量頻率的時候，由于分3個檔位，那么在不同的檔的時候，小數(shù)點也要跟著顯示。比如CBA接011測量頻率的時候，它所測信號頻率的范圍是0.1KHz~99.9KHz，那么在顯示的時候三個數(shù)碼管的第二個數(shù)碼管的小數(shù)點要顯示。CBA接010測量頻率的時候，它所測信號頻率的范圍是0.01KHz~9.99KHz，那么顯示的時候，最高位的數(shù)碼管的小數(shù)點也要顯示。對比一下兩個輸入的高低電平可以發(fā)現(xiàn)CA位不一樣，顯示的小數(shù)點就不一樣

43、。我們可以想到可以通過74153數(shù)據(jù)選擇器來實現(xiàn)小數(shù)點顯示的問題。具體的實現(xiàn)方法見圖3-7所示。</p><p><b>　　3.5整體電路圖</b></p><p>　　圖3-8 整體電路圖</p><p><b>　　3.6整機原件清單</b></p><p><b>　　第四章 測試

44、與調(diào)整</b></p><p>　　4.1 時基電路的調(diào)測</p><p>　　首先調(diào)測時基信號，通過555定時器、RC阻容件構(gòu)成多諧振蕩器的兩個暫態(tài)時間公式，選擇R1=8.2K? ，R2=5.1K?，C=0.01μF。把555產(chǎn)生的信號接到示波器中，調(diào)節(jié)電位器使得輸出的信號的頻率為1KHz。同時輸出信號的頻率也要穩(wěn)定。測完后，下面測試分頻后的頻率，分別接一級分頻、二級分頻、三

45、級分頻的輸出端，測試其信號。測出來的信號頻率和理論值很接近。由于是將示波器的測量端分別測量每個原件的輸出端。下面我在實驗中把74151和撥盤開關(guān)接好，通過撥盤開關(guān)來控制74151的輸出信號，把示波器的測量端接74151的輸出端。在CBA取三個不同的高低電平時，得到三個不同頻率的信號。具體的波形圖見圖3-2所示。這里就不再重復了。這樣，時基電路這部分就測試完畢，沒有問題了。</p><p>　　4.2 顯示電路的調(diào)

46、測</p><p>　　由于在設(shè)計過程中，控制電路這部分比較難，要花時間在上面設(shè)計電路。為了節(jié)約時間，我在課程設(shè)計的過程中就先連接后面的顯示電路和計數(shù)電路。首先是對數(shù)碼管（數(shù)碼管的管腳圖和功能表詳見附錄）的顯示進行了調(diào)測。</p><p>　　圖4-1 顯示電路調(diào)測連接圖</p><p>　　如圖4-1所示接好顯示電路（這里就只給出一個數(shù)碼管說明一下）。然后將451

47、1的5端接地。然后給4511的6217端分別接高低電平，數(shù)碼管就會顯示對應的數(shù)字。比如6217分別接1000，那么數(shù)碼管就對應顯示數(shù)字8.同樣，還有兩個數(shù)碼管也按上圖接好。接好后的測試方法同上。這樣，顯示電路也就搞好了。</p><p>　　4-3 計數(shù)電路的調(diào)測</p><p>　　圖4-2 計數(shù)電路調(diào)測連接圖</p><p>　　計數(shù)電路按照圖4-2所示連接好，

48、將74160的PT端，~CLR端，~LD端都接高電平，3個74160級聯(lián)，構(gòu)成異步十進制計數(shù)器。同時4511的5端要接0，在調(diào)測的過程中，我忘記將其置零，導致在后面數(shù)碼管一直不顯示數(shù)字。接好后，給最低位的74160一個CP信號。讓函數(shù)信號發(fā)生器產(chǎn)生一個頻率適當?shù)姆讲?。這樣，計數(shù)器就開始計數(shù)了。數(shù)碼管從000~999顯示。計數(shù)電路就這樣搞好了。在調(diào)測的過程中，74160的~CLR端，~LD端，4511的5端都是用臨時的線連接。因為在后面這

49、些端都是連接控制電路產(chǎn)生清零、鎖存信號的輸出端。</p><p>　　4.4 控制電路的調(diào)測</p><p>　　控制電路的連接圖如圖4-3所示，其中兩個74153的BA端分別接了01，4017的輸入的CP的頻率是100Hz，此時的功能是測量范圍是0.1KHz~99.9KHz。由此得出下面調(diào)試波形圖4—4：</p><p>　　由調(diào)試波形可以知道電路設(shè)計是正確的。這

50、部分是測量頻率的功能。同時控制電路還要實現(xiàn)測量周期和脈寬的功能，在前面已經(jīng)說明的如何測量周期的算法，它的方法剛好和測量頻率的相反，測頻率的時候時基信號作為閘門信號，而測量周期是將被測信號作為閘門信號。</p><p>　　圖4-6 測量周期連接圖（部分）</p><p>　　測量周期的時候只需將74153的CBA置100就可以實現(xiàn)了。當74153的CBA為100的時候，74153的1Y輸出

51、的信號為被測信號，在圖中接的是函數(shù)信號發(fā)生器，它產(chǎn)生的是頻率為20Hz的方波。這個信號作為4017的CP信號。根據(jù)圖4-6可以知道74151的輸出的信號是被測信號fx，經(jīng)過4017后的輸出信號信號Q1、Q2的脈寬剛好為fx的周期，這個原理在前面測量頻率部分已經(jīng)介紹過，這里就不再重復了。其中Q1信號非一下，就可以作為74160的~CLR端的清零信號，Q2的信號接74160的PT端作為的閘門信號，在PT一直為高電平的時候計數(shù)器計數(shù)。PT的高

52、電平持續(xù)的時間剛好為fx的周期。在閘門導通的時間，即PT一直為高電平的時候，計數(shù)器記錄標準時基信號通過閘門的重復周期個數(shù)。計數(shù)器累計的結(jié)果可以換算出被測信號的周期，用時間Tx來表示：</p><p><b>　　Tx=NTs</b></p><p>　　式中：Tx為被測信號的周期；</p><p>　　N為計數(shù)器脈沖計數(shù)值；</p>

53、<p>　　Ts為時鐘信號周期。</p><p>　　根據(jù)Ts=1ms，N=50.可以知道被測信號的周期為50ms，在電路中我們給出被測信號的頻率為20Hz。那么測量的結(jié)果和理論值是一樣的。以上是對被測信號周期測量的部分。調(diào)測過程中電路的輸入輸出波形圖見圖4-7，其中的控制計數(shù)器計數(shù)的原理和測量頻率所用的方法一樣。</p><p>　　最后是測量脈寬部分的調(diào)測。測量脈沖寬度的

54、原理與測量周期的原理十分相似。所不同的是，它直接用整形后的脈沖信號的寬度tw作為閘門的導通時間。在閘門導通的時間內(nèi)，測量時基信號的重復周期，并由式tw=NTs得出脈沖寬度值。如圖4-8所示，與圖4-7對比一下，會發(fā)現(xiàn)PT信號，~CLR端信號，鎖存信號的脈寬為4-7圖中對應的波形脈寬的一半。那么最終數(shù)碼管顯示的數(shù)字應該是25.實際的測量值也與理論值非常接近。那么到此，整個控制電路部分實現(xiàn)的控制功能都已經(jīng)實現(xiàn)了。到這里，會發(fā)現(xiàn)控制電路這個模

55、塊在這個課程設(shè)計中占的分量。也是整個設(shè)計過程的精華所在。把控制電路這部分搞定，那么本次的課程設(shè)計也就基本完成了。</p><p>　　4.5 整體指標測試</p><p>　　被測信號頻率周期脈寬的測量</p><p>　　檔位 測量范圍 被測信號頻率 測量值</p><p>　　001 1Hz~99

56、9Hz 207 Hz 210Hz </p><p>　　011 0.1kHz~99.9kHz 27.1KHz 27.2KHz </p><p>　　010 0.01KHz~9.99KHz 3.25KHz 3.26KHz</p><p>　　100 測量

57、周期 20.1Hz 49ms</p><p>　　101 測量脈寬 20.1Hz 24ms</p><p><b>　　第五章 設(shè)計小結(jié)</b></p><p>　　5.1 設(shè)計任務完成情況</p><p>　　通過為期兩周的課程設(shè)

58、計，完成了本次設(shè)計的技術(shù)指標，剛開始設(shè)計的時候，由于控制電路這部分比較難搞定，所以在連接電路的時候，就會停下來設(shè)計控制電路，為了提高效率，在實際的操作中，先連好時基電路，分頻電路測試通過后，再把顯示電路和計數(shù)電路連好，調(diào)測符合要求。最后搞定控制電路的連接。最后完成的一塊電路板，它所實現(xiàn)的功能就是可以測被測信號的頻率，周期和脈寬。在調(diào)測的過程中發(fā)現(xiàn)測量頻率時，檔位在1Hz~999Hz，最終得到的結(jié)果的誤差稍微大了點，其他的測量結(jié)果非常接近

59、測量值。</p><p><b>　　5.2 問題及改進</b></p><p>　　在設(shè)計的555構(gòu)成多諧振蕩器輸出的方波信號，由于電路里面使用的電容元件，在實驗的時候，隨著實驗室里面溫度的變化，輸出信號的頻率也會發(fā)生變化，這是造成誤差的一個原因，為了在驗收的時候提高測量的準確性，所以在測量前要調(diào)節(jié)電位器，把產(chǎn)生的方波信號接示波器，測量其輸出頻率，調(diào)節(jié)電位器，使輸出

60、的信號非常接近1KHz，這樣的話在后面的測量中會減小誤差。在調(diào)測計數(shù)顯示電路的時候，在連接4511元件的時候忘記了將4511的5端接地，導致數(shù)碼管無法計數(shù)，在實驗的過程中，連接好電路以后，發(fā)現(xiàn)沒反應，然后通過示波器一個一個檢測元件的輸入和輸出信號，看看是不是和理論的一樣。找出不符合理論的那部分，對照電路圖進行檢查修改，最后發(fā)現(xiàn)有的芯片的使能端沒有接地，導致元件的功能沒有實現(xiàn)。所以在連接電路的時候要細心，這也是要改進的地方。不然的話就會出

61、現(xiàn)一個又一個的連接上面的問題。在最終測量頻率很低的時候，那么本次電路測量頻率的算法就有了一定的缺點。例如，當被測信號為0.5Hz時，其周期為2s，這時閘門的脈沖仍為1s顯然是不行的。故應該加寬閘門脈沖的寬度假設(shè)閘門脈沖寬度加至10S，則閘門導通期間可計數(shù)5次，由于計數(shù)值5是1</p><p><b>　　5.3心得體會</b></p><p>　　本次實習讓我們體味到

62、設(shè)計電路、連接電路、調(diào)測電路過程中的樂苦與甜。設(shè)計是我們將來必需的技能，這次實習恰恰給我們提供了一個應用自己所學知識的機會，從到圖書館查找資料到對電路的設(shè)計對電路的調(diào)試再到最后電路的成型，都對我所學的知識進行了檢驗。在實習的過程中發(fā)現(xiàn)了以前學的數(shù)字電路的知識掌握的不牢。同時在設(shè)計的過程中，遇到了一些以前沒有見到過的元件，但是通過查找資料來學習這些元件的功能和使用。制作過程是一個考驗人耐心的過程，不能有絲毫的急躁，馬虎，對電路的調(diào)試要一

63、步一步來，不能急躁，因為是在電腦上調(diào)試，比較慢，又要求我們有一個比較正確的調(diào)試方法，像把頻率調(diào)準等等。這又要我們要靈活處理，在不影響試驗的前提下可以加快進度。合理的分配時間。在設(shè)計控制電路的時候，我們可以連接譯碼顯示和計數(shù)電路，這樣就加快了完成的進度。最重要的是要熟練地掌握課本上的知識，這樣才能對試驗中出現(xiàn)的問題進行分析解決。</p><p><b>　　致謝詞</b></p>

64、<p>　　這次能順利按時完成畢業(yè)設(shè)計，我非常感謝給予指導的各位老師，特別感謝我的指導老師，是你的耐心指導和講解，使我能夠順利的完成畢業(yè)設(shè)計。在我的設(shè)計工作中無不傾注著邱老師辛勤的汗水和心血。老師的嚴謹治學態(tài)度、淵博的知識、無私的奉獻精神使我深受啟迪。從尊敬的導師身上，我不僅學到了扎實、寬廣的專業(yè)知識，也學到了做人的道理。在此我要向我的導師說聲“xx老師您辛苦了！”最后我致以最衷心的感謝和深深的敬意.</p>

65、<p><b>　　附錄</b></p><p>　　CD 4518十進制同步加/減計數(shù)器</p><p><b>　　簡要說明</b></p><p>　　CD4518 為雙 BCD 加計數(shù)器，該器件由兩個相同的同步 4 級計數(shù)器組成。計數(shù)器級為 D 型觸發(fā)器。具有內(nèi)部可交換 CP 和 EN 線，用于在時鐘上升

66、沿或下降沿加計數(shù)。在單個單元運算中，EN 輸入保持高電平，且在 CP 上升沿進位。CR 線為高電平時，計數(shù)器清零。計數(shù)器在脈動模式可級聯(lián)，通過將 Q3 連接至下一計數(shù)器的 EN 輸入端可實現(xiàn)級聯(lián)。同時后者的 CP輸入保持低電平。</p><p><b>　　4518 管腳圖</b></p><p>　　4518功能表及波形圖</p><p>　

67、　CD4017------十進制計數(shù)器/脈沖分配器</p><p><b>　　簡要說明：</b></p><p>　　CD4017 是 5 位 Johnson 計數(shù)器，具有 10 個譯碼輸出，CP，CR，INH 輸入端。時鐘輸入端的斯密特觸發(fā)器具有脈沖整形功能，對輸入時鐘脈沖上升和下降時間無限制，INH為低電平時，計數(shù)器在時鐘上升沿計數(shù)；反之計數(shù)功能無效。CR為

68、高電平時，計數(shù)器清零。Johnson 計數(shù)器提供了快速操作，2 輸入譯碼選通和無毛刺譯碼輸出，防鎖選通，保證了正確的計數(shù)順序。譯碼輸出一般為低電平，只有在對應時鐘周期內(nèi)保持高電平。</p><p><b>　　4017管腳圖</b></p><p>　　4017功能表及波形圖</p><p>　　CD4511 4線－七段所存譯碼器/驅(qū)動器&l

69、t;/p><p><b>　　簡要說明</b></p><p>　　CD4511是 BCD－7 段所存譯碼驅(qū)動器，在同一單片結(jié)構(gòu)上由 COS/MOS 邏輯器件和 n－p－n 雙極型晶體管構(gòu)成。這些器件的組合，使 CC4511 具有低靜態(tài)耗散和高抗干擾及源電流高達 25mA 的性能。由此可直接驅(qū)動 LED 及其它器件。 LT 、BI 、LE 輸入端分別檢測顯示、亮度調(diào)節(jié)、存

70、儲或選通一BCD碼等功能。當使用外部多路轉(zhuǎn)換電路時，可多路轉(zhuǎn)換和顯示幾種不同的信號。</p><p><b>　　4511管腳圖</b></p><p><b>　　4511功能表</b></p><p><b>　　數(shù)碼管的管腳圖</b></p><p><b>

71、;　　數(shù)碼管功能表</b></p><p>　　74160十進制同步計數(shù)器（異步清除）</p><p>　　160 的清除端是異步的。當清除端/MR 為低電平時，不管時鐘端CP 狀態(tài)如何，即可完成清除功能。160 的預置是同步的。當置入控制器/PE 為低電平時，在 CP 上升沿作用下，輸出端 Q0－Q3 與數(shù)據(jù)輸入端 P0－P3 一致。對于54/74160，當 CP 由低至高跳

72、變或跳變前，如果計數(shù)控制端 CEP、CET為高電平，則/PE 應避免由低至高電平的跳變，而 54/74LS160 無此種限制。160 的計數(shù)是同步的，靠 CP 同時加在四個觸發(fā)器上而實現(xiàn)的。當 CEP、CET 均為高電平時，在 CP 上升沿作用下 Q0－Q3 同時變化，從而消除了異步計數(shù)器中出現(xiàn)的計數(shù)尖峰。對于 54/74160，只有當CP 為高電平時，CEP、CET 才允許由高至低電平的跳變，而 54/74LS160的 CEP、CET

73、 跳變與 CP 無關(guān)。160 有超前進位功能。當計數(shù)溢出時，進位輸出端（TC）輸出一個高電平脈沖，其寬度為 Q0 的高電平部分。在不外加門電路的情況下，可級聯(lián)成 N 位同步計數(shù)器。對于 54/74LS160，在 CP 出現(xiàn)前，即使 CEP、CET、/MR 發(fā)生變化，電路的功能也不受影響。</p><p>　　74160 管腳圖 </p>&l

74、t;p><b>　　74160 功能表</b></p><p>　　說明：H－高電平 L－低電平 X－任意</p><p><b>　　7404 六反向器</b></p><p><b>　　邏輯圖</b></p><p>　　74132 四2輸入與非門（有施密特觸

75、發(fā)器）</p><p><b>　　管腳圖：</b></p><p>　　74151 8選1數(shù)據(jù)選擇器</p><p><b>　　管腳圖：</b></p><p>　　74153 雙4選1數(shù)據(jù)選擇器</p><p><b>　　管腳圖：</b><

76、;/p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　《電子線路實驗與課程設(shè)計》 黃永定 主編</p><p>　　《自動檢測技術(shù)》 宋文緒、楊帆主編</p><p>　　《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》 沈任元、吳勇主編</p><p>　　《數(shù)字電子技術(shù)》