课程设计报告书----数字频率计的设计.doc

数字电路课程设计报告书论文题目数字频率计的设计课程论文要 求设计一个数字式频率计，可对正弦波、三角波、方波周期信号的频率进行测量。用七段共阴数码管显示其频率被测信号送入通道，经放大整形后，使每个周期形成一个脉冲，这些脉冲加到主门电路，在主门开启时间内，脉冲信号通过主门进行计数，则计数器记得的数，就是要测的频率值，将其译码显示，即可知信号的频率。设计过程设计方案:设计一个数字式频率计，可对正弦波、三角波、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，经放大整形后，使每个周期形成一个脉冲，这些脉冲加到主门电路，在主门开启时间内，脉冲信号通过主门进行计数，则计数器记得的数，就是要测的频率值，将其译码显示，即可知信号的频率。放大整形电路振荡器主门电路计数 器琐存器译码显示控制电路fx被测信号图1 数字频率计原理框图电路分析:数字式频率计由放大整形电路、振荡电路、控制电路、和由主门电路、计数器电路、所存器电路、译码显示组成的译码显示电路。 1放大整形电路的设计此电路由三极管和几个74ls00与非门组成，其作用是为了把被测信号放大,放大倍数约为5倍，然后整形为与其同频率的方波。电路如图2所示。图2 放大整形电路2震荡电路此电路由一个555芯片、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，高电平t2=（r1+r2）cln2可以通过改变r1与r2来改变t1，t2的值，为了令t1=0.25s，t2=1s可以令c2=10uf，可计算出r1=36k，r2=107 k。图3 震荡电路3控制电路的设计 由于要在震荡电路产生的时基信号结束时产生的下降沿用来产生锁存信号，锁存信号的下降沿又用来产生清零信号。这两个脉冲信号可由两个单稳态触发器74ls123产生，他们的脉冲宽度t相同。如要求t=0.02秒，则由式t=0.45rc。取r=10k，则c=4.7uf。其电路如下图。图4控制电路（4）译码显示电路 译码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，如图5所示。主门电路由开关、电阻和一个高电平组成。它通过改变是否接地来控制电路是 否工作或清零，当接接地时清零并且停止工作。 计数器电路由二片74ls90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1s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74ls48， led来显示。图5 译码显示电路(5)总电路图如图6图6总电路图元器件清单序号编号名称型号数量1u1 u4 显示器dcd_hex_red/green22u2 u3译码器74ls48d23u5锁存器74ls273n14u6 u7计数器74ls90d25u11a非门74ls04d16u12a u13a 与非门74ls00d27u8a u2b单稳态触发器sn74123d28a1多谐振荡器555_tirtual19r1r12电阻1210c1c7电容711s1开关1软硬件结合测试步骤和结果：按所设计电路，在multisim中分模块进行仿真测试。1.放大整形电路的测试把被测信号放大然后整形为与其同频率的方波。电路输入正弦波频率为10hz，振幅为1v,仿真结果如图7所示图6 放大整形电路测试电路图7 放大整形电路测试波形2.震荡电路测试震荡电路输出周期为1.25秒，高电平脉冲为1秒的方波。图8 震荡电路测试电路3.控制电路的测试震荡电路产生的时基信号结束时产生的下降沿用来产生锁存信号，锁存信号的下降沿又用来产生清零信号，方波波形如图11所示。 图9 控制电路测试电路图10 控制电路中时基波，锁存波，清零波关系4.译码显示电路的测试如图11所示 当闭合s1，开启s2，显示器上数字从0开始跳动。当闭合s1，闭合s2，显示器上数字从停止跳动。当开启s1，开启s2，显示器上数字归0 图12 译码显示电路 设计收获和体会：此次设计我们得到的最终结论如下：把各种信号通过放大整形后，可以测出其频率，数码管显示其频率。此次设计圆满完成，但也有不足之处。例如，当闭合开关时，使显示清零后，不能继续显示，需要重新闭合再开启才能显示。通过此次设计，我们进一步加深了对数字电路知识的认识与理解，掌握了数字率计的设计、组装与调试方法。更加熟练的运用仿真软件，并学习了运用软件测试、调试、改进电路。培养了独立思考、分析、解决问题的能力，并培养了我们的动手能力。本次设计是我独自搜资料完成的。在许多方面都还不熟练,不如说对一些元器件的功能还不完全了解，不能熟练运用，因而不能完全的一次性设计好该电路，通过一个多月的电子设计大赛的训练和本次的课程设计，我学到了学多的知识，学会了multisim的一些基本使用方法，培养了我们独立思考问题解决问题的能力，加深了我们对数电、模电知识的理解，巩固了我们的学习知识，有助于我们今后的学习。总之，在这次的课程设计过程中，我收获了很多，即为我的以后学习设计有很大的帮助，也为将来的人生之路做好了一个很好的铺垫。最后，我要感谢杨老师的指导，在杨老师的指导和改正下,让我及时发现了我所设计的不足之处,完善了我的电路设计.衷心的谢谢杨老师 参考文献.谢自美. 电子线路设计实验测试. m武汉：华中理工大学出版社，2000年.阎石. 数字电子技术基础. m北京：高等教育出版社，2006年.王港元.电工电子实践指导.m江西:江西科学技术出版社,2009年.付家才. 电子实验与实践. m北京：高等教育出版社，2004年 梅慧楠, 朱中华, 程时杰. 基于park变换的upqc检测方法研究j. 电力科学与工程, 2005, (01): 17-21. 赣南师范学院2010-2011学年第二学期数字电路课程设计 课程设计题目： 数字频率计的设计设计要求：可对正弦波、三角波、方波（幅度为10mv）周期信号的频率进行测量。被测信号送入通道，经放大整形后，使每个周期形成一个脉冲，这些脉冲加到主门电路，在主