《课程设计报告书》word版.doc

广西交通职业技术学院信息工程系期考作品报告书题 目：频率计课 程 课程设计 班 级 电信06班 学 号 2006415026 2006415047 2006415009 姓 名 潘宜婷 邢增飞 黄 坤 任课教师 陈正振 二OO九年一月简易数字频率计期末作品考试报告书目录一、期考作品设计目标.1二、期考作品设计方案论证与比较.121 多谐振荡器.1212 555定时器构成的多谐振荡器.1213 石英晶体构成的多谐振荡器.1三、期考作品设计内容及制作步骤.131各部分电路的设计.1311秒脉冲电路.1312 放大整形电路.2313 门控电路.3四、期考作品调试过程分析.4 41 时基信号的调试.442放大整形电路的调试.543门控信号的调试.5五、期考作品设计制作总结.5六、期考作品提交及演示.5七、致谢词.6八、参考资料.7附录一：系统电路图附录二：电路元件清单一、 期考作品设计目标设计任务与要求： 测量频率范围从1Hz10KHz，并用数码管显示 能测量正弦信号和脉冲信号 测量灵敏度为1V 测量误差为1个数字 具有清零功能二、 期考作品设计方案论证与比较21 多谐振荡器 211 施密特触发器组成的多谐振荡器 利用施密特触发器组成的多谐振荡器：接通电源后，由于电容未被充电，电路输出高电平。此后，输出的高电平通过R对C充电，Uc上升，当Uc上升至U+时，电路输出变为低电平，电容C放电，Uc降至UT时，电路状态再次发生翻转，输出高电平。如此反复，形成振荡。212 555定时器构成的多谐振荡器 接通电源，电容C两端电压较低，VT截止，电路输出高电平，处于第一暂稳态。随着Ucc对C充电的进行，当Uc2/3Ucc时，VT导通，触发器置0，输出变为低电平，电路进入第二暂稳态。此时，C开始放电，Uc1/3Ucc时，触发器又被置1，VT截止，电路输出翻转为高电平，回到第一暂稳态。Ucc又开始对C充电，重复以上过程。 213 石英晶体构成的多谐振荡器 石英晶体具有频率特性好、品质因素高等优点，选频特性较好。为稳定输出信号频率，经常采用石英晶体多谐振荡器。两个非门构成自激电路让晶振不断产生电效应，不断产生振荡信号。反馈电阻能够减小非线性失真，加上两个非门工作于线性区。在多谐振荡器电路中，输出信号振荡频率的稳定性主要取决于电路达到转换电平的时间。由于转换电平受温度变化、外界人干扰、电容充放电速度等原因的影响，使电路振荡频率稳定性较差。所以这里选用了石英晶体构成的多谐振荡器。三、 期考作品设计内容及制作步骤 31各部分电路的设计311秒脉冲电路 为了获得频率稳定的时钟脉冲，以减小测量误差，本电路采用石英晶体振荡器。标准的时标信号可由4.069M的石英晶体振荡器进行分频获得，如图：所示。G1为非门4069，用于产生振荡，输出标准的脉冲信号。由于十进制计数器最高位的输出信号是输入信号的三分频，所以可以用十进制计数器4518组成三分频电路，最后获得的时标脉冲。使用三片4518可进得六级十分频，最后一位4518的Q3端输出的是1Hz的标准脉冲。当然不同4518Q3端可输出不同的时标信号。312 放大整形电路为了扩大测量信号的幅度范围，被测信号首先经过放大电路。如图所示，波形幅度放大的倍数由R3和R4确定，所以调节电位器R3可改变输出信号幅度的大小。放大后信号还要经过整形，这里使用40106施密特触发器进行整形。313 门控电路对于数字频率计门控信号即标准宽度的脉冲信号，这里选1秒宽脉冲信号，它使被测信号在1秒钟的时间里通过主控门送计数器进行计数，即得到被测信号的频率。1秒宽的正脉冲信号由1 Hz的秒脉冲信号经过双D触发器4013得到。4主门控主门控是一个由门控信号控制的闸门，门控信号为高电平期间，主控门打开，被测信号脉冲通过主控门；反之，主控门关闭，被测信号停止通过主控门。与非门4011作为主控门。5计数器和显示器计数器的作用是将主控门输出的被测脉冲进行累加计数并在数码管上显示出来。为了实现对110KHz的脉冲测量，需要用四位十进制数码显示，计数器采用四级十进制加法计数器，分别代表十进制数的个位、十位、百位和千位。具体电路由四片进制加减计数器/驱动集成电路40110实现，如下图所示。CPU为加法输入端，当有脉冲输入时，计数器作加法计数；CR为清零端，高电平有效。即当CR=1时，计数器清零，显示0；当CR=0时，计数器工作。CO为进位输出端，出现进位信号时为高电平。YaYg为译码器输出端。高电平有效，可直接驱动数码管显示数据。该电路如图所示。四、 期考作品调试过程分析 41 时基信号的调试用示波器观察石英晶体振荡器经CD4518分频输出的脉冲信号是否为标准的时基脉冲。42 放大整形电路的调试 将频率为100Hz、幅度为0.5V的一正弦信号输入到放大整形电路中，用示波器观察输出的波形是否为对应的方波。43 门控信号的调试 清零端接高电平清零，再接低电平，送一个脉冲W看Q2是否输出为1S宽的脉冲。 五、 期考作品设计制作总结经过这次期末作品考试不仅仅需要所学的知识,还要具备团队精神。在此过程中彼此相互信任、相互配合、分工合作。通过这次培训作品设计也更加巩固了之前所学的知识，这次作品考验的不仅仅是我们的理论知识和动手能力，更是对我们的心理素质和团队精神的一种考验，也让我们学会了在不断的尝试、付出、努力，总会有收获。不管最终结果是怎样的，而是我们在这过程中学到了什么才是最重要的。在此过程中必须懂得电路板的焊接也是非常重要的一门技术。对设计的完成与否起着很大的作用，在焊接电路时要十分提高注意力。每个焊点对电路都很重要，我们要细心和耐心,这次让我们学会了每个细节决定着成败.六、 期考作品提交及演示 作品调试电源电压为5V、12V，演示时需要注意电源正负两端是否接对详细说明作品的特性，如：电源电压多大、演示时有什么需要特别注意的地方等；详细说明作品的接线规则，如：需要接几根线、各条导线怎么接等等。七、致谢词首先感谢老师为我们提供了这次锻炼我们动手和动脑的机会，让我们在制作作品的同时，能同时提高我们的理论基础知识和实践动手能力。同时也老师给我们的技术支持以及为我们争取一个良好的制作空间，让我们顺利完成作品的制作。同时也感谢在制作过程中，给我们提供帮助的同学们，我们在此表示衷心的感谢。八、参考资料1 刘 勇.数字电路.电子工业出版社，20042 孙余凯，吴鸣山，项绮明.模拟电路基础与技能.电子工业出版社，20063 王法能，尹季昆. 单片机原理及应用. 科学出版社. 20064 王效华，张咏梅，单片机原理及应用。北京交通大学出版社。2007附录一：系统电路图附录二：电路元件清单序号元件名称元件规格型号数量备注1单片机AT89S5