计数式数字频率计课程设计.doc

电子技术基础课程设计（论文）题目： 计数式数字频率计院（系）：电气工程学院专业班级： 学 号： 学生姓名：* 指导教师： 教师职称： 起止时间：2008.12.292009.1.11课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院 教研室：电子信息工程学 号*学生姓名*专业班级*课程设计（论文）题目计数式数字频率计课程设计（论文）任务 设计参数：设计可控的计数器、寄存器、译码及显示驱动电路。设计系统顶层电路。进行功能仿真和时序仿真。对仿真结果进行分析，确认每个模块以及顶层模块的仿真结果达到了设计要求。设计要求：1 .分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。2 .确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。3 .设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。指导教师评语及成绩成绩： 指导教师签字： 年 月 日* 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文）目 录第1章 课程设计意义与要求11.1 课程设计意义11.2 课程设计的预备知识11.3 课程设计要求及其技术指标1第2章 课程设计内容12.1 数字显示频率计思路12.2数字显示频率计原理2第3章 数字显示频率计各组成电路设计分析33.1显示器，寄存器，译码器，计数器电路33.2时基电路，放大整形电路，逻辑控制电路43.3总体电路53.4使用的元器件53.5参考文献 6 第4章 课程设计自我结 .6 第1章 课程设计目的与要求1.1 课程设计意义数字显示频率计是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器.它的基本功能是测量正弦信号.方波信号,尖脉冲信号及其他各种单位时间内变化的物理量.讲述了数字频率计的工作原理以及其各个组成部分，记述了我在整个设计过程中对各个部分的设计思路、对各部分电路设计方案的选择、元器件的筛选、以及对它们的调试、对调试结果的分析，到最后得到比较满意的实验结果，并且达到设计要求。1.2 课程设计的预备知识熟悉数字频率计器的应用原理 。1.3 课程设计要求及其技术指标设计可控的计数器、寄存器、译码及显示驱动电路。设计系统顶层电路。进行功能仿真和时序仿真。对仿真结果进行分析，确认每个模块以及顶层模块的仿真结果达到了设计要求。设计要求：1 .分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。2 .确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。3 .设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。按课程设计指导书提供的课题，应根据下一节给出的基本需求独立完成几个方面的设计，标有“可选”的部分可根据设计时间的安排及工作量的大小适当选择。选用其他课题，可以组成设计小组，分模块进行。要求书写详细的设计说明书，对复杂的电路原理进行重点分析，应画出程序流程图。在设计中，画出每个电路的基本布局。认真完成设计任务。 第2章 课程设计内容2.1 数字显示频率计思路对于所设计的数字频率计由四部分组成：计数、寄存，译码、显示电路。这四部分电路的互相配合，通过各部分的作用来完成计数的功能。2.2数字显示频率计原理频率计的基本原理是用一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟，对比测量其他信号的频率。通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数，此时我们称闸门时间为1秒。闸门时间也可以大于或小于一秒。闸门时间越长，得到的频率值就越准确，但闸门时间越长则没测一次频率的间隔就越长。闸门时间越短，测的频率值刷新就越快，但测得的频率精度就受影响。本文。数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器，被测信号可以是正弦波，方波或其它周期性变化的信号。如配以适当的传感器，可以对多种物理量进行测试，比如机械振动的频率，转速，声音的频率以及产品的计件等等。因此，数字频率计是一种应用很广泛的仪器电子系统非常广泛的应用领域内，到处可见到处理离散信息的数字电路。数字电路制造工业的进步，使得系统设计人员能在更小的空间内实现更多的功能，从而提高系统可靠性和速度。集成电路的类型很多，从大的方面可以分为模拟电路和数字集成电路2大类。数字集成电路广泛用于计算机、控制与测量系统，以及其它电子设备中。一般说来，数字系统中运行的电信号，其大小往往并不改变，但在实践分布上却有着严格的要求，这是数字电路的一个特点。数字集成电路作为电子技术最重要的基础产品之一，已广泛地深入到各个应用领域由555 定时器,分级分频系统及门控制电路得到具有固定宽度T的方波脉冲做门控制信号,时间基准T称为闸门时间.宽度为T的方波脉冲控制闸门的一个输入端B.被测信号频率为fx,周期Tx.到闸门另一输入端A.当门控制电路的信号到来后,闸门开启,周期为Tx的信号脉冲和周期为T的门控制信号结束时过闸门,于输出端C 产生脉冲信号到计数器,计数器开始工作,直到门控信号结束,闸门关闭.单稳1的暂态送入锁存器的使能端,锁存器将计数结果锁存,计数器停止计数并被单稳2暂态清零. (简单地说就是:在时基电路脉冲的上升沿到来时闸门开启,计数器开始计数,在同一脉冲的下降沿到来时,闸门关闭,计数器停止计数.同时,锁存器产生一个锁存信号输送到锁存器的使能端将结果锁存,并把锁存结果输送到译码器来控制七段显示器,这样就可以得到被测信号的数字显示的频率.而在锁存信号的下降沿到来时逻辑控制电路产生一个清零信号将计数器清零,为下一次测量做准备,实现了可重复使用,避免两次测量结果相加使结果产生错误.) 若T=1s,计数器显示fx=N(T时间内的通过闸门信号脉冲个数) 若T=0.1s,通过闸门脉冲个数位N时,fx=10N,(闸门时间为0.1s时通过闸门的脉冲个数).也就是说,被测信号的频率计算公式是fx=N/T.由此可见,闸门时间决定量程,可以通过闸门时基选择开关,选择T大一些, 测量准确度就高一些,T小一些,则测量准确度就低.根据被测频率选择闸门时间来控制量程.被测信号频率通过计数锁存可直接从计数显示器上读出.因此,可得出数字频率计的原理框图如下: 译 码 显 示 器III锁 存 器 逻 辑 控 制 电 路 计数器VIVII闸门电路 放大电路 IIIIINIV 第3章 数字频率计器各组成电路设计分析31 显示器，计数器，锁存器，译码器如下:译码显示电路可由8段发光数码显示器BS201/202和输出高电平有效的译码器74LS48组成。74LS48的内部有升压电阻，因此可以直接与显示器相连接。为了使整数数值最前面的零不显示，将数码管显示器最高位的脉冲消隐输入 接地，并将高位的脉冲消隐输出。 74L4874L4874L4874L4874LS27374LS27374LS9074LS9074LS9074LS90显示器译码器锁存器计数器3.2：时基电路： 555集成定时器是模拟功能和数字逻辑功能相结合的一种双极型中规模集成器件。外加电阻、电容可以组成性能稳定而精确的多谐振荡器、单稳电路、施密特触发器等，应用十分广泛。 555定时器的外引线排列图和内部原理框图如图所示，它是由上、下两个电压比较器、三个5k电阻、一个RS触发器、一个放电三极管 T以及功率输出级组成。比较器 C1的反相输入端接到由三个5 k电阻组成的分压网络的2/3Vcc处（也称控制电压端），同相输入端为阀值电压输入端。比较器C2的同相输入端接到分压电阻网络的1/3Vcc处，反相输入端为触发电压输入端，用来启动电路。两个比较器的输出端控制RS触发器。RS触发器设置有复位端，当复位端处干低电平时，输出为低电平。控制电压端是比较器C1的基准电压端，通过外接元件或电压源可改变控制端的电压值，即可改变比较器C1、C2的参考电压。不用时可将它与地之间接一个O01F的电容，以防止干扰电压引入。555的电源电压范围是+4.5+18V，输出电流可达100200mA，555集成电路引脚排列图555时基电路图3.3 逻辑控制电路当脉冲从A1端输入可以产生锁存信号和清零信号，当手动开关按下时，计数器清零。其电路图如下：3.4总体电路74L4874L4874L4874L4874LS27374LS27374LS9074LS9074LS9074LS90显示器译码器锁存器计数器、35使用的元件l 元件名称l 规格及用途l 数量74LS90N时基电路474LS90D计数器474LS273N锁存器274LS47D译码器474LS121逻辑控制电路274LS00174LS084555定时器1蜂鸣器1七段显示器4电容2电容1uF 、 0.01uF各1个电阻10k2电阻500 、 3.3k 、430各1个三输入与门U16 、 AND313.6参考文献（1）安德宁 赵廷瑞 编注. 数字电路与逻辑设计实验技术 .北京邮电学院出版社（2）高吉祥 主编 电子技术基础实验与课程设计 电子工业出版社 2002.2（3）谢自美 主编 电子线路设计.实验.测试（第二版）华中科技大学出版社 2000.7（4）数字集成电路应用300例，黄继昌等主编。，人民邮电出版社（5）第二届全国大学生电子设计竞赛组委会编全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编（19941995）北京：北京理工大学出版社，1997（6）电子电路设计与实践，姚福安编著。山东科学技术出版社（7）电子技术基础（数字部分），康华光主编。第四版北京：高等教育出版社.（8）数字逻辑电路设计与实验，绳广基编著。上海交通大学出版社， 1989（9）中国集成电路大全TTL集成电路，中国集成电路大全编写委员会编。北京：国防工业出版社，1985（10）电子技术基础课程设计 ，粱宗善 。华中理工大学出版社 .1995.1（11）电子技术基础实验与课程设计，高吉祥主编。电子工业出版社 2002.2（12） 阎石.数字电子技术基础 高等教育出版社 2001.4(13) 卢结成.编电子电路实验及应用课题设计，中国科学技术大学出版社，2002年(14) 付家才. 电子实验与实践 高等教育出版社 2001.1第4章 课程设计自我总结在整个课程设计完后，总的感觉是：有收获。以前上课都是上一些最基本的东西而现在却可以将以前学的东西作出有实际价值的东西。在这个过程中，我的确学得到很多在书本上学不到的东西，如：如何利用现有的元件组装得到设计利用计算机来画图等等。但也遇到了不少的挫折，有时遇到了一个错误怎么找也找不到原