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课程设计（综合实验）报告（20142015年度第一学期）名称: 数字电路课程设计题目： 数字频率计院系： 电气与电子工程学院班级： 电气1210学号： 1121181028学生姓名：翟华阳指导教师： 李月乔设计周数： 1周成绩：日期：2015年 1月 22 日前言频率计又称为频率计数器，是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器。其最基本的工作原理为：当被测信号在特定时间段T内的周期个数为N时，则被测信号的频率f=N/T。 频率计主要由四个部分构成：时基（T）电路、输入电路、计数显示电路以及控制电路。在一个测量周期过程中，被测周期信号在输入电路中经过放大、整形、微分操作之后形成特定周期的窄脉冲，送到主门的一个输入端。主门的另外一个输入端为时基电路产生电路产生的闸门脉冲。在闸门脉冲开启主门的期间，特定周期的窄脉冲才能通过主门，从而进入计数器进行计数，计数器的显示电路则用来显示被测信号的频率值，内部控制电路则用来完成各种测量功能之间的切换并实现测量设置。在传统的电子测量仪器中，示波器在进行频率测量时测量精度较低，误差较大。频谱仪可以准确的测量频率并显示被测信号的频谱，但测量速度较慢，无法实时快速的跟踪捕捉到被测信号频率的变化。正是由于频率计能够快速准确的捕捉到被测信号频率的变化，因此，频率计拥有非常广泛的应用范围。在传统的生产制造企业中，频率计被广泛的应用在产线的生产测试中。频率计能够快速的捕捉到晶体振荡器输出频率的变化，用户通过使用频率计能够迅速的发现有故障的晶振产品，确保产品质量。在计量实验室中，频率计被用来对各种电子测量设备的本地振荡器进行校准。在无线通讯测试中，频率计既可以被用来对无线通讯基站的主时钟进行校准，还可以被用来对无线电台的跳频信号和频率调制信号进行分析。常用的频率测量方法有测频法、测周法、测周期/频率法、F/V与A/D法。本文阐述了用测频法构成的数字频率计。一、 设计任务与要求（1） 利用555定时器设计秒时间基准发生器。（2） 利用组合逻辑电路对输入信号进行放大整形。（3） 通过四个十进制计数/锁存7段译码驱动器CD40110计数并显示09999Hz信号的频率，并能通过增加CD40110对更高频率的信号进行计数显示。二、 设计方案与内容(1)秒时间基准发生器利用555定时器组成多谐振荡器。根据振荡频率公式f=1.443/（R1+2R2）C，取C=100uF。设高脉冲持续时间1s，低脉冲持续时间0.5s，解得R2=7.0k，R1=7.0 k,故可变电阻调到2 k处，构成基准发生器如下。（2）输入信号放大整形电路放大整形电路包括衰减器、跟随器、放大器和施密特触发器，他将正弦波输入信号V1整形成同频率方波V0。衰减器由分压器构成，测试信号首先通过衰减开关选择衰减倍率，幅值过大的被测信号经分压器分压，送入后级放大系统以免波形失真。由运算放大器构成的设计跟随器起阻抗变换的作用，使输入阻抗变大，由运算放大器构成的同相放大器的的放大倍数为（Rf=R1）/R1，改变R1的大小可以改变放大倍数。系统的整形电路由施密特触发器组成，整形后的方波送到后的方波到闸门以便计数。放大电路由3DG100和电阻电容组成，目的是将一定频率的周期信号进行放大。整形电路由555定时器构成施密特触发器，对放大器的输出信号进行整形，使之成为矩形脉冲信号。（4） 闸门电路闸门电路由与非门组成，该电路有两个输入端和一个输出端，输入端的一端接门控信号，另一端接整形后的被测方波信号。闸门是否开通受门控信号的控制，当门控信号为高电平是，闸门开启，而门控信号为低电平时，闸门关闭。显然，只有在闸门开启的时间内，被测信号才能通过闸门进入计数器，计数器计数时间就是闸门开启时间。可见，门控信号的宽度一定时，闸门的输出值正比于被测信号的频率，计数显示系统再把闸门的输出结果显示出来，就可以得到被测信号的频率。（5） 计数锁存显示电路计数锁存显示电路由计数器、锁存器和显示器组成。计数器由4片74LS90按十进制计数组成，四个芯片级联而组成10000进制的计数器，计数器是将计数器个位的Q4与十位的CPA相连，十位的与百位的相连，百位的与千位的相连，千位的与万位的相连，如此组成进位，然后将在计数清零时将计数结果送入锁存器，从而可以读出稳定的读数。锁存器的作用是将计数器在1s结束时所得的数进行锁存，使显示器上能稳定的显示此时计数器的值，1s结束时，逻辑控制电路发出锁存信号，使计数器数值不再改变。采用74LS273进行锁存操作。从锁存器出来的信号是计数器计数器计数后被锁存在锁存器中的信号，是二进制的数，在显示器上不能直接显示，需要译码器将二进制的数译码成为十进制的数，然后才能在显示器上读出频率。采用74LS48四线7段译码器进行译码。 74LS90功能表 74LS273功能表 74LS48功能表三、 整体电路四、 总结和感悟1. 本次课程设计由于没有找到合适的模板，只能自己设计，虽然费了不少心思但还是没做出来，只好把自己做的部分列了出来。2. 遇到的最大的问题是控制电路找不到合适的器件，指导书里介绍的CD4017找不到，网上搜了很多可以用作控制电路的器件如74LS221、74LS123但multisim12里都没有，所以没法产生锁存清零信号，最终没有完成。3. 设计的另一个难点是各个集成电路的连接问题，很多元件由于没有学习过，各个端口的用法在网上搜的和multisim12的标示有所不同，给我造成很大困扰，最后综合各种结果找出各端口的连接方法。4. 通过这次实验使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。5. 通过这次课设我发现我还有很多不足，数电课学的不求甚