数字频率计毕业设计论文N.doc

本文档系作者精心整理编辑，实用价值高。本文档系作者精心整理编辑，如有需要，可查看作者文库其他文档。数字频率计 作者：作者：XIAO 沈沈摘要摘要在数字电路中，数字频率计属于时序电路，它主要由具有记忆功能的触发器构成。在计算机及各种数字仪表中，都得到了广泛的应用。在 CMOS 电路系列产品中，数字频率计是用量最大、品种很多的产品，是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此，频率的测量就显得更为重要。本课题主要选择以集成芯片作为核心器件，设计了一个简易数字频率计，以触发器和计数器为核心，由信号输入、隔直，触发、计数、数据处理和数据显示等功能模块组成。放大整型电路：对被测信号进行预处理；闸门电路：由 NE556 构成一个秒信号，攫取单位时间内进入计数器的脉冲个数；时基信号：产生一个秒信号；计数器译码电路：计数译码集成在一块芯片上，计单位时间内脉冲个数，把十进制计数器计数结果译成 BCD 码；显示：把 BCD 码译码在数码管显示出来。设计中采用了模块化设计方法，采用适当的放大和整形，提高了测量频率的范围。关键词：关键词：频率，集成电路，译码电路，计数电路，双稳态触发器目目 录录本文档系作者精心整理编辑，实用价值高。本文档系作者精心整理编辑，如有需要，可查看作者文库其他文档。摘要摘要 .I I1 1 绪论绪论 .1 11.1 数字频率计的发展现状及研究概况.11.2 本课题研究背景及主要研究意义.11.3 本课题主要研究内容.21.4 本章小结：.22 2 数字频率计的设计数字频率计的设计 .3 32.1 主要技术要求：.32.2 方案论证.32.3 电路设计.42.3.1 电路工作原理简述.42.3.2 部分芯片功能介绍.6 CD4026 简介 .6 NE556 简介 .1 CD4007 简介 .2 MC4583B 简介 .3 七段 LED 显示器件.42.3.3 单元电路结构设计.5 电源电路设计.5 时基信号产生电路的设计.6 信号处理电路设计.7 显示电路的设计.9 脉冲整宽电路的设计.92.4 本章小结：.103 3 电路调试电路调试 .12123.1 单元电路调试.123.2 系统连调.124 4 结论结论 .1414致谢致谢 .1515本文档系作者精心整理编辑，实用价值高。本文档系作者精心整理编辑，如有需要，可查看作者文库其他文档。参考文献参考文献 .1616附录附录 .17171 1 绪论绪论1.11.1 数字频率计的发展现状及研究概况数字频率计的发展现状及研究概况随着电子技术的飞速发展，各类分立电子元件及其所构成的相关功能单元，已逐步被功能更强大、性能更稳定、使用更方便的集成芯片所取代。由集成芯片和一些外围电路构成的各种自动控制、自动测量、自动显示电路遍及各种电子产品和设备。数字系统和数字设备已广泛应用于各个领域，更新换代速度可谓日新月异。在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。供消费用的微波炉和电视、先进的工业控制系统、空间通讯系统、交通控制雷达系统、医院急救系统等在设计过程中无一不用到数字技术。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。数字频率计是现代通信测量设备系统中不可缺少的测量仪器，不但要求电路产生频率准确的和稳定度高的信号，而且能方便的改变频率。数字频率计主要实现方法有直接式、锁相式、直接数字式和混合式四种。直接式的优点是速度快、相位噪声低，但结构复杂、杂散多，一般只应用在地面雷达中。锁相式的优点是相位同步的自动控制，制作频率高，功耗低，容易实现系列化、小型化、模块化和工程化。直接数字式的优点是电路稳定、精度高、容易实现系列化、小型化、模块化和工程化。随着单片锁相式数字频率计的发展，锁相式和数字式容易实现系列化、小型化、模块化和工程化，性能也越来越好，已逐步成为两种最为典型，用处最为广泛的数字频率计。1.21.2 本课题研究背景及主要研究意义本课题研究背景及主要研究意义数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此，频率的测量就显得更为重要。在数字电路中，频率计属于时序电路，它主要由具有记忆功能的触发本文档系作者精心整理编辑，实用价值高。本文档系作者精心整理编辑，如有需要，可查看作者文库其他文档。器构成。在计算机及各种数字仪表中，都得到了广泛的应用。在 CMOS 电路系列产品中，频率计是用量最大、品种很多的产品。本课题采用的是直接数字式的频率计，设计原理简单，是全硬件电路实现，电路稳定、精度高，大大的缩短了生产周期。1.31.3 本课题主要研究内容本课题主要研究内容本课题采用数字电路来制作一个 1HZ1MHZ 的数字频率计，并将所需得到的频率通过数码管显示出来。 数字频率计主要由四部分组成：时基电路、闸门电路、逻辑控制电路以及可控制的计数、译码、显示电路。原理框图如图 1-1： 放大整形闸门通道计数/译码驱动LED 数码管时基信号输入信号图 1-1 原理框图放大整型电路：对被测信号进行预处理； 闸门电路：由 556 构成一个秒信号，攫取单位时间内进入计数器的脉冲个数； 时基信号：产生一个秒信号； 计数/译吗电路：计数/译码集成在一块芯片上，计单位时间内脉冲个数，把十进制计数器计数结果译成 BCD 码；显示：把 BCD 码译码在数码管显示出来。本文档系作者精心整理编辑，实用价值高。本文档系作者精心整理编辑，如有需要，可查看作者文库其他文档。1.41.4 本章小结：本章小结：本章主要简述了数字频率计的发展、研究背景和本课题研究的主要内容。2 2 数字频率计的设计数字频率计的设计本课题研究的是数字频率计的设计，用集成芯片对它进行设计，主要的部件有双稳态触发器 MC4583B、计数/译码芯片 CD4026 ，双级型时基器 NE556、双互补对称反相器 CD4007 、集成稳压器 7805、六位数码管和一些电容、电阻等组成。2.12.1 主要技术要求：主要技术要求：（1）频率测量范围：1Hz10kHz，10kHz100kHz，100kHz1MHz；（2）频率准确度：x/x210-3；（3）被测信号幅度：Vxm（0.25）V；在误差允许范围内测量出信号的频率。2.22.2 方案论证方案论证（1） 方案一软硬件相结合的实现法，主要的部件有 AT89C51 单片机芯片、74HC164 驱动数码显示寄存器芯片、74LS48 位选芯片，放大电路，计数电路，LED 数码管和一些电容、电阻等组成，原理框图如图 1-2：图 1-2 原理框图该方案可以测量多个通带的信号，通过同步门和功能切换部分电路对电路进行分时复用。用两个计数器实现时间计数和事件计数分开。在有必要的显示其他通道的测量结果的时候另一个通道的数据会被存在单片机里。并可以通过键盘进行相应的设置。本文档系作者精心整理编辑，实用价值高。本文档系作者精心整理编辑，如有需要，可查看作者文库其他文档。（2） 方案二纯硬件实现法，主要的部件有双稳态触发器 MC4583B 、计数/译码芯片 CD4026 ，双级型双时基器 NE556、双互补对称反相器 CD4007 、集成稳压器 7805、六位数码管和一些电容、电阻等组成，原理框图如图 1-3：放大整形闸门通道计数/译码驱动LED 数码管时基信号输入信号fs图 1-3 原理框图该方案如图 1-3，通过对输入信号隔直、放大、整形处理后输出适合计数器输入信号的要求，即满足 TTL 电平输入要求。通闸门信号产生电路输出信号来控制计数器的开始、停止、清零。最后通过六位共阴极数码管对计数器所计得的脉冲个数显示出来。（3）方案比较：总之，方案一功能可以做到比较强大，软特性较好。原理简单，但是具体电路在实现时比较繁琐，而且实现的高精度测量则对软件的编写要求比较高。还有就是要用单片机来实现对 1MHz 的测量很难。因为通常情况下单片机的时钟频率为 12MHz 以下，则机器周期至少为 1us，如果对 1MHz（T=1us）的信号进行测量，必须在输入单片机之前要加分频电路。这样增加了电路的复杂性，同时还降性价比。而方案二最大的特点就是全硬件电路实现，则电路稳定、精度高、没有烦琐的软件调试过程，大大的缩短了生产周期。本设计要求的频率准确度是 x/x210-3，用纯硬件能够很好的满本文档系作者精心整理编辑，实用价值高。本文档系作者精心整理编辑，如有需要，可查看作者文库其他文档。足设计的要求。所以本设计采用第二种方案。2.32.3 电路设计电路设计.1 电路工作原理简述电路工作原理简述该数字频率计的电路图如图 2-1，上电时，由于根据设计要求，输入信号的幅度是0.2V5V，而计数器的输入信号的条件是 TTL 电平，所以在输入计数器之前必须对输入信号进行幅度调整，待测信号 fs经过隔直电容 C1后进入下一级放大电路，在经过放大三极管 Q1后使输入信号达到 CMOS 电路可以检测出高电平的幅度。设计中 Q1工进行本文档系作者精心整理编辑，实用价值高。本文档系作者精心整理编辑，如有需要，可查看作者文库其他文档。123567891011121315164026CLCLINDEIOU TVS SRESVD DabcdefgU2710124007avssJ JKU91256714556ADHTHVDDVDDOU TTRVS SU8891213556BTROU TOU TTHDHU812345678910a abcdefgccccdpDS2C11uFC21uFC4100nFC710nFC81nFC101nFC347uFC52.2uFC610uFC91uFQR18.2MR2100KR3470KR510KR610KR710KR83.3MR9100KTR50KINputGND1237805U129VGND+9V0V+5V1354007BEAH14VD DU9+9V45678915164583AoutVSSAinAnegAposAcomVD DBinU1123567891011121315164026CLCLINDEIOU TVS SRESVD DabcdefgU3123567891011121315164026CLCLINDEIOU TVS SRESVD DabcdefgU4123567891011121315164026CLCLINDEIOU TVS SRESVD DabcdefgU5123567891011121315164026CLCLINDEIOU TVS SRESVD DabcdefgU6123567891011121315164026CLCLINDEIOU TVS SRESVD DabcdefgU712345678910a abcdefgccccdpDS312345678910a abcdefgccccdpDS412345678910a abcdefgccccdpDS512345678910a abcdefgccccdpDS612345678910a abcdefgccccdpDS1+5V+9V+5V如图 2-1 数字频率计的整机图幅度调整，待测信号 fs经过隔直电容 C1后进入下一级放大电路，在经过放大三极管 Q1后使输入信号达到 CMOS 电路可以检测出高电平的幅度。设计中 Q1工作在饱和状态，相本文档系作者精心整理编辑，实用价值高。本文档系作者精心整理编辑，如有需要，可查看作者文库其他文档。当于一个开关，只要信号的高电平输入则 Q1导通，集电极极被钳位为低电平（约0.3V） ，当输入为 0V 时，Q1截止，集电极被拉为 VCC 电压（约 4.8V） 。下一极为冲息电路，由 MC4583B 构成，冲息电路的作用是为了提高精度，特别是输入信号的频率比较低的时候精度可以大大的得到提高，如果没有经过冲息电路将出现如图 2-2 中图 1 的情况，既闸门信号同时跨在两个高电平信号之间时，将造成计数多一的情况，如果加了冲息电路后，使得待测信号的高电平的脉宽被整窄了，这样出现闸门信号同时跨在两个高电平信号之间的机率大大减少，从而精度得到提高。时基信号产生电路被测信号 fs由整形电路进入，整形后形成方波，送入闸门，待测脉冲送到闸门后再送入计数器，连接到七段数码管上进行显示。图 2-2 脉宽整窄图2.3.2 部分芯片功能介绍部分芯片功能介绍 CD4026CD4026 简介简介CD4026 是计数/译码驱动芯片，由 CMOS 构成，内部有一个十进制计数器和七段译码器组成，其引脚说明如表一：表一：CD4026 引脚说明引脚名称1时钟10, 12, 13, 9,11, 6, 7七段译码显示输出2闸门信号15复位端3显示控制端5溢出端4显示输出控制端8地16电源主要特性：主要特性：本文档系作者精心整理编辑，实用价值高。本文档系作者精心整理编辑，如有需要，可查看作者文库其他文档。一般工作条件：电源电压范围Vdd：3V20V输入电压范围：0VVdd工作温度：-55C125C极限值：电源电压Vdd：-0.5V22V 输入电压：-0.5V Vdd+0.5V 输入电流：10mA NE556NE556 简介简介NE556 是双级型双时基器，它并不是一种通用型的集成芯片，在它内部集成了两片NE555，它可以组成上百种实用的电路，可谓变化无穷，故深受人们的欢迎。NE 556 时基电路具有以下几个特点：556 时基电路，是一种将模拟电路和数字电路巧妙结合在一起的电路；556 时基电路可以采用 4.515V 的单独电源，也可以和其它的运算放大器和 TTL 电路共用电源；一个单独的 556 时基电路，可以提供近 15 分钟的较准确的定时时间；556 时基电路具有一定的输出功率，最大输出电流达 200mA，可直接驱动继电器、小电动机、指示灯及喇叭等负载。因此，556 时基电路可用作：脉冲发生器、方波发生器、单稳态多谐振荡器、双稳态多谐振荡器、自由振荡器、内振荡器、定时电路、延时电路、脉冲调制电路、仪器仪表的各种控制电路及民用电子产品、电子琴、电子玩具等。在该课题中 NE556 主要是用于产生一个秒闸值信号。提供给 CD4026 计数器启动信号。它是一个双级型双时基电路，由一个高精度的振荡器产生时间信号，时间信号由外围的电阻和电容控制。主要特性：电源电压 VCC：4.5V16V电流 ICC：当 VCC=5V 时ICC=10mA，当 VCC=15V 时 ICC=24 mA其引脚图如图 2-3：本文档系作者精心整理编辑，实用价值高。本文档系作者精心整理编辑，如有需要，可查看作者文库其他文档。 图 2-3 NE556 引脚图 CD4007CD4007 简介简介CD4007 是双互补对称反相器，由 3 个 n 沟道和 3 个 p 沟道增强型 MOS 晶体管构成，通过改变晶体管各单元的连接，可广泛用作反相器，波形整形电路，与非（或非）门，线性放大器，时钟门，传输门和高扇出缓冲器等电路。CMOS 倒相器如下图所示，PMOS 作负载管，开启电压为Vth。NMOS作输入管，开启电压为 Vth。两个栅极 G 并联作输入端，两个漏极 D 串连作输出端。两个衬底都和源极S 接在一起，PMOS管源极接电源 VDD，NMOS管源极接地。电源电压大于两管开启电压绝对值之和，VDD|VthP|+VthN，输入是 0,输出是 1,实现倒相关系，PMOS管，启为负，0 导 1截止。NMOS管，启为正，0 止 1 导通。它有以下几个特点：a、低功耗 b、抗干扰能力较强 c、电源利用率高 d、输入阻抗高，带负载能力强。其引脚图如图 2-4： 图2-4 CD4007引脚图表二：CD4007引脚说明A互补对栅极G互补对 P 管源极B互补对 P 管漏极H互补对 N 管源极C互补对 N 管漏极I反相器输入端D互补对栅极J反相器 P 管源极E互补对 P 管漏极K反相器 N 管源极F互补对 N 管漏极Y反相器输出端主要特性：主要特性：本文档系作者精心整理编辑，实用价值高。本文档系作者精心整理编辑，如有需要，可查看作者文库其他文档。一般工作条件：电源电压范围Vdd：3V15V输入电压范围：2V Vdd极限值： 电源电压：-0.5V18V输入电压：-0.5V Vdd+0.5V 输入电流：10mA MC4583BMC4583B 简介简介MC4583B 是双施密特触发器，施密特触发器，与其说是“触发器”，不如说是具有滞后特性的数字传输门。其特点有二：（1） 输入电平的阈值电压由低到高为 Vth+，由高到低为 Vth- ，且 Vth+Vth- ，输出的变化滞后于输入，形成回环。我们将 称 Vth+为正向阈值电压， 称 Vth-为负向阈值电压，二者的差值称为回差。（2）与前面所举的双稳态触发器和单稳态触发器不同，施密特触发器属于“电平触发”型电路，不依赖于边沿陡峭的脉冲。图 2-5 是施密特发器的电压传输特性，图 a 是反相传输特性，图 b 是同相传输特性。设输入信号为三角波之特性对应的输出波形。图 2-5 施密特触发器的回环特性MC4583B 是一个由 n 沟道和 3 个 p 沟道增强型 MOS 晶体管构成。主要特性：主要特性：一般工作条件：电源电压范围Vdd：3V18V 在所有的输入脚都有二极管保护 能够驱动两个底功率TTL负载在给定的温度范围内本文档系作者精心整理编辑，实用价值高。本文档系作者精心整理编辑，如有需要，可查看作者文库其他文档。极限值：电源电压：-0.5V18V 输入电压：-0.5V Vdd+0.5V 输入电流：10mA功耗：500 mW 表三：CD4583真值表：Z表示高阻抗输出InputOutputABAoutBout0000z0z0001010100100z1z1011011011001z0z1101100111101z1z011110100图2-6 MC4583B引脚图 七段七段 LEDLED 显示器件显示器件通过发光二极管芯片的适当连接构成 8 字形，在使用时使某些笔段上发光二极管发光即可显示 09 数字。LED 七段码显示器，又称 LED 数码管，它有共阴和共阳两种连接方式如图 2-7 所示：本文档系作者精心整理编辑，实用价值高。本文档系作者精心整理编辑，如有需要，可查看作者文库其他文档。共阴：以阴极为公共极，接低电平，当阳极笔上加上高电平时该笔段发光；共阳：以阳极为公共极，接高电平，当阴极笔上加上底电平时该笔段发光；共阴 LED 数码管的驱动电路应是高电平输出，共阳 LED 数码管的驱动电路应是底电平输出。数码管使用共阳连接，要显示的位送入高电平，其要求显示的段为低电平，即可实现显示。 图2-7 共阴和共阳两种连接方式2.3.3 单元电路结构设计单元电路结构设计 电源电路设计电源电路设计集成稳压器具有体积小、性能稳定、价格便宜等优点，特别是集成三端稳压器，只有输入端、输出端和公共端三个引脚，因此使用方便，目前已基本上取代了分立元件的稳压电路。三端稳压器的选择依据是输出电压、负载电流、电压调整率、输出电阻等性能指标。国产三端固定输出集成稳压器的通用产品有CW7800系列（正电源）和CW7900系列（负电源） 。根据上面讲述集成三端稳压器的优点，本课题电源部分设计采用三端固定输出集成稳压电源，对于78系列的集成稳压器，为了使它正常工作，输入电压比输出电压至少要大2.5V到3V，由于4026采用9V供电形式，为简化电路固采用7805稳压5V，给后续电路提供电源。输入端电容C3用以抵消输入端较长接线的电感效应，以防止自激振荡，还可以抑制电源的高频脉冲干扰，一般取47uF。输出端电容C4、C5用以改善负载的瞬态响应，消除电路高频噪声，同时也具有消振作用，一般取C4为100nF、C5为2.2uF,如果本文档系作者精心整理编辑，实用价值高。本文档系作者精心整理编辑，如有需要，可查看作者文库其他文档。在7805的输入输出端加入二极管V，用来防止在输入端短路时输出电容C5所存储电荷通过稳压器放电而损坏器件。电路图如图2-8：本文档系作者精心整理编辑，实用价值高。本文档系作者精心整理编辑，如有需要，可查看作者文库其他文档。C4100nFC347uFC52.2uF1237805U129VGND+9V0V+5V 图2-8 电源电路设计 时基信号产生电路的设计时基信号产生电路的设计如图 2-9 本单元电路由双定时器 NE556 及外围定时电阻电路构成。NE556 它是一个双级型双时基电路，由一个高精度的振荡器产生时间信号，时间信号由外围的电阻和电容控制。通过定时器产生一个时基信号来控制闸门的开启和关闭。将单位时间的脉冲截取出来。供 CD4026 计数器进行计数，实现周期到频率的转换。定时时间的计算公式为：其中 R4R3+TR 要获得 T=2S 的信号，取 C2=1uF ，则 R4=500K 为了调试校准需要串入可调变阻器 TR，通过它来调节定时时间，所以取R3=470K，TR=50K。C21uFR3470KR510KR610KTR50K+5VOUT1256714556ADHTHVD DVD DOU TTRVSSU8图2-9 时基信号产生电路本文档系作者精心整理编辑，实用价值高。本文档系作者精心整理编辑，如有需要，可查看作者文库其他文档。 信号处理电路设计信号处理电路设计在该设计中，输入信号的幅度为 0.2V5V，幅度小于 3.6V 的信号让 COMS 电路无法识别出高低电平，所以要对其进行相应的信号处理。本电路利用三极管的开关特性来实现。晶体管交替工作于截止区与饱和区，作为开关元件使用。传输特性是指电路的输出电压与输入电压的函数关系，传输特性曲线大体上分为三个区域：截止区、放大区和饱和区。由三极管的输入特性可知，当三极管输入信号 I为低电平时 UBEUon三极管工作在截止状态；而三极管输入信号 I为高电平时 UBEUon三极管工作在深度饱和状态；则三极管的 CE 间就相当于一个受 I控制的开关。三极管截止是相当于开关断开，在开关电路的输出端给出高电平；三极管饱和导通时相当于开关接通，在开关电路的输出端给出低电平。当输入电压 I=0 时，有 VBE=0，IB=0，三极管截止，输出高电平O=V。如图 2-10 是三极管开关电路，当输入电压 I继续升高，使 RC上的压降接近电源电压 VCC时，三极管的压降接近为零，三极管深度饱和状态，开关电路处于导通状态，输出为低电平 O=OL=0。图2-10 三极管开关电路 由于被测信号的可能存在直流成份和电压幅度大小不一的情况。所以对信号进行测量计数前应该进行相应的处理。信号从输入通道进入电容C1，C1=1uF信号中的直流部分都不能通过，起到隔直作用。这样只有交变信号可以进入电路进行后续处理。而Q1用到三极管的开关特性。当有信号进入时Q1导通，集电极电压被拉到地。当Q1不导通的时候集电极电压大概5V左右。在本课题中，由MC4583B构成的冲息电路，作用是为了提高精度，特别是输入信号的频率比较低的时候精度可以大大的得到提高，如果没本文档系作者精心整理编辑，实用价值高。本文档系作者精心整理编辑，如有需要，可查看作者文库其他文档。C11uFQR18.2MR2100KINputGND45678915164583AoutVSSAinAnegAposAcomVD DBinU1+5V+9V1HZ -1M HZbc图2-11 信号处理电路有经过冲息电路将出现如图2-12中图1的情况，既闸门信号同时跨在两个高电平信号之间时，将造成计数多一的情况，如果加了冲息电路后，如图2-12中图2使得待测信号的高电平的脉宽被整窄了，这样出现闸门信号同时跨在两个高电平信号之间的机率大大减少，从而精度得到提高。图2-12 脉宽整窄图本文档系作者精心整理编辑，实用价值高。本文档系作者精心整理编辑，如有需要，可查看作者文库其他文档。 显示电路的设计显示电路的设计被放大整形后信号进入CD4026，由CMOS管构成的十进制计时器对进来的脉冲信号进行计数，当计满十个脉冲后，溢出信号让5脚输出一个脉冲进行进位处理。在计数器计满之后，显示控制端会获得一个控制信号，使各显示器从缓存区获得前一秒的计数值，并通过译码器进行译码显示，如图2-13：123567891011121315164026CLCLINDEIOUTVSSRESVDDabcdefgU212345678910a abcdefgccccdpDS2123567891011121315164026CLCLINDEIOUTVSSRESVDDabcdefgU312345678910a abcdefgccccdpDS1+9VINCO、图2-13 显示电路 脉冲整宽电路的设计脉冲整宽电路的设计为了把计数器内数值清掉，就需要有一个清零信号，而且必须从原有的秒信号中取出一个窄脉宽信号用做计数器清零信号，这时必须在556的9脚输出的秒信号加入脉冲整宽电路，如图2-15。其工作原理如图2-14：当输入U1=VDD时，UA=VDD，电容C10上的电压为0V，输出UO为低电平UOL。这时电路处于稳定状态。当输入U1由VDD负跃到低电平0时，由于在跃变瞬间电容两端的电压不能突变，UA产生同样的负跃变，使UAUT-，输出UO由低电平UOL正跃到VDD，随即VDD 经R对C充电，电路进入暂稳态。随着C的充电，UA也随之升高。当UA上升到大于UT+时，电路状态又发生翻转，输出UO由高电平VDD负跃到低电平UOL。电路返回到初始的稳定状态。本文档系作者精心整理编辑，实用价值高。本文档系作者精心整理编辑，如有需要，可查看作者文库其他文档。图2-14 脉冲整宽原理891213556BTROU TOU TTHDHU8C101nFC91uFR9100K1354007BEAH14VD DU9+5VOUT图2-15 脉冲整宽电路2.42.4 本章小结：本章小结：本章主要介绍了数字频率计的工作原理，部分芯片的介绍和单元电路的设计，其中由 556 及外围电路构成的具有固定宽度 T=1S 的方波脉冲做门控信号（556 的第 5 脚输出） ，556 的第 9 脚输出的是显示控制信号，4007 及外围电路构成的由 4007 的第 12 脚输出的脉冲波为闸门信号（计数控制开始信号） ，4007 的第 1、5 脚输出的脉冲波为清零信号。当门控信号到来后，闸门开启，频率为 fs的信号脉冲和周期为 T 的门控制信号结束时过闸门，于 4007 第 12 脚产生脉冲信号到计数器，计数器开始工作，直到门本文档系作者精心整理编辑，实用价值高。本文档系作者精心整理编辑，如有需要，可查看作者文库其他文档。控信号结束，闸门关闭。计数器停止计数并被 CD4007 第 1、5 脚输出的清零信号暂态清零。 (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，由 556 的第 9 脚输出的是显示控制信号控制数值输送到七段显示器进行显示，这样就可以得到被测信号的数字显示的频率。而在 CD4007 第 1、5 脚输出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。3 3 电路调试电路调试 设计进行到电路调试阶段，对制作好的 PCB 板，按照装配图进行器件装配，装配好之后按照设计参数分别对各部分电路进行调试。打开电源之前，先按照系统原理图检查制作好的电路板的通断情况，并取下 PCB板上的集成块，然后接通电源，用万用表检查板上的各点的电源电压值，完好之后再关掉电源，插上集成块。3.13.1 单元电路调试单元电路调试上电后，用双踪示波器观察三极管的集电极波形，若无信号输入，则为高电平若有信号输入，则为脉冲信号。改变示波器的扫描速率旋钮，用双踪示波器观察时基电路中 NE556 的第 5 脚输出波形，如图 3-1 波形图所示的波形 1（秒脉冲信号） ，其中t1=t2=1s ，否则重新调节时基电路中 TR 的值，使其满足要求。然后改变示波器的扫描速率旋钮，观察脉冲整宽电路中 CD4007 的第 12 脚、第 1、5 脚的波形和 NE556 的第 9脚输出波形，有如图 3-1 波形图所示的波形 2（开始计数脉冲） ，波形 3（显示控制脉冲） ，波形 4（清零脉冲） 。若不正确，应检查电路是否接错、虚接。改正后再观察。NE556的5脚CD4007、12、CD4007、1、5、NE556、9、1、2、3、4t1t2 如图 3-1 波形图将六片计数/译码芯片 CD4026 的第 8 脚全部接低电平，第 16 脚全部接高电平，在本文档系作者精心整理编辑，实用价值高。本文档系作者精心整理编辑，如有需要，可查看作者文库其他文档。第 1 脚接时钟脉冲信号，检查六位显示器的工作是否正常。3.23.2 系统连调系统连调在信号输入端加入的正弦信号，用示波器观察放大、整形电路的输出波形（应为与被测信号同频率的脉冲波） ，读出显示器上的读数。从表四中可以看出在电压小于 0.4V 时，由于放大电路无法正常工作，频率测量部出来。测量的频率基本上都在误差范围内，即在 0.2%2%内。表四：频率测量序号电压（V）实际频率值（HZ）测量频率值（HZ）10.1100020.2100030.3500040.450049250.51000989622000198772300030758240004011921000010029102150001497311218000180361225000005000231358000007999891459500009500791551000000999869本文档系作者精心整理编辑，实用价值高。本文档系作者精心整理编辑，如有需要，可查看作者文库其他文档。4 4 结论结论为了更好的验证电子技术专业毕业生在校学习对知识的掌握情况，以及学校对即将进入社会工作的毕业生做一个综合测评，本学期末我们积极配合学校做了此次毕业设计。本课题采用纯数字电路，根据设计中要实现的功能，在专业指导的老师精心教导下，经过自己认真地分析、实践，确立方案，书写文档，设计出硬件电路，在设计过程中翻阅了大量资料，通过对所得的各种资料的综合分析，提炼出自己需要的信息，从而提高自己的分析能力；通过对主要技术指标的分析，认真体会了设计时的各项技术政策；通过对调试时出现的各种问题的分析与解决，锻炼了独立分析，进行工程设计的能力；通过对电路设计中的某些问题的较为深入的探索，培养了自己的科研工作能；通过设计论文的书写，进一步锻炼了绘图技巧，文字表达能力和对工作的认真态度。当然，在设计中遇到了一些实际困难，通过本人及同组同学多次查找参考资料，尤其是通过指导老师的悉心讲解，终于豁然开朗；通过这次设计不仅巩固了本专业的知识，加深了对模电、数电设计知识的理解，为本人在校期间所学专业知识做了一个系统的把握。在学习到知识的同时也让我们认识到合作、互助的重要性。使我们认识到掌握好本专业相关的知识对今后的发展很重要，学习了一些更新，更适应需要的能力，使书本知识能够运用到实际操作中，也体会到了社会实践也是非常重要的，既要好好掌握课本知识，也要能灵活的把知识真正运用到实践中也是很重要的，这样更能适应将来社会对我们的需要，而与人合作，调节关系融洽并合力完成任务也是当今社会的需要。数字频率计是一种基本的测量仪器，在现代生活中越来越常见，使用越来越多，它被广泛应用与航天、电子、测控等领域。本设计是采用集成芯片对它进行设计，主要的部件有双稳态触发器 MC4583B、计数/译码芯片 CD4026 ，双级型时基器 NE556、双互补对称反相器 CD4007 、集成稳压器 7805、六位数码管和一些电容、电阻等组成。测量频率的误差在 0.2%2%内。由于本人水平有限，该数字频率计并不完善，比如说在 1KHZ 以下，频率测量的精度不能满足要求，幅度小于 0.4V 测量可能没有办法实现。