数字频率计课程设计

辽宁理工大学电子技术课程设计课程设计任务书一、设计主题数字频率计的设计二、设计工作频率计也称为频率计，是测量所测量信号频率的特殊电子测量仪器。最基本的工作原理是，如果在特定时段T测试的信号的周期数为N，则测试的信号的频率f=N/T。使用中小型数字集成电路和半导体显示设备，实现以下技术指标：频率测量范围：10至9999 Hz输入电压幅度：300mv至3v输入信号波形：随机周期信号显示位数：4个字符电源：220V50Hz三、设计计划电子技术课程设计共计1周：1日：审议选题的信息，确定设计方案；第2天：电路原理设计、元件和参数选择；3 4天：电路模拟，绘制电路电路图；第5天：建立收尾设计指南。四、设计要求1.说明系统工作原理；绘制系统回路原理图。模拟所有或部分电路，其设计符合设计工作需求。4.创建设计文档。教师指导：时间：年月日目录0概述11计划演示22原理和技术指标33单元电路设计和参数计算53.1基于时间的电路53.2放大成型电路63.3逻辑控制电路63.4计数器73.5锁定装置83.6解码电路94模拟115设计摘要125.1完成设计任务125.2问题和改进125.3经验126参考文献13摘要信息数字频率计是显示用小数测量的信号的频率的数字测量仪。它的基本功能是测量正弦信号、方波信号和其他各种单位时间内变化的物理量。在模拟、数字电路设计、安装、调试期间，经常使用数字频率计，因为测量速度快、直观。在频率测量中直接测量的数字频率计主要由基于时间(t)的电路、输入电路、计数显示电路和控制电路四部分组成。在一个测量周期中，测量周期信号在输入电路中放大、整形、差分操作后形成方波信号，添加到环境和碑文的其他输入部分。此和碑文起到主阀的作用，将阀控制信号与非闸第二个人输入一起添加，如果控制信号低，则阀关闭，信号不进入计数器。如果控制信号为高频率，则阀门将成型的信号打开计数器，如果阀门控制信号为1s，则在阀门时间1s内，计数器获得的脉冲数n是正在测量的信号的频率。在典型的电子测量仪器中，示波器执行频率测量时，测量精度低，误差大。频谱分析器可以显示准确测量频率和测量的信号的频谱，但是测量速度慢，无法实时、快速地跟踪测量的信号频率的变化。频率计有很广泛的应用领域，因为频率计可以快速准确地捕获测量的信号频率的变化。本课程的子设计基于TTL系列芯片的简单数字频率计，并基于数字频率计应用程序学习的数字电路和模拟电路的知识进行设计。在设计过程中，所有回路仿真均基于Mulstisim仿真软件。关键字：周期；基于频率时间的电路；锁；锁。计数器数码管；0概述数字频率计主要应用于计算机、通信设备、音频视频等科学研究领域。这是显示以十进制测量的信号频率的数字测量仪。它的基本功能是测量正弦信号、方波信号和其他各种单位时间内变化的物理量。在模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中，由于使用十进制显示，快速测量、高精度、直观显示，因此经常使用数字频段。1方案论证数字频率计的主要功能是测量周期信号的频率。频率是在单位时间(1S)内信号周期性变化的次数。在给定的1S时间内，如果能够计数信号波形数并显示系数结果，则可以读取测量的信号的频率。数字频率计首先必须获得相对稳定和准确的时间，同时要将正在测量的信号转换为振幅和波形都被数字电路识别的脉冲信号，并通过计数器计算此时间间隔内的脉冲数，将其转换为显示。这是数字频率计的基本原理。信号的频率是信号在单位时间内产生的脉冲数，f=N/T表达式。其中，f是正在测量的信号的频率，n是计数器中累积的脉冲数，t是生成n个脉冲所需的时间。计数器上记录的结果是测量信号的频率。在1s内记录1000个脉冲时，被测试信号的频率为1000HZ。测量频率的基本方法有三种：直接测量方法和多周期同步测量，这两种方法结合了直接测量和间接测量。直接测量最简单，但测量误差更大。后两种方法的测量精度高，但电路复杂，为了简便，使用直接测量法。2原理和技术指标交流电气信号或脉冲信号的频率表示单位时间内发生的电气振动数或脉冲数。可以使用数学模型表示为：f=错误！No bookmark name given。表达式的f是频率。n是电气振动数或脉冲数。t是生成n个电气振动或脉冲所需的时间。第一步是扩大各种比萨信号的整流电路，以有规则的数字信号实现频率测量的另一个必要环节，基于时间的电路。基于时间的电路是产生时间标准信号的电路设备。通常需要精确的稳定，因此使用1MHz或5MHz晶体振荡器使其成为标准时间信号发生器。一般计数器使用10位计数器，使用n进制计数器(即n解码器)，n进制信号也可以用作n分频信号。图2.1是数字频率计系统的完整框图，测量信号随成型电路扩展到十进制计数器，变为矩形波信号。此时，数字频率计与正在测量的信号提供相同的频率，基于时间的电路使用用于触发控制电路的基准信号，在一定宽度的栅极信号，在数1s内，通过栅极开启测量的脉冲信号通过栅极开始计数，计数器关闭1S至1.25S栅极，并且系数中断时，结果数字n为频率。逻辑控制电路数字显示器解码器锁柜台栅极电路放大和整形电路时基电路VX图2.1数字频率计系统原理方框图逻辑控制电路的重要作用是在每次采样后阻止托管语句和基于时间的信号输入，从而图2.2逻辑控制电路计数器上显示的数字保持一段时间，以便观察和读取数据。也就是说，控制回路通过循环主语句数关闭主语句显示，清除0来计算频率。控制电路如图2.1.b所示。三单元电路设计及参数计算3.1基于时间的电路电路用于获得控制打开闸门的时间的稳定的时间基准信号，如图3.1所示。图3.1基于时间的电路此设计使用由555计时器组成的多谐振荡器，如图3.1所示。打开电源后，电容充电并在上升时使其处于低水平，同时放电晶体管t导线。此时，电容c通过和t放电下降。下降时翻转到较高的级别。电容器c放电所需的时间在放电结束后，t关闭，通过电容c充电，上升到所需时间后，电路再次反转到低电平。这样返回，在电路的输出端得到周期矩形波。振动频率为3.2放大成型电路因为输入信号可以是正弦波、方波、三角文件。后面的栅极或计数电路需要将信号测量为方波，因此必须设计整流电路，以便测量时首先通过整流电路将正弦波或三角波转换为方波。即可从workspace页面中移除物件。信号的放大功能由晶体管配置放大电路、信号整形的功能由施密特触发器实现。施密特触发电路是在输入超过特定阈值时，一般数字电路设备输出一种状态的特殊数字设备，如果输入小于该阈值，则切换到另一种状态，而施密特触发器不是单个阈值，而是两个阈值，即如果输入从低到高，则仅在输入从高更改到高时才视为高，即使从高更改到低，输出状态也视为高。低级阈值具有相同的特性。为了确保测量精度，在成型电路的输入端添加前置放大器。放大振幅低的比萨信号，然后进入成型机整形。图3.2.2是放大成型电路的结构图。该电路由晶体管3ddg100和74LS00等组成，其中3ddg100是放大周期信号并在复模成型机中成型信号的放大器。3.2放大成型电路3.3逻辑控制电路控制电路需要控制几个模块。包括计数电路、锁定电路和解码显示电路。通过生成将由控制信号控制控制的模块，产生清晰和锁定信号，使显示器上显示的测量结果保持稳定。系列控制电路的作用主要是控制主门的开闭，同时控制整个设备逻辑关系。该设计使用74LS123N作为逻辑控制电路，将起始脉冲设置为1，将剩余触发器设置为0，此时，基本电路被传送到脉冲，控制电路工作。当正在测量的信号通过闸门进入计数电路时，计数器解码器开始倒计时，记录测试的信号频率值。控制电路切换到其他状态时，闸门关闭，计数器停止工作，数字管道继续显示测量的频率值。计数器清洗，数码管显示消失，直到循环一次，这里的频率计完成测量。脉冲信号可以由由电路的时间常数确定的两个单稳态触发器74LS123N生成。通过74LS123N的功能，在从1、1A端传入的触发脉冲的负跳跃作用下，输出端可以获得准确满足图2.2所示波形和要求的负脉冲，手动复位开关s时计数器清除0。逻辑控制电路如图3.2所示。逻辑控制电路3.33.4计数器要提高计数速度，可以使用同步计数器。采用四个74LS90D 2-5-10进制计数器，该芯片可以实现十进制计数，而无需其他组件，因此是首选。计数器是从一个位开始向上发送信号的高起始计数。计数脉冲的特点是，在每个时钟脉冲到达之前，根据当前计数器状态使用逻辑控制电路，同时连接到每个触发器的时钟脉冲输入端，准备适当的条件。计数脉冲来临时，所有需要翻转的触发器同时翻转，所有需要保持原样的触发器必须保持不变。经过测试的信号成型后变成脉冲信号(矩形波或方波)，送入栅极电路，等待基于时间的信号出现。时分信号由石英晶体多谐振荡器电路生成，以成型分频后打开闸门的基准时间生成标准的半时分信号。通过栅极(计数器的时钟信号)测量的信号开始记录计数器的时钟数，从而达到测量频率的目的。频率计的测量范围为1 9999 Hz，因此，除了使用十进制计数器74LS90D计算脉冲外，还可以用于分频。这个电路需要分频器，n位计数器是n分频器。被测试的信号由闸门向计数器打开，记录测量的信号频率值接收解码显示电路，显示器显示测量的频率值。大门关闭时，计数器停止工作。电路将消失下一个周期，计数器清洗，显示值，频率计完成测量。数字频率计测量周期的基本原理如图3.3所示3.4数字频率计测量周期基本电路图如果在测量的信号频率低的情况下使用直接频率测量方法，则测量误差与范围误差一起过大，为了提高低频测量的准确度，首先要测量周期并进行计算。如果被测试的信号使放大成型电路成为方波，并添加到生成栅极信号的栅极控制电路，则栅极打开时间也为10毫秒，在此期间循环的标准脉冲通过栅极进入计数器计数。如果.计数器记住的脉冲数是10000。以毫秒为单位，显示的读数为10.000。如上分析所示，频率计测量周期的基本原理与频率测量相反。也就是说，测量信号用于控制栅极电路的开通和关闭，标准的基于时间的信号用作计数脉冲。3.5闩锁锁定装置是构成具有两种稳定状态0和1的各种定时电路的存储装置电路，在确定状态后可以自行保持，锁定装置是对脉冲级别敏感的存储装置电路，可以根据特定输入脉冲级别改变状态。在规定时间内(1s)，计数器的计数结果应锁定以获得稳定的显示值。锁的作用触发脉冲控制。保存测量的数据并发送显示解码器。锁定器可以使用8位并行输入寄存器。使用边缘触发方法稳定数据的设备。要获得稳定的显示值，必须在指定的时间内锁定计数器的技术结果。锁的作用是触发脉冲控制，保存测量的数据，然后发送到解码监视器。闩锁可以使用常规的8位并行输入寄存器。该电路使用74LS273N闩锁，该闩锁在1s结束时锁定计数器记住的数字，可以在显示器上可靠地显示此计数器的值。1s计数结束后，信号通过逻辑电路传递到闩锁，此时计数值发送到解码监视器。选择两个8位闩锁74LS273N，即可完成计数功能。时钟脉冲CP的额定值改变时，锁的输入与输入相同。也就是说，Q=D将锁的输出值传递到正确的脉冲端，无论D如何，输出端Q保持其原始状态的Q。因此，在计数器期间，计数器的输出没有发送到解码显示器。图3.4闩锁芯片3.6解码电路对于栅极电路引线，从测试的信号开始计算几个上升边。计数时，数字管不显示数字。计数完成后，计数显示计数完成的数字。使用7个阴阳管显示器解码的显示器