数字频率计逻辑电路设计

1、课题三数字频率计逻辑电路设计ODDO在进行模叮数字电路的设计叮装和调试过程中，经常要用到数字频率计。数字频率计实际上就是一个脉冲计数器，即在单位时间里(如1秒)所统计的脉冲个数，如图3.1计数时序波形图所示。频率数即为在1秒内通过与门的脉冲个数。图3.1(a)门控计数图3.1(b)门控序列通常频率计是由输入整形电路D时钟振荡器D分频器D量程选择开关D计数器D显示器等组成。如图3.2所示。阳极阳极LED显示器的为ICM7216A型和C型。图3.3为ICM7216B型的外管脚排列图。AD图3.2方框图图3.2中，由于计数信号必须为方波信号，所以要用史密特触发器对输入波形进行整形，分频器输出的信号必

2、须为1Hz,即脉冲宽度为1秒，这个秒脉冲加到与门上，就能检测到待测信号在1秒内通过与门的个数。脉冲个数由计数器计数，结果由七段显示器显示。叮设计任务和要求设计一个八位的频率计数器逻辑控制线路，具体任务和要求如下：八位十进制数字显示。测显范围为1Hz10MHz。量程分为四档，分别为*10000*100卩*10卩*1。三叮选用器材NET系列数字电子技术实验系统直流稳压电源3.集成电路：频率计数器专用芯片ICM7216B，74LS93，74LS123，74LS390，7555及门3.集成电路：频率计数器专用芯片电路4.晶振：8MHz，10MHz5.数显：CL102，CL002，LC5011116.电

3、阻叮容等四叮计方案提示数字频率计可分为三部分进行考虑：1.计数叮码叮示通过计数器在单位时间里进行TTL/CMOS通过计数器在单位时间里进行TTL/CMOS）集成计数器均可，译码显74LS161,译码器为74LS248,数显CL102或专用大规模频率计我们在基本实验和前几个课题中都已使ICM7216的特计数叮码和显示。计数器选用十进制的中规模（示可采用共阴或共阳的配套器件。例如计数器选用器为LC501111。也可选用四合一计数叮叮译码叮示数器ICM7216芯片等。中规模组成的计数叮码显示和四合一的数显。用过，使用时，可参阅有关章节。下面介绍一下专用八位通用频率计数器点及性能。ICM7216是用C

4、OMS工艺制造的专用数字集成电路，专用于频叮周期叮间等测量。ICM7216为28管脚，其电源电压为5V。针对不同的使用条件和用途，ICM7216有四种类型产品，其中显示方式为共阴极LED显示器的为ICM7216B型和D型，而显示方式为共ICM7216产品手册即CDDICM7216产品手册即可。TOC o 1-5 h zfRHOLI：OSCO0SC1EUIseadV+be28272625242322212019181716ICI.I721i5E1234567S91011121314COHTIEFU1TCDID3D2I：4Gill：D5D6D7DSRRANGE图3.3ICM7216B型的外管脚排列

5、图在图3.3中，各管脚的功能为：af：af：为七断数码管的输出端，ICM7216B接共阴数码管。阳极阳极LED显示器的为ICM7216A型和C型。图3.3为ICM7216B型的外管脚排列图。AD阳极阳极LED显示器的为ICM7216A型和C型。图3.3为ICM7216B型的外管脚排列图。ADfADfB：频率计数输入端。V+：电源正极，为单电源5V。GND：电源地端。HOLD：保持控制输入端，高电平有效。豆：复位输入端，低电平有效。dp：数码管小数点。阳极阳极LED显示器的为ICM7216A型和C型。图3.3为ICM7216B型的外管脚排列图。AD阳极阳极LED显示器的为ICM7216A型和C型

6、。图3.3为ICM7216B型的外管脚排列图。ADOSC0，OSC1：晶振输入端，可以直接选用10MHz或1MHz晶振构成高稳定时钟振荡。阳极阳极LED显示器的为ICM7216A型和C型。图3.3为ICM7216B型的外管脚排列图。ADOSC0DOSC1FUNC,量EOI：它是EXOSCINOSC0DOSC1FUNC,量端接晶振。D1D8：显示器段扫描输出位及控制用连线位。用于控制选择CONT,功能选择程选择RANGE,具体功能见表3.1。表3.1ICM7216B功能选择控制端连接位功能D4当HOLD=0时消隐显示器D8显示器全亮（被测）控制选择D2选用1MHZ晶振CONTD1选用外振荡器时钟

7、D3选用外控dp工作D5器件测试分析用D1测频率Fa(F)D8测周期T(T)A功能选择D2测频率比fa/fB(FR)FUNCD5测时间ADB(TIME)D4计数A(V.C)D3测振荡时钟频率(FOSC)D10.01秒/1周量程选择D20.1秒/10周RANGED31秒/1OO周D410秒/1OOO周CONT：控制选择输入端。FUNC：功能选择输入端。RANGE：量程选择输入端。在应用过程中，各控制端(CONTDFUNCDRANGE)应串10kQDOODOODOO(D1D5或D8)，以提高其抗干扰能力。它的具体应用见参考电路3.5所示。整形电路由于待测信号是各种各样的，有三角叮正弦叮方波等，所以

8、要使计数器准确计数，必须将输入波形进行整形，通常采用的是史密特集成触发器。史密特触发器也可由555(7555)或其它门电路构成。分频器分频器一般由计数器实现，例如用十进制计数器去分频。获得1Hz。十进制计数器用74LS160卩74LS161卩74LS90卩74LS290、74LS390等均可实现。量程选择由于输入频率有大有小，所以当测低频时，量程开关选择在*1或*10位置，而测高频时，应设置*100或*1000位置，在电路处理上就是将单位时间缩小为1/1000、1/100、1/10等，即在1/1000秒测得的数值，其量程为数显值*1000；1/100秒测得的数值，其量程值为数显值*100,余类

9、推。所以我们这里选用1/1000D1/100D1/10卩1秒四档作为脉冲输入的门控时间，完成量程的选择。叮参考电路根据设计任务的要求，频率计逻辑电路可用大中规模集成电路或专用频率计数器构成，参考电路分别如图3.4和图3.5所示。图3.4LCUSIl-lI3113J1uF：c7luF：r7*1嘶伴CXluuFCcl!0：UJ：uIJ图3.5叮参考电路简要说明1.图3.40000CMOSDOCL102四合一显示完成计叮译码叮示功能。输入待测频率经7555输入待测频率经7555电路进行整形后，输入给CL102进行计数。1M0105由晶皿8MHz）与门电路组成的振荡器经74LS93和74LS3901M

10、0105D104010301020101D1Hz。图中74LS93为8分频器，74LS390为双十进制计数器。1Hz控制计数器的计数时间，在计数器清零之前，将计数器的计数值送显示器，其时序电路如图3.6所示。图3.6清零送数时序波形图74LS123是单稳态触发器，其主要作用：U1是将1Hz脉冲变成窄脉冲，将CL102计数器数据寄存显示；U2产生的窄脉冲是计数器的清零脉冲，相对于送数脉冲延时了100ns左右，以保证寄存器的数据正确，其频率由开关K分别置在4D3D2D1位置，即可完成*1D*10D*100D*1000等几种不同的量程。如测试量程不用开关，则需增加显示器的数量，从而达到满意的量程。小

11、数点的控制，可根据量程确定，点亮的显示器的dp端接到+5V,其它位的dp接到地上。如不需要显示小数点，可全部接地。2.在图3.5中，数显为共阴极八位LED数显，型号为LC501111，晶振为10MHz。频率从fA或fB输入。八只数显LC501111的afDdp全部连在一起，分别接至ICM7216B的afDdp端，数码管的公共端COM8COM1分别接ICM7216B的D8D1端。S2S2为测量功能选择开关，工作模式选控开关为AnS1为量程（自动小数点）选择开关，S3S7,保持按钮为HOLD,复位开关为如果外接1MHz晶体工作，就应把开关S7D0DON）。其余模式选择方法类推，可参考1010倍。前述表3.1。在S3S7上串接隔离二极管，载而损坏器件。送入f