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精品】数字频率计课程的设计
《数字电子技术课程设计报告》
题 目: 数字频率计
学 院:
专 业:
班 级:
姓 名:
指导教师:
2009年 12月14 日
目 录
1.课程设计目的 1
2.课程设计题目描述和要求 1
3.课程设计报告内容 1
4.总结 13
1.课程设计目的
(1)会运用电子技术课程所学到的理论知识,独立完成设计课题。
(2)学会将单元电路组成系统电路的方法。
(3)熟悉中规模集成电路和半导体显示器件的使用方法。
(4)通过查阅手册和文献资料,培养独立分析和解决实际问题的能力。培养严肃认真工作作风和严谨的科学发展。
2.课程设计题目描述和要求
频率计技术指标:
频率测量范围:10~9999Hz
输入电压幅度:300mV~3V
输入信号波形:任意周期信号
显示位数: 4位
电源: 220V50Hz
3.课程设计报告内容
3.1 设计方案的选定与说明
式中f——频率。N——电振动次数或脉冲数。t——产生N次电振动或脉冲所需要的时间。
首先必须把各种被测信号通过放大整形电路,使其成为规矩的数字信号,以便于计数器计数。实现频率测量的另一必备环节是时基电路。所谓时基电路,就是产生时间标准信号的电路装置。通常要求精确稳定,所以采用1MHz或5MHz石英晶体振荡器做成标准时间信号发生器。一般计数器则采用十位计数器,N进制的计数器也就是N分频器,其N进位信号也可作为N分频信号。
如图3.1.a所示为数字频率计系统原理总框图,被测量信号经过放大与整形电路传入十进制计数器,变成其所要求的信号,此时数字频率计与被测信号的频率相同,时基电路提供标准时间基准信号,此时利用所获得的基准信号来触发控制电路,进而得到一定宽度的闸门信号,当1s信号传入时,闸门开通,被测量的脉冲信号通过闸门,其计数器开始计数,当1s信号结束时闸门关闭,停止计数。根据公式得被测信号的频率f=NHz。
图3.1.a 数字频率计系统原理方框图
逻辑控制电路的一个重要的作用是在每次采样后还要封锁主控门和时基信号输入,使计数器显示的数字停留一段时间,以便观测和读取数据。简而言之,控制电路的任务就是打开主控门计数,关上主控门显示,然后清零,这个过程不断重复进行。控制电路如图3.1.b所示:
图3.1.b 逻辑控制电路
3.2论述方案的各部分工作原理
3.2.1时基电路
为了获得较为稳定的时间基准信号,以便准确的控制主控门的开启时间,其电路见图3.2.1所示:
VCC
图3.2.1 时基电路
本设计采取用555定时器组成的多谐振荡器如图3.2.1所示。接通电源后,电容被充电,当上升到时,使为低电平,同时放电三极管T导通,此时电容C通过和T放电,下降。当下降到时,翻转为高电平。电容器C放电所需的时间为
当放电结束时,T截止,将通过、向电容C充电,由上升到所需的时间为
当上升到时,电路又翻转为低电平。如此周而复始,于是在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波。其振荡频率为
3.2.2放大整形电路
为保证测量精度,在整形电路的输入端加一前置放大器。对幅值较低的被测信号经放大后再送入整形器整形。如图3.2.2为放大整形电路原理图。
此电路采用晶体管3DG100与74LS00等组成,其中3DG100为放大器,可对周期信号进行放大再传入整形器中对信号进行整形。
图3.2.2 放大与整形电路电路
3.2.3逻辑控制电路
逻辑控制电路的作用主要是控制主控门的开启和关闭,同时也控制整机逻辑关系。
本设计采用74LS123组成逻辑控制电路,先启动脉冲置成1,其余触发器置成0,然后时基电路传入脉冲,控制电路开始工作。被测信号通过闸门进入计数电路,于是计数器译码器同时工作,从而记下所测信号频率值。
当控制电路转为其他状态时,闸门关闭,计数器停止工作,数码管继续显示
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