内蒙古师范大学数电课设报告-频率计电路设计

《内蒙古师范大学数电课设报告-频率计电路设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《内蒙古师范大学数电课设报告-频率计电路设计（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、频 率 计 电 路 设 计摘 要 本 文 的 数 字 频 率 计 是 一 种 用 十 进 制 数 字 计 算 并 显 示 出 被 测 信 号 频 率 的 数 字 测 量 仪器 .它 的 基 本 功 能 是 测 量 方 波 信 号 单 位 时 间 内 变 化 的 物 理 量 。 它 由 十 进 制 的 74LS160、 双 D触 发 器 74LS74、 二 -五 -十 计 数 器 74LS90及 相 应 的 门 电 路 组 成 。关 键 词 数 字 频 率 计 ； 计 数 器 ； 触 发 器1 设 计 任 务 及 主 要 技 术 指 标 和 要 求1.1 设 计 任 务用 中 小 规 模 的 集

2、 成 电 路 设 计 一 台 能 测 试 方 波 频 率 的 数 字 频 率 计 。1.2 设 计 要 求(1) 设 计 一 个 六 位 十 进 制 数 字 显 示 的 数 字 频 率 计(2) 测 量 显 示 范 围 是 1Hz 9.9MHz(3) 量 程 分 为 四 档 ， 分 别 为 1000、 100、 10、 1。2 引 言 在 电 子 技 术 中 ， 频 率 是 一 个 很 重 要 的 物 理 量 。 应 用 计 数 法 原 理 制 成 的 数 字 频率 计 是 直 接 用 十 进 制 数 字 来 显 示 被 测 信 号 频 率 的 一 种 测 量 装 置 ,他 具 有 精 度 高

3、 ，测 量 迅 速 ， 读 数 方 便 等 特 点 。 它 不 仅 可 以 测 量 正 弦 波 ， 方 波 ， 三 角 波 和 尖 脉 冲 信号 的 频 率 ， 而 且 还 可 以 测 量 他 们 的 周 期 。 数 字 频 率 计 在 测 量 其 他 物 理 量 如 转 速 ，振 荡 频 率 等 方 面 也 获 得 了 广 泛 的 应 用 。3 工 作 原 理数 字 频 率 计 是 用 来 测 量 波 形 工 作 频 率 的 仪 器 ， 其 测 量 结 果 直 接 用 十 进 制 数 字显 示 。图 1是 数 字 频 率 计 的 框 图 。 档 位 选 择 电 路 提 供 时 基 信 号 ，

4、 标 准 的 时 基 信 号 经过 闸 门 电 路 ， 闸 门 电 路 输 出 信 号 开 始 是 处 于 低 电 平 状 态 ， 计 数 器 此 时 还 为 开 始 工作 ， 当 时 基 信 号 经 过 两 个 脉 冲 时 ， 闸 门 电 路 输 出 信 号 由 低 电 平 状 态 转 到 高 电 平 状态 ， 此 时 待 测 频 率 开 始 作 为 计 数 器 的 CP脉 冲 使 计 数 器 开 始 工 作 ， 持 续 一 个 时 基频 率 后 闸 门 电 路 输 出 信 号 又 恢 复 到 低 电 平 状 态 ， 待 测 脉 冲 停 止 输 入 ， 计 数 器 停 止计 数 ， 此 时

5、译 码 显 示 器 显 示 的 数 与 所 选 的 时 基 信 号 的 乘 机 即 为 待 测 频 率 的 频 率 值 。译 码 显 示 器计 数 器档 位 选 择 电 路 时基信号 被 测 信 号待 测 信 号闸 门 电 路图 1数 字 频 率 计 原 理 图4 电 路 组 成 部 分数 字 频 率 计 是 由 4个 部 分 组 成 ， 分 别 是 由 74LS08、 74LS32和 74LS90组 成 的档 位 选 择 电 路 提 供 时 基 信 号 ， 74LS74 和 74LS08 及 74LS32 组 成 的 闸 门 电 路 提 供闸 门 信 号 ， 74LS160 和 74LS04

6、 组 成 的 计 数 器 电 路 和 试 验 箱 上 的 带 BCD 译 码 的 八段 LED显 示 部 分 组 成 的 显 示 电 路 。5 设 计 步 骤 及 方 法5.1档 位 选 择 电 路这 部 分 电 路 由 74LS90十 进 制 加 法 计 数 器 做 分 频 和 四 个 开 关 及 相 关 与 门 构 成 ，主 要 是 实 现 测 频 率 时 不 同 的 档 位 选 择 。 四 个 频 率 信 号 分 别 为 1Hz， 10Hz， 100Hz，1000Hz的 时 钟 脉 冲 ， 每 个 信 号 与 一 个 开 关 串 联 ， 形 成 四 个 不 同 档 位 的 选 择 开 关

7、 ，然 后 这 四 个 信 号 经 过 与 门 电 路 后 输 出 ， 就 形 成 了 档 位 选 择 电 路 ， 当 选 择 一 个 档 位开 关 ， 与 这 个 档 位 串 联 的 信 号 就 会 被 输 出 。电 路 图 如 图 2：图 2 档 位 选 择 电 路5.2闸 门 电 路这 部 分 由 三 个 D触 发 器 组 成 三 个 T 触 发 器 和 相 关 门 电 路 构 成 ， 主 要 实 现 计数 器 电 路 工 作 一 个 基 准 频 率 停 止 。 基 准 信 号 输 入 74LS74中 A1的 第 一 片 D触 发 器的 脉 冲 信 号 。 a 为 A1 中 1Q 与 2

8、Q 相 与 ， b为 A1 的 2Q 与 A2 的 2Q 的 或 。 a 的输 出 控 制 待 测 脉 冲 只 输 入 一 个 基 准 脉 冲 的 时 间 ， b的 输 出 控 制 待 测 脉 冲 输 入 一 个基 准 时 间 后 停 止 。 a、 b端 的 信 号 时 序 图 如 图 3，图 4 闸 门 电 路5.3计 数 器 电 路这 部 分 电 路 是 由 4 个 十 进 制 计 数 器 74LS160 组 成 ， 实 现 频 率 的 计 数 。 4 片74LS160采 用 串 行 进 位 的 方 式 进 行 连 接 。 当 74LS160(U7)计 为 9时 ， 当 下 一 个 触发

9、脉 冲 到 来 时 ， 第 二 片 74LS160(U6)开 始 计 数 ， 当 第 二 片 计 为 9时 ， 第 三 片 74LS160（ U5） 计 数 ， 由 此 类 推 ， 之 后 的 计 数 器 都 是 如 此 计 数 。电 路 图 如 图 5：图 5 计 数 电 路外 部 待 测 脉 冲5.4译 码 显 示 电 路这 部 分 主 要 是 将 计 数 器 所 记 的 频 率 显 示 出 来 。 每 个 计 数 器 与 一 个 译 码 显 示 管相 连 ， 当 计 数 器 停 止 是 计 数 器 所 及 的 数 值 就 会 在 带 BCD译 码 的 八 段 数 码 管 上 显 示出 来

10、 。 此 时 译 码 显 示 器 显 示 的 数 与 所 选 的 档 位 信 号 的 乘 积 即 为 待 测 频 率 的 频 率 值 。6 电 路 总 体 说 明数 字 频 率 计 在 使 用 时 ， 接 入 待 测 频 率 ， 选 档 位 ， 开 启 开 关 ， 在 外 接 待 测 脉 冲与 闸 门 电 路 输 出 的 基 准 电 路 相 与 的 情 况 下 ， 保 证 计 数 器 电 路 的 脉 冲 只 输 入 了 一 个基 准 频 率 的 时 间 。 时 基 信 号 的 高 电 平 持 续 的 一 段 时 间 ， 当 高 电 平 信 号 到 来 时 ， 闸门 打 开 ， 持 续 1S，

11、待 测 信 号 通 过 闸 门 电 路 ， 计 数 器 开 始 计 数 ， 1S结 束 时 ， 闸 门关 闭 ， 计 数 器 停 止 计 数 ， 同 时 将 测 得 频 率 显 示 在 译 码 显 示 器 上 。如 选 定 1的 档 位 ， 输 入 1KHZ的 方 波 信 号 ， 译 码 显 示 管 测 得 结 果 为 ： 1000。总 体 电 路 图 如 图 6所 示 ：7 设 计 所 用 器 材图 6 总 电 路 图本 电 路 设 计 大 致 用 到 的 元 器 件 如 表 1：表 1 元 件 清 单器 件 型 号 用 途 数 量74LS08 二 输 入 四 与 门 174LS74 D触

12、发 器 274LS04 六 输 入 非 门 174LS90 二 -五 -十 十 进 制 计 数 器 374LS160 同 步 十 进 制 计 数 器 674LS32 二 输 入 四 或 门 1面 包 板 2导 线 若 干8 小 结 通 过 此 次 对 数 字 频 率 计 逻 辑 电 路 的 设 计 ， 更 深 入 的 了 解 和 掌 握 了 D触 发 器 和74LS160计 数 器 的 功 能 和 原 理 ， 并 且 能 够 更 熟 练 的 对 其 进 行 运 用 。 学 会 了 如 何 运用 时 序 波 形 图 来 设 计 电 路 。 这 个 电 路 设 计 的 难 点 在 它 的 闸 门

13、电 路 ， 刚 开 始 设 计 的时 候 ， 想 法 很 简 单 ， 电 路 也 很 简 单 ， 最 后 发 现 闸 门 电 路 控 制 的 时 间 不 准 ， 为 了 提高 准 确 性 ， 我 们 改 变 了 思 路 ， 不 再 运 用 D触 发 器 设 计 一 个 二 进 制 的 计 数 器 以 此 来控 制 一 个 时 基 脉 冲 的 时 间 ， 同 时 我 们 还 增 加 了 一 个 D触 发 器 ， 将 三 个 D触 发 器 组成 三 个 T 触 发 器 ， 再 将 三 个 T 触 发 器 的 输 出 经 过 一 些 门 电 路 ， 使 得 闸 门 电 路输 出 时 只 有 一 个

14、时 基 信 号 频 率 的 时 间 处 于 高 电 平 ， 这 样 就 轻 松 的 解 决 了 闸 门 电 路控 制 时 间 的 准 确 性 。 在 实 际 的 操 作 中 ， 我 们 明 白 了 理 论 联 系 实 际 的 重 要 性 ，74LS160有 两 种 连 接 方 式 我 们 采 用 了 异 步 CLK连 接 方 式 ， 所 以 芯 片 进 位 输 出 要 接一 个 非 门 连 接 下 一 个 芯 片 的 CP， 否 则 计 数 是 9*9*9*9不 是 10*10*10*10。 根 据 原理 连 接 出 来 的 电 路 并 不 一 定 会 出 现 结 果 ， 我 们 得 学 会

15、如 何 在 操 作 的 过 程 中 发 现 问题 并 解 决 问 题 。 总 而 言 之 ， 这 次 设 计 ， 在 很 高 程 度 上 弥 补 了 我 们 的 理 论 知 识 的 不足 ， 通 过 设 计 进 一 步 巩 固 了 我 们 的 理 论 知 识 ， 让 我 们 学 的 更 扎 实 ， 对 数 电 的 认 识更 加 形 象 。参 考 文 献1 阎 石 主 编 . 数 字 电 子 技 术 基 础 （ 第 四 版 ） . 高 等 教 育 出 版 社 ， 1998.2 王 永 军 ， 李 景 华 .数 字 逻 辑 和 数 字 系 统 .北 京 ： 电 子 工 业 出 版 社 ， 2005.