數(shù)電課設(shè)報告

1、沈陽航空航天大學(xué)課 程 設(shè) 計數(shù)字顯示頻率計的設(shè)計班級 / 學(xué)號 14070101/2011040701031學(xué) 生 姓 名 于飛躍 指 導(dǎo) 教 師 邵清亮 沈陽航空航天大學(xué)課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書課 程 名 稱 模擬與數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計 課程設(shè)計題目 數(shù)字顯示頻率計的設(shè)計 課程設(shè)計的內(nèi)容及要求：一、設(shè)計說明與技術(shù)指標(biāo)設(shè)計一個自動計頻的頻率計，技術(shù)指標(biāo)如下： 頻率計測量范圍1Hzf999Hz； 測量誤差小于1Hz； 利用數(shù)碼管顯示測量數(shù)值； 頻率計能夠測量正弦波或者方波。二、設(shè)計要求1在選擇器件時，應(yīng)考慮成本。2根據(jù)技術(shù)指標(biāo)，通過分析計算確定電路和元器件參數(shù)。3畫出電路原理圖（元器件標(biāo)準(zhǔn)化

2、，電路圖規(guī)范化）。三、實驗要求1根據(jù)技術(shù)指標(biāo)制定實驗方案；驗證所設(shè)計的電路，用軟件仿真。2進(jìn)行實驗數(shù)據(jù)處理和分析。四、推薦參考資料1、 沈任元主編. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.20102、康華光主編電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）（第四版）M北京：高等教育出版社，1999 五、按照要求撰寫課程設(shè)計報告成績 指導(dǎo)教師 日期 一、概述在電子技術(shù)中，頻率是最基本的參數(shù)之一，并且與許多電參量的測量方案、測量結(jié)果都有十分密切的關(guān)系，因而頻率的測量更為重要。測量頻率的方法有很多種，其中以電子計數(shù)器測頻具有高精度，使用方便，測量迅速。數(shù)字顯示頻率計設(shè)計原理實際是單位時間測量脈沖數(shù)，節(jié)省劃分頻段的時

3、間，數(shù)字顯示頻率計是直接用十進(jìn)制數(shù)字來顯示被測信號頻率的一種裝置，它不僅可測正弦波、方波、三角波的頻率，而且還可以測量他們的周期。經(jīng)過改裝，可以測量脈沖寬度，做成數(shù)字式脈沖測量儀；可以測量電容，做成數(shù)字式電容測量儀；在電路中增加傳感器，還可以數(shù)字脈搏計、計價器等，應(yīng)用十分廣泛。設(shè)計一個數(shù)字式頻率計，可對正弦波、方波（幅度為10mV）周期信號的頻率進(jìn)行測量。滿足：測量頻率范圍為1Hzf999Hz；測量誤差小于1Hz；利用數(shù)碼管顯示測量數(shù)值；頻率計能夠測量正弦波或者方波。二、方案論證數(shù)字顯示頻率計一般由放大整形電路、振蕩電路、計數(shù)顯示電路組成，可對正弦波、方波（幅度為10mV）周期信號的頻率進(jìn)行測

4、量。頻率是指單位時間內(nèi)信號振動的次數(shù)。從測量角度看，即單位時間測得的被測信號的脈沖數(shù)，電路原理框圖如圖1所示。被測信號送入通道，經(jīng)555定時器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器產(chǎn)生正弦波或方波，使每個周期形成一個脈沖，這些脈沖加到振蕩電路，通過振蕩電路形成具有往復(fù)周期脈沖，脈沖信號通過計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)，則計數(shù)器記得的數(shù)，就是要測的頻率值，用數(shù)碼管顯示，即可知信號的頻率。應(yīng)用的基本公式為：f=n/T (n：單位時間記錄的脈沖數(shù) T：記錄時間)圖1 數(shù)字頻率計原理框圖三、電路設(shè)計數(shù)字顯示頻率計電路是由555定時器構(gòu)成的整形電路產(chǎn)生正弦波或方波、振蕩電路、計數(shù)顯示電路、所存器電路、譯碼顯示組成的譯碼顯示電路組成。 1

5、整形電路設(shè)計此電路由555定時器構(gòu)成施密特觸發(fā)器整形電路，其作用是為了把被測信號整形，然后整形為與其同頻率的方波或正弦波。電路如圖2所示。圖2 整形電路2振蕩電路此電路由一個555定時器、兩個電阻和兩個電容組成。電路如圖3所示。由于低電平T1= R1 Cln2高電平T2=（R1+R2）Cln2，可以通過改變R1與R2來改變T1，T2的值，可以令C2=10uf，可計算出R1=3K，R2=124.8 K。圖3 振蕩電路3 計數(shù)顯示電路 計數(shù)顯示電路由主門電路、計數(shù)器電路、所存器電路、譯碼顯示組成，含有十位可逆計數(shù)器74LS192和帶清除功能的8D觸發(fā)器74LS273。如圖4所示。 計數(shù)器電路由二片

6、74LS192芯片組成，通過主門電路來控制計數(shù)器的工作，把整形過的被測信號接到CLK端來計數(shù)。鎖存器電路的作用是將計數(shù)器在T結(jié)束時所得的數(shù)進(jìn)行鎖存，使顯示器上能穩(wěn)定顯示此時計數(shù)器的值。譯碼顯示電路通過74LS273， LED數(shù)碼管來顯示。74LS192是雙時鐘方式的十進(jìn)制可逆計數(shù)器。PL為置數(shù)端；CPu為加計數(shù)端；CPd為減計數(shù)端；CO為進(jìn)位輸出：1001狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出；BO為借位輸出：0000狀態(tài)后負(fù)脈沖輸出。（1）異步清零：MR=1，Q3Q2Q1Q0=0000（2）異步置數(shù)：MR=0，PL=（）=1，CPu=CPd=1，Q3Q2Q1Q0=P3P2P1P0（3）保持：MR=0，PL=（）=

7、1，CPu=CPd=1，Q3Q2Q1Q0保持原態(tài)（4）加計數(shù)：MR=0，PL=（）=1，CPu=CP，CPd=1，Q3Q2Q1Q0按加法規(guī)律計數(shù)（5）減計數(shù)：MR=0，PL=（）=1，CPu=1，CPd= CP，Q3Q2Q1Q0按減法規(guī)律計數(shù)功能表如下：圖4 計數(shù)顯示電路 四、性能的測試根據(jù)所設(shè)計的數(shù)字顯示頻率計電路，在Multisim仿真軟件中分模塊進(jìn)行仿真測試。1.整形電路的測試把被測信號放大然后整形為與其同頻率的方波。電路輸入正弦波頻率為10HZ，振幅為1V,仿真結(jié)果如圖7所示圖5 放大整形電路測試電路圖6 放大整形電路測試波形2. 振蕩電路測試振蕩電路輸出周期為1.75秒，高電平脈沖為

8、1秒的方波。計算周期：T=T1+T2=（R10+2R9）Cln2=1.75s頻率：f=1/T=0.57Hz圖7 振蕩電路測試電路4.計數(shù)顯示電路的測試圖8 計數(shù)顯示電路測試電路五、結(jié)論 此次設(shè)計我們得到的最終結(jié)論如下：把各種信號通過放大整形后，可以測出其頻率。其性能指標(biāo)為：測量頻率范圍為1Hzf999Hz；測量誤差小于1Hz；利用數(shù)碼管顯示測量數(shù)值；頻率計能夠測量正弦波或者方波。雖然此次課程設(shè)計完成，但是也有不足之處。就是，當(dāng)閉合開關(guān)當(dāng)時，使顯示清零后，不能繼續(xù)顯示，需要重新閉合再開啟才能顯示。即不能連續(xù)測量頻率，無法實現(xiàn)連續(xù)測頻，這是本次課程設(shè)計最不成功之處。六、性價比通過多次的選擇篩選元件

9、，綜合價錢與功能的實現(xiàn)，認(rèn)真分析考慮，選出了性價比高的元件來模擬這次電路，所選的元件有兩片555定時器（555施密特觸發(fā)器、555多諧振蕩器），四片計數(shù)器74LS192，兩片8D觸發(fā)器74LS273，以及三個數(shù)碼管LED。綜合價錢與功能，所選元件為比較理想的的選擇，不僅可以實現(xiàn)對頻率的測量，還能夠節(jié)省成本，達(dá)到雙贏的效果。七、課設(shè)體會及合理化建議通過此次設(shè)計，我們進(jìn)一步加深了對數(shù)字電路知識的認(rèn)識與理解，掌握了數(shù)字率計的設(shè)計、組裝與調(diào)試方法。更加熟練的運(yùn)用仿真軟件，并學(xué)習(xí)了運(yùn)用軟件測試、調(diào)試、改進(jìn)電路。培養(yǎng)了獨(dú)立思考、分析、解決問題的能力，并培養(yǎng)了我們的動手能力。經(jīng)過這次的課程設(shè)計，通過對各種資

10、料的查閱，我發(fā)現(xiàn)了自己動手的樂趣。以前所學(xué)的知識只局限于課本之中，而這次通過課程設(shè)計我體會到了，只有大膽的去實踐，把理論和實踐相結(jié)合，才能更好的掌握數(shù)電的知識，并且通過本次的課程設(shè)計，是我對數(shù)電的學(xué)習(xí)的興趣大大提升。本次設(shè)計是本人第一次運(yùn)用數(shù)字電路。因而在許多方面都還不熟練,不如說對一些元器件的功能還不完全了解，不能熟練運(yùn)用，因而不能完全的一次性設(shè)計好該電路。不過通過本次的課程設(shè)計我學(xué)到了學(xué)多的知識，學(xué)會了Multisim的一些基本使用方法，培養(yǎng)了我們獨(dú)立思考問題解決問題的能力，加深了我們對數(shù)電、模電知識的理解，鞏固了我們的學(xué)習(xí)知識，有助于我們今后的學(xué)習(xí)?？傊谶@次的課程設(shè)計過程中，我收獲了

11、很多，即為我的以后學(xué)習(xí)設(shè)計有很大的幫助，也為將來的人生之路做好了一個很好的鋪墊。參考文獻(xiàn)1、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)，沈任元.，機(jī)械工業(yè)出版社.20102、電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第四版），康華光高等教育出版社20063、電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分（第四版），康華光高等教育出版社20064、電子線路設(shè)計·實驗·測試（第四版）,謝自美，高等教育出版社2009,35、電子設(shè)計指南，孫肖子，高等教育出版社.2006,106、電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗電子電路實驗·設(shè)計·仿真（第四版），陳大欽，高等教育出版社.20067、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版），華成英，童詩白，高等教育出版社.20068、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版），閻石，高等教育出版社.2006,59、電子技術(shù)實驗與課程設(shè)計（第三版），畢滿清，機(jī)械工業(yè)出版社.200510、電子線路CAD使用教程，潘永雄，沙河，西安電子科技大學(xué)出版社.2007附錄I 總電路圖附錄II 元器件清單序