數字頻率計電路

1、第二章 電路的總體設計方案2.1方案論證與選擇2.1.1方案的提出方案一 電路整體框架如圖一所示。被測信號經過放大，整形電路將其轉換成同頻率的脈動信號，送入計數器進行計數，閘門的一個輸入信號是秒脈沖發(fā)出的標準脈沖信號，秒脈沖信號源含有個高穩(wěn)定的石英振蕩器和一個多級分頻器共同決定，其時間是相當精確的，計數器顯示電路采用七段共陰極LED數碼管。圖 2-1 方案一 框架圖方案二：本方案采用單片機程序處理輸入信號并且將結果直接送往LED顯示，為了提高系統的穩(wěn)定性，輸入信號前進行放大整形，在通過A/D轉換器輸入單片機系統，采用這種方法可大大提高測試頻率的精度和靈活性，并且能極大的減少外部干擾，采用VDH

2、L編程設計實現的數字頻率計，除被測信號的整形部分、鍵輸入部分和數碼顯示部分以外，其余全部在一片FPGA芯片上實現，整個系統非常精簡，而且具有靈活的現場可更改性。但采用這種方案相對設計復雜度將會大大提高并且采用單片機系統成本也會大大提高。圖2-2 方案二 框架圖方案三:采用頻率計專用模塊,即大規(guī)模集成電路將計數器、鎖存器、譯碼、位和段驅動，量程及小數點選擇等電路集成在一塊芯片中，該方案在技術上是可行的，可以簡化電路的設計，當對于設計要求中的某些指標，采用專用模塊來完成比較困難，即擴展極為不便。 圖2-3 方案三 框架圖2.1.2方案的的比較方案一：具有設計復雜度小、電路簡潔、功能實用且成本低廉等

3、特點，其穩(wěn)定性較好基本能滿足設計要求。方案二：采用單片機處理能較高要求，但成本提高且設計復雜，雖然可以達到很高的精度要求，但是，VHDL編程語言是我們在學習過程中沒有接觸過的，短期內也很難掌握并且熟練運用。方案三：用專用頻率計設計模塊固然設計簡單且穩(wěn)定但系統可擴展性能較差。2.1.3方案的選擇綜合三種方案比較：我感覺方案一和我以前學的專業(yè)知識更接加近些，電路原理容易理解，所設計的數字頻率計穩(wěn)定性好，基本上能夠滿足設計要求，所以我采用第一種設計方案。圖25 數字頻率計組成框圖在我的畢業(yè)設計中，數字頻率計由信號輸入電路、分頻電路、放大整形電路、閘門電路、時基電路、邏輯控制電路、計數電路、鎖存電路、

4、譯碼顯示電路，小數點移位電路，量程選擇開關等組成。所謂頻率，就是周期性信號的在單位時間（1s）內變化的次數，若在一定時間間隔T內測得這個周期性信號的重復變化次數為N，則其頻率可表示為： （21）上圖是數字頻率計的結構框圖。被測信號經放大整形電路變成計數器所要求的脈沖信號，其頻率與被測信號的頻率fx 相同。時基電路提供標準時間基準信號，其高電平持續(xù)的時間t1=1s ,當1s信號來到時，閘門開通，被測脈沖信號通過閘門，計數器開始計數，直到1s信號結束時閘門關閉，停止計數。若在閘門時間1s內計數器計得的脈沖個數為N，則被測信號頻率fx=N Hz 。邏輯控制電路的作用有兩個：一是產生鎖存脈沖 ，使顯示

5、器上的數字穩(wěn)定；二是產生清“0”脈沖，使計數器每次測量從零開始計數。頻率計中各信號波形如圖26所示：圖26 頻率計中各信號波形說明： 1、脈沖信號為被測信號經放大整形電路后變成的計數器所要求的脈沖信號，其頻率與被測信號的頻率fx相同，或與被測信號的頻率呈一定的比例關系。 2、信號為時基電路提供的標準時間基準信號，其高電平持續(xù)時間為1S，當此信號來到，閘門開通，被測脈沖信號通過閘門，使計數器開始計數；此信號結束，則閘門關閉，計數器停止計數。脈沖信號又可稱為閘門時間脈沖，用T表示。 3、脈沖信號為閘門時間脈沖控制下閘門所輸出的脈沖，因為要將它送入計數器進行計數，所以又將閘門所輸出的信號稱為計數脈沖

6、信號。若在閘門時間1S內計數器計得的脈沖個數為N，則被測信號頻率fx=N Hz 。4、脈沖信號即為鎖存信號，是邏輯控制電路產生的，控制鎖存器鎖存計數結果的控制信號，它由時基信號結束時產生的負跳變來產生。5、脈沖信號是計數器的清零信號，也是邏輯控制電路所產生，用于控制計數器進行清零，使計數器每次測量從零開始計數。它是由鎖存信號結束產生的負跳變來產生。在這個總的電路設計中包含有幾個不同功能的分電路，每個電路在本設計中都有著自己特有的功能，也只有這幾個分電路組合在一起才使得整個的電路實現其所要達到的功能。所以還是先介紹一下每一個分電路的功能特點。第三章 硬件電路設計3.1時基電路和閘門電路3.1.1

7、時基電路時基電路的作用是產生一個標準時間信號，其高電平持續(xù)時間為1s，由555定時器構成的多諧蕩器產生。a555定時器內部結構555定時器是一種模擬電路和數字電路相結合的中規(guī)模集成電路,其內部邏輯電路結構如圖31(a)所示及管腳圖如圖31(b)所示：圖31（a）555定時器內部邏輯電路結構圖31（b）555定時器管腳圖它由分壓器、比較器、基本R-S觸發(fā)器和放電三極管等部分組成。分壓器由三個5的等值電阻串聯而成。分壓器為比較器、提供參考電壓，比較器的參考電壓為，加在同相輸入端，比較器的參考電壓為，加在反相輸入端。比較器由兩個結構相同的集成運放、組成。高電平觸發(fā)信號加在的反相輸入端，與同相輸入端的

8、參考電壓比較后，其結果作為基本R-S觸發(fā)器端的輸入信號；低電平觸發(fā)信號加在的同相輸入端，與反相輸入端的參考電壓比較后，其結果作為基本RS觸發(fā)器端的輸入信號?；綬-S觸發(fā)器的輸出狀態(tài)受比較器、的輸出端控制。b多諧振蕩器工作原理由555定時器組成的多諧振蕩器如圖32(a)所示，其中R1、R2和電容C為外接元件。其工作波如圖32(b) 所示：圖32(a) 由555定時器構成的多諧謝振蕩器圖32(b) 由555定時器構成的多諧謝振蕩器工作波形設電容的初始電壓，t時接通電源，由于電容電壓不能突變，所以高、低觸發(fā)端<，比較器1輸出為高電平，輸出為低電平，即，（1表示高電位，0表示低電位），觸發(fā)器置

9、，定時器輸出此時，定時器內部放電三極管截止，電源經，向電容充電，逐漸升高。當上升到時，輸出由翻轉為，這時，觸發(fā)順保持狀態(tài)不變。所以0<t<期間，定時器輸出為高電平。時刻，上升到，比較器的輸出由變?yōu)椋@時，觸發(fā)器復，定時器輸出。期間，放電三極管導通，電容通過放電。按指數規(guī)律下降，當時比較器輸出由變?yōu)?，觸發(fā)器的，的狀態(tài)不變，的狀態(tài)仍為低電平。時刻，下降到，比較器輸出由1變?yōu)?，R-S觸發(fā)器的1，0，觸發(fā)器處于1，定時器輸出。此時電源再次向電容C放電，重復上述過程。表31 555集成定時器的功能表本設計需要的時基信號波形如圖3-3所示圖3-3本設計要求的時基波形振蕩器的輸出波形如圖3-3

10、所示,其中。由公式和,可計算出電阻及電容的值.若取電容則， 取 取可得到本設計的時基電路，如圖34所示：圖3-4 時基電路3.1.2閘門電路測量控制電路（閘門電路）：用于控制輸入脈沖是否送給計數器計數。 由一個數字邏輯元件與非門來獨立完成，其一端輸入高電平持續(xù)時間為1s（0.25s）的時基信號，另一端輸入經過放大整形后的未知頻率的待測信號，與非門的輸出端接低位計數器的信號輸入端。如圖3-5所示：圖3-5 閘門電路閘門電路部分的與非門選用74LS00，74LS00是四2輸入與非門。其管腳圖如圖3-6所示。圖3-6 74LS00管腳圖表3-2 74LS00真值表3.2放大和整形電路為了能測量不同電

11、平值與波形的周期信號的頻率，必須對被測信號進行放大與整形處理，使之成為能被計數器有效識別的脈沖信號。信號放大與波形整形電路的作用即在于此。3.2.1放大電設計低頻放大電路采用由3DG100構成帶電流串聯負反饋的分壓式單管共射放大電路比較合適，工作點穩(wěn)定，工作頻率范圍較寬，放大器輸入阻抗比較大。電路結構如圖3-7所示：圖3-7 低頻信號放大電路在圖3-7所示低頻信號放大電路中，三極管3DG100起電流放大作用，是組成放大器電路的關鍵元件。直流電源Vcc提供整個放大電路的能源，并且與電阻R1,R2,Rp確定三極管合適的靜態(tài)工作狀態(tài)，即保證三極管的發(fā)射結正向偏置，集電結反向偏置，使三極管處于正常放大

12、的狀態(tài)。集電極通過一個電阻Re接地，通過該電阻的反饋來自動調節(jié)Ube的大小，使Ube基本保持不變。為了增大放大倍數，減少輸入阻抗，在Re的兩端并聯一個較大的旁路電容Ce，若Ce兩端的交流壓降可以忽略，則電壓放大倍數將不會因此而下降。電容C的作用是隔直流。高頻放大電路采用的是ucp1651芯片對高頻信號進行放大，放大電路如圖3-8所示：圖3-8 高頻信號放大電路3.2.2整形電路設計整形電路的作用是將輸入的周期性信號，如正弦波、三角波或其他呈周期性變化的波形變換成脈沖波，其周期不變。將其他波形變換成脈沖波的電路有多種，如施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、比較器等，本設計用到是過零比較器，如圖 3-9所

13、示：圖3-9被測信號整形電路在整形電路中比較放大電路采用OP37將輸入得非方波信號（如正弦波，三角波等）轉換為方波加以限幅，消波，在利用7404整形使其轉換成TTL電平輸出。輸出波形如圖3-10所示：圖3-10 脈沖形成電路波形圖本電路由放大電路與整形電路兩部分組成。對于輸入幅度比較小的正弦波，三角波，方波信號，要測量其頻率大小，首先要進行放大整形，變成同頻率的方波信號，實現此功能的電路如圖3-11所示：圖3-11 放大與整形原理圖3.3邏輯控制電路控制電路是通用電子計數器完成邏輯控制的指揮系統，控制著主閘門的開啟和關閉。在控制電路的協調指揮下，全機各部分電路協調動作，完成各項測量工作。通用電

14、子計數器的測量程序是計數顯示復零。也就是說，在主門開啟的時間內進行計數，然后由顯示電路將計數結果顯示出來，接著發(fā)出復零信號使儀器又恢復到測量前的初始工作狀態(tài)。邏輯控制電路用來產生兩種控制信號，一種是控制鎖存器鎖存的脈沖信號，另一種是產生計數器的清零信號，這兩種信號都需要由信號負跳變觸發(fā)，其中控制鎖存的信號是由時基信號負跳變觸發(fā)，清零信號則是由鎖存信號的負跳變觸發(fā)產生，這里就需要用到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，兩種信號各由一單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器負責產生。經選擇采用雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS123，手動復位開關S按下時，計數器清“0”。其電路如圖3-12所示：圖3-12 邏輯控制電路圖 圖3-13 74LS123管腳圖 表

15、3-4 74LS123功能表設鎖存信號和清零信號的脈沖寬度相同，如果要求 =0.02s,則得若取 =10K 則 取標稱值3.4鎖存器3.4.1電路的選擇鎖存器是構成各種時序電路的存儲單元，具有0和1兩種狀態(tài)，一旦狀態(tài)確定就能自行保持，即長期保持一位二進制碼，直到有外部信號作用時才有可能改變。鎖存器是一種對脈沖電平敏感的存儲單元電路，它們可以在特定輸入脈沖電平作用下改變狀態(tài)。鎖存器的作用是將計數器在1s結束時所計得的數進行鎖存，使顯示器上獲得穩(wěn)定的測量值。因為在1s內要計成千上萬個輸入脈沖，若不加鎖存器，顯示器上的數字將隨計數器的輸出而變化，不便于讀數。1s計數結束時，邏輯控制電路發(fā)出鎖存信號，

16、將計數器此時的值送譯碼顯示器，因此顯示器的數字是穩(wěn)定的。選用8D鎖存器74LS273可以完成上述功能.當時鐘脈沖CP的正跳變來到時，鎖存器的輸出等于輸入，即Q=D。從而將計數器的輸出值送到鎖存器的輸出端。正脈沖結束后，無論D為何值，輸出端Q的狀態(tài)仍保持原來的狀態(tài)Qn 不變所以在計數期間內，計數器的輸出不會送到譯碼顯示器。鎖存器連接如圖3-14所示：圖3-14 鎖存器連接電路圖選用三個8位鎖存器74L273可以完成上述功能。當時鎖存信號CP的正跳變來到時，鎖存器的輸出等于輸入。從而將計數器的輸出值送到鎖存器的輸出端。高電平結束后，無論D為何值，輸出端的狀態(tài)仍保持原來的狀態(tài)不變。所以,在計數期間內

17、，計數器的輸出不會送到譯碼顯示器。D觸發(fā)狀態(tài)轉換真值表如圖所示：表3-5 D觸發(fā)狀態(tài)轉換真值表3.4.2 8位數據/地址鎖存器74LS27374LS273是帶清除端的八D觸發(fā)器，只有清除端為高電平時才具有鎖存功能，鎖存控制端為11腳CLK，在上升沿鎖存。74LS273的1腳是復位CLR,低電平有效,當1腳是低電平時,輸出腳2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部輸出0,即全部復位;當1腳為高電平時，11(CLK)腳是鎖存控制端,并且是上升沿觸發(fā)鎖存,當11腳有一個上升沿,立即鎖存輸入腳3、4、7、8、13、14、17、18的電平

18、狀態(tài),并且立即呈現在在輸出腳2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)上。 74LS273的邏輯功能是，當時鐘脈沖CP的正跳變來到時，鎖存器的輸出等于輸入，既Q=D。正脈沖結束后，無論D為何值，輸出端Q的狀態(tài)仍保持原來的狀態(tài)Qn不變。74LS237的引腳圖如圖3-15所示 圖3-15 74LS273管腳圖 當脈沖CLK的正跳變到達，鎖存器的輸出等于輸入，即Q=D。從而將從而將六個十進制計數器即個位、十位、百位、千位、萬位、十萬位的輸出值送到鎖存器的輸出端，正脈沖結束后，無論D為何值，輸出端Q的狀態(tài)仍保持原來的狀態(tài)不變，所以在計數期間計

19、數器的輸出不會送到譯碼顯示器。3.5譯碼顯示電路設計3.5.1七段數字顯示器在數字測量儀表和各種數字系統中，都需要將數字量直觀地顯示出來，一方面供人們直接讀取測量和運算的結果；另一方面用于監(jiān)視數字系統的工作情況。因此，數字顯示電路是許多的數字設備不可缺少的部分。數字顯示電路通常由譯碼器，驅動器和顯示器等幾個部分組成，如圖3-16所示：圖3-16 數字顯示框圖下面對顯示器和譯碼器驅動器分別進行介紹。電子顯示技術的應用與研究涉及的范圍很廣，包括各種發(fā)光材料的發(fā)光機理的研究、實驗；各種顯示方式的基本原理及其結構形式，顯示用的材料與器件的選擇和制作工藝；顯示信息的輸入、變換、處理和控制，等等。隨著科學

20、技術的發(fā)展，隨著經濟、軍事、社會與人們生活的發(fā)展，信息的種類和數量不斷增加。人們生活在信息計會中，每時每刻都在獲得某種信息。數碼顯示器是用來顯示數字，文字或符號的器件，現在已有很多種不同類型的產品，廣泛應用與各種數字設備中，目前數碼顯示器件正朝著小型，低功耗，平面化方向發(fā)展。數碼顯示方式一般有三中：第一種是字形重疊式，它是將不同字符的電極重疊起來，要顯示字符，只需要使相應的電極發(fā)光即可，如輝光放電管，邊光顯示管等。第二種是分端式，數碼是由分布在同一平面上若干端發(fā)光的筆劃組成，如熒光數碼管等。第三種是點陣式，它由一些按一定規(guī)律排列的可發(fā)光的點陣組成，利用光點的不同的組合便以顯示不同的數碼，如場發(fā)

21、光記分牌。近年來，由于半導體的制作和加工工藝逐步成熟和完善，發(fā)光二極管（LED： Light Emitting Diode）已日趨在固體顯示中占主導地位。 LED之所以受到廣泛重視而得到迅速發(fā)展，是與它本身所具有的優(yōu)點分不開的。這些優(yōu)點概括起來是：亮度高、工作電壓低、功耗小、小型化而易與集成電路匹配、驅動簡單、壽命長、耐沖擊和性能穩(wěn)定。 LED的發(fā)展前景極為廣闊，目前正朝著更高亮度、更高耐氣候性、更高的發(fā)光密度、更高的發(fā)光均勻性、可靠性、全色化方向發(fā)展。 由組成半導體的材料不同而可以得到能發(fā)出不同色彩的LED晶點。近幾年，隨著微電子技術、自動化技術、計算機技術的迅速發(fā)展，半導體制作工藝日趨成熟

22、，導致LED顯示點尺寸越來越小，解析度越來越高，而可將顯示光的三基色（紅、綠、藍）復原成全彩色效果，使得發(fā)光二極管（LED）作為顯示器件的應用范圍日益擴大。為了使數碼管能將數碼所代表的數顯示出來，必須將數碼經譯碼器譯出，然后經驅動器點亮對應的段計數顯示電路采用十進制計數/七段譯碼器和七段LED數碼管組成8位十進制計數顯示器。內部包含十進制計數和七段譯碼器兩部分，譯碼輸出可以直接驅動LED數碼管。R為清零端，當R=1時計數器全部清零。INH端接閘門控制信號，當INH=0時，計數器計數；當INH=1時，停止計數，但顯示的數字被保留。電路中的RBI與RBO端多級級聯，作用是自動消隱無效零。例如，計數

23、狀態(tài)為“000680”，電路自動消隱左邊三位無效零，顯示為“680”，以符合習慣。LED顯示LED（Light-Emitting Diode,發(fā)光二極管）有七段和八段之分，也有共陰和共陽兩種。LED數碼顯示管顯示原理和結構單個LED是由7段發(fā)光二極管構成的顯示單元，有10個引腳，對應于7個段、一個小數點和兩個公共端。LED數碼管結構簡單，價格便宜。圖2.7.1是八段LED數碼管的結構和原理圖：圖316（a）為八段共陰數碼管結構圖。八段數碼管由八只發(fā)光二極管組成，編號是a、b、c、d、e、f、g和dp，分別與同名管腳相連。 圖3-17 八段LED數碼管原理和結構八段LED數碼顯示管原理很簡單，是

24、通過同名管腳上所加電平的高低來控制發(fā)光二極管是否點亮從而顯示不同字形的。例如，若在共陰LED管的dp、g、f、e、d、c、b、a管腳上分別家上7FH控制電平（即dp上為0伏，不亮；其余為TTL高電平，全亮），則LED顯示管顯示字形“8”。7FH是按dp、g、f、e、d、c、b、a順序排列后的十六進制編碼（0為TTL低電平，1為TTL高電平），常稱為字形碼。因此，LED上所顯示的字形不同，相應的字形碼也不一樣。八段共陰能顯示的字形及相應字形碼如表1所列。該表常放在內存中，SGTB為表的起始地址，個地址偏移量為相應字形碼對表起始地址的項數。由于“B”和“8” 、“D”和“0”字形相同，故“B”和“

25、D”均以小寫字母“b”和“d”顯示。 圖316（b）為共陽八段LED管的原理圖。圖中，所有發(fā)光二極管陰極共連后接到引腳G，G腳為控制端，用于控制LED是否點亮。若G腳接地、則LED被點亮；若G腳接TTL高電平，則它被熄滅。圖316（c）為共陽八段LED數碼顯示管原理圖。圖中，所有發(fā)光二極管陽極共連后接到G腳。正常顯示時G腳接+5V，各發(fā)光二極管是否點亮取決于adp各引腳上是否低電平0伏。因此，共陰和共陽所需字形碼恰好相反，如表36所列。表3-6八段LED數碼顯示管字形碼表3.5.2 譯碼顯示電路譯碼器是組合邏輯電路的一個重要的器件，其可以分為：變量譯碼和顯示譯碼兩類。變量譯碼一般是一種較少輸入

26、變?yōu)檩^多輸出的器件，一般分為2n譯碼和8421BCD碼譯碼兩類。顯示譯碼主要解決二進制數顯示成對應的十、或十六進制數的轉換功能，一般其可分為驅動LED和驅動LCD兩類。在數字系統中常見的數碼顯示器通常有：發(fā)光二極管數碼管(LED數碼管)和液晶顯示數碼管(LCD數碼管)兩種。發(fā)光二極管數碼管是用發(fā)光二極管構成顯示數碼的筆劃來顯示數字，由于發(fā)二極管會發(fā)光，故LED數碼管適用于各種場合。液晶顯示數碼管是利用液晶材料在交變電壓的作用下晶體材料會吸收光線，而沒有交變電場作用下有筆劃不會聽吸光，這樣就可以來顯示數碼，但由于液晶材料須有光時才能使用，故不能用于無外界光的場合（現在便攜式電腦的液晶顯示器是用背

27、光燈的作用下可以在夜間使用），但液晶顯示器有一個最大的優(yōu)點就是耗電相當節(jié)省，所以廣泛使用于小型計算器等小型設備的數碼顯示。顯示譯碼器由譯碼輸出和顯示器配合使用，最常用的是BCD七段譯碼器。其輸出是驅動七段字形的七個信號。常見產品型號有74LS48、74LS47等。在本次設計中我采用了74LS48。74LS48邏輯功能及說明邏輯功能：燈測試輸入：當且時，無論狀態(tài)如何，輸出全部為高電平，都可使被驅動數碼管的七段同時點亮，以檢查該數碼管各段能否正常發(fā)光。利用這個功能可以判斷顯示器的好壞；消隱輸入：也稱滅燈輸入。為消隱輸入，當時，無論及輸入為何值，所有各段輸出均為低電平，顯示器處于熄滅狀態(tài)。為滅零輸出

28、；滅零輸入：可以按數據顯示需要，將顯示器所顯示的0予以熄滅，而在顯示時不受影響。它在實際應用中是用來熄滅多位數字前后不必要的零位。將滅零輸入端與滅零輸出端配合使用，很容易實現多位數碼顯示系統的滅零控制。圖3-18 74LS48芯片管腳圖表3-7 74LS48芯片功能表3.6計數電路設計數字頻率計的核心內容就是電子計數器,近年來大規(guī)模的集成電路得到廣泛的應用,在電子計數器電路上也是如此,比如現在的ICM7216集成IC就是CMOS工藝制造的專用IC,專用于對時間,頻率,周期等參數的測量.我在這里并不是用這個集成IC,我用的是小集成塊74LS90。74LS90是異步二五十進制加法計數器，它既可以作

29、二進制加法計數器，又可以作五進制和十進制加法計數器。計數器連接電路如圖3-19所示：圖3-19計數電路圖3-20 74LS90引腳排列表3-8 74LS90功能表通過不同的連接方式，74LS90可以實現四種不同的邏輯功能；而且還可借助R0（1）、R0（2）對計數器清零，借助S9（1）、S9（2）將計數器置9。其具體功詳述如下：1計數脈沖從CP1輸入，QA作為輸出端，為二進制計數器。2計數脈沖從CP2輸入，QDQLQH作為輸出端，為異步五進制加法計數器。3.若將CP2和QA相連，計數脈沖由CP1輸入，QD、QC、QB、QA作為輸出端，則構成異步8421碼十進制加法計數器。4.若將CP1與QD相連

30、，計數脈沖由CP2輸入，QA、QD、QC、QB作為輸出端，則構成異步5421碼十進制加法計數器。5.清零、置9功能。a：異步清零當R0（1）、R0（2）均為“1”；S9（1）、S9（2）中有“0”時，實現異步清零功能，即QDQCQBQA=0000。b：置9功能當S9（1）、S9（2）均為“1”；R0（1）、R0（2）中有“0”時，實現置9功能，即QDQCQBQA =1001. 74LS90采用的是8421BCD計數方式，計數脈沖CP由CP0輸入，Q0接CP1，則該計數器先進行2進制計數，再進行5進制計數，從而完成8421BCD的十進制計數，連接圖如圖3-21所示：圖3-21 8421BCD碼計

31、數3.7分頻器電路設計高頻率信號從輸入端口進入，經過放大器放大，在經過分頻器進行10分頻，得到需要的信號。分頻電路選用集成電路74LS90進行設計較簡便。74LS90是異步二五十進制加法計數器，它既可以作二進制加法計數器，又可以作五進制和十進制加法計數器。采用1片74LS90實現10分頻。10分頻電路如圖3-22所示：圖3-22 10分頻電路3.8電源電路設計穩(wěn)壓電路用于當電網電壓產生波動時穩(wěn)壓電路利用其反饋使輸出電壓保持穩(wěn)定。對于整個電源電路來說穩(wěn)壓電路的設計是整個電路的設計至關重要的一環(huán)，它直接影響一個穩(wěn)壓電源的好壞。對于頻率計電源電路的設計，我采用一個7805三端穩(wěn)壓器電源，由三端穩(wěn)壓器

32、提供穩(wěn)定的+5V直流電源供整機電路使用。電源電路圖如3-23所示：圖3-23 電源電路在上述電路中，電路中使用一個7805來為其他模塊提供穩(wěn)定可靠的電源。電源變壓器將交流電網220V的電壓變?yōu)樗枰碾妷褐?，然后通過整流電路將交流電壓變成脈動的直流電壓。由于此脈沖的直流電壓還含有較大的紋波，必須通過濾波電路加以濾除，從而得到平滑的直流電壓。在整流、濾波電路之后，接上7805穩(wěn)壓電路，從而維持輸出穩(wěn)定的直流電壓。二極管DQ起保護作用。當輸入對地短路時，其點位迅速降為零，而輸出端接有大電容，其電壓仍然接近于源輸出電壓，這時，大電容將通過三端穩(wěn)壓內部調整管釋放電荷，調整管的PN結在高電壓下有可能被擊

33、穿，如果裝了二極管D，就能及時將電容上電荷釋放掉，從而保護了穩(wěn)壓器。C1和C2用于輸入整流濾波，C3提高7805的紋波抑制能力，C4用來改變IC的瞬態(tài)響應。第四章 數字頻率計技術指標和誤差分析4.1數字頻率計技術指標頻率準確度：一般用相對誤差來表示，即 （41）式中為量化誤差，是數字儀器所特有的誤差，當主控門時間T選定，越低，量化誤差越大為主控門時間相對誤差，主要由時機電路標準頻率的準確決定，。頻率測量范圍：在輸入電壓符合規(guī)定要求值時，能夠正常進行測量的頻率區(qū)間稱為頻率測量范圍。頻率測量范圍主要由放大整形電路的頻率響應決定。本設計頻率范圍為1Hz10MHz。數字顯示位數：頻率計的數字顯示位數決定了頻率計的分辨率。位數越多，分辨率越高。測量時間：頻率計完成一次測量所需要的，包括準備、計數、鎖存和復位時間?？傻玫綌底诸l率計的總電路圖如圖4-1所示：圖4-1