東華大學(xué)數(shù)字電路課程設(shè)計數(shù)字頻率計

1、電路課程設(shè)計第一章設(shè)計指標(biāo).P2設(shè)計指標(biāo).第二章系統(tǒng)概述.卬3.設(shè)計思想可行性論證.各功能的組成總體工作過程第三章單元電路設(shè)計與分析.P4各單元電路的選擇設(shè)計及工作原理分析第四章電路的組構(gòu)與調(diào)試.P7遇到的主要問題.現(xiàn)象記錄及原因分析.解決舉措及效果功能的測試方法、步驟、設(shè)備、記錄的數(shù)據(jù)第五章結(jié)束語.P11對設(shè)計題目的結(jié)論性意見及進(jìn)一步改良的意向說明P12總結(jié)設(shè)計的收獲與體會.附圖電路圖、電路總圖第一章設(shè)計指標(biāo)在生產(chǎn)實踐和科學(xué)實驗中,經(jīng)常需要測量信號的頻率.數(shù)字頻率計就是用數(shù)字方式測量和顯示被測信號頻率的儀器.實用的數(shù)字頻率可以測量多種不同的周期波形.設(shè)計要求要求設(shè)計一個測量TTL方波信號頻率

2、的數(shù)字系統(tǒng).用按鍵選擇測量信號頻率.測量值采用四個LED七段數(shù)碼管顯示,并以發(fā)光二極管指示測量對象：測量的單位HZkhz.頻率測量范圍有四檔量程.1測量結(jié)果顯示4位有效數(shù)字,測量結(jié)果顯示四位有效數(shù)字.測量精度為萬分之一.2頻率測量范圍：,分四檔.第一檔：第二檔：第三檔：99.99khz第四檔：3量程切換可以采用兩個按鍵手動切換或由電路限制自動切換.設(shè)計思想數(shù)字頻率計的根本原理是測量周期信號在單位時間內(nèi)的信號周波數(shù).主要電路為計數(shù)器需要限制的是計數(shù)器的輸入脈沖.顯然切換被測信號的時基信號的路徑就可以實現(xiàn)數(shù)字頻率記測量功能的轉(zhuǎn)換.由于測量結(jié)果以十進(jìn)制顯示,為了顯示譯碼方便,一般采用十進(jìn)制計數(shù)器級聯(lián)

3、構(gòu)成信號測試電路.本設(shè)計要求頻率測量結(jié)果以四位有效數(shù)字顯示,所以可以采用四個十進(jìn)制計數(shù)器級聯(lián)構(gòu)成莫為10000的極術(shù)器對被測信號計數(shù),最大值為9999.四個計數(shù)器的4組BCD碼譯碼后顯示的結(jié)果.第二章系統(tǒng)概述設(shè)計思想總體思想可以分為五塊：1 .量程選擇包含小數(shù)點以及單位限制2 .單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器3 .計數(shù)器和鎖存器4 .譯碼顯示5 .分頻計可行性論證該設(shè)計通過單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出的清零信號和鎖存信號限制譯碼的顯示各功能的組成量程通過操作臺上的兩個按鍵組合成2x2種組合,同時限制多個74153M芯片到達(dá)同時限制時基信號,檔位,小數(shù)點,單位指示燈的選擇分別反應(yīng)到分頻器,單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器等各個模塊的限制段,到達(dá)

4、時基信號,檔位,小數(shù)點,單位指示燈一一對應(yīng)的效果然后通過計數(shù)器,鎖存器,以及譯碼顯示,最終在操作臺的四位七段顯示器上顯示結(jié)果第三章單元電路設(shè)計與分析各單元電路的選擇以及原理簡要分析1.量程選擇包含小數(shù)點以及單位限制gCKrl水笈口1M2g1位電路如上圖,A,B兩個輸入端子同時對檔位,小數(shù)點,以及單位限制端.6 .單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器延時于鎖存信號.7 .計數(shù)器和鎖存器計數(shù)器如下列圖,用四個74160十進(jìn)制計數(shù)器進(jìn)位輸出端RCO通過一個非門進(jìn)行級聯(lián),構(gòu)成一個10000進(jìn)制計數(shù)器,其中第一個74160的仿真圖也在下面鎖存器：鎖存器采用兩個74374進(jìn)行對四個74160輸出的16個二進(jìn)制數(shù)字進(jìn)行鎖存-二:二

5、:;:其中引出清零段和鎖存端,4.譯碼顯示采用四位動態(tài)掃描：中選著段AB選擇不同的值時,分別從四片74153M下標(biāo)的數(shù)6.分頻器,分頻器分為兩個模塊,一個是DIV8,即把10MHz的信號依次分頻10,最后能夠達(dá)到的頻率.另一個是通過芯片到達(dá)任意進(jìn)制的分頻器根底要求當(dāng)中的8分頻和四分頻第四章電路的組構(gòu)與調(diào)試遇到的主要問題我在這個設(shè)計電路當(dāng)中,設(shè)計,調(diào)試比擬順利,唯一讓我陷入困境的問題是,當(dāng)輸入某一頻率時,顯示器不能直接顯示最終結(jié)果.現(xiàn)象記錄及原因分析問題現(xiàn)象1:顯示器亂碼問題現(xiàn)象1:顯示器一直顯示0問題現(xiàn)象2:例如輸入為500赫茲頻率的信號時,顯示器從0000由一遞增開始快速跳到500然后瞬間清

6、零,達(dá)不到鎖存目的.分析：鎖存器輸出段和顯示器的連接端口不對,并且電路當(dāng)中的鎖存器的鎖存信號沒有在應(yīng)該有效的時候令鎖存器到達(dá)鎖存目的,故我著重檢查計數(shù)一鎖存電路解決舉措及效果對于問題一,在仔細(xì)對照大課題前的四位動態(tài)掃描小實驗當(dāng)中的引腳接入,發(fā)現(xiàn),一個74160所輸出的4為二進(jìn)制碼并不是全部接入顯示電路當(dāng)中的同一片74153M芯片,導(dǎo)致亂碼,而是應(yīng)該分別接入四片74153M芯片.在重新接入對應(yīng)的引腳后,顯示器不再顯示亂碼,卻出現(xiàn)問題現(xiàn)象二對于問題現(xiàn)象2.在仔細(xì)檢查電路之后,發(fā)現(xiàn)單穩(wěn)態(tài)輸出的鎖存通過非門接入鎖存器鎖存段導(dǎo)致顯示一直存在于0000,而后去掉了非門,結(jié)果照成問題現(xiàn)象3.針對問題現(xiàn)象3舉

7、措1.修改單穩(wěn)態(tài)電路,一共設(shè)計了以下的新的單穩(wěn)態(tài)方案示頻率數(shù),結(jié)果接入新的單穩(wěn)態(tài)芯片后,發(fā)現(xiàn)問題沒有解決,依舊是顯示器從0000由一遞增開始快速跳到500然后瞬間清零,達(dá)不到鎖存目的.舉措二,發(fā)現(xiàn)74373的鎖存端是高電平有效,于是在高頻率的信號輸入下,鎖存的時間跟清零時間非常接近導(dǎo)致鎖存失敗.提出新的才想：如果換成74374鎖存信號上升沿有效的鎖存器.會不會解決問題,于是把原先鎖存電路當(dāng)中的74373換成74373.結(jié)果正常實現(xiàn).問題解決,在全部連接入其他局部的電路后,到達(dá)課程設(shè)計的根底要求拓展要求方面一、自動切換量程提示；1.計數(shù)器計到9999時,產(chǎn)生溢出信號CO,扇動量程加檔.2、顯示缺

8、乏“有效數(shù)字忖量程減檔.二、各量程輸出信號的頻率最高位有效數(shù)字為九2.3、4、5、6、78、9.對于拓展要求二當(dāng)中的實現(xiàn)多種頻率信號,開始覺得采用不同分頻的分頻器就能到達(dá)效果,于是利用741690的置位端以及4個按鈕到達(dá)多分頻的目的.結(jié)果調(diào)試發(fā)現(xiàn),某些頻率的第一位有效數(shù)字重復(fù),達(dá)不到1-9的目的.于是采用74161十六進(jìn)制計數(shù)器進(jìn)行分頻,發(fā)現(xiàn)能實現(xiàn)1-9當(dāng)中大局部的情況,唯獨“4不能出現(xiàn),分析發(fā)現(xiàn),74161進(jìn)制達(dá)不到25分頻.于是提出了以下兩個解決方案方案一：采用兩片74161進(jìn)行級聯(lián),構(gòu)成16X16進(jìn)制分屏器,然后最高位都置為1,低五位通過5個按鍵進(jìn)行組合.能夠組合出25進(jìn)制分頻器,到達(dá)出

9、現(xiàn)“4的效果.但仍舊發(fā)現(xiàn)依舊顯示不出“4的效果,失敗.方案二：在原先一片74161的情況下,輸出信號通過一個D觸發(fā)器,在次到達(dá)二分頻的效果,但在紙上演示的時候,發(fā)現(xiàn),“4能夠輸出,但采用這個方案之后,“9卻不能輸出了.方案二失敗.功能的測試方法、步驟、設(shè)備、記錄的數(shù)據(jù)1 .四位動態(tài)顯示器的測試方法：遮住顯示屏,采用自己設(shè)計的組合的真值表進(jìn)行組合,到達(dá)自己想要的輸出字符.2 .對于計數(shù)器-鎖存器-顯示器局部,先輸入個低頻測試信號,例如1hz,觀察顯示器是否從0一直跳到9,并在低位由9變0的時候,高位進(jìn)1成功.3 .接入單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,讓清零段和鎖存端接入單穩(wěn)態(tài)的輸出信號,并輸入500赫茲看能否正確

10、穩(wěn)定顯示05004 .接入量程限制,切換AB鍵組合看能否顯示,并對應(yīng)的單位指示燈是否正確亮滅.5 .最后電路.通過一個外接的函數(shù)信號發(fā)生器,調(diào)節(jié)在四檔量程內(nèi)的頻率,查看顯示器的顯示數(shù)值跟信號發(fā)生器的顯示是否一致附上根底要求以及拓展要求2的測試表格:第五章結(jié)束語對設(shè)計題目的結(jié)論性意見及進(jìn)一步改良的意向說明這次的設(shè)計題目其實很有綜合性,能夠用上我們在數(shù)電課上所學(xué)的大局部知識,但還有一些知識點也應(yīng)該涉及到,例如：TTL門的應(yīng)用,時序邏輯電路的運用,以及ROM的編程引用,這樣能增強我們所學(xué)知識的聯(lián)系,運用,實踐的水平,并應(yīng)該整體電路以及設(shè)計方案都讓學(xué)生自己設(shè)計,這樣我相信能夠涌現(xiàn)出更多有新奇創(chuàng)意的設(shè)計

11、方案,百花齊放.進(jìn)一步改良：其實對于拓展要求1,我們可以構(gòu)思一個時序邏輯電路,通過畫狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖,狀態(tài)轉(zhuǎn)換表等一系列根底分析方法,構(gòu)建出合理電路.對于拓展要求二,其實我們可以運用ROM的編程到達(dá)設(shè)計要求,這有待我們進(jìn)一步的思考,學(xué)習(xí)和實踐.付上各個局部的電路圖詳細(xì)電路圖在第三章集成該局部的芯片圖：1.div8前鬼ItdMZ10%HE1QKHZ1KHZ10GMZ0_1H710-HZ1HZ七段顯示1SUBDESIGN7SEG9IC11li13*liIE11IE1?2C2122232-5552E=>即BTCpDrJE.jFfG;->1.1.1,1,1,1,0；->0,1.1*0,0,

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