数字频率计并进行仿真实验.doc-资料库

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课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目: 初始条件：数字频率计的设计本设计可以使用集成脉冲发生器、计数器、译码器、单稳态触发器、锁存器、放大器、整形电路和必要的门电路等。用数码管显示频率计数值。要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及技术要求，以及说明书撰写等具体要求） ①设计一个频率计。要求用 4 位 7 段数码管显示待测频率，格式为 0000Hz。 ②测量频率范围：10~9999Hz。 ③设计的脉冲信号发生器，以此产生闸门信号，闸门信号宽度为 1S。 ④确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，画出总体电路原理图，阐述基本原理。时间安排：第 20 周理论设计、实验室安装调试，地点：鉴主 15 楼通信实验室一指导教师签名： 2008 年 6 月 2 日系主任（或责任教师）签名：年月日

摘要在数字电路中，数字频率计属于时序电路，它主要由具有记忆功能的触发器构成。在计算机及各种数字仪表中，都得到了广泛的应用。在 CMOS 电路系列产品中，数字频率计是用量最大、品种很多的产品，是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此，频率的测量就显得更为重要。本课题主要选择以集成芯片作为核心器件，设计了一个简易数字频率计，以触发器和计数器为核心，由信号输入、隔直，触发、计数、数据处理和数据显示等功能模块组成。放大整型电路：对被测信号进行预处理；闸门电路：由 NE555 构成一个秒信号，攫取单位时间内进入计数器的脉冲个数；时基信号：产生一个秒信号；计数器译码电路：计数译码集成在一块芯片上，计单位时间内脉冲个数，把十进制计数器计数结果译成 BCD 码；显示：把 BCD 码译码在数码管显示出来。设计中采用了模块化设计方法，采用适当的放大和整形，提高了测量频率的范围。关键词：频率，集成电路，译码电路，计数电路，双稳态触发器

Abstract: In the digital circuit, the digital cymometer is the circuit of time sequence, it is mainly formed by trigger with memory function. In the computer and various digital instruments, it is widely used . Among CMOS circuit serial products, cymometer consumption most heavy, variety a lot of product. The digital cymometer is a measuring instrument in scientific research such as computer , communication apparatus , audio and video with indispensable production field, and the measurement scheme with a lot of electric parameters , result of measuring all have a very close relation, so, the measurement of frequency seems even more important. This subject has mainly explained that chooses integrated circuit as the key device, has designed a simple and easy digital cymometer, regard trigger and counter as core , input , separate by signal frank , touch off , count circuit , data processing , data reveal module of function make up. Enlarge the circuit of integrated type: To be carried on the preconditioning by the signal of examining; The circuit of the gate : Formed a second signal by NE555, seize the pulse number of entering the counter in unit time; The base signal of hour: Produce the signal for one second; The decipher circuit of the counter : Count deciphers and integrate on the chip together, count the pulse number in unit time, count the result of the decimal counter to translate into BCD yard; Reveal : In charge of revealing BCD one yard of deciphers in the number . Design adopt module design method, adopt appropriate enlarge and whole, have improved frequency of designing.

Keywords: frequency，Integrated circuit，Translate the coding electric circuit，Count the electric circuit，Dual Schmitt Trigger. 目录 1 数字频率计的设计方案 ........................................... 5 1.1 数字频率计的基本原理 ................................................ 5 1.2 系统框图 ............................................................. 5 2 单元电路的设计 ......................................................... 7 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.1.5 2.1 芯片的介绍 .......................................................... 7 74ls00 芯片介绍 .................................................. 7 74ls273 芯片介绍 ................................................. 8 555 定时器的介绍 ................................................. 9 74ls90 芯片介绍 .................................................. 9 74ls48 芯片介绍 ................................................. 10 2.2 单元电路的设计 ...................................................... 12 2.2.1 放大整形电路 .....................................................12 2.2.2 时基电路 ........................................................ 13 2.2.3 逻辑控制电路 .................................................... 15 2.2.4 计数器 ......................................................... 17 2.2.5 锁存器 ......................................................... 17 2.2.6 译码显示电路 .................................................... 18 2.3 整体电路图 .......................................................... 19 3 电路的调试 ............................................................. 21 4 电路的仿真 ............................................................. 22 5 实验小结及体会 ........................................................ 25 附录 1 元器件清单 ........................................................ 26

附录 2 参考文献 .......................................................... 27 数字频率计的设计 1 数字频率计的设计方案数字频率计是用来测量正弦信号、矩形信号、三角波等波形工作频率的仪器, 其测量结果直接用十进制数字显示，频率的测量总的来说有3种方法：直接测量法，直接与间接测量相结合的方法和多周期同步测量法。直接测量法误差大，但电路简单；后两种方法测量精度高，但电路复杂。直接测量法电路简单，不需要很复杂的调试过程，其测量的关键是在秒控制信号，如果有高精度的秒控制信号，其测量误差可做到很小，因此采用直接测量法比较合理和可行。此设计采用性能稳定的定时器555构成的多谐震荡器产生标准时间信号. 1.1 数字频率计的基本原理所谓频率，就是周期性信号在单位时间（1s）内变化的次数，如在一定的时间间隔 T 内测的这个周期性信号的变化次数为 N，则其频率可表示为 f=N/T 如果我们能在给定的 1S 时间内对信号波形计数，并将计数结果显示出来，就能读取被测信号的频率。数字频率计首先必须获得相对稳定与准确的时间，同时将被测信号转换成幅度与波形均能被数字电路识别的脉冲信号，然后通过计数器计算这一段时间间隔内的脉冲个数，将其换算后显示出来。这就是数字频率计的基本原理。 1.2 系统框图下图1.1是数字频率计的组成框图。被测信号 Vx 经过放大整形电路变成电路计数器所要要求的脉冲信号，器频率与被测信号的频率 fx 相同。时基电路提供

标准时间基准信号，其高电平持续时间为1s，当1s 信号来到时，闸门开通，被测脉冲信号通过闸门，计数器开始计数，知道1s 信号结束时闸门关闭，停止计数。若在闸门时间1s 内计数器得得脉冲个数为 N,则被测信号频率 fx=N(HZ)。逻辑控制电路的作用有俩个：一是产生锁存脉冲，是示波器上的数字稳定；二是产生清零脉冲，是计数器每次测量从零开始。图1.1 系统框图图1.2 系统框图对应的波形

2 单元电路的设计 2.1 芯片的介绍 2.1.1 74ls00 芯片介绍 74ls00为四二输入的与非门，其真值表如下图2.1所示下图2.2是74ls00的封装形式图2.1 74ls00的真值表图2.2 74ls00的封装形式

2.1.2 74ls273 芯片介绍 74LS273 是一种带清除功能的 8D 触发器， 1D～8D 为数据输入端，1Q～8Q 为数据输出端，正脉冲触发，低电平清除，常用作 8 位地址锁存器。其真值表如下图2.3所示图2.3 74ls273的功能表 74ls273集成芯片的引脚图2.4如下所示 (1).1脚是复位 CLR,低电平有效,当1脚是低电平时,输出脚2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、 9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部输出0,即全部复位; (2).当1脚为高电平时,11(CLK)脚是锁存控制端,并且是上升沿触发锁存,当11脚有一个上升沿,立即锁存输入脚3、4、7、8、13、14、17、18的电平状态,并且立即呈现在在输出脚2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7) 上. 图2.4 74ls273的封装形式

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