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数字电路课程设计——数字频率计设计报告.doc

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.40M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    摘要
    Abstract
    引言
    1总体方案设计
    2单元电路设计
    2.1放大整形电路
    2.1.1方案一
    2.1.2方案二
    2.1.3方案对比
    2.2时基电路
    2.2.1方案一
    2.2.2方案二
    2.2.3方案对比
    2.3逻辑控制电路
    2.4计数器
    2.5锁存器
    3主要参数计算
    3.1时基电路参数
    3.2逻辑控制电路
    4总体电路设计
    5仿真结果
    6实物测试结果分析
    7体会与心得
    8参考文献
    附录一 电路实物图
    附录二 元件清单
    数字频率计 摘要 本文介绍了一种基于 TTL 系列芯片的简易数字频率计。数字频率计应用所学的数字电 路知识进行设计。电路由放大整形电路、时基电路、逻辑控制电路、计数锁存电路及译码 显示电路组成。能够较精准的测量幅值在 0.2V~5V 的正弦波、三角波、方波的频率。测量 范围能够达到 1Hz~9999Hz。 关键词：频率计，TTL 芯片，数字电路
    Abstract In this paper,a design of simple digital cymometer based on the TTL serises chips was described.This design is based on the knowledge about the digital circuit we learned.It consists of amplifier and shaping circuit , time-base circuit, control circuit, latch circuit and decoding count show circuit.It can be used to accurately detect the frequency of sine wave, triangle wave and square wave accurately that the amplitude is between 0.2V and 5V. Detecting range can be achieved 1Hz ~ 9.99kHz.. Key words: cymometer, the TTL series chips,digital circuit
    目录 摘要................................................................................................................................................. I 关键词............................................................................................................................................. I Abstract ...........................................................................................................................................II 引言.................................................................................................................................................1 1 总体方案设计..........................................................................................................................2 2 单元电路设计..........................................................................................................................3 2.1 放大整形电路............................................................................................................... 3 2.1.1 方案一.................................................................................................................3 2.1.2 方案二.................................................................................................................4 2.1.3 方案对比.............................................................................................................4 2.2 时基电路....................................................................................................................... 5 2.2.1 方案一.................................................................................................................5 2.2.2 方案二.................................................................................................................5 2.2.3 方案对比.............................................................................................................6 2.3 逻辑控制电路............................................................................................................... 6 2.4 计数器........................................................................................................................... 7 2.5 锁存器........................................................................................................................... 8 3 主要参数计算..........................................................................................................................9 3.1 时基电路参数............................................................................................................... 9 3.2 逻辑控制电路............................................................................................................... 9 4 总体电路设计........................................................................................................................10 5 仿真结果................................................................................................................................12 6 实物测试结果分析................................................................................................................14 7 体会与心得............................................................................................................................15 8 参考文献................................................................................................................................16 附录一 电路实物图.....................................................................................................................17 附录二 元件清单.........................................................................................................................18
    引言 在电子技术中，频率是一个重要参量。应用计数法原理制成的数字式频率测量仪器具 有精确度高，测频范围宽，便于实现测量过程自动化等一系列突出特点，所以数字式频率 测量计(简称数字式频率计)已成为目前测量频率的主要仪器。
    1 总体方案设计 1 放大整形电路 闸门电路 2 2 2 3 计数器 锁存器 译码显示器 5 6 时基电路 逻辑控制电路 图 1 组成框图 被测信号经过放大整形整形之后变成计数器所要求的脉冲信号1。标准时间基准信号2 由时基电路提供其高电平持续时间为1s，计数器对1s时间中的脉冲计数，当1s信号结束时， 时基电路产生信号2，闸门电路关闭，逻辑控制电路产生锁存信号6是显示器上的数字稳定， 清零信号5是计数器从0开始计数。若在闸门时间1s内计数器计得的脉冲个数为N，则被测 信号频率为N(Hz)。各信号的时序图如图二所示。 图 2 波形关系 计 数 锁 存 清 0 N ( 个 脉 冲 ) 信 号 2 信 号 1 信 号 6 信 号 5
    2 单元电路设计 2.1 放大整形电路 对信号的放大功能由三极管构成放大电路来实现，对信号整形的功能由施密特触发器 来实现。施密特触发器电路是一种特殊的数字器件，一般的数字电路器件当输入起过一定 的阈值，其输出一种状态，当输入小于这个阈值时，转变为另一个状态，而施密特触发器 不是单一的阈值，而是两个阈值，一个是高电平的阈值，输入从低电平向高电平变化时， 仅当大于这个阈值时才为高电平，而从高电平向低电平变化时即使小于这个阈值，其仍看 成为高电平，输出状态不这；低电平阈值具有相同的特点。 2.1.1 方案一 放大整形电路由三极管与与非门组成。三极管构成的放大器将输入频率为fx 的周期信 号如正弦波、三角波、等进行放大。将电源电压设为5V,当输入信号幅值比较大时，会出现 线性失真，将放大后的波形幅度控制在5V以内。与非门构成施密特触发器对放大器的输出 信号进行整形，使之成为矩形脉冲。电路图如图3所示。 图 3 放大整形电路
    2.1.2 方案二 放大部分同方案一，整形部分是由555构成的施密特整形电路。电路图如图4所示。 2.1.3 方案对比 用与非门构成的施密特触发器因为阈值电压易受受温度、电源电压及干扰的影响，稳 定性较差。而555定时器的比较器灵敏度高，输出驱动电路大，并且且555定时器构成的施 密特触发器结构简单，而且抗干扰能力比用与非门构成的施密特触发器要强，因此选用方 案二。 555 构成的施密特触发 图 4 器
    2.2 时基电路 图 5 时基电路 2.2.1 方案一 时基电路的作用是产生一个标准时间信号（高电平持续时间为1s）可用定时器555构成 的多谐振荡器作为时基电路。多谐振荡器又称矩形波发生器，电路不具有稳定状态，但是 具有两个暂稳态，当电路由一个暂稳态过渡到另一个暂稳态是，其“触发”信号是由电路 内部电容充（放）电提供的，因此无需外部触发脉冲，电路工作就是在两个暂稳态之间来 回转换。在此方案中时基信号2由引脚3输出。脉宽由电阻R1、R2及电容C4决定。电路图如 图5所示。555定时器内部的比较器灵敏度高，而且采用差分电路形式，用555定时器组成 的多谐振荡器的振荡频率受电源电压和温度变化的影响很小。 2.2.2 方案二 时基电路可用晶体振荡器和分频器构成。晶振频率取32768Hz，晶振产生脉冲经分频 器14级二分频后输出2Hz脉冲（高、低电平各持续1s）。
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