1、數字電了技術基礎課程設計報告簡易數字頻率計張順專業班級13電子信息 工程C132班日 期2015-7-1指導教師一、設計任務與要求二、元器件簡介三、設計原理及分析四、設計中的問題及改進五、總 結簡易數字頻率計電路的設計設計任務與要求1.設計簡易數字頻率計完成正弦波、矩形波以及任意脈沖信號頻率的測量。測頻范圍為 1999999Hz 分兩個頻段：1 999Hz,1KHz-999KHz2.用LED數碼管，顯示十進制的測量結果，其結果為待測信號的頻率。二、元器件介紹1十進制計數器74LS160,弓I腳圖如下:74LS160的功能如下:輸入1輸出CPLDCLREPETQXX0XX全“ L”t01XX預置

2、數據t1111計數X110X保持X11X0保持2 .74LS112引腳圖如下:Q3功能表如下:INPUTSOUTPUTS/PRE ICLRCLK J KIQQ0IQ0TOGGLE?HQ0 IQ03 .與門7408引腳圖如下:O'UnM«門IlIttJBl«N»功能表如下:6V ASIn pu t*OtrtpwiABVLLLLHLHLLHHH4.定時器555利用它能極方便地構成施密特觸發555定時器是一種多用途的數字和模擬混合集成電路,器、單穩態觸發器和多謝振蕩器。由于使用方便靈活、所以555定時器在波形的產生與變換、測量與控制、家用電器、電子玩具等許多領域

3、中都得到了應用。引腳圖如下:內部結構圖如下:555功能表:輸人出%賽邀叫1坯-低LIts1L 1%1不?蚩11 11不交1112丄賞5 «裁止5.數碼管U1:DCD HEX DIG RED :將計數器上輸將計數器的輸出端接到數碼管上，通過數碼管顯示當前計數器上所計的數字,出的最低端接到數碼管的最左端，這樣數碼管就能正常工作。由于DCD_HEX_DIG_RED是可以精確表示計數器卜六進制數碼管，所以用十進制計數器的數據由它顯示一般不會出錯, 當前的數據。三. 設計原理及分析1.系統框圖flS?-3關呼奉的聞査田2.總電路圖如下:母_L* ,*-勺1.J3Mp-L11*;斗1A平-半J

4、r -r- 斟*過-Er rir"Ttetir 亠亍祜-±w* 片普I '24 w I 7* -3.單元電路圖:(1) 、時諧信號電路圖5VI 5VVCCU8-ITZC-PJT OUT-DIS - r I -TER .-.-TRZ - - -eof.PD.-LM555CMVCC :e-'US' - HVCPJT "flET 2I - p I - I nI - P IDlS I .THRffVI -I -GKH-.n ez:1：0nFG3:T0nF：:nF30iliAC1luF由555構建多謝振蕩器，產生時鐘信號，其時鐘信號為周期性的矩形波，

5、然后接到施密特觸發器進行整形，調節滑動電阻器，電容以及電阻，是時鐘信號的脈寬近似 1ms左右，然后讓它與待測信號進行比較，看在時鐘信號的脈寬中待測信號的個數，讓后通過計數器，數碼管 顯示出來，我們通過變換就知道待測信號的頻率。該多諧振蕩起的輸出信號波形為:(2) 、待測信號進行處理的電路圖VGC這里待測信號可以不通過信號發生器，由555構成的多謝振蕩器產生的信號，通過施密特觸發器進行整形，形成固定的矩形待測信號，再將它與待測信號通過一個與門進行比較，看在時諧信號單位脈沖中待測信號出現的次數，通過計時器，由數碼管顯示出來，從而我們就知 道了待測信號的頻率。該待測信號處理后的波形:電TIJ :j:

6、 "1- t丐I“ F I I II II-I-»j-:i I - I I二 A=j 口(3) 、由計數器構成的分頻電路圖:=.;1£衛PCI - GH - VIS32 曲-30EJTT環P MT -PCOJLEl,.2甘Ey?- EKT -匚aMML 5 怖 ON74L&150H我們知道計數器可以當分頻器使用，通過時諧信號產生的信號通過這里的計數器,分頻產生不同頻率的信號。在時間脈寬在1s左右是我們可以測量待測信號的頻率范圍在1HZ到1MHZ之間,1000HZ左右；在時間脈沖在 1ms左右我們可以測量信號的頻率范圍在1KHZ到使用分頻器是為了產生脈沖寬度

7、近似為1s左右的信號。(4) 控制電路的電路圖:這部分的控制電路由 74LS112組成，74LS112是雙JK觸發器，它的作用是當下降沿到來的 時候，是時諧信號清零，從而測量出在單過脈寬中待測信號的個數，在通過計數器，由數碼 管顯示出來。控制電路產生的信號波形為:(4)、輸出電路設計電路圖:1Z:'：:JMEK oc ueb:;-J 千匸;:-卩N :-or-a： ： H： I-爐»437<1 -»- -.na -netIJNL&160WIPFDCD IILX DIG Mill:DCDJUEXDIC.HOkJ-LLJ雌-4:住r-i't 0 k

8、 Hfr-ZJLUl -EUJl£T4LS1MH通過計數器計數，在通過數碼管顯示出來我們就可以知道待測信號的頻率,由上面顯示的數字經過一定的轉換就可以得到精確的頻率。從而通過該電路就可以測量待測信號的頻率,而制成了數字頻率計。四、設計中的問題及改進(1)控制電路的改進原電路圖中沒有控制電路， 數碼管顯示出來的數字不穩定，一直在變化，最后在秦老師的指導下，我明白了如何用一個門電路，來實現控制。74LS112是JK觸發器的集成塊，當J從而實現為低電平，K為高電平，這樣當下降沿到來就可以通過一個與門達到清零的目的。對對時諧信號的控制，進而使數碼管顯示穩定的結果。F面是改進之前的電路圖:RL

9、!is尸rfcS 一PW I U Z FW：后來添加了一個74LS112控制電路就解決了問題。(2)分頻的問題由于要使脈寬達到1ms和1s的脈寬，所以必須使用到分頻器，在分頻電路中要合理地選擇1HZ 至 U 1KHZ與 1KHZ 至 U 1MHZ頻輸出端和電容。電阻的值從而達到要求的頻率。從而完成對 率的測量。分頻電路為達到要求頻率設計的如下;l£EqU11vee 32 EK? 衛0EET-I-aM <3-Law0 >CLKJL5_74L&160H -(3)頻率運算問題數碼管顯示出來的最終的頻率要根據數碼管顯示出來的數字和時諧信號的頻率轉化得出來, 不一定時正確的，只有通過轉化才能得到正確的頻率。五、總 結1. 本次試驗充分運用到所學的知識，如 EDA（電子技術自動化）的仿真。在書本 上逐個找到設計所需要的芯片，然后查閱資料熟悉它們的功能及每個引腳的作用。后來和同學交流學習通過了 EDA仿真。在此過程中，要熟練EDA操作，了解 每個芯片的引腳連接。 尤其要注意的是， 仿真過程中會遇到許多問題， 要學會用 是書本上的理論知識完成對電路圖的檢測。2. 經過本次設計， 我們受益非淺， 不僅使我們復習了數電的很多知識， 而且鍛煉 了我們理論與實踐相結合的能力、 團