数电课程设计——数字频率计.docxVIP

数字电子技术课程设计报告题 目专 业年 级学 号学生姓名 联系电话 指导老师 完成日期摘要本设计采用ne555定时器构成一个1000hz的时钟脉冲发生器，同过cd4018对时钟信号进行分频得到100hz、10hz、1hz的闸门信号，三片74ls160芯片构成一个十进制加法计数器，经过闸门信号对160芯片进行控制，可以实现对被测信号频率的计数，最后通过4511芯片对将所计的数显示到数码管上，通过74ls151对闸门信号的控制可以对1~99.9khz的三角波、方波、正弦波的频率、脉宽、周期进行测量。关键字：ne555定时器；分频；闸门信号；周期；频率；脉宽ABSTRACTThis design adopts the ne555 timer constitute a 1000 hz clock pulse generator, the clock signal with a cd4018 on frequency division by 100 hz, 10 hz, 1 hz gate signal, three pieces of 74 ls160 chip constitute a decimal addition counter, after the gate signal of 160 chip to control, can realize to the measured signal frequency count, the last through the 4511 chip to gauge the number to the digital tube display, through 74 ls151 to gate signal to the control of 1 ~ 99.9 KHZ triangle wave, square wave, sine wave frequency, pulse width, the cycle is measured.Key words: NE555 timer; Frequency division; The gate signal; Cycle; Frequency; Pulse width目录摘要IABSTRACTII1. 整体电路设计11.1 算法设计11.2 整体方框图及原理21.3 整体电路图42. 各个单元电路设计62.1 时基电路62.2 闸门电路72.3 控制电路92.4 小数点显示电路113. 调试结果与分析113.1 时基电路的调试113.2 显示电路的调试123.4 控制电路的调试143.5 整体指标测试204. 设计总结204.1 设计任务完成情况204.2 问题及改进204.3 心得体会21参考文献23附件241. 整体电路设计1.1 算法设计频率是周期信号每秒钟内所含的周期数值。可根据这一定义采用如图1所示的算法。图2是根据算法构建的方框图。图1 频率测量算法示意图图2 频率测量算法对应的方框图在测试电路中设置一个闸门产生电路，用于产生脉冲宽度为1s的闸门信号。改闸门信号控制闸门电路的导通与开断。让被测信号送入闸门电路，当1s闸门脉冲到来时闸门导通，被测信号通过闸门并到达后面的计数电路（计数电路用以计算被测输入信号的周期数），当1s闸门结束时，闸门再次关闭，此时计数器记录的周期个数为1s内被测信号的周期个数，即为被测信号的频率。测量频率的误差与闸门信号的精度直接相关，因此，为保证在1s内被测信号的周期量误差在10 ?3量级，则要求闸门信号的精度为10 ??量级。例如，当被测信号为1kHz时，在1s的闸门脉冲期间计数器将计数1000次，由于闸门脉冲精度为10 ??，闸门信号的误差不大于0.1s，固由此造成的计数误差不会超过1，符合5*10 ?3的误差要求。进一步分析可知，当被测信号频率增高时，在闸门脉冲精度不变的情况下，计数器误差的绝对值会增大，但是相对误差仍在5*10 ?3范围内。但是这一算法在被测信号频率很低时便呈现出严重的缺点，例如，当被测信号为0.5Hz时其周期是2s，这时闸门脉冲仍未1s显然是不行的，故应加宽闸门脉冲宽度。假设闸门脉冲宽度加至10s，则闸门导通期间可以计数5次，由于数值5是10s的计数结果，故在显示之间必须将计数值除以10。1.2 整体方框图及原理图3测量频率的原理框图图4测量周期的原理框图输入电路：由于输入的信号可以是正弦波，三角波。而后面的闸门或计数电路要求被测信号为矩形波，所以需要设计一个整形电路则在测量的时候，首先通过整形电路将正弦波或者三角波转化成矩形波。在整形之前由于不清楚被测信号的强弱的情况。所以在通过整形之前通过放大衰减处理。当输入信号电压幅度较大时，通过输入衰减电路将