第一篇：課程設(shè)計----數(shù)字頻率計

電子課程設(shè)計報告

設(shè)計課題: 數(shù)字頻率計 作 者：

李成贊≦

專 業(yè): 08信息工程 班 級:（2）班

學 號: 3081231201 日 期 2009年6月5日——2009年6月17日

指導(dǎo)教師: 廖 東 進

設(shè)計小組其他成員：葉昕瑜 史海鑌 陳福青 姚閩 梁芳芳

衢州職業(yè)技術(shù)學院信息與電力工程系

前 言

一、頻率計的基本原理：

頻率計又稱為頻率計數(shù)器，是一種專門對被測信號頻率進行測量的電子測量儀器。其最基本的工作原理為：當被測信號在特定時間段T內(nèi)的周期個數(shù)為N時，則被測信號的頻率f=N/T。

頻率計主要由四個部分構(gòu)成：時基（T）電路、輸入電路、計數(shù)顯示電路以及控制電路。在一個測量周期過程中，被測周期信號在輸入電路中經(jīng)過放大、整形、微分操作之后形成特定周期的窄脈沖，送到主門的一個輸入端。主門的另外一個輸入端為時基電路產(chǎn)生電路產(chǎn)生的閘門脈沖。在閘門脈沖開啟主門的期間，特定周期的窄脈沖才能通過主門，從而進入計數(shù)器進行計數(shù)，計數(shù)器的顯示電路則用來顯示被測信號的頻率值，內(nèi)部控制電路則用來完成各種測量功能之間的切換并實現(xiàn)測量設(shè)置。

二、頻率計的應(yīng)用范圍：

在傳統(tǒng)的電子測量儀器中，示波器在進行頻率測量時測量精度較低，誤差較大。頻譜儀可以準確的測量頻率并顯示被測信號的頻譜，但測量速度較慢，無法實時快速的跟蹤捕捉到被測信號頻率的變化。正是由于頻率計能夠快速準確的捕捉到被測信號頻率的變化，因此，頻率計擁有非常廣泛的應(yīng)用范圍。

在傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造企業(yè)中，頻率計被廣泛的應(yīng)用在產(chǎn)線的生產(chǎn)測試中。頻率計能夠快速的捕捉到晶體振蕩器輸出頻率的變化，用戶通過使用頻率計能夠迅速的發(fā)現(xiàn)有故障的晶振產(chǎn)品，確保產(chǎn)品質(zhì)量。

在計量實驗室中，頻率計被用來對各種電子測量設(shè)備的本地振蕩器進行校準。在無線通訊測試中，頻率計既可以被用來對無線通訊基站的主時鐘進行校準，還可以被用來對無線電臺的跳頻信號和頻率調(diào)制信號進行分析。

目 錄

1、設(shè)計要求

數(shù)字頻率計

2、第一章 系統(tǒng)概述

3、第二章單元電路設(shè)計與分析 3.1 數(shù)字頻率計的基本原理 3.2 數(shù)字頻率的設(shè)計 3.2.1 放大整形電路

3.2.2 時基電路

3.2.3 邏輯控制電路 3.2.4 輸出實現(xiàn)器

4、第三章 總結(jié)設(shè)計

附錄A 系統(tǒng)電路原理圖

附錄B 元件清單

附錄C 參考文獻

設(shè) 計 要 求

電子課程設(shè)計報告格式：

每人必須寫出一份4000字以上設(shè)計總結(jié)報告，總結(jié)報告應(yīng)包括以下內(nèi)容：

題目名稱、前言、目錄、鳴謝、元器件明細表、附圖、參數(shù)文獻。

其中，前言應(yīng)包含設(shè)計題目的主要內(nèi)容、資料收集工作的簡介。正文參考格式如下：

第一章 系統(tǒng)概述

簡單介紹系統(tǒng)設(shè)計思路與總體解決的可行論證，各功能塊的劃分與組成，全面介紹總體工作或工作原理。

第二章 單元電路設(shè)計與分析

詳細介紹個單元電路的選擇、設(shè)計及工作原理分析，并介紹有關(guān)參數(shù)的計算及元件參數(shù)的選擇等。

第三章 總結(jié)

簡單介紹對設(shè)計題目的結(jié)論性意見，進一步完善或改進的意向性說明，總結(jié)設(shè)計課程的收獲與體會。

元器件明細表主要用于列出本次課程設(shè)計中所用到的全部元器件。

附圖要求用2#以上圖紙畫出總原理接線圖，參考文獻格式如下：

序號 作者名 書刊名 出版社 出版時間（刊號）

數(shù)字頻率計（設(shè)計要求）：

數(shù)字頻率計是用來測量正弦信號、矩形信號等波形上工作頻率的儀器，其測量結(jié)果直接用十進制數(shù)字顯示。本題要求采用中、小規(guī)模集成芯片設(shè)計集成有下列功能的數(shù)字頻率測量計：

被測信號的頻率范圍為1Hz—100KHz，分成兩個頻段，即1—999Hz、1—100KHz，用三位數(shù)碼管顯示測量數(shù)據(jù)，測量誤差小于5%。

數(shù)字頻率計

第一章 系統(tǒng)概述

為了使計數(shù)器被測信號的頻率范圍為1—999Hz、，用三位數(shù)碼管顯示測量數(shù)據(jù)。

第二章 單元電路設(shè)計與分析

一、數(shù)字頻率計測頻率的基本原理

所謂頻率，就是周期性信號在單位時間(1s)內(nèi)變化的次數(shù)。若在一定時間間隔T秒內(nèi)測得 這個周期性信號的重復(fù)變化次數(shù)為N，則其頻率可表示為：

f=N/T

圖1——數(shù)字頻率計的組成框圖和波形圖

圖1是數(shù)字頻率計的組成框圖。被測信號v x 經(jīng)放大整形電路變成計數(shù)器所要求的脈沖信號I，其頻率與被測信號的頻率f x 相同。時基電路提供標準時間基準信號II，其高電平持續(xù)時間t1=1 秒，當l秒信號來到時，閘門開通，被測脈沖信號通過閘門，計數(shù)器開始計數(shù)，直到l秒信號結(jié)束時閘門關(guān)閉，停止計數(shù)。若在閘門時間1s內(nèi)計數(shù)器計得的脈沖個數(shù)為N，則被測信號頻率f 邏輯控制電路的作用有兩個：一是產(chǎn)生鎖存脈沖IV，使顯示器上的數(shù)x =NHz。字穩(wěn)定；二是產(chǎn)生清“0”脈沖V，使計數(shù)器每次測量從零開始計數(shù)。

各信號之間的時序關(guān)系如圖1所示。

二、數(shù)字頻率計的電路設(shè)計

基本電路設(shè)計

數(shù)字頻率計的基本框圖如圖1所示，各部分作用如下。

①放大整形電路

圖2——放大整形電路圖

放大整形電路由晶體管3DG100與74LS00等組成，其中3DGl00組成放大器將輸入頻率。為f 三角波等進行放大，與非門74LS00構(gòu)成施密特觸發(fā)器，它對放 x 的周期信號如正弦波、大器的輸出信號進行整形，使之成為矩形脈沖。

②時基電路

圖3——時基電路

時基電路的作用是產(chǎn)生一個標準時間信號（高電平持續(xù)時間為 1s），由定時器555構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生。若振蕩器的頻率 f0 1/(t1 t 2)0.8Hz，則振蕩器的輸出波形如圖1中的波形II所示，其中t1=1s，t2=0.25s。由公式t1=0.7(R1+R2)C和t2=0.7R2C，可計算出電阻R1、R2及電容C的值如圖。

③邏輯控制電路

圖4——邏輯控制電路

根據(jù)圖1所示波形，在計數(shù)信號II結(jié)束時產(chǎn)生鎖存信號IV，鎖存信號IV 結(jié)束時產(chǎn)生 清“0”信號 V。脈沖信號IV和V可由兩個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS123產(chǎn)生，它們的脈沖寬度由電路的時間常數(shù)決定。

設(shè)所存信號IV和清“0”信號V的脈沖寬度tw相同，如果要求tw=0.02s，則得：

tw=0.45RextCext=0.02s

若取 Rext=10kΩ，則 Cext=tw/0.45Rext=4.4μ

F。

由74LS123的功能（見下表1）可得，當 1R 1B ?1 觸發(fā)脈沖從1A端輸入時，在觸D

發(fā)脈沖的負跳變作用下，輸出端1Q可獲得一負脈沖，其波形關(guān)系正好滿足圖1所示的波形IV和V的要求。手動復(fù)位開關(guān)S按下時，計數(shù)器清“0”。

表1——74LS123功芯片能表

④輸出實現(xiàn)器

圖5——頻率計算器

表2——74LS90的不同接線方法

鎖存器的作用是將計數(shù)器在1s結(jié)束時所計得的數(shù)進行鎖存，使顯示器上能穩(wěn)定地顯示 此時計數(shù)器的值。如圖所示，1s計數(shù)時間結(jié)束時，邏輯控制電路發(fā)出鎖存信號IV，將此時計數(shù)器的值送譯碼顯示器，選用兩個8位鎖存器74L273可以完成上述功能。當時鎖存信號CP的正跳變來到時，鎖存器的輸出等于輸入，從而將計數(shù)器的輸出值送到鎖存器的輸出端。

高電平結(jié)束后，無論D為何值，輸出端的狀態(tài)仍保持原來的狀態(tài)不變，所以在計數(shù)期間內(nèi)，計數(shù)器的輸出不會送到譯碼顯示器。

表3——74LS273功能表

表4——74LS4

第三章 結(jié)束語

①設(shè)計總結(jié)

簡易的數(shù)字頻率計基本完成，各Vcc接電源正極，各開關(guān)控制電路的各個部分。整個電路綜合使用了與門、非門、555定時器、顯示器、74LS48譯碼器、74LS273鎖存器、74LS90計數(shù)器等等的邏輯器件和施密特、可重觸發(fā)器等模擬電子器件。

②設(shè)計心得、體會

本次課程設(shè)計由李成贊同學總設(shè)計，在廖東進老師輔導(dǎo)下順利完成啦。通過本次的課程設(shè)計，加深了我對數(shù)字電子技術(shù)模擬電子兩門課程的理解，強化了我對相關(guān)知識的記憶，提高了我對所學知識的應(yīng)用。這極大擴展了我的視野，更加激發(fā)了我對這門課程的熱愛，在設(shè)計的過程中，由于綜合應(yīng)用了各種學習、應(yīng)用軟件，例如：word、auto CAD、Multisim等，不但體改了技能，還能從中獲得了成就感。通過這次設(shè)計，我完全知道了團隊合作的所帶來的快樂，集體的力量的強大性！我定位了我自己，發(fā)現(xiàn)自己的優(yōu)勢和不足，并且勉勵自己不斷進步，并對未來充滿信心。

再此感謝給與指導(dǎo)的廖東進老師、李培江老師、黃云龍老師的指導(dǎo)。對本課程設(shè)計的的大力支持。

附錄A

：

系

統(tǒng)

電

路

原

理

附錄B：元件清單

附錄C：參考文獻

第二篇：簡易數(shù)字頻率計（數(shù)字電路課程設(shè)計）

數(shù)字電路課程設(shè)計報告

1)設(shè)計題目

簡易數(shù)字頻率計

2)設(shè)計任務(wù)和要求

要求設(shè)計一個簡易的數(shù)字頻率計，測量給定信號的頻率，并用十進制數(shù)字顯示，具體指標為：

1)測量范圍：1HZ—9.999KHZ，閘門時間1s；

HZ—99.99KHZ，閘門時間0.1s；

HZ—999.9KHZ，閘門時間10ms；

KHZ—9999KHZ，閘門時間1ms；

2)顯示方式：四位十進制數(shù)

3)當被測信號的頻率超出測量范圍時,報警.3)原理電路和程序設(shè)計：

（1）整體電路

數(shù)顯式頻率計電路

（2）單元電路設(shè)計；

（a）時基電路

(b)放大邏輯電路

(c)計數(shù)、譯碼、驅(qū)動電路

（3）說明電路工作原理;

四位數(shù)字式頻率計是由一個CD4017（包含一個計數(shù)器和一個譯碼器）組成邏輯電路，一個555組成時基電路，一個9014形成放大電路，四個CD40110（在圖中是由四個74LS48、四個74LS194、四個74LS90組成）及數(shù)碼管組成。

兩個CD40110串聯(lián)成一個四位數(shù)的十進制計數(shù)器，與非門U1A、U1B構(gòu)成計數(shù)脈沖輸入電路。當被測信號從U1A輸入，經(jīng)過U1A、U1B兩級反相和整形后加至計數(shù)器U13的CP+，通過計數(shù)器的運算轉(zhuǎn)換，將輸入脈沖數(shù)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)碼顯示筆段，通過數(shù)碼管顯示出來，范圍是1—9。當輸入第十個脈沖，就通過CO輸入下一個CD40110的CP+，所以此四位計數(shù)器范圍為1—9999。

其中U1A與非門是一個能夠控制信號是否輸入的計數(shù)電路閘門，當一個輸入端輸入的時基信號為高電平的時候，閘門打開，信號能夠通過；否則不能通過。

時基電路555與R2、R3，R4、C3組成低頻多諧振蕩器，產(chǎn)生1HZ的秒時基脈沖，作為閘門控制信號。計數(shù)公式：來確定。

與非門U2A與CD4017組成門控電路，在測量時，當時基電路輸出第一個時基脈沖并通過U2A反相后加至CD4017的CP，CD4017的2腳輸出高電平從而使得閘門打開。1s后，時基電路送來第二個脈沖信號，CD4017的2腳變?yōu)榈碗娖剑l門關(guān)閉，測量結(jié)束。數(shù)碼管顯示即為所測頻率。當555第三個脈沖送過來的時候，電路保持間歇1S，第四個脈沖后高電平加至R，使計數(shù)器復(fù)位。為下一次計算準備。

（4）元件選擇。

資

料

元

件

標號

封裝

數(shù)量

芯片

CD40110

GK7491AG

陶瓷熔扁平

CD4017

62F2X6KE4

陶瓷熔扁平

74LS00

陶瓷熔扁平

74LS10

陶瓷熔扁平

NE555

K104G4

雙列直插型號

顯示器

七段共陰數(shù)碼管

電阻

300Ω

1KΩ

5.1KΩ

10KΩ

100KΩ

1MΩ

10KΩ(滑動)

電容

1000PF

0.1μF

100μF

二極管

1N4148

發(fā)光LED

開關(guān)

單刀雙擲

導(dǎo)線

導(dǎo)線

若干

三極管

9014

電源

12V直流電源

4)電路和程序調(diào)試過程與結(jié)果：

a)、設(shè)計邏輯流程：

b)、理論波形圖：

c)、仿真波形圖：

1)、時基電路

2）、未、已經(jīng)過施密特的波形：

d)、誤差分析：

本實驗的誤差來自多方面的原因：一、時基電路NE555的滑動變阻器調(diào)節(jié)導(dǎo)致誤差；二、閘門開放時間與信號輸入時間的沖突導(dǎo)致測量不準確；三、整體電路的阻抗、容抗對電路信號的影響。

對于第一點，先計算相關(guān)的滑動變阻器的相應(yīng)阻值大小，然后可以在關(guān)閉電源的情況下用萬用表測量后才進行測量；第二點有點系統(tǒng)的偶然性；第三點可以盡量減少電路布局，從而減少相應(yīng)的影響。

5)總結(jié)

這個電路多處使用了集成IC芯片，讓電路更加簡潔明了，并且提高了電路的安全性、可行性，減少了整個電路的功耗和整個電路的布線。但是此電路沒有完全地符合實驗要求：首先，整個電路沒有施密特觸發(fā)器，輸入信號放大電路，數(shù)碼管的小數(shù)點驅(qū)動，滿位報警電路。因此我首先加入以三極管9014為核心的放大電路；然后用74LS00兩個雙輸入與非門構(gòu)成施密特觸發(fā)器，對輸入信號進行整形；對于報警電路，由于集成IC沒有譯碼電路引腳，所以選擇了一個8輸入與非門和一個74LS00結(jié)成，這樣可以充分考慮到唯一性；還有就是它的計數(shù)不是直接顯示頻率，而是顯示一個數(shù)字，再與閘門的時候計算才可以得出真正的頻率。

總體來說，電路還是存在一點小問題沒有得到很好的解決，因為74LS00組成的施密特觸發(fā)器沒有很好地整形波，在示波器上出現(xiàn)脈沖波，還得于計算，可以改為以NE555組成的施密特電路。改用其他的數(shù)碼管驅(qū)動，從而驅(qū)動小數(shù)點。

通過這次實驗，讓我認識到數(shù)字電路的萬千變化，集成IC的推出，大大提高安全性和可行性。理解了科學就是力量。最主要是學習到設(shè)計電路的思想以為加強自己的焊接能力。讓自己的電子技術(shù)更上一層樓。

附錄：完整的電路PCB圖，完整的源程序名列表（不需要把源程序打印出來，作為電子文檔提交）。

附錄一：

附錄二：

第三篇：東華大學數(shù)字電路課程設(shè)計_數(shù)字頻率計

數(shù) 字 電 路 課 程 設(shè) 計

第一章設(shè)計指標

……………………………………....……...……....P2 設(shè)計指標

……………………………………………………………....第二章 系統(tǒng)概述

………………………………………...…..…...…....P3 2.1設(shè)計思想

…………………………………………………………..2.2可行性論證

…………………………………………….…...…...2.3各功能的組成……………………………………………………… 2.4總體工作過程

……………………………………………………… 第三章 單元電路設(shè)計與分析

………………………………...…...…...P4 3.1各單元電路的選擇

……………………………………………… 3.2設(shè)計及工作原理分析

……………………………………………… 第四章 電路的組構(gòu)與調(diào)試

…………………………………..…...…...P7 4.1 遇到的主要問題

…………………………………………………..4.2 現(xiàn)象記錄及原因分析

…………………………………………….4.3 解決措施及效果

………………………………………………… 4.4 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 5.1對設(shè)計題目的結(jié)論性意見及進一步改進的意向說明

…………..5.2 總結(jié)設(shè)計的收獲與體會

………………………………………….附圖(電路圖、電路總圖)………………………………………………P12

第一章設(shè)計指標

在生產(chǎn)實踐和科學實驗中，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 HZ khz。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：0.1hz~999.9khz，分四檔。

第一檔：100.1hz~999.9hz

第二檔：1.000khz~9.999khz

第三檔：10.00khz~99。99khz

第四檔：100.0khz~999.9khz（3）量程切換可以采用兩個按鍵手動切換或由電路控制自動切換。

設(shè)計思想

數(shù)字頻率計的基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)器需要控制的是計數(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)果以十進制顯示，為了顯示譯碼方便，一般采用十進制計數(shù)器級聯(lián)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

2.1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)點以及單位控制）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

2.2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控制譯碼的顯示

2.3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，同時控制多個74153M芯片達到同時控制時基信號，檔位，小數(shù)點，單位指示燈的選擇分別反饋到分頻器，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器等各個模塊的控制段，達到時基信號，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)點以及單位控制）

電路如上圖，A,B兩個輸入端子同時對檔位，小數(shù)點，以及單位控制端。

2.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

單穩(wěn)態(tài)電路如上，輸出鎖存端Y，然后Y通過一個D觸發(fā)器產(chǎn)生一個延時一個周期的清零信號，因為計數(shù)器和鎖存器的級聯(lián)，必先鎖存有效，再對計數(shù)器進行清零，所以清零信號要延時于鎖存信號。

3.計數(shù)器和鎖存器

計數(shù)器如下圖，用四個74160十進制計數(shù)器進位輸出端RCO通過一個非門進行級聯(lián)，構(gòu)成一個10000進制計數(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進行對四個74160輸出的16個二進制數(shù)字進行鎖存

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：當選著段AB選擇不同的值時，分別從四片74153M中選擇出同一下標的數(shù)據(jù)

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，最后能夠達到0.1HZ的頻率。

另一個是通過芯片達到任意進制的分頻器（基礎(chǔ)要求當中的8分頻和四分頻）

第四章 電路的組構(gòu)與調(diào)試

4.1 遇到的主要問題

我在這個設(shè)計電路當中，設(shè)計，調(diào)試比較順利，唯一讓我陷入困境的問題是，當輸入某一頻率時，顯示器不能直接顯示最終結(jié)果。

4.2 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然后瞬間清零，達不到鎖存目的。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達到鎖存目的，故我著重檢查計數(shù)—鎖存電路

4.3 解決措施及效果

對于問題一，在仔細對照大課題前的四位動態(tài)掃描小實驗當中的引腳接入，發(fā)現(xiàn)，一個74160所輸出的4為二進制碼并不是全部接入顯示電路當中的同一片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 措施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

仿真

波

形

：雖然是清零信號延時于鎖存信號，但理論上會帶來一定的誤差，不過應(yīng)該還是能大致正確顯示頻率數(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，達不到鎖存目的。

措施二，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，在全部連接入其他部分的電路后，達到課程設(shè)計的基礎(chǔ)要求

拓展要求方面

對于拓展要求二當中的實現(xiàn)多種頻率信號，開始覺得采用不同分頻的分頻器就能達到效果，于是利用741690的置位端以及4個按鈕達到多分頻的目的。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)，達不到1-9的目的。

于是采用74161 十六進制計數(shù)器進行分頻，發(fā)現(xiàn)能實現(xiàn)1-9當中大部分的情況，唯獨“4”不能出現(xiàn)，分析發(fā)現(xiàn)，74161進制達不到25分頻。于是提出了以下兩個解決方案

方案一：采用兩片74161進行級聯(lián)，構(gòu)成16X16 進制分屏器，然后最高位都置為1，低五位通過5個按鍵進行組合。能夠組合出25進制分頻器，達到出現(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，在次達到二分頻的效果，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。

4.4 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行組合，達到自己想要的輸出字符。

2．對于計數(shù)器-鎖存器-顯示器部分，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赫茲看能否正確穩(wěn)定顯示0500 4.接入量程控制，切換AB鍵組合看能否顯示0.500 00.50 000.5，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 附上基礎(chǔ)要求以及拓展要求2的測試表格：

第五章 結(jié)束語

5.1對設(shè)計題目的結(jié)論性意見及進一步改進的意向說明

這次的設(shè)計題目其實很有綜合性，能夠用上我們在數(shù)電課上所學的大部分知識，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，這樣能加強我們所學知識的聯(lián)系，運用，實踐的能力，并應(yīng)該整體電路以及設(shè)計方案都讓學生自己設(shè)計，這樣我相信能夠涌現(xiàn)出更多有新奇創(chuàng)意的設(shè)計方案，百花齊放。進一步改進：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)換表等一系列基礎(chǔ)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的編程達到設(shè)計要求，這有待我們進一步的思考，學習和實踐。

付上各個部分的電路圖（詳細電路圖在第三章）集成該部分的芯片圖： 1.div8

2.7seg（七段顯示）

3.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

4.計數(shù)器（JSQ）

5.七段顯示芯片

6.小數(shù)點，量程，單位指示燈控制芯片

7.分頻器芯片

8.基礎(chǔ)要求總電路

9.擴展要求芯片（具體電路圖在第四章）

10.拓展要求電路總圖

同基礎(chǔ)電路圖，只不過把基礎(chǔ)總圖當中的分頻器（FENPINQI）芯片換成拓展芯片（kuozhan）

第四篇：EDA課程設(shè)計——數(shù)字頻率計

燕 山 大 學 EDA課程設(shè)計報告書

題目：數(shù)字頻率計

姓名：Eric 班級：09電子x班 學號： 090104020xxxx 成績：

（注：此文件應(yīng)以同學學號為文件名）

一、設(shè)計題目及要求

1．輸入為矩形脈沖，頻率范圍0~99MHz；

2．用五位數(shù)碼管顯示；只顯示最后的結(jié)果，不要將計數(shù)過程顯示出來；

3．單位為Hz和KHz兩檔，自動切換。

二、設(shè)計過程及內(nèi)容 1．總體設(shè)計思路

總電路圖主要有兩部分組成，即測頻電路和掃描電路。

圖1 總電路圖

圖2 總電路圖仿真波形

測頻電路測量一秒鐘內(nèi)通過計數(shù)器的脈沖個數(shù)，將其送至掃描電路中顯示。

2.主要模塊實現(xiàn)方法（1）掃描電路

試驗箱上共有8個數(shù)碼管，但共用一個顯示輸入端，因此如要顯示兩位以上的數(shù)字，就必須使用掃描電路。其作用就在于不同的時間使不同的數(shù)碼管顯示當前輸入的與其對應(yīng)的數(shù)字，由于掃描的頻率很高，帶給人眼的感覺就是同時在顯示。四個八選一數(shù)據(jù)選擇器。掃描電路由一個八進制計數(shù)器、四個八選一數(shù)據(jù)選擇器74151、一個七段譯碼器7448組成。

圖3 掃描電路

圖4 四個74151接法

圖5 掃描電路仿真波形

（2）測頻電路

測頻電路由一個366進制計數(shù)器和計數(shù)換擋及寄存電路組成

圖6 測頻電路

圖 7 測頻電路仿真波形

在366進制計數(shù)器輸入頻率為366Hz的時鐘信號，當該計數(shù)器通過366個脈沖，即經(jīng)過時間一秒后366進制計數(shù)器的進位端輸出高電平，將脈沖計數(shù)器置零，并控制儲存寄存電路輸出一秒內(nèi)通過脈沖計數(shù)器的脈沖個數(shù)，以達到測量頻率的效果，并且保證只顯示最后結(jié)果不顯示中間計數(shù)過程。

圖8 366進制計數(shù)器

計數(shù)換擋及寄存電路由1個一億進制計數(shù)器和20個門電路組合以及20個D觸發(fā)器組成的寄存電路組成。

圖9 計數(shù)換擋及寄存電路

因為要求測量0到99MHz的頻率所以選用一億進制計數(shù)器計脈沖的個數(shù)，置零端通過一個非門和366進制計數(shù)器的進位輸出端相連，又要求使用5喂數(shù)碼管，所以當計數(shù)器十萬位的數(shù)為1時就換擋，換擋后將不顯示后3位數(shù)，測試的單位由Hz變?yōu)閗Hz。

圖10 一億進制計數(shù)器

（3）換擋的實現(xiàn)

換擋電路由20個門電路的組合構(gòu)成，20個電路組合的A端分別接一億進制計數(shù)器的Q0到Q19即低五位，B端分別接一億進制計數(shù)器的Q12到Q31即高五位，CO和NCO接一億進制計數(shù)器的進位輸出端。S端接寄存電路D觸發(fā)器的出入端。

S=AC’+BC

圖11 換擋門電路組合

（4）寄存電路

寄存電路由20個D觸發(fā)器接成，輸入輸出端分別接換擋電路和掃描電路。CLK端接366進制計數(shù)器的進位輸出端以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的存儲和輸出。

圖12 寄存電路

三、設(shè)計結(jié)論（包括設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題；對EDA課程設(shè)計感想、意見和建議）（1）出現(xiàn)過的問題

在使用Max-Plus時在畫圖的初始階段不知道如何旋轉(zhuǎn)器件，仿真階段endtime設(shè)置的過長，時鐘脈沖周期設(shè)置的過小導(dǎo)致因器件延遲造成的仿真失效。在試驗箱的使用過程中因沒插跳線導(dǎo)致程序無法下載到芯片。

（2）對EDA課程設(shè)計感想

剛拿到題目是覺得無從下手十分躁，第二天思考了一天仍無法突破，也曾有所抱怨。當看到每個分立的模塊仿真均正確而組合起來的總電路仿真效果十分混亂的時候感到極其的困惑，在老師的建議下把電路圖下載到了試驗箱里解決了這個問題。最后當自己的設(shè)計通過老師驗收的時候心里無比的輕松喜悅……

應(yīng)用軟件MAX-Plus的使用大大減小了因在紙上畫電路圖的工作量，通過簡單的電路設(shè)計，提高了我的獨立思考能力，通過連結(jié)實驗箱增強了我的動手能力，并延伸了我在課堂上學到的知識，此次課程設(shè)計讓我認識到高新技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用，讓我看到了EDA技術(shù)功能的強大，也讓我認識到掌握他們的重要性，同時也看到了自己的差距與不足，我知道只有今后自己努力學習，拓寬自己的知識面，才能更好的掌握這項技術(shù)，也才能適應(yīng)社會的發(fā)展。

（3）意見和建議

希望能更新更多的題目。

第五篇：數(shù)字頻率計的課程設(shè)計課案

引 言

近年來，在電子技術(shù)中,頻率是最基本的參數(shù)之一,并且與許多電參量的測量方案、測量結(jié)果都有十分密切的關(guān)系,因此頻率的測量就顯得更為重要.在電子系統(tǒng)非常廣泛應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，到處可見到處理離散信息的數(shù)字電路。供消費用的微波爐和電視、先進的工業(yè)控制系統(tǒng)、空間通訊系統(tǒng)、交通控制雷達系統(tǒng)、醫(yī)院急救系統(tǒng)等在設(shè)計過程中無一不用到數(shù)字技術(shù)。數(shù)字電路制造工業(yè)的進步，使得系統(tǒng)設(shè)計人員能在更小的空間內(nèi)實現(xiàn)更多的功能，從而提高系統(tǒng)可靠性和速度。數(shù)字集成電路具有結(jié)構(gòu)簡單（如其中的晶體管是工作于飽和與截止2種狀態(tài)，一般不設(shè)偏置電流）和同類型電路單元多（如一個計數(shù)系統(tǒng)需要很多同類型的觸發(fā)器和門電路）的特點，因而容易是高集成度和歸一化。由于數(shù)字集成電路與電子計算機的發(fā)展緊密相關(guān)，因而發(fā)展很快，目前已是集成電路中產(chǎn)量最高、集成度最大的一種器件。集成電路的類型很多，從大的方面可分為模擬和數(shù)字集成電路兩大類。雖然它們都可模擬具體的物理過程，但其工作方式有著很大的不同。甚至可能完全不同。電路中的工作信號通常是用電脈沖表示的數(shù)字信號。這種工作方式的信號，可以表達2種截然不同的現(xiàn)象。如以有脈沖表示“1”，無脈沖便表示“0”；以“1”表示“真”，則“0”便表示“假”，等等。反之亦然。這就是“數(shù)字信號”的含義。所以，“數(shù)字量”不是連續(xù)變化的量，其大小往往并不改變，但在時間分布上卻有著嚴格的要求，這是數(shù)字電路的一個特點。數(shù)字式頻率計基于時間或頻率的A/D轉(zhuǎn)換原理，并依賴于數(shù)字電路技術(shù)發(fā)展起來的一種新型的數(shù)字測量儀器。由于數(shù)字電路的飛速發(fā)展，所以，數(shù)字頻率計的發(fā)展也很快。通常能對頻率和時間兩種以上的功能數(shù)字化測量儀器，稱為數(shù)字式頻率計(通用計數(shù)器或數(shù)字式技術(shù)器)。在電子測量技術(shù)中，頻率是一個最基本的參量，對適應(yīng)晶體振蕩器、各種信號發(fā)生器、倍頻和分頻電路的輸出信號的頻率測量，廣播、電視、電訊、微電子技術(shù)等現(xiàn)代科學領(lǐng)域。因此，數(shù)字頻率計是一種應(yīng)用很廣泛的儀器。

1概述

1.1 數(shù)字頻率計概述 數(shù)字頻率計是計算機、通訊設(shè)備、音頻視頻等科研生產(chǎn)領(lǐng)域不可缺少的測量儀器。它是一種用十進制數(shù)字顯示被測信號頻率的數(shù)字測量儀器。它的基本功能是測量正弦信號，方波信號及其他各種單位時間內(nèi)變化的物理量。在進行模擬、數(shù)字電路的設(shè)計、安裝、調(diào)試過程中，由于其使用十進制數(shù)顯示，測量迅速，精確度高，顯示直觀，經(jīng)常要用到頻率計。1.2 數(shù)字頻率計的基本原理

頻率計的基本原理是用一個頻率穩(wěn)定度高的頻率源作為基準時鐘，對比測量其他信號的頻率。通常情況下計算每秒內(nèi)待測信號的脈沖個數(shù)，此時我們稱閘門時間為1秒。閘門時間也可以大于或小于一秒。閘門時間越長，得到的頻率值就越準確，但閘門時間越長則沒測一次頻率的間隔就越長。閘門時間越短，測的頻率值刷新就越快，但測得的頻率精度就受影響。數(shù)字頻率計是用數(shù)字顯示被測信號頻率的儀器，被測信號可以是正弦波，方波或其它周期性變化的信號。如配以適當?shù)膫鞲衅?，可以對多種物理量進行測試，比如機械振動的頻率，轉(zhuǎn)速，聲音的頻率以及產(chǎn)品的計件等等。因此，數(shù)字頻率計是一種應(yīng)用很廣泛的儀器 電子系統(tǒng)非常廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，到處可見到處理離散信息的數(shù)字電路。數(shù)字電路制造工業(yè)的進步，使得系統(tǒng)設(shè)計人員能在更小的空間內(nèi)實現(xiàn)更多的功能，從而提高系統(tǒng)可靠性和速度。數(shù)字頻率計的原理電路的設(shè)計

2.1 基本設(shè)計原理與方案

2.1.1 數(shù)字頻率計的基本設(shè)計原理

基本設(shè)計原理是直接用十進制數(shù)字顯示被測信號頻率的一種測量裝置。它以測量周期的方法對正弦波、方波、三角波的頻率進行自動的測量。所謂“頻率”，就是周期性信號在單位時間（1s）內(nèi)變化的次數(shù)。若在一定時間間隔T內(nèi)測得這個周期性信號的重復(fù)變化次數(shù)N，則其頻率可表示為f=N/T。其中脈沖形成電路的作用是將被測信號變成脈沖信號，其重復(fù)頻率等于被測頻率fx。時間基準信號發(fā)生器提供標準的時間脈沖信號，若其周期為1s，則門控電路的輸出信號持續(xù)時間亦準確地等于1s。閘門電路由標準秒信號進行控制，當秒信號來到時，閘門開通，被測脈沖信號通過閘門送到計數(shù)譯碼顯示電路。秒信號結(jié)束時閘門關(guān)閉，計數(shù)器停止計數(shù)。由于計數(shù)器計得的脈沖數(shù)N是在1秒時間內(nèi)的累計數(shù)，所以被測頻率fx=NHz。2.1.2 數(shù)字頻率計的整體電路設(shè)計方案

數(shù)字頻率計主要由4個基本單元組成：可控制的計數(shù)鎖存、譯碼顯示系統(tǒng)、石英晶體振蕩器及多級分頻系統(tǒng)、帶衰減器的放大整形系統(tǒng)和閘門電路。該原理電路我們將設(shè)計4個基本單元電路，而后利用四個基本單元電路繪制整機框圖，畫出總電路圖，并且對電路圖進行原理分析，利用Multisim、Protel軟件進行繪制原理圖和仿真模擬實驗現(xiàn)象，記錄調(diào)試分析的結(jié)果。

2.2 單元電路的設(shè)計和元器件的選擇

數(shù)字頻率計的原理框圖如圖11-1-1所示。他主要由5個模塊組成，分別是：脈沖發(fā)生器電路、測頻控制信號發(fā)生器電路、計數(shù)模塊電路、鎖存器、譯碼驅(qū)動電路。當系統(tǒng)正常工作時，脈沖發(fā)生器提供的1 Hz的輸入信號，經(jīng)過測頻控制信號發(fā)生器進行信號的變換，產(chǎn)生計數(shù)信號，被測信號通過信號整形電路產(chǎn)生同頻率的矩形波，送入計數(shù)模塊，計數(shù)模塊對輸入的矩形波進行計數(shù)，將計數(shù)結(jié)果送入鎖存器中，保證系統(tǒng)可以穩(wěn)定顯示數(shù)據(jù)，顯示譯碼驅(qū)動電路將二進制表示的計數(shù)結(jié)果轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的能夠在七段數(shù)碼顯示管上可以顯示的十進制結(jié)果。在數(shù)碼顯示管上可以看到計數(shù)結(jié)果。

2.2.1 放大整形電路

放大整形電路由晶體管9014和74LS00等組成。其中9014組成放大器將輸 頻率為fx的周期信號如正弦波 三角波等進行放大。與非門74LS00構(gòu)成施密特觸發(fā)器，它對放大器的輸出信號進行整形，使之成為矩形脈沖。由于輸入的信號幅度是不確定、可能很大也有可能很小，這樣對于輸入信號的測量就不方便了，過大可能會把器件燒毀，過小可能器件檢測不到，所以在設(shè)計中采用了這個信號調(diào)理電路對輸入的波形進行阻抗變換、放大限幅和整形，信號調(diào)理部分電路具體實現(xiàn)電路原理圖和參數(shù)如圖1所示：

圖1—放大整形電路圖

2.2.2 石英晶體振蕩器（1）石英晶體振蕩器原理

若在晶片的兩個極板間加一電場，會使晶體產(chǎn)生機械變形；反之若在極板間施加機械力，又會在相應(yīng)的方向上產(chǎn)生電場，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。如在極板間所加的是交變電壓，就會產(chǎn)生機械變形振動，同時機械變形振動又會產(chǎn)生交變電場。一般來說，這種機械振動的振幅是比較小的，其振動頻率則是很穩(wěn)定的。但當外加交變電壓的頻率與晶片的固有頻率（決定于晶片的尺寸）相等時，機械振動的幅度將急劇增加，這種現(xiàn)象稱為壓電諧振，因此石英晶體又稱為石英晶體諧振器。

（2）石英晶體振蕩器的電路圖

石英晶體具有優(yōu)越的選頻性能。將石英晶體引入普通多諧振蕩器就能構(gòu)成具有較高頻率穩(wěn)定性的石英晶體多諧振蕩器。我們知道，普通多諧振蕩器是一種矩形波發(fā)生器，上電后輸出頻率為的矩形波。根據(jù)傅里葉分析理論，頻率為

（的矩），形波可以分解成無窮多個正弦波分量，正弦波分量的頻率為如果石英晶體的串聯(lián)諧振頻率為，那么只有頻率為的正弦波分量可以通過石英晶體（第個正弦波分量，過石英晶體。頻率為），形成正反饋，而其它正弦波分量無法通

矩形波。因為石的正弦波分量被反相器轉(zhuǎn)換成頻率為英晶體多諧振蕩器的振蕩頻率僅僅取決于石英晶體本身的參數(shù)，所以對石英晶體

以外的電路元件要求不高。

用反相器與石英晶體構(gòu)成的振蕩電路如圖2所示。利用二個非門U1A、U2A自我回饋，使它們工作在線性狀態(tài)，然后利用石英晶體JU來控制振蕩頻率，同時利用電容C1來作為二個非門之間的耦合，二個非門輸入和輸出之間并接的電阻R1和R2作為負反饋組件用，由于回饋電阻很小，可以近似認為非門的輸入和輸出的壓降相等。電容C2是為了防止寄生振蕩。例如：電路中的石英晶振頻率是4MHZ，則電路的輸出頻率為4MHZ。

圖2---石英晶體振蕩電路

2.2.3 分頻器

由于石英晶體振蕩器產(chǎn)生的頻率很高，要得到秒脈沖，就需要分頻電路。例如，振蕩器輸出4MHZ的信號，通過D觸發(fā)器（74LS74）（圖3）進行4分頻變成1MHZ，然后送到10分頻計數(shù)器（74LS90，該計數(shù)器可以用8421碼制，也可以用5421碼制），經(jīng)過六次10分頻而獲得1HZ的方波信號作為秒脈沖信號。

圖3---74LS74四分頻電路

圖4---分頻器輸出波形

2.2.4 閘門電路與邏輯控制電路（1）閘門電路

閘門電路的作用是控制計數(shù)器的輸入脈沖。是由與門組成，該電路有二個輸入端和一個輸出端，輸入端的一端接門控信號，另一端接整形后的被測方波信號。當標準時間信號（1s正脈沖）來到時，閘門開通，即門控信號為高電平“1”時，此時被測信號的脈沖通過閘門進入計數(shù)器計數(shù)；而門控信號為低電平“0”時，閘門關(guān)閉，計數(shù)器無時鐘脈沖輸入。可見，門控信號的寬度一定時，閘門的輸出值正比于被測信號的頻率，通過計數(shù)顯示系統(tǒng)把閘門的輸出結(jié)果顯示出來，就可以得到被測信號的頻率。（2）邏輯控制電路

在時基信號結(jié)束時產(chǎn)生的負跳變用來產(chǎn)生鎖存信號，鎖存信號的負跳變又用來產(chǎn)生清零信E，脈沖信號和清零信號可由雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS123產(chǎn)生，它們的脈沖寬度由電路的時間常數(shù)決定。根據(jù)tw=0.7Rext×Cext可以計算出各個參數(shù)。這樣當脈沖從74221 的1腳輸入可以產(chǎn)生鎖存信號和清零信號，其要求剛好滿足D和E的要求。當手動開關(guān)S按下時，計數(shù)器清零。

由二塊74221芯片組成的邏輯控制電路

2.2.5 脈沖形成電路（1）電路原理及電路圖

脈沖形成電路的作用是將輸入的周期性信號，如正弦波、三角波或者其他呈周期性變化的波形變換成脈沖波，其周期不變。將其他波形變換成脈沖波的電路有很多種，如施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、比較器等，采用集成555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，電路如圖5所示。

圖5---集成555芯片構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路及仿真結(jié)果（2）仿真結(jié)果分析及結(jié)論

仿真結(jié)果分析及其結(jié)論：555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是負脈沖觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，穩(wěn)態(tài)時輸出為低電平，暫穩(wěn)態(tài)時輸出為高電平，且其在暫穩(wěn)態(tài)維持時間僅與電路本身的參數(shù)R、C有關(guān)，與外界觸發(fā)脈沖的幅值和寬度有關(guān)。2.2.6 時基電路

此電路由555定時器組成一個多諧振蕩器，要求產(chǎn)生一個標準信號（高電平持續(xù)時間為1s），振蕩器的頻率f=1/(t1+t2)=0.8Hz，其中t1=1S，t2=0.25S由公式t1=0.7(R1+R2C)和t2=0.7R2C因此，我們可以計算出各個參數(shù)通過計算確定了R1取47K歐姆，R2取39K歐姆，電容取10μF。再加入一個100K的可變電阻，來改變電路占空比。這樣我們得到了比較穩(wěn)定的脈沖。如圖6所示。

圖6---時基電路

2.2.7 鎖存器

鎖存器的作用是將計數(shù)器在1s結(jié)束時所計得的數(shù)進行鎖存，使顯示器上能穩(wěn)地顯示此時計數(shù)器的值。1s計數(shù)時間結(jié)束時，邏輯控制電路發(fā)出鎖存信號IV，將些時計數(shù)器的值送譯碼顯示器。

選用兩個8位鎖存器74LS273可以完成上述功能。當鎖存信號CP的正跳變來到時，鎖存的輸出等于輸入，從而將計數(shù)器的輸出值送到鎖存器的輸出端。高電平結(jié)束后，無論D為何值，輸出端的狀態(tài)仍保持原來的狀態(tài)不變。所以在計數(shù)期間內(nèi)，計數(shù)器的輸出不會送到譯碼顯示器.電路連接圖如圖7所示。

圖7---鎖存器連接電路圖

2.2.8 計數(shù)器

計數(shù)器是按十進制計數(shù)的。需要注意的是，如果在系統(tǒng)中不接鎖存器，則顯示器上的顯示數(shù)字就會隨計數(shù)器的狀態(tài)不停變化，只有在計數(shù)器停止計數(shù)時，顯示器上顯示的數(shù)字才能穩(wěn)定，所以，計數(shù)器后面必須接入鎖存器。

計數(shù)器的作用是對輸入脈沖計數(shù)。根據(jù)設(shè)計要求，最高測量頻率為 9999Hz，應(yīng)采用 4 位十進制計數(shù)器?？梢赃x用現(xiàn)成的用74LS90芯片集成的 10 進制計數(shù)器(如圖8所示)。

圖8---74LS90芯片集成的十進制計數(shù)器

2.2.9 譯碼器與顯示器（1）譯碼器

本設(shè)計采用的是由74LS48芯片集成的譯碼器（圖9）。

圖9---74LS48芯片集成的譯碼器電路圖

（2）顯示系統(tǒng)

發(fā)光二極管(LED)由特殊的半導(dǎo)體材料砷化鎵、磷砷化鎵等制成，可以單獨使用，也可以組裝成分段式或點陣式LED顯示器件(半導(dǎo)體顯示器)。分段式顯示器(LED數(shù)碼管)由7條線段圍成8字型，每一段包含一個發(fā)光二極管。外加正向電壓時二極管導(dǎo)通，發(fā)出清晰的光，有紅、黃、綠等色。只要按規(guī)律控制各發(fā)光段的亮、滅，就可以顯示各種字形或符號。LED數(shù)碼管有共陽、共陰之分。圖10(a)是共陰式LED數(shù)碼管的原理圖，圖10(b)是其表示符號。使用時，公共陰極接地，7個陽極a~g由74LS48集成的七段譯碼器來驅(qū)動(控制)，如圖10(c)所示。

圖10---數(shù)字顯示譯碼器

2.3 數(shù)字頻率計的完整電路圖及基本原理（1）數(shù)字頻率計完整電路圖

數(shù)字頻率計由4個基本單元組成；可控制的計數(shù)鎖存、譯碼顯示系統(tǒng)，石英晶體振蕩器及多級分頻系統(tǒng)，帶衰減器的放大整形系統(tǒng)和閘門電路。經(jīng)過前面章節(jié)的分析設(shè)計，得出數(shù)字頻率計的完整電路圖（圖11）如下。

圖11---數(shù)字頻率計完整電路圖

（2）數(shù)字頻率計測周期的基本原理

當被測信號的頻率較低時，采用直接測頻方法由量化誤差引起的測頻誤差太大，為了提高測低頻時的準確度，應(yīng)先測周期Tx，然后計算fx=1/Tx。

被測信號經(jīng)放大整形電路變成方波，加到門控電路產(chǎn)生閘門信號，如Tx=10ms，在此期間，周期為Ts的標準脈沖通過閘門進入計數(shù)器。若Ts=1us，則計數(shù)器計得的脈沖數(shù)N=Tx/Ts=10000個。若以毫秒（ms）為單位，則顯示器上的讀書為10.000。

以上分析可見，頻率計測周期的基本原理正好與測頻相反，即被測信號用來控制閘門電路的開通與關(guān)閉，標準時基信號作為計數(shù)脈沖。仿真結(jié)果分析

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