数电课程设计频率计报告样本

目录第一章设计题目……………2第二章设计任务级规定…………………2第三章原理电路和程序设计……………2一、系统概述……………………21.设计方案选取………………2测频法………………2测周期法……………22.整体方框图及原理………………3二、单元电路设计…………………31.放大整形电路……………………32.时基电路…………33.闸门及逻辑控制电路……………44.计数锁存电路（含报警电路）…………………55.译码显示电路……………………65.整体电路图………………………76.整机元件清单……………………7第四章电路调试过程与成果……………8第五章设计小结……………10一、设计任务完毕状况………………………10二、问题及改进………………11三、心得体会…………………11参照文献………………………11附录………………12第一章设计题目简易数字频率计电路设计数字频率计是用数字显示被测信号频率仪器，被测信号可以是正弦波、方波或其他周期性变化信号。如配以恰当传感器，可以对各种物理量进行测试，例如机械振动频率、转速、声音频率以及产品计件等等。因而，数字频率计是一种应用很广泛仪器。第二章设计任务及规定规定设计一种简易数字频率计，测量给定信号频率，并用十进制数字显示，详细指标为：1)测量范畴：1HZ—9.999KHZ，闸门时间1s；10HZ—99.99KHZ，闸门时间0.1s；100HZ—999.9KHZ，闸门时间10ms；1KHZ—9999KHZ，闸门时间1ms；2)显示方式：四位十进制数3)当被测信号频率超过测量范畴时,报警.第三章原理电路和程序设计一、系统概述1.设计方案选取测频法所谓频率，就是周期性信号在单位时间(1s)内变化次数．若在一定期间间隔T内测得这个周期性信号重复变化次数为N，则其频率可表达为fx=N/T。因而，可以将信号放大整形后由计数器合计单位时间内信号个数，然后经译码、显示输出测量成果，这是所谓测频法。测周期法测周期法使用被测信号来控制闸门开闭，而将原则时基脉冲通过闸门加到计数器，闸门在外信号一种周期内打开，这样计数器得到计数值就是原则时基脉冲外信号周期值，然后求周期值倒数，就得到所测频率值。由以上两方案简介可知，测频法中，当量程大时候，误差较大，如量程为1KHZ—9999KHZ时，误差为。而测周期法中，最后要用电路对周期值进行求倒数，电路硬件消耗大。综合，误差范畴和电路成本，本设计选取测频法。2.整体方案及原理框图本设计采用测频法进行原理图设计。其中，涉及如下单元电路：放大整形电路、时基电路、闸门及逻辑控制电路、计数锁存电路、译码显示电路。（如图3.二、单元电路设计1.放大整形电路原理图如图3.本单元作用是将待测信号按一定比例放大，再通过555构成施密特触发器，进行整形。使幅值较小各种信号输出端（图3.2.如图3.2.1所示，本单元电路涉及由LM741构成正相比例放大电路和由555构成施密特触发器电路，它们分别承担放大和整形功能。由于设计规定没有明确指定放大倍数，因此在此电路中，我把放大倍数大概设成100倍。由图3故取，。2.时基电路原理图如图3.本单元作用是为计数器提供1ms、10ms、100ms、1s四种计数时间，从而可以得到不同范畴频率值。其中，四个信号分别由输出端1kHzsignalout，100Hzsignalout，10Hzsignalout，1Hzsignalout输出。如图3.2.2所示，本单元电路涉及由555构成脉冲发生器和由两片CD4518构成分频电路。由公式，可取图3.2.2中,,。这样，555Q端就可以输出一种频率为1kHz信号，再通过CD4518三级十分频分别得到100Hz，10Hz，1Hz信号。这些信号周期分别为1ms、10ms、100ms、1s，这就是闸门及逻辑控制电路中需要控制计数器计数时间。在本单元电路中，选取计数器CD4518进行分频是考虑到经济问题，CD4518中集成了两个模块十进制计数器，且一片只需1.5元。其详细资料请看附录。3.闸门及逻辑控制电路原理图如图3.本单元作用是提供闸门来控制计数器计数时间，从而得到不同范畴频率值。为锁存器提供锁存信号，提供计数器清零信号。如图3.如图3.2.3所示，本单元电路涉及一种四拨码开关、一种D触发器、一种非门和两个与门。这个单元是系统最重要单元。如图3.2.3所示，拨码开关输出与D触发器CLK端口相连，拨码开关输出信号作为D触发器时钟信号D触发器反相输出端接它输入端D，形成T’触发器。则在CLK输入信号每个周期，输出端状态翻转一次。再通过与门接D触发器正相输出端和放大整形后信号，来控制闸门时间。在一种周期计数闸门时间结束后，4.计数锁存电路原理图如图3.2本单元作用是在闸门时间内对来自闸门及逻辑控制电路中输出端countsignal（如图3.如图3.2.为了更理解报警电路，我把报警电路放到了计数锁存单元中，原理图如图3.25.译码显示电路原理图如图3.本单元作用是对锁存器输出端Q0—Q15进行译码，再由数码管显示出来。如图3.2.5所示，本单元电路涉及四片CD4511，7段BCD译码器、16个330电阻，四个8段共阴数码管和一种四拨码开关。CD4511通过BCD译码后，通过限流电阻与数码管出小数点外7段引脚相连。使数码管能显示0—6.整机电路图（见附录）7.整机元件清单其中SMG8（图3.7.1左）和FMQ（图3.7.1右）为自制封装。第四章电路调试过程与成果本电路仿真调试过程所用软件是Multisim。1.放大整形电路图4.1.1中，正弦波电路输入信号，放大整形后输出为图中所示方波。2.时基电路图4.2.1中为555产生脉冲信号A和通过度频信号B、C、D，信号A周期为1ms，信号B周期为10ms，信号C周期为100ms，信号D周期为1s。3.闸门及逻辑控制电路如图4.3.1中，信号A为闸门信号，当高电平时候，闸门打开，开始计数。信号B为送到计数器计数信号。信号C为触发74LS273锁存信号(上升沿触发锁存)。信号D为计数器清零信号，当信号为高电平时，计数器清零。4.计数锁存电路图4.4.1和图4.4.2分别为计数器CD4518其中一种十进制模块测试电路及其波形图。5.译码显示电路图4.5.1为CD4511测试电路，可知CD4511为7段BCD译码器，且输出高电平有效。在此单元中用到了DIP封装排阻，但没能购买到，因此在实物中用是单个电阻。第五章设计小结一、设计任务完毕状况基本达到设计任务规定，但还是存在一定问题和误差。二、问题及改进由于之前调试时，发现时基电路单元中由于68K电阻误差较大，导致频率测试成果误差较大。68K电阻在万用表中只读到66.8K，因此依照公式我将电路中7.5K电阻换成10K（其中7.5K是R1，68K是R2），成果误差方面有所改进，但没时间进行更细致调试。成果在实物验收时，实物不能显示太大频率，但本来是可以显示。因此初步拟定是时基电路单元有点问题。由于快考试，更进一步排查，需要推迟。三、心得体会做完这次课程设计后，感觉收获颇丰。这一次，我完完全全是自己独立完毕，固然，团队也和重要，但是这个课程设计比较简朴，并且时间充分，因此我决定单独完毕。而在电路设计和仿真过程中，我也遇到了不少问题，特别是仿真软件使用和芯片测试方面。由于没找到和我选同一种题目同窗，这两方面问题我请教了教师。教师给我了某些提示使我能顺利地解决这些问题。在此，要感谢一下陈元电教师指引。这次课程设计实物我是用感光板做，这样是我第一次做感光板。用Protel99SE画原理图和PCB图画了挺久，而第一次印板时候，接着又印了第二次。焊好元件，接好电源，发现不会工作，我用了一种星期时间才查出错误，有时还真佩服自己毅力。总之，通过这次课程设计我比较完整地学会了Protel99SE，学会做感光板。也提高了我做实物兴趣和能力。期待下一种课程设计。参照文献：模仿电子技术基本（第四版）华成英，童诗白主编；高等教诲出版社数字电子技术基本潘明，潘松编著；科学出版社电工电子技术实验周誉昌，蒋力立主编；高等教诲出版社电子测量仪器原理及应用(Ⅰ)通用仪器王松武，蒋志坚编；哈尔滨工程大学出版社附录：芯片资料CD4518CD4518是一种双BCD同步加计数器，由两个相似同步4级计数器构成。CD4518引脚功能(如右图F1)如下：1CP、2CP：时钟输入端。1CR、2CR：清除端。1EN、2EN：计数容许控制端。1Q0～1Q3：计数器输出端。2Q0～2Q3：计数器输出端。Vdd：正电源。Vss：地。CD4518是一种同步加计数器，在一种封装中具有两个可互换二/十进制计数器，其功能引脚分别为1～7和9～{15}。该CD4518计数器是单路系列脉冲输入（1脚或2脚；9脚或10脚），4路BCD码信号输出（3脚～6脚；{11}脚～{14}脚）。CD4518控制功能：CD4518有两个时钟输入端CP和EN,若用时钟上升沿触发,信号由CP输入，此时EN端为高电平，若用时钟下降沿触发，信号由EN输入，此时CP端为低电平，同步复位端Cr也保持低电平，只有满足了这些条件时，电路才会处在计数状态。否则没办法工作。将数片CD4518串行级联时，尽管每片CD4518属并行计数，但就整体而言已变成串行计数了。需要指出，CD4518未设立进位端，但可运用Q4做输出端。有人误将第一级Q4端接到第二级CP端，成果发现计数变成“逢八进一”了。因素在于Q4是在CP8作用下产生正跳变，其上升沿不能作进位脉冲，只有其下降沿才是“逢十进一”进位信号。对的接法应是将低位Q4端接高位EN端，高位计数器CP端接USS。CD4511CD4511是一组用来作为BCD对共阴极LED七段显示屏译码包装。其引脚图F2，LT：做灯泡测试用，当LT=0，则无论其他输入状态为什么，其输出abcdefg=1111111，使七段显示屏全亮，即显示8，以便观测七段显示屏与否正常。当LT=1，则正常解码。BI：空白输入控制，当BI=0(LT为1时)则无论DCBA之输入为什么，其输出abcdefg皆为0，即七段显示屏完