电子技术设计报告-频率计

1课程设计任务书题目简易数字频率计设计系(部)信息工程系专业电气工程及自动化班级电气093学生姓名学号6月20日至6月24日共1周指导教师(签字)系主任(签字)2011年月日2一、设计内容及要求1、计4位十进制数计数位数主要取决于被测信号频率的高低，如果被测信号频率较高，精度又较高，可相应增加显示位数。2、量程(1)频率测量范围：1MHz,分辨率≤2Hz3、显示方式(1)用七段LED数码管显示读数，做到显示稳定、不跳变。(2)小数点的位置跟随量程的变更而自动移位。(3)为了便于读数，要求数据显示的时间在0.5s～3s内连续可调。4、被测信号为方波信号。对设计中所用的电子元器件完成选型，进行原理图设计，对性能指标进行计算分析。绘制相应的电路原理图，并进一步仿真电路图。二、设计原始资料主要元器件（供参考）CC4518（二—十进制同步计数器），CC4553（三位十进制计数器），CC4013（双D型触发器），CC4011（四2输入与非门），CC4069（六反相器），CC4001（四2输入或非门，CC4071（四2输入或门），2AP9（二极管），电位器、电阻、电容若干设计原理：频率计的测量频率就是在一段时间内测得的脉冲的个数。例如：在1秒钟内测得的脉冲个数为33，则所测频率为33Hz。3三、设计完成后提交的文件和图表1．实验设计思路按设计要求，数码管的现实位数为四位，并且测量范围：1MHz分辨率≤2Hz。可以设×1档和×100档两个档位。用555时基电路做多谐振荡器来产生5000Hz的方波，经过分频器分出50Hz和0.5Hz的分别对应×100档和×1档的两个标准时钟脉冲。因为被测的信号就是方波信号，就不用在输入端经过施密特触发器了，如果被测信号不是方波信号，则需要加施密特触发器。用四块74LS90N对被测方波计数，通过锁存器连接到译码器和显示器。由标准时钟脉冲控制锁存器锁存和计数器清零实现在预定的时间内计数然后锁存并显示数据。2．总体设计结构图四位数据译码显示锁存器四位十进制计数器多谐振荡器-----5000Hz分频器---------0.5Hz---------50Hz量程选择被测方波脉冲控制锁存控制清零选择标准始终脉冲43．电子元器件的选用74LS90十进制计数器×4，74LS47显示译码器×4，七段显示器×4，74LS273八位锁存器×2，555时基电路×1，4017分频器×4，电阻、电容若干。4．电路原理图的设计各模块原理图：计数器原理图计数器时序波形5555时基电路连成多谐振荡器由555直接产生的始终脉冲6分频后产生50Hz和0.5Hz标准时钟分频时序波形7带锁存器的计数显示模块在控制时钟的下降沿计数器清零，计数时间开始；在控制时钟的上升沿锁存器锁存，开始显示数据；当控制时钟的下降沿再次来临锁存器仍处于锁存状态，而计数器从零再次计数……如果数据有变化，则在控制始终的上升沿更新数据。8总体原理图：测量1kHz时序图：95．参数计算分析在设计多谐振荡器时，需要产生5000Hz的方波，由公式:得错误!未找到引用源。=2800Ω但仿真过程中经过自习调试发现，将错误!未找到引用源。设为9.144kΩ、将错误!未找到引用源。设为9.13kΩ、C为0.01μF，则射出为5000Hz的方波。5．仿真分析由于仿真速度的数量级是自动靠近最高频率速度的，所以当电路中有较高频率（如：1kHz）则仿真速度为每秒对应ms数量级，也就是说要测试的频率信号，需要用一秒钟计数的话仿真要等待至少几分钟的时间。所以仿真时测量kHz数量级的频率最为理想。四、进程安排教学内容学时地点备注学习讲解1天图书馆、实验室弄清总体思路资料查阅与学习，讨论1天图书馆、实验室选取元器件分散设计2天实验室实现各功能模块成果验收1天实验室总体调试10五、主要参考资料1.《模拟电子技术基础》华成英，高等教育出版社2.《protel电路设计指南》王彦平等，清华大学出版社3.阎石，数字电子技术基础，高等教育出版社20034.康华光，电子技术基础（数字部分），高等教育出版社2004