电子技术课程设计--浮点频率计的设计

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1、 电子技术课程设计报告 浮点频率计的设计 姓名： 班级： 学号： 实验时间：年 月 日至 日 目录目录 一、一、课程设计目的课程设计目的 二、课程设计要求二、课程设计要求 三、使用到的仪器、器件清单三、使用到的仪器、器件清单 四、课题分析及方案论证四、课题分析及方案论证 五、五、EDA 仿真分析仿真分析 六、调试与结果分析六、调试与结果分析 七、总结与体会七、总结与体会 八、参考文献八、参考文献 九、附录九、附录 一、课程设计目的一、课程设计目的 巩固和加深在“模拟电子技术基础”和“数字电子技术基础“课程中所学的理论知识和实训技 能,基本掌握常用电子电路的一般设计方法,并通过这一实训课程,能让

2、学生对电子产品设计 的过程有一个初步的了解，使学生掌握常用模拟、数字集成电路（运算放大器、非门、555 定时器、计数器、译码器等）的应用，包括熟悉集成电路的引脚安排、各芯片的逻辑及使用 方法，了解面包括板结构及其接线方法，通过使用 multisim 仿真技术，独立完整地设计一定 功能的电子电路，以及仿真和调试等得综合能力。 二、课程设计要求二、课程设计要求 1.设计一个浮点频率计 2.技术指标 （1）要求测量频率最高可达 1MHz。 （2）测量结果以三位 LED 数码管显示，其中两位用以显示有效数字，一位显示 10 的幂次。 （3）要求具有启、停控制用于启动和停止频率的连续测量和显示。 （4）

3、 在连续测量工作状态要求每次测量 1s 显示 3s 左右， 并且连续进行直至按动停止按钮。 2.器件选择范围 74LS90、74LS160、以及其它常用 TTL 逻辑器件 三、使用到的仪器、器件清单三、使用到的仪器、器件清单 1.使用仪器：数字电路实验箱、示波器、信号发生器 2.使用元件清单： 元件名称 数量（个） 芯片 74LS90 6 74LS160 1 74LS153 1 74LS00 2 74LS04 2 74LS08 2 74LS32 1 555 定时器 1 电阻 270k 1 510k 1 200 2 1k 2 电容 2200pF 4 10nF 1 4.7F 1 四、课题分析及方案

4、论证四、课题分析及方案论证 （1）课题分析课题分析本课题要求设计一个浮点式数 字频率计。 一般的数字频率计通常是由石英晶体振 荡器、分频器、计数器以及测量与显示控制器等组 成。其原理框图见图。其中石英晶体振荡器、分频 器、控制器的主要任务是产生时间基准信号，其脉 冲宽度必须是准确的，例如 1s 或 0 1s 等。这种时 间基准信号被用来控制被测信号的输人计数， 可见 被测信号的频率与基准信号选通期间计数器所计 数值成正比。 若基准信号为 1s， 则计数值即为被测 信号的频率， 若基准信号为 0.1s， 则计数值乘以 10 即为被测信号的频率等等。因此基准信号通常设计为 10 的整数次幂，从而使

5、测量结果的定 标只要移动小数点的位置即可。 基准测量信号选通时间的长短以及计数器的位数决定了频率计的分辨率， 而频率计的精 度主要取决于基准测量信号本身的精度。 这就是脉冲源采用石英品体振荡器的原因。 由于作 为开门信号的基准测量信号与被测信号不同步，所以这种测量方法存在着1 个计数脉冲的 误差。当被测信号频率很低时，该误差将使测量结果的相对误差很大，因此上述测量原理将 不适用解决这个问题的方法通常是首先测量被测信号的周期，然后再转换为相应的频率值。 本课题所要求的频率计属于前者情况，即被测信号频率较高，所以上图的原理框图 仍适用，但其特殊点在于计数器的小数点位置是不固定的（即使在同一标准测量

6、信号下） ， 所以称为浮点式频率计。具体来说，对于一般的频率计，在其时间基准信号选定的情况下， 计数器小数点的位置就被固定， 而且在基准测量信号选通期间， 计数器所计的全部数字都要 保留，因此计数器的长度必须足够，不能产生溢出，否则结果将是错误的。这样所需显示器 的位数也很多。对于浮点式频率计，在其基准测量信号选通期间，计数器所计的数不管多 大，只要保留系统所规定的有效数字位数，例如本系统只需要保留最高两位的有效数字，后 面各位的数字一概不予保留， 而只反映出其后面还有多少位就可以了。 本例中通过一位十进 制“幂次数计数器、显示器“来反映测量结果的小数点位置。可见本系统测量结果的显示 只需 3 位十进制数，头两位是结果保留的有效数字，第三位是此数所乘以 10 的幂次数，即 结果的表达式为10n，其中为两位十进制数，N 为一位十进制数。系统的最高测量频 率为 1MHz，因此显示范围完全够用。 （2）方案论证方案论证根据以上的分析，本系统方案如下图所示。其基本原理如下所述。 1)石英晶体振荡器、分频器 I、控制器。该部分电路主要用来产生基准测量信