数电课程设计报告-数字频率计

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1、 - 1 - 数电课程设计报告：频率计数电课程设计报告：频率计 目录目录 一、设计指标 二、系统概述 1.设计思想 2.可行性论证 3.工作过程 三、单元电路设计与分析 1.器件选择 2.设计及工作原理分析 四、电路的组构与调试 1.遇到的问题 2.现象记录及原因分析 3.解决与结果 4.功能的测试方法、步骤、设备、记录的数据 五、总结 1.体会 2.电路总图 六、参考文献 一、设计指标一、设计指标 设计指标设计指标：要求设计一个测量 TTL 方波信号频率的数字系统。测试值采用 4 个 LED 七段数码管显示，并以发光二极管只是测量对象（频率）的单位：Hz、kHz。 - 2 - 频率的测量范围

2、有四档量程。 1）测量结果显示四位有效数字，测量精度为万分之一。 2）频率测量范围：100.1Hz999.9kHz，分为： 第一档： 100.0Hz999.9Hz 第二档： 1.000kHz9.999kHz 第三档： 10.00kHz99.99kHz 第四档： 100.0kHz999.9kHz 3）量程切换可以采用两个按键 SWB、SWA 手动切换。 扩展要求：扩展要求： 一、当被测频率大于 999.9kHz，超出最大值时，设置亮一个警灯，并同时发出 报警声音。 二、自动切换量程 提示： 1.计数器计到 9999 时，产生溢出信号 CO，启动量程加档。 2.显示不足 4 位有效数字时量程减档。

3、 三、各量程输出信号的频率最高位有效数字为 1、2、3、4、5、6、7、8、9。 二、系统概述二、系统概述 1.设计思想 周期性信号频率可通过记录信号在 1s 内的周期数来确定其频率。 - 3 - 累计标准时间 Ts 中被测信号的脉冲个数 Nx，被测信号频率：fxNx/Ts 测量时间 Ts 选择：由于测量时间 Ts 需要根据被测信号的频率切换，所以通常对振荡时钟进 行分频以获得不同的定时时间。 采样定时、显示锁存、计数器清零的控制时序波形图 2.可行性论证 用计数器实现记录周期数的功能； 用时基信号产生计数时间作为采样时间； 用四位动态 扫描通过数码管显示结果； 因为如果计数器直接把数据输入到

4、数码管显示， 那么数码管的数 据就会不断变化，累计增加的情况，所以采用锁存器，在每个时间信号内，通过一个高电平 使能有效， 将计数器的数值锁存到寄存器或者锁存器； 为了不要让每次锁存的数据会比上次 - 4 - 增加一个基数，而计数器的连续计数累积计数，所以要对每次锁存后立即清零，让计数器从 零开始计数。 3.工作过程 晶体振荡器产生 10MHz 的基准时钟通过 10 倍率分频器和可控分频器分别产生时基测 量时间和调试信号；通过量程控制选择开关选择量程（包括时基时间、小数点位置控制、测 量单位控制） 和测量选择控制输入调试信号或者是实际待测信号； 时基信号脉冲控制数字单 稳态触发电路产生清零（C

5、R）和锁存（LD）脉冲信号控制计数器的清零和锁存器的锁存； 锁存器将数据通过数码管译码显示，通过控制发光二极管来显示单位 Hz 和 kHz。 （L1 亮为 kHz，不亮为 Hz） 三、单元电路设计与分析三、单元电路设计与分析 1.器件选择 计数器的器件选择：计数器的器件选择： 选用四个 7490 构造四个 8421BCD 码十进制计数器， 将其串行级联构成 16 位二进 制码表示的模值为 10000 的计数器。 锁存器的器件选择：锁存器的器件选择： 选用两片 74377 构造 16 位二进制码的锁存器。 - 5 - 分频器的器件选择：分频器的器件选择： 10 倍率分频器采用 7490 构成 5

6、421BCD 码的十进制计数器组成 10 倍率分频器， 再将 8 个 10 倍率分频器进行串行级联构成 DIV8 分频器。 4 位动态扫描显示电路器件选择： 74161、DIV8 分频器、74153m、74153（双四选一数据选择器） 数字单稳态触发电路器件选择：数字单稳态触发电路器件选择： 用两片 D 触发器构成一个单稳态触发电路， 再将两个单稳态触发电路串行级联构 成产生锁存（LD）和清零（CR）的单稳触发电路。 调试信号功能器件选择：调试信号功能器件选择： DIV8 分频器、74161、MUX41 四选一数据选择器 选择控制端产生测频时基信号（包括小数点和单位的控制）器件选择： DIV8 分频器、两片 74139（2-4 线译码器） 、74153M（四选一数据选择器） 、非 门和与非门。 2.设计及工作原理分析 十进制计数器的设计：十进制计数器的设计： 用一片 7490，SET9A、SET9B端接低电平无效，脉冲 CP 端接 CLKA 二进制端，二进制输 出端口 QA 接到 CLKB 五进制输入端，将清零（CR）脉冲信号接到 CLRA、CL