课程设计报告书----数字频率计的设计

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1、 数字电路数字电路课程设计课程设计报告书报告书 论文题目 数字频率计的设计 课程论文 要 求 设计一个数字式频率计，可对正弦波、三角波、方波周期信号的频率进行 测量。用七段共阴数码管显示其频率 被测信号送入通道，经放大整形后，使每个周期形成一个脉冲，这些脉冲 加到主门电路，在主门开启时间内，脉冲信号通过主门进行计数，则计数器记 得的数，就是要测的频率值，将其译码显示，即可知信号的频率。 设计过程 设计方案: 设计一个数字式频率计，可对正弦波、三角波、方波（幅度为 10mV）周 期信号的频率进行测量。 频率是指单位时间内信号振动的次数。从测量角度看，即单位时间测得的 被测信号的脉冲数，电路原理框

2、图如图 1 所示。被测信号送入通道，经放大整 形后， 使每个周期形成一个脉冲， 这些脉冲加到主门电路， 在主门开启时间内， 脉冲信号通过主门进行计数，则计数器记得的数，就是要测的频率值，将其译 码显示，即可知信号的频率。 图 1 数字频率计原理框图 电路分析: 数字式频率计由放大整形电路、振荡电路、控制电路、和由主门电路、计 数器电路、所存器电路、译码显示组成的译码显示电路。 1 放大整形电路的设计 此电路由三极管和几个 74LS00 与非门组成，其作用是为了把被测信号放 大,放大倍数约为 5 倍，然后整形为与其同频率的方波。电路如图 2 所示。 图 2 放大整形电路 2 震荡电路 此电路由一

3、个 555 芯片、两个电阻和两个电容组成。电路如图 3 所示。由 于低电平 T1= R1 Cln2 高电平 T2=（R1+R2）Cln2，高电平 T2=（R1+R2）Cln2 可以通过改变 R1 与 R2 来改变 T1，T2 的值，为了令 T1=0.25s，T2=1s 可以令 C2=10uf，可计算出 R1=36K，R2=107 K。 555_VIRTUAL Timer GND DIS OUTRST VCC THR CON TRI C2 10uF C1 10nF R2 107k VCC 5V R1 36k 0 VCC 15 16 14 图 3 震荡电路 3 控制电路的设计 由于要在震荡电路产生

4、的时基信号结束时产生的下降沿用来产生锁存 信号，锁存信号的下降沿又用来产生清零信号。这两个脉冲信号可由两个单稳 态触发器 74ls123 产生，他们的脉冲宽度 t 相同。如要求 t=0.02 秒，则由式 t=0.45RC。取 R=10K，则 C=4.7uF。其电路如下图。 图 4 控制电路 （4）译码显示电路 译码显示电路由主门电路、计数器电路、所存器电路、译码显示组成，如 图 5 所示。 主门电路由开关、电阻和一个高电平组成。它通过改变是否接地来控制电 路是 否工作或清零，当接接地时清零并且停止工作。 计数器电路由二片74LS90芯片组成， 通过主门电路来控制计数器的工作， 把整形过的被测信号接到 CLK 端来计数。 锁存器电路的作用是将计数器在 1s 结束时所得的数进行锁存，使显示器 上能稳定显示此时计数器的值。 译码显示电路通过 74LS48， LED 来显示。 U5 74LS273N 1D 3 2D 4 3D 7 4D 8 5D 13 6D 14 7D 17 8D 18 CLR 1 CLK 11 1Q 2 2Q 5 3Q 6 4Q