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1、湖北民族学院信息工程学院课程设计报告书题目:四位数字频率计的设计 课 程：电子线路课程设计 专 业：电气工程及其自动化 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 2010年 12 月 15 日 信息工程学院课程设计任务书学 号学生姓名专业（班级）设计题目 四位数字频率计的设计设计技术参数 1、频率准确度 一般用相对误差来表示，即 式中，为量化误差，是数字仪器所特有的误差。当闸门时间T选定后，越低，量化误差越大；为闸门时间相对误差，主要由时基电路标准频率的准确度决定，。2、 频率测量范围 在输入电压符合规定要求值时，能够正常进行测量饿频率区间称为频率测量范围。频率测量范围主要由放大整形电路的频
2、率响应决定。3、 数字显示位数 频率计的数字显示位数决定频率计的分辨率。位数越多，分辨率越高。4、 测量时间 频率计完成一次测量所需要的时间，包括准备、计数、锁存和复位时间。设计要求 拟定数字频率计的组成框图，设计安装各单元电路，要求布线整齐美观，便于级联。 按照给定的技术指标，检测数字频率计是否满足要求。 画出数字频率计的整机逻辑电路图。 写出设计性实验报告。参考资料【1】 谢自美，罗杰，赵云娣，杨小献. 电子线路设计.实验.测试（第三版）M. 武汉：华中科技大学出版社，2006【2】 高志勇. 数字频率计的设计 D. 石家庄: 河北科技大学信息学院, 2009【3】 田良，黄正瑾综合电子设
3、计与实践M南京：东南大学出版社，2002【4】 李祥臣模拟电子基础教程M北京：清华大学出版社，2005【5】 张永瑞电子测量技术基础M西安：西安电子科技大学出版社，2002. 2010年 12 月 15 日 学生姓名：谭佐兵 学号：030840521 专业（班级）：0308405课程设计题目： 四位数字频率计的设计 成绩： 指导教师： 年 月 日信息工程系课程设计成绩评定表文章编号：四位数字频率计的设计谭佐兵(湖北民族学院信息工程学院 湖北恩施 445000)【摘要】数字频率计是直接用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。设计中应用逻辑控制电路的数学运算和控制功能，通过时基电路产生的标准时
4、间信号计数，对输出进行控制。输出数经74LS48输出的7位并行数据送至7段LED，实现测量数据的显示，实现可视的计数功能。其功能进一步扩大，除了测量频率、频率比、周期、时间、相位、相位差等基本功能外，还具有自捡、自校、自诊断、数理统计、计算方均根值、数据存储和数据通信等功能。此外，还能测量电压、电流、阻抗、功率和波形等。【关键词】频率测量，频率计，周期中图分类号：T 文献标识码：A Design of four-digit frequency meter Tan Zuo Bing (National Institute of Information Engineering, Hubei Ens
5、hi 445000)ABSTRACT Direct digital frequency meter is measured by the decimal figures show a frequency measuring device. Application logic control circuit design math and control functions, time base circuit generated by standard time signal count, the output control. 74LS48 output by the output numb
6、er of the 7-bit parallel data to the 7-segment LED, to achieve the display of measurement data to achieve visual counting function. Further expand its functionality, in addition to measuring frequency, frequency ratio, period, time, phase, phase and other basic functions, but also with self-picked,
7、from the school, self-diagnosis, statistics, calculation of root mean square value, data storage and data communication And other functions. In addition, can measure voltage, current, impedance, power and waveformsKEY WORDS frequency measurement, frequency, period目 录1 任务提出与方案论证11.1题目分析21.2方案论证21.3 给
8、定的主要器件和主要技术指标31.4 显示及工作方式以及步骤和要求32 总体设计52.1 总体原理框图52.1.1原理框图52.2 硬件设计52.2.1 放大整形电路 52.2.2 时基电路和逻辑控制电路62.2.3 显示电路73 详细设计及仿真93.1整体的原理图93.2 PCB电路板94 总结12参考文献13 1 任务提出与方案论证1.1 题目分析频率计又称为频率计数器，是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器。其最基本的工作原理为：当被测信号在特定时间段T内的周期个数为N时，则被测信号的频率f=N/T 此题的重点是： （1）逻辑控制电路的设计 （2）时基电路的设计此题的难点是：（1）
9、 芯片的选择（2） 电路图复杂，不容易设计（3） 增加抗干扰措施1.2 方案论证根据设计要求，从系统功能上考虑，由放大整形、时基电路、逻辑控制、锁存器和显示器译码器、计数器组成。（1） 放大整形电路 放大整形电路由晶体管3DG100与74LS00等组成，其中3DG100组成放大器将输入频率为的周期信号如正弦波、三角波等进行放大。与非门74LS00构成施密特触发器，它对放大器的输出信号进行整形，使之成为矩形脉冲。（2） 时基电路 时基电路的作用是产生一个标准时间信号，由定时器555构成的多谐振荡器产生。若振荡器的频率,则振荡器的输出波形如图所示。由公式和,可计算出电阻及电容C的值。若取电容C=1
10、0uF，则 取标称值36K 取=47K,RP=100K（3） 逻辑控制电路 时基信号结束时产生的负跳变用来产生锁存信号，锁存信号的负跳变又用来产生清零信号。脉冲信号可由两个单稳态触发器74LS123产生，它们的脉冲宽度由电路的时间常数决定。 设锁存信号和清零信号的脉冲宽度tw相同，如果要求tw=0.02s。（4） 锁存器 锁存器的作用将计数器在1s结束时所计得的数进行锁存，使显示器上能稳定地显示此计数器的值。选用8D锁存器74LS273可以完成上述功能。当时钟脉冲CP的正跳变到时，锁存器的输出等于输入，即Q=D。从而将计数器的输出送到锁存器的输出端。正脉冲结束后，无论D为何值，输出端Q的状态仍
11、保持不变。所以在计数周期内，计数器的输出不会送到译码显示器。1.3 给定的主要器件和主要技术指标 给定的主要器件：555 1片，74LS48 4片，74LS273 2片，74LS90 4片，74LS123 2片，数码显示器BS202 4只，3DG100 1只74LS00 3片。 主要技术指标：频率测试范围 1KHz10KHz;频率准确度；被测信号幅度Vxm=0.2V0.5V(正弦波、三角波、方波）。1.4 显示及工作方式以及步骤和要求显示及工作方式：4位十进制数显示，小数点自动定位，单位指示灯自动显示。 设计步骤与要求：1.拟定数字频率计的组成框图，设计安装各单元电路，要求布线整齐美观，便于级
12、联。2.按照给定的技术指标，检测数字频率计是否满足要求。3.画出数字频率计的整机逻辑电路图。4.写出设计性实验报告。2 总体设计2.1 总体原理框图 2.1.1原理框图 总体原理框图如图所示，它由放大整形、时基电路、逻辑控制、锁存器和显示器译码器、计数器、闸门电路组成。译码显示器 逻辑控制电路 锁存器 计数器 闸门电路 放大整形电路 时基电路 图2-1 数字频率计的组成框图2.2 硬件设计2.2.1放大整形电路放大整形电路由晶体管3DG100与74LS00等组成，其中3DG100组成放大器将输入频率为的周期信号如正弦波、三角波等进行放大。与非门74LS00构成施密特触发器，它对放大器的输出信号
13、进行整形，使之成为矩形脉冲。2.2.2 时基电路和逻辑控制电路 时基电路的作用是产生一个标准时间信号，由定时器555构成的多谐振荡器产生。若振荡器的频率,则振荡器的输出波形如图所示。由公式和,可计算出电阻及电容C的值。若取电容C=10uF，则 取标称值36K 取=47K,RP=100K 时基信号结束时产生的负跳变用来产生锁存信号，锁存信号的负跳变又用来产生清零信号。脉冲信号可由两个单稳态触发器74LS123产生，它们的脉冲宽度由电路的时间常数决定。设锁存信号和清零信号的脉冲宽度tw相同，如果要求tw=0.02s。2.2.3 显示电路 锁存器的作用将计数器在1s结束时所计得的数进行锁存，使显示器
14、上能稳定地显示此计数器的值。选用8D锁存器74LS273可以完成上述功能。当时钟脉冲CP的正跳变到时，锁存器的输出等于输入，即Q=D。从而将计数器的输出送到锁存器的输出端。正脉冲结束后，无论D为何值，输出端Q的状态仍保持不变。所以在计数周期内，计数器的输出不会送到译码显示器。3 详细设计及仿真3.1整体的原理图3.2 PCB电路板 4 总结 通过本次设计学到了关于电子线路设计的很多知识和protel99SE的相关知识，培养了独立完成设计的能力。比较全面地了解和掌握了绘制、编辑电路原理图和印制电路图的方法和技巧，并能处理一些常见问题。在对protel软件的学习中，我有不少心得体会。我所学习的Pr
15、otel 99 SE 是Protel公司推出的最新版本，应用于电路原理图设计、电路板设计等，他基于Windows环境，功能强大，人机界面友好，能让人们在具有最完整的功能环境下，提升设计上的品质和效率。随着电子工业的飞速发展，电路设计越来越复杂，手工设计越来越难以适应形势发展的需要，Protel 99 SE以其强大的功能、快捷实用的操作界面及良好的开放性，为设计者提供了现代电子设计手段，使设计者能快捷、准确地设计出满意的电路原理图和印刷电路板，不愧是从事电路设计的一个良好的工具。该数字频率计能够测周期，给实际应用带来了很大方便。 参考文献【1】 谢自美，罗杰，赵云娣，杨小献. 电子线路设计.实验.测试（第三版）M. 武汉：华中科技大学出版社，2006【2】 高志勇. 数字频率计的设计 D. 石家庄: 河北科技大学信息学院, 2009【3】 田良，黄正瑾综合电子设计与实践M南京：东南大学出版社，2002【4】 李祥臣模拟电子基础教程M北京：清华大学出版社，2005【5】 张永瑞电子测量技术基础M西安：西安电子科技大学出版社，2002.
