数字频率计(共23页).doc
《数字频率计(共23页).doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《数字频率计(共23页).doc(23页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上1 设计任务描述1.1 设计题目:数字频率计 1.2 设计要求: 1.2.1 设计目的: (1) 掌握数字周期测量计的构成、原理与设计方法;(2) 熟悉集成电路的使用方法。 1.2.2 基本要求(1)要求被测信号为方波,峰值为3V到5V(和TTL兼容),被测信号周期范围:10us到1s; (2)设计石英晶体震荡器及分频系统,闸门时间:1ms,10ms,1s,10s; (3)可控制的计数、锁存、译码显示系统。1.2.3 发挥部分(1) 被测信号为三角波信号; (2) 数据溢出报警 2 设计思路数字周期测量计的设计思路比较明显,主要实现五个功能即可:被测信号的整形标准信号
2、的产生;被测信号分频;利用闸门将两个信号进行比较;将比较结果,即数字的周期经过计数、锁存、译码、显示。鉴于以上所需实现的功能,对每一步的器件选择就有了大致的设想。非矩形波整形成矩形波,在这里,我想到了555定时器的一种派生产品,施密特触发器。其功能后文详,此处不再赘述。标准信号的产生,我选择的是超小型触发器-NL27WZ04,它的结构精简,而其工作最佳状态恰在本设计的要求之内,兼具造价低这一经济效益于一身,让我无法不把它收进设计之中。被测信号的分频我使用的是74LS290,接成异步十进制计数器,四片级联使每一级的数量级降低十位,如此就可以实现分频。最后是计数、锁存、译码、显示过程,这部分的器件
3、分别选用了74LS160、74273、7448、七段显示器。最后,在计数器上加装一个超量程报警器。选用74LS85。寄存之后的信号必须经过译码器才能显示,故在寄存后面用译码器将信号译码,这样输入进来的信号就能显示出来,显示在电子平上。需要注意的是显示屏显示的数字并不是实际的周期,需要一个换算的过程:被测波=显示数字N闸门单位2因为我们做的这个数字周期测量计可能量程方面偏小,所以设置一个超量程报警系统必不可少。超量程报警系统通过一个555定时器外接少量阻容元件,低电位响,响声时间为10秒。3 设计方框图4 各部分电路设计及参数计算本设计电路主要分为5大部分,分别是整形电路部分,分频电路部分,主要
4、控制电路部分,计数、译码、锁存电路部分和显示电路部分,以下为具体功能及参数计算。4.1 整形电路整形电路主要由一个555定时器,一个电阻组成,将定时器的8脚4脚接电源,1脚接地5脚接电容接地,7脚接电阻接5v电源,2脚和6脚相联作为输入端,7脚作为输出端,这样就构成了一个施密特触发器,起到整形作用4.1.1工作原理 当Ui由0上升至Ucc*1/3时,Uc1=1,Uc2=0,触发器低电平置位,Q=U0=1。 当Ui上升,在Ucc*1/3至Ucc*2/3之间,Uc1=1,Uc2=1,触发器保持,Q=U0=1。 当UiUcc*2/3时,Uc1=1,Uc2=0,触发器低电平复位,Q=U0=0。 当Ui
5、由Ucc*下降至Ucc*1/3时,Uc1=1,Uc2=0,触发器低电平置位,Q=U0=1。图4.1 555定时器组成的施密特触发器若输入电压的波形是个三角波,则对应的输出波形如图7.5所示,它是反相输出的施密特触发器。图4.2三角波整形为方波 若输入电压为正弦波,同理。4.1.2电路特点 施密特触发器具有滞回特性,即输出电压由高电平跳变为低电平时所对应的输入电压Ui和由低电平跳变为高电平所对应的输入电压Ui是不同的。4.2分频电路分频电路由4个集成同步4位二进制递增计数器74LS161组成。一级分频原理是每输入4个脉冲波形输出一次信号,这就实现了将周期扩大4倍的功能。二级分频是将一级分频后的信
6、号再次处理,将周期扩大10倍,三级,四级同理,这样就将石英晶体振荡器的发出的周期为信号分别变为100HZ,10HZ,1HZ和0.1HZ的信号,在通过相应的闸门传输。4.3主要控制电路主控电路主要包括两个555定时器组成的延时电路和一与门的控制门电路组成,作用是控制整个系统的传输。4.3.1延时电路此电路是由两个555定时器组成的,555定时器的作用是单稳电路延时作用,连接方式入下图4. 3图4.3 555定时器组成的延时电路Uo1-为一次延时输出端,用于给我锁寸信号Uo2-为二次延时输出端,用于输出清零信号4.3.2参数计算 输出脉冲宽度等于暂稳态时间,也就是电容充电时间.Uc(0+)=0 ,
7、 Uc()=Vcc,Uc(Tw)=2Vcc/3;Tw=lnUc()- Uc(0+)/ Uc()- Uc(Tw) =RCln(Vcc-0)/(Vcc-3/2Vcc) =RCln3 =1.1RC =1.1910M0.01F =10sR电阻,/k/M;C电容,F;f频率,HZ;t报警器报警时间,s。5 工作过程分析我所做的数字周期测量计的工作过程大体为:信号通过选择开关直接或经过整形放大间接输入分频电路;由NL27WZ04Q超小型振荡器产生符合题设要求大小的标准周期频率,将标准周期信号与被测信号的分频周期一同送入与门,输入计数器的CP端,使计数器工作;另两片555组成的控制电路可控制锁存器工作的延迟
8、时间,使数字的显示有间隔时间。测量需要一个周期小的波,本设计用的是超小振荡器产生4MHz的波,也就是波长为1/4s的波。然后将它的波长先扩大4倍,得到1s波长的波,我们以它为基准波,扩大4倍的原因是便于计算。然后将被测波与基准波进行依次与运算,从而得到了被测波的的一个高电平相当于几个基准波的高电平,我们把得到的数记为N。由于课题要求测量范围是1HZ到999HZ,所以,得到被测波的高电平的范围是0.5s到5s,所以可以得出N的范围是5到0.5*106,设计一个闸门,对基准波进行扩大,而使N的值变小以达到四位显示器能显示的范围。把基准波分别扩大10倍,100倍和1000倍得到10s,100s和10
9、00s的基准波,这就解决了数位太多的问题。将上一步得到的脉冲为N的波就可以给计数器进行计数,需要有四位显示,所以设计了四个计数器,每个计数器满10则向下一位进1,分别对应个位,十位,百位,千位。6 元器件清单原件名称数量说明介绍74LS2904计数器74LS2734锁存器74LS484译码器5G555延时七段显示器4显示频率值电容6滤波74LS1604分频器超小型振荡器1产生稳定频率电阻6限流74LS854比较器74H76JK111翻转7 主要元器件介绍7.1 74160同步十进制计数器:74160为十进制计数器,直接清除。两个高电平有效允许输入EP和ET及动态进位输出使计数器易于级联;ET允
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 数字频率计 23
限制150内