简易数字频率计课程设计报告.pdf
《简易数字频率计课程设计报告.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《简易数字频率计课程设计报告.pdf(19页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、 .-可修编.一、课题名称与技术要求 名称:简易数字频率计 主要技术指标和要求:1.被测信号的频率 X 围 100HZ100KH 2.输入信号为正弦信号或方波信号 3.四位数码管显示所测频率,并用发光二极管表示单位 4.具有超量程报警功能 二、摘要以门电路,触发器和计数器为核心,由信号输入、放大整形、闸门电路、计数、数据处理和数据显示等功能模块组成。放大整型电路:对被测信号进行预处理;闸门电路:由与门电路通过控制开门关门,攫取单位时间内进入计数器的脉冲个数;时基信号:周期性产生一秒高电平信号;计数器译码电路:计数译码集成在一块芯片上,计单位时间内脉冲个数,把十进制计数器计数结果译成 BCD 码
2、;显示:把 BCD 码译码在数码管显示出来。关键字:比较器,闸门电路,计数器,锁存器,逻辑控制电路 三、方案论证与选择 频率测量原理与方法 对周期信号的测量方法,常用的有下述几种方法。1、测频法(M 法)对频率为 f 的周期信号,测频法的实现方法,是用以标准闸门信号对被测信号的重复周期数进行计数,当计数结果为 N 时,其频率为:f1=N1/TG。TG 为标准闸门宽度,N1 是计数器计出的脉冲个数,.-可修编.设在 TG 期间,计数器的精确计数值为 N,根据计数器的技术特性可知,N1 的绝对误差是N1=N1,N1 的相对误差为&N1=(N1-N)/N=(N1-N)/N=1/N,由 N1 的相对误
3、差可知,N(或 N1)的数值愈大,相对误差愈小,成反比关系。因此,在 f 已确定的条件下,为减小 N1 的相对误差,可通过增大 TG 的方法来降低测量误差。但是,增大 TG 会使频率测量的响应时间长。当 TG 为确定值时(通常取 TG=1s),则有 f=N,固有 f1 的相对误差:&f1=(f1-f)/f=(f1-f)/f=1/f 由上式可知,f1 的相对误差与 f 成反比关系,即信号频率越高,误差越小;而信号频率越低,则测量误差越大。因此,M 法适合于对高频信号的测量,频率越高,测量精度也越高。测频法原理图 2、测周法(T 法)首先把被测信号通过二分频,获得一个高电频时间和低电平时间都是一个
4、信号周期 T 的方波信号;然后用一个已知周期的高频方波信号作为计数脉冲,在一个信号周期 T 的时间内对此高频信号进行计数。若在 T 时间内的计数值为 N2,则有 T2=N2*Tosc f2=1/T=1/(N2*Tosc)=fosc/N2 N2 的绝对误差为N=1 N2 的相对误差为&N2=(N2-N)/N=(N1-N)/N=1/N 从 T2 的相对误差可以看出,周期测量的误差与信号频率成正比,而与高频你标准计数信号的频率成反比。当 fosc 为常数时,被测信号频率越低,误差越小,测量精度也就越高。.-可修编.测周法原理图 频率测量方案选择 根据性能和技术指标的要求,首先需要确定能满足这些指标的
5、频率测量方法。有上述对各种方法的讨论可知,M 法是在给定的闸门时间内测量被测信号的脉冲个数,进行换算得出被测信号的频率。这种测量方法的测量精度取决于闸门时间和被测信号频率。当被测信号频率较低时将产生较大误差,除非闸门时间取得很大。这种方法比较适合测量高频信号的频率。T 法是通过测量被测信号的周期然后换算出被测信号的频率。这种测量方法的测量精度取决于被测信号的周期和计时精度,当被测信号频率较高时,对计时精度的要求就很高。这种方法比较适合测量频率较低的信号。综合以上几种方案的优缺点和该课题的频率 X 围和精确度的要求,我们选择直接测频法。对测量频率的最低值 100Hz来说,相对误差最大为 1%,可
6、以满足要求,随着测量频率的增大,相对误差逐渐减小。.-可修编.四、方案的原理框图、总体电路图、接线图以及说明 方案原理框图 .-可修编.总体电路图 图 4.2 .-可修编.工作过程说明 1放大整形电路 任意形式信号经过施密特触发器放大整形变成方波信号,和脉冲信号一起控制与门的开启与关闭,2秒脉冲控制 时基电路由定时器555构成的多谐振荡器产生,通过计算调节电阻和电容的接入值,使输出高电平的持续时间为ls。开关闭合后与JK触发器的Q端一起控制给计数器CLK脉冲的门电路,同时控制着计数器的清零端和锁存器(D触发器)的锁存端。3计数寄存译码 经过整形放大后的方波信号在与门 U22A 开门的 1 秒内
7、给计数器提供计数脉冲,与门打开瞬间计数器 74LS160N 清零结束,74LS273DW 处于锁存状态,计数器开始计数,当计数值未超过四位数码管的量程时,即 U7 输出为 0000,4 或门 U3A 输出为 0,非门U23B 输出 1,小数点熄灭,74LS257N 选择低四片计数芯片,单位为 Hz;当计数值超过四位数码管的量程时,即 U7 输出不为 0000,小数点亮,74LS257 选择高四片计数芯片,单位为 KHz;当计数值超过 100KHz 时,U7 给 JK 触发器一个脉冲,JK 触发器翻转,Q=1,蜂鸣器报警,Q 非和多谐振荡器通过与门 U22B 电路输出 0,所有计数器清零,与门
8、U22A 输出为 0;当为、两种情况时,每经过 1S 的开门时间后,下降沿通过非门 U23A 给 74LS273 一个上升沿锁存数据,低电平使计数器全部清零,等待下轮开门时间计数;当出现时,需要手动关闭开关,给 JK 触发器清零,蜂鸣器停止报警,再闭合开关使电路重新开始测频率。4显示电路 .-可修编.利用 DCD_HEX LED 显示器自带译码功能显示所计频率的大小。五、单元电路设计、主要元器件选择与电路参数计算 放大整形电路 此设计选用 555 构成的施密特触发器对被测信号进行放大整形,电路图如图 5.1.1 图 5.1.1 CON 端通过电阻分压提供一个 0.5V 的基准电压 Ua,输入频
9、率信号的幅值与 1/2Ua 和 Ua 进行比较,输出同频率的方波。输入输出波形图如图 5.1.2(正弦波为输入信号、方波为输出信号).-可修编.图 5.1.2 秒脉冲控制 时基电路由定时器 555 构成的多谐振荡器产生,通过计算调节电阻和电容的接入值,使输出高电平的持续时间为 ls。电路如图 5.2.1 图 5.2.1 555 多谐振荡器的清零端接开关,输出端与 JK 触发器的 Q 端通过与门 U22B 控制给计数器 CLK脉冲的门电路,同时控制着计数器的清零端和锁存器(D 触发器)的锁存端。电路如图 5.2.2 .-可修编.图 5.2.2 计数器 计数器由 5 片 74LS160 级联组成,
- 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:
- 简易 数字频率计 课程设计 报告
限制150内