简易数字频率计---201508资料.ppt

电子电路课程设计电子电路课程设计 简易数字频率计简易数字频率计 座位表130009班130008班一、课程概况简介一、课程概况简介二二、课题技术指标课题技术指标三三、设计提示设计提示四四、预习要求预习要求主要授课内容主要授课内容:一、课程概况简介一、课程概况简介n课程名称课程名称 电子电路课程设计电子电路课程设计 4848学时，两周学时，两周 n课程性质课程性质 必修必修 （2 2学分）学分）n教教 材材 电子系统设计与实践教程电子系统设计与实践教程薛薛梅等编梅等编n教学目的：教学目的：提高模拟电路、数字电路理论和实验的综合能力提高模拟电路、数字电路理论和实验的综合能力掌握综合型电子电路的设计、装配和调测方法掌握综合型电子电路的设计、装配和调测方法掌握电子元器件资料和电路资料的检索方法掌握电子元器件资料和电路资料的检索方法提高设计报告的撰写能力提高设计报告的撰写能力全面培养学生科技工作素质。全面培养学生科技工作素质。教学进程教学进程:u设计要求和提示设计要求和提示（在实验室教师授课，半天）（在实验室教师授课，半天）u查阅资料、设计电路查阅资料、设计电路（同学独立完成，（同学独立完成，1 1天半）天半）u讲述装配方法和调测要求讲述装配方法和调测要求（2 2学时）学时）u调测调测（第一周星期三至第二周星期三）（第一周星期三至第二周星期三）u验收验收（第一周星期三至第二周星期四）（第一周星期三至第二周星期四）u撰写报告撰写报告（第二周星期五）（第二周星期五）、讲评、收尾讲评、收尾 教学方法教学方法:1.1.教法教法在实验室集中，分在实验室集中，分3 3次讲解：次讲解：电路设计提示电路设计提示 装配要求、调测方法装配要求、调测方法实验报告撰写要求实验报告撰写要求 辅导实验、最后逐一验收辅导实验、最后逐一验收 2.2.学习方法学习方法 认真自学认真自学电子电路课程设计电子电路课程设计相关章节相关章节 独立完成设计独立完成设计 独立装配、调测、撰写设计报告独立装配、调测、撰写设计报告 n3.3.课程纪律课程纪律:缺少实验达三分之一以上无成绩，必须重修。缺少实验达三分之一以上无成绩，必须重修。设计报告必须手写，不得用打印机打印。设计报告必须手写，不得用打印机打印。预习报告和设计报告抄袭他人者，报告成绩按预习报告和设计报告抄袭他人者，报告成绩按0 0分论处。分论处。迟到、早退迟到、早退3 3次成绩降档。次成绩降档。4.4.成绩评定成绩评定评分项目：预习报告、装配水平、调测水平、评分项目：预习报告、装配水平、调测水平、完成指标、报告。完成指标、报告。成绩分档：优秀、良好、中等、及格、不及格成绩分档：优秀、良好、中等、及格、不及格不及格必须重修，没有补考。不及格必须重修，没有补考。二二、课题技术指标课题技术指标2.1 2.1 设计课题名称设计课题名称 简易数字频率计简易数字频率计2.2 2.2 技术指标技术指标（P110 P110 课题课题 ）1 1、整体功能要求、整体功能要求 频率计主要用于测量正弦波、矩形波、三角波频率计主要用于测量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲等周期信号的频率值。其扩展功能是可以和尖脉冲等周期信号的频率值。其扩展功能是可以测量信号的周期和脉冲宽度。测量信号的周期和脉冲宽度。2 2、系统结构要求、系统结构要求 数字频率计的整体要求如图数字频率计的整体要求如图6-16-1所示。图所示。图6-16-1中中“被测信号被测信号”为外部信号，送入为外部信号，送入“测量电路测量电路”进行处理、测量，进行处理、测量，“档位转换档位转换”用于选择测试项用于选择测试项目目-频率、周期或脉宽，若测量频率则进一步选频率、周期或脉宽，若测量频率则进一步选择档位。择档位。2.3 2.3 电气指标电气指标1 1、被测信号波形：正弦波、三角波和矩形波、被测信号波形：正弦波、三角波和矩形波2 2、测量频率范围分三档：、测量频率范围分三档：1Hz1Hz999Hz999Hz 0.01KHz 0.01KHz9.99KHz9.99KHz 0.1KHz 0.1KHz99.9KHz99.9KHz3 3、测量周期范围：、测量周期范围：1ms1ms1s1s4 4、测量脉宽范围：、测量脉宽范围：1ms1ms1s1s5 5、测量精度：显示、测量精度：显示3 3位有效数字（要求分析位有效数字（要求分析1Hz1Hz、1KHz1KHz和和999KHz999KHz的测量误差）。的测量误差）。2.4 2.4 扩展指标扩展指标要求测量频率要求测量频率 时，时，1Hz1Hz99.9KHz99.9KHz的精度为的精度为1%1%。2.5 2.5 设计条件设计条件电源条件：电源条件：+5V+5V，逻辑电平符合，逻辑电平符合TTLTTL电平的要求。电平的要求。6 6、输入阻抗：大于、输入阻抗：大于100K100K2.6 2.6 可供选择的元器件范围如表所示可供选择的元器件范围如表所示阻容件、发光二极管和转换开关等元件自定。阻容件、发光二极管和转换开关等元件自定。整体方框图及原理：整体方框图及原理：三三、整体方案设计提示整体方案设计提示 根据算法并考虑到被测信号的幅度变化及人根据算法并考虑到被测信号的幅度变化及人机界面的一些操作需要设计简易频率计的整体机界面的一些操作需要设计简易频率计的整体方案。方案。（1）被测信号频率范围选择）被测信号频率范围选择:由于被测信号范由于被测信号范围为围为1Hz1Hz10KHz10KHz，如果只采用一种闸门脉冲信，如果只采用一种闸门脉冲信号，则只能是号，则只能是1 1S S脉冲宽度的闸门信号，若被测信脉冲宽度的闸门信号，若被测信号为较高频率，计数电路的位数要很多，而且号为较高频率，计数电路的位数要很多，而且测量时间过长会给用户带来不便，所以可将频测量时间过长会给用户带来不便，所以可将频率范围设为几档：率范围设为几档：1H1HZ Z档（图中档（图中K K1 1）采用）采用1 1S S闸门闸门脉宽；脉宽；10HZ 10HZ 1KHz1KHz档（图中档（图中K K2 2）采用）采用0.1S0.1S闸门闸门脉宽；脉宽；10KHZ 10KHZ 档（图中档（图中K K3 3）采用）采用0.01S0.01S闸门脉宽。闸门脉宽。设置了这三档后，可使后面的计数器位数适中，设置了这三档后，可使后面的计数器位数适中，测量时间只是在测量时间只是在K1K1时较长。时较长。（2 2）显示刷新）显示刷新:频率计工作时是每隔一段时间频率计工作时是每隔一段时间测量一次，测量后将上一次显示的测量结果消测量一次，测量后将上一次显示的测量结果消除掉，更新显示新的测量结果。刷新时间与闸除掉，更新显示新的测量结果。刷新时间与闸门脉冲宽度有关，一般为门脉冲宽度有关，一般为1 1S S2 2S S刷新刷新1 1次。但是，次。但是，如果闸门脉冲宽度为如果闸门脉冲宽度为1010S S，则刷新时间必须大于，则刷新时间必须大于1010S S。（3 3）ZMJS(ZMJS(闸门计数闸门计数)信号：信号：ZMJSZMJS是表示闸门结是表示闸门结束的信号，闸门脉冲结束后，这个信号通知束的信号，闸门脉冲结束后，这个信号通知“显示刷新显示刷新”电路对电路对“显示译码显示译码”进行刷新。进行刷新。（4 4）KDKZKDKZ（宽度控制）信号：（宽度控制）信号：KDKZKDKZ是表示是表示“闸闸门宽度控制门宽度控制”的输出信号，它用于控制的输出信号，它用于控制“闸门闸门信号信号”产生电路输出的闸门脉冲宽度。产生电路输出的闸门脉冲宽度。3.1 3.1 测试频率设计提示测试频率设计提示3.1.1 3.1.1 算法设计提示算法设计提示 算法一：算法一：已知频率的定义是：周期信号每秒钟内所含已知频率的定义是：周期信号每秒钟内所含的周期数值。可根据这一定义采用下图所示的算的周期数值。可根据这一定义采用下图所示的算法构建的方框图。法构建的方框图。在测试电路中设置一个闸门产生电路，用于产在测试电路中设置一个闸门产生电路，用于产生脉冲宽度为生脉冲宽度为1s1s的闸门信号。该闸门信号控制闸的闸门信号。该闸门信号控制闸门电路的导通与开断。让被测信号送入闸门电路，门电路的导通与开断。让被测信号送入闸门电路，当当1s1s的闸门脉冲到来时闸门导通，被测信号通过的闸门脉冲到来时闸门导通，被测信号通过闸门并到达后面的计数电路（计数电路用以计算闸门并到达后面的计数电路（计数电路用以计算被测输入信号的周期数），当被测输入信号的周期数），当1s1s闸门结束时，闸闸门结束时，闸门再次关闭，此时计数器记录的周期个数为门再次关闭，此时计数器记录的周期个数为1s1s内内被测信号的周期个数，即为被测信号的频率。测被测信号的周期个数，即为被测信号的频率。测量频率的误差与闸门信号的精度直接相关，因此，量频率的误差与闸门信号的精度直接相关，因此，为保证测量误差在为保证测量误差在1010-3-3量级，则要求闸门信号的精量级，则要求闸门信号的精度为度为1010-4-4量级。例如，当被测信号为量级。例如，当被测信号为1KHz1KHz时，在大时，在大于于0.1 ms,0.1 ms,故由此造成的计数误差不会超过故由此造成的计数误差不会超过1 1，符，符合合5 51010-3-3的误差要求。的误差要求。进一步分析可知，当被测信号频率增高时，在进一步分析可知，当被测信号频率增高时，在闸门脉冲精度不变的情况下，计数器误差的绝对闸门脉冲精度不变的情况下，计数器误差的绝对值会增大，但是相对误差仍在值会增大，但是相对误差仍在5 51010-3-3范围。范围。但是，这一算法在被测信号频率很低时便呈现但是，这一算法在被测信号频率很低时便呈现出严重的缺点。例如，当被测脉冲为出严重的缺点。例如，当被测脉冲为0.5Hz0.5Hz时其周时其周期为期为2s,2s,这时闸门脉冲仍为这时闸门脉冲仍为1s1s，显然是不可行的，显然是不可行的，故应加宽闸门脉冲宽度。假如闸门脉冲宽度加至故应加宽闸门脉冲宽度。假如闸门脉冲宽度加至10s10s，则闸门导通期间可计数，则闸门导通期间可计数5 5次，由于计数值次，由于计数值5 5是是10s10s的计数结果，故在显示之间必须将计数值除以的计数结果，故在显示之间必须将计数值除以1010。加宽脉冲宽度将带来三方面的问题：加宽脉冲宽度将带来三方面的问题：一是：计数结果要进行除以一是：计数结果要进行除以1010的运算；的运算；二是：每次测量时间最少要二是：每次测量时间最少要10s,10s,时间过长不符合时间过长不符合人们的测量习惯；人们的测量习惯；三是：由于闸门期间计数值过少，测量精度下降。三是：由于闸门期间计数值过少，测量精度下降。实践中将计数结果除以实践中将计数结果除以1010是容易做到的，只是容易做到的，只需将显示电路的小数点向前移一位即可，而后两需将显示电路的小数点向前移一位即可，而后两个问题依照算法一是难以解决的。个问题依照算法一是难以解决的。算法二：算法二：为了克服算法一测量低频信号时的不足，现为了克服算法一测量低频信号时的不足，现提出算法二，其示意图如下图所示图。提出算法二，其示意图如下图所示图。将被测信号送入被测信号闸门产生电路，该电将被测信号送入被测信号闸门产生电路，该电路输出一个脉冲信号，脉宽与被测信号的周期相等。路输出一个脉冲信号，脉宽与被测信号的周期相等。再用闸门产生电路输出的闸门信号控制电路的导通再用闸门产生电路输出的闸门信号控制电路的导通与开断。设置一个频率精度较高的周期信号（例如与开断。设置一个频率精度较高的周期信号（例如10KHz10KHz）（称为时基信号），当闸门导通时，时基信）（称为时基信号），当闸门导通时，时基信号通过闸门到达计数电路计数。由于闸门导通时间号通过闸门到达计数电路计数。由于闸门导通时间与被测信号周期相同，则可根据计数器计数值和时与被测信号周期相同，则可根据计数器计数值和时基信号的周期算出被测信号周期值基信号的周期算出被测信号周期值T T，T=T=时基信号周期时基信号周期计数器计数值计数器计数值 再根据频率域周期互为倒数的关系，算出被测信号再根据频率域周期互为倒数的关系，算出被测信号的频率的频率f f。算法二较好地解决了被测信号较低时测量时算法二较好地解决了被测信号较低时测量时间长和测量精度不高的问题，但它也存在两方面间长和测量精度不高的问题，但它也存在两方面的问题：的问题：一是：要增加由周期求频率的电路；一是：要增加由周期求频率的电路；二是：被测信号频率较高时要求时基信号的频率二是：被测信号频率较高时要求时基信号的频率也相应提高。例如，被测信号为也相应提高。例如，被测信号为1MHz1MHz，为保证测，为保证测量精度，时间信号应为量精度，时间信号应为1000MHz1000MHz。解决算法二的第二个问题要花较大代价。这解决算法二的第二个问题要花较大代价。这是因为当时基信号频率较高时（如是因为当时基信号频率较高时（如1000MHz1000MHz）器）器件的成本将急剧上升，同时，在高频工作时，电件的成本将急剧上升，同时，在高频工作时，电子系统的电磁兼容性设计难度加大，工艺要求提子系统的电磁兼容性设计难度加大，工艺要求提高，这些都将使系统的总成本上升。高，这些都将使系统的总成本上升。算法三：算法三：算法一的优点算法一的优点是被测信号的频率高时测量精度是被测信号的频率高时测量精度高，频率低时测量精度低且测量用时长。高，频率低时测量精度低且测量用时长。算法二的算法二的优点优点是低频测量精度高，而高精度测量时或是精度是低频测量精度高，而高精度测量时或是精度低，或是精度合格而成本高、工艺难。低，或是精度合格而成本高、工艺难。在面对算法一和算法二的问题时有两种选择：在面对算法一和算法二的问题时有两种选择：一是：与用户（技术指标的执行者）协商，降低低一是：与用户（技术指标的执行者）协商，降低低频测量要求，允许测量时间加长和测量精度降低。频测量要求，允许测量时间加长和测量精度降低。二是：寻求新的算法。二是：寻求新的算法。经过分析，在算法一和算法二的基础上拟定算经过分析，在算法一和算法二的基础上拟定算法三。算法三的思路是以被测量周期信号法三。算法三的思路是以被测量周期信号1KHz1KHz为界，为界，1KHz1KHz以上用算法一中的计数方法测量频率，而以上用算法一中的计数方法测量频率，而1KHz1KHz以下先采用测量周期的方法，再算出频率。以下先采用测量周期的方法，再算出频率。以上给出了三种测量频率的算法，本课题基以上给出了三种测量频率的算法，本课题基本指标中建议采用算法一，完成扩展指标时采用本指标中建议采用算法一，完成扩展指标时采用两种算法。原理框图如图所示。两种算法。原理框图如图所示。测频原理框图由整形电路、时基电路、闸门电路、计数测频原理框图由整形电路、时基电路、闸门电路、计数电路、锁存电路、译码电路和控制电路组成。图中电路、锁存电路、译码电路和控制电路组成。图中K1K1、K2K2、K3K3分别对应分别对应3 3个不同的频率测量档位。个不同的频率测量档位。被测信号被测信号fxfx经整形电路转变为脉冲信号（矩形波或方波）经整形电路转变为脉冲信号（矩形波或方波），送入闸门电路，等待时基信号的到来。时基信号可由，送入闸门电路，等待时基信号的到来。时基信号可由7413274132的两个与非施密特触发器构成，由芯片的两个与非施密特触发器构成，由芯片7413274132来自激产来自激产生生10KHz10KHz的标准的时基信号，作为闸门开通的基准时间。被的标准的时基信号，作为闸门开通的基准时间。被测信号测信号fxfx通过闸门，作为计数器的时钟信号，计数器即开始通过闸门，作为计数器的时钟信号，计数器即开始记录时钟个数，这样就达到了测量频率的目的。记录时钟个数，这样就达到了测量频率的目的。测量频率电路设计：测量频率电路设计：测量频率电路由测量频率电路由40174017和和74007400构成。构成。40174017的的CPCP接接时基信号时基信号fsfs，与非门的一端接被测信号，与非门的一端接被测信号fxfx。分频电路设计：分频电路设计：本实验被测信号范围为本实验被测信号范围为1Hz1Hz99.9KHz99.9KHz，若只，若只采用一种闸门脉冲信号，则只能是采用一种闸门脉冲信号，则只能是1S1S脉冲宽度的脉冲宽度的闸门信号，若测量高频信号时，计数电路的位数闸门信号，若测量高频信号时，计数电路的位数要很多，而且测量时间过长会带来不便，所以将要很多，而且测量时间过长会带来不便，所以将频率范围分几档：频率范围分几档：1Hz1Hz999Hz999Hz、0.01KHz0.01KHz9.99KHz9.99KHz、0.1KHz0.1KHz99.9KHz99.9KHz，时基信号频率分，时基信号频率分别为别为1Hz1Hz、10Hz10Hz、100Hz100Hz，由于，由于f f0 0为为10KHz10KHz，所以要，所以要不断进行分频得到这三个频率信号，在实验器材不断进行分频得到这三个频率信号，在实验器材中，中，45184518为十进制同步计数器，根据需要可以随为十进制同步计数器，根据需要可以随意组合，见下图。意组合，见下图。分频电路由分频电路由45184518双双BCDBCD同步加计数器同步加计数器构成构成,如图所示。若如图所示。若45184518（I I）的）的1 1端接端接入入10KHz10KHz的频率，则的频率，则6 6端输出端输出1KHz1KHz的频率，的频率，1414端输出端输出100Hz100Hz的频的频率率,4518,4518（IIII）的）的1 1端接入端接入100Hz100Hz的频率，的频率，则则6 6端输出端输出10Hz10Hz的频的频率，率，1414端输出端输出1Hz1Hz的的频率频率.以上以上f=10KHzf=10KHz的方波信号经四级的方波信号经四级1010分频电路分频电路后，可提取因测量档位变化所需的闸门时间后，可提取因测量档位变化所需的闸门时间1s1s、0.1s0.1s、0.01s0.01s。闸门时间要求非常准确，它直接。闸门时间要求非常准确，它直接影响到测量精度，在要求高精度、高稳定度的场影响到测量精度，在要求高精度、高稳定度的场合，通常用晶体振荡器作为标准时基信号。合，通常用晶体振荡器作为标准时基信号。3.1.2 3.1.2 测量周期电路设计提示测量周期电路设计提示 测量周期（即时间）的原理在前面算法二中测量周期（即时间）的原理在前面算法二中已给出，如图所示。已给出，如图所示。测量周期的方法与测量频率的方法相反，即测量周期的方法与测量频率的方法相反，即将被测信号经整形、二分频电路后转变为方波信将被测信号经整形、二分频电路后转变为方波信号。方波信号占空比为号。方波信号占空比为50%50%，其脉冲宽度恰好为，其脉冲宽度恰好为被测信号的被测信号的1 1个周期。将方波的脉宽作为闸门导个周期。将方波的脉宽作为闸门导通的时间，在闸门导通的时间内，计数器记录标通的时间，在闸门导通的时间内，计数器记录标准时基信号通过闸门的重复周期个数。计数器累准时基信号通过闸门的重复周期个数。计数器累计的结果可以换算出被测信号的周期，用时间计的结果可以换算出被测信号的周期，用时间TxTx来表示：来表示：Tx=NTsTx=NTs式中：式中：TxTx为被测信号的周期；为被测信号的周期；N N为计数器脉冲计数值；为计数器脉冲计数值；TsTs为时基信号周期为时基信号周期计数电路、锁存电路、译码显示和控制电路与测计数电路、锁存电路、译码显示和控制电路与测频方法相似。频方法相似。测量周期电路设计：测量周期电路设计：测量周期与测量频率相反，电路由测量周期与测量频率相反，电路由40174017和和74007400构成。构成。40174017的的CPCP接被测信号接被测信号fxfx，与非门的一，与非门的一端接时基信号端接时基信号fsfs。3.1.3 3.1.3 测量脉冲宽度的原理测量脉冲宽度的原理 测量脉冲的原理与测量周期的原理相似。所不测量脉冲的原理与测量周期的原理相似。所不同的是，它直接用整形后的脉冲信号的宽度同的是，它直接用整形后的脉冲信号的宽度tw作作为闸门的导通时间。在闸门导通的时间内，测量为闸门的导通时间。在闸门导通的时间内，测量时基信号的重复周期，并由式时基信号的重复周期，并由式t tw w=NT=NTs s得出脉冲宽度得出脉冲宽度值。值。测量脉宽电路设计：测量脉宽电路设计：测量脉宽电路由测量脉宽电路由40174017和和74007400构成。构成。40174017的的CPCP接时基信接时基信号号fsfs，与非门的一端接被测信号，与非门的一端接被测信号fxfx。如图所示，当开关如图所示，当开关K K7 7断开、断开、K K8 8闭合，可以用于测量频率和周闭合，可以用于测量频率和周期；而当开关期；而当开关K K7 7闭合、闭合、K K8 8断开，就可用于测量脉宽。断开，就可用于测量脉宽。振荡电路由施密特触发器、振荡电路由施密特触发器、RCRC阻容元件构成，阻容元件构成，该振荡电路产生振荡信号该振荡电路产生振荡信号f f0 0,f,f0 0=1/2RC,=1/2RC,所以根据所以根据R R、C C的设定可以确定的设定可以确定f f0 0的大小。根据实验要求可以选用的大小。根据实验要求可以选用f f0 0为为10KHz10KHz，这样满足多功能的应用，通过公式，这样满足多功能的应用，通过公式f f0 0=1/2RC=1/2RC计算，得到计算，得到R=5000R=5000(取取R=5KR=5K)，C=0.01ufC=0.01uf（或（或 R=10KR=10K、C=C=0.01uf）,为使频率为使频率计测量准确，电阻计测量准确，电阻R R的准确性需保证，把它换成可的准确性需保证，把它换成可变电阻不断调节直到得到准确的变电阻不断调节直到得到准确的f f0 0。振荡电路如下振荡电路如下图所示：图所示：3.1.4 3.1.4 时基信号设计提示时基信号设计提示 时基信号由时基信号由7413274132芯片、芯片、RCRC阻容件构成频率阻容件构成频率f=10KHzf=10KHz的方波信号，也可以用的方波信号，也可以用40934093芯片、芯片、RCRC阻容阻容件构成频率为件构成频率为f=10KHzf=10KHz的方波信号。的方波信号。振荡电路如下图所示：（振荡电路如下图所示：（7413274132）振荡电路如下图所示：（振荡电路如下图所示：（40934093）3.1.5 3.1.5 控制电路的设计提示控制电路的设计提示 控制电路由控制电路由40174017、74007400两块芯片构成，它们的两块芯片构成，它们的作用可由下图说明：时基信号作用可由下图说明：时基信号fsfs作为作为40174017的的CPCP，产，产生单稳态信号生单稳态信号Y Y0 0，Y Y0 0送入送入40294029的的PEPE端作为清零信端作为清零信号，接着输出号，接着输出Y Y1 1，Y Y1 1作为闸门信号，与作为闸门信号，与fxfx经过与非经过与非门接到门接到40294029的的CPCP并开始计数。由于计数器是不断在并开始计数。由于计数器是不断在计数，不能将结果固定以便观察，所以加入锁存电计数，不能将结果固定以便观察，所以加入锁存电路，将路，将40174017的的Y Y2 2输出端接非门后送入译码器的使能输出端接非门后送入译码器的使能端端LE(LE(锁存端锁存端)将数据锁存，当新数据来时刷新显示，将数据锁存，当新数据来时刷新显示，其功能可以用波形表达芯片的工作状态，见下图。其功能可以用波形表达芯片的工作状态，见下图。选择电路设计提示：选择电路设计提示：由于测量频率由由于测量频率由3 3个不同档位，个不同档位，3 3个档位所使用个档位所使用的闸门脉宽是不一样的，在扩展指标中要求测量周的闸门脉宽是不一样的，在扩展指标中要求测量周期、脉宽也需要进行档位的选择。所以根据开关的期、脉宽也需要进行档位的选择。所以根据开关的开通与关闭来控制是测频、测周期还是脉宽，同样开通与关闭来控制是测频、测周期还是脉宽，同样也根据开关选择测量频率的范围。也根据开关选择测量频率的范围。K K1 1、K K2 2、K K3 3对应对应着着7415174151的地址端的地址端A A2 2、A A1 1、A A0 0，通过开关高低电平的，通过开关高低电平的选择选择D D0 0D D7 7中的不同状态，这样同时选定标准时基中的不同状态，这样同时选定标准时基信号、测周还是测频。上图左边的信号、测周还是测频。上图左边的7415174151进行时基进行时基信号的选择。右边的进行计数信号的选择。信号的选择。右边的进行计数信号的选择。控制电路的整体设计提示：控制电路的整体设计提示：综合以上测频率、测周期和测脉宽的电路设计，控制器综合以上测频率、测周期和测脉宽的电路设计，控制器可以综合为下图。可以综合为下图。拨盘开关：拨盘开关：拨盘开关在本次设计电路中具有以下特点拨盘开关在本次设计电路中具有以下特点:用用K0K0、K1K1、K2K2开关通过电路来替代开关通过电路来替代K7K7、K8K8开关开关的功能的功能:锁存电路设计提示：锁存电路设计提示：锁存电路是在测量频率（脉宽、周期）的电路锁存电路是在测量频率（脉宽、周期）的电路中，在中，在40174017的的Y Y2 2输出端加一个非门，非门的输出接输出端加一个非门，非门的输出接到到45114511的的LELE端，锁存电路能存入计数值后再发出另端，锁存电路能存入计数值后再发出另一个信号，将计数器清零，以便再次计数。如果电一个信号，将计数器清零，以便再次计数。如果电路不锁存，数码管显示的数字会改变，不会停留在路不锁存，数码管显示的数字会改变，不会停留在一个数字上。一个数字上。3.1.6 3.1.6 小数点的设计提示小数点的设计提示 根据测量档位的变化相应设置小数点的位置，根据测量档位的变化相应设置小数点的位置，小数点由数码管小数点由数码管DPDP端控制，电路采用端控制，电路采用7415374153（双（双4选一数据选器）来实现，如下图所示。选一数据选器）来实现，如下图所示。3.1.7 3.1.7 计数电路的设计提示：计数电路的设计提示：计数电路采用计数电路采用3 3片片40294029（计数器），输入（计数器），输入端端A A、B B、C C、D D、CICI、B/DB/D都应接地，都应接地，U/DU/D接接Vcc,4029(I)Vcc,4029(I)片的片的CKCK信信号来自号来自74151(III)74151(III)的的Y Y端端,CO,CO端经反相器接端经反相器接4029(II)4029(II)片的片的CKCK，COCO端经反相器接端经反相器接4029(II)4029(II)片的片的CKCK，4029(III)4029(III)片片的的COCO端接一个发光二极端接一个发光二极管，当被测值不在测量管，当被测值不在测量范围内，发光二极管表范围内，发光二极管表示数据溢出。示数据溢出。3.1.8 3.1.8 译码显示电路的设计提示：译码显示电路的设计提示：译码电路采用三片译码电路采用三片45114511（BCD-BCD-七段译码器），使能七段译码器），使能端端BI,LTBI,LT都应接高电平。都应接高电平。显示电路由三个数码管构成，数码管的显示电路由三个数码管构成，数码管的3 3、8 8管脚内管脚内部都是相连的，不能同时接地，否则数码管就被短路了，部都是相连的，不能同时接地，否则数码管就被短路了，3 3或或8 8端应接一个端应接一个100100500500的电阻，不然显示的数字会的电阻，不然显示的数字会太亮，会烧坏数码管。小数点上也应接上电阻，否则小数太亮，会烧坏数码管。小数点上也应接上电阻，否则小数点太亮，不会显示数字。点太亮，不会显示数字。3.1.7安装方法面包板使用安装方法面包板使用n课程设计采用课程设计采用4 45 5块面包板块面包板n合理布局、布线合理布局、布线面包板结构图面包板结构图断点断点断点断点断点断点断点断点导通导通2009-7-1 卢庆莉 编写安装方法面包板使用安装方法面包板使用n布局布局 1 1、集成电路缺口方向一致、集成电路缺口方向一致 2 2、元件疏密合理、元件疏密合理 3 3、元件位置合理、元件位置合理 显示（上端）按键（下端）显示（上端）按键（下端）.4 4、电路结构合理、电路结构合理 模拟、数字分开；大小信号分开；信号源模拟、数字分开；大小信号分开；信号源独立独立 5 5、便于走线、便于走线 n布线布线 1 1、颜色、颜色 电源红电源红 地线黑地线黑 排线不排线不同颜色同颜色 2 2、走向横平竖直（不同于、走向横平竖直（不同于PCBPCB设计）设计）3 3、不架、不架“天桥天桥”，不走，不走“地沟地沟”（便于查找（便于查找故障、更换导线）故障、更换导线）4 4、线尽可能短、线尽可能短 5 5、符合走线规则（参考有关、符合走线规则（参考有关PCBPCB设计的书）设计的书）3.1.8 安装、调测安装、调测n按单元、模块安装、调测，边安装边调测按单元、模块安装、调测，边安装边调测n其它同实验（略）其它同实验（略）四、预习要求四、预习要求4.1 4.1 认真阅读教材认真阅读教材 认真阅读认真阅读电子系统设计与实践教程电子系统设计与实践教程第一、二、三第一、二、三章章4.2 4.2 查阅资料查阅资料 查找设计提示中要求的各种参考资料并认真学习。查找设计提示中要求的各种参考资料并认真学习。7413274132、40294029、CC4518CC4518、40174017、CD4511CD4511等芯片及管脚等芯片及管脚4.3 4.3 设计电路并绘制电路图设计电路并绘制电路图 按照按照电工电子实验（上、下）电工电子实验（上、下）绘制电路原理图。绘制电路原理图。必须绘制在规定的坐标纸上，必须用铅笔绘制，集必须绘制在规定的坐标纸上，必须用铅笔绘制，集成电路必须采用成电路必须采用CADCAD功能符号形式，不可用管脚图。所功能符号形式，不可用管脚图。所有元件必须有标号和管脚号。有元件必须有标号和管脚号。独立设计，发现雷同电路将影响成绩。独立设计，发现雷同电路将影响成绩。课课 程程 设设 计计 报报 告告 撰撰 写写 格格 式：式：1 1、封面填写要求：、封面填写要求：设计题目设计题目 简易数字频率计简易数字频率计课程名称课程名称 电子电路课程设计电子电路课程设计班班 级级 学生姓名学生姓名 学号学号指导老师指导老师 薛梅（薛梅（130009130009班）朱震华（班）朱震华（130008130008班）班）开课日期开课日期 20152015年年8 8月月3131日至日至20152015年年9 9月月1111日日2 2、目录、目录 目录目录第一章第一章 技术指标技术指标 -1.1 1.1 系统的功能要求系统的功能要求-1.2 1.2 系统的结构要求系统的结构要求-1.3 1.3 电气指标电气指标-1.4 1.4 设计条件设计条件-1.5 1.5 扩展指标扩展指标-第二章第二章 整体方案设计整体方案设计-2.1 2.1 算法设计算法设计-2.2 2.2 设计方案设计方案-2.3 2.3 整体方框图及原理整体方框图及原理 -第三章第三章 单元电路设计单元电路设计 -3.1 3.1 整机元件清单整机元件清单-3.2 振荡电路设计振荡电路设计-3.3 3.3 分频电路设计分频电路设计-3.4 3.4 控制电路设计控制电路设计-3.5 3.5 测量频率电路设计测量频率电路设计-3.6 3.6 测量周期电路设计测量周期电路设计-3.7 3.7 测量脉宽电路设计测量脉宽电路设计-3.8 3.8 测量频率（周期、脉宽）电路综合设计测量频率（周期、脉宽）电路综合设计-3.9 3.9 锁存电路设计锁存电路设计 -3.10 3.10 小数点显示电路小数点显示电路-3.11 3.11 选择电路的设计选择电路的设计-3.12 3.12 计数电路的设计计数电路的设计 -3.13 3.13 译码显示电路设计译码显示电路设计-3.14 3.14 整体电路图整体电路图第四章第四章 测试与调整测试与调整 -4.1 4.1 振荡电路调整振荡电路调整-4.2 4.2 分频电路调整分频电路调整-4.3 4.3 控制电路调整控制电路调整-4.4 4.4 计数电路的调整计数电路的调整-4.5 4.5 译码电路的调整译码电路的调整-4.6 4.6 小数点显示电路的调整小数点显示电路的调整-4.7 4.7 整体指标测试整体指标测试-4.8 4.8 数据分析数据分析-第五章第五章 设计小结设计小结-5.1 5.1 设计任务完成情况设计任务完成情况 -5.2 5.2 问题及改进问题及改进-5.3 5.3 心得体会心得体会 -