数字电路基础课程设计数字频率计.doc

Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date数字电路基础课程设计数字频率计机械学基础课程设计Harbin Institute of Technology课程设计说明书（论文）课程名称：数字电子技术基础课程设计设计题目： 数字式频率计 院 系： 英才学院 班 级： 1336004 设 计 者： 陈言 学 号： 7130420401 指导教师： 吕超 设计时间： 2015/12/30 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学课程设计任务书 姓 名： 陈言 院 （系）：英才学院 专 业： 探测制导与控制技术 班 号：1336004 任务起至日期： 2015 年 12 月 14 日至 2015 年 12 月 27 日 课程设计题目： 数字式频率计 已知技术参数和设计要求：基本要求： 1  被测信号为TTL脉冲信号。2  显示的频率范围为0099Hz。3  测量精度为±1Hz。4  用LED数码管显示频率数值。扩展要求：输入信号为正弦信号或三角波信号，幅值为5V。 工作量：二周 工作计划安排：2015/12/152015/12/17 数字式频率计的原理分析，电路的分析2015/12/172015/12/19 按照分析的电路的功能进行搭建2015/12/202015/12/23 调试改善电路，排查问题2015/12/23 验收 同组设计者及分工：胡刚：电路原理分析，部分电路的搭建，调试电路陈言：电路原理分析，部分电路的搭建，电路的调试 指导教师签字_ 年 月 日 教研室主任意见： 教研室主任签字_ 年 月 日*注：此任务书由课程设计指导教师填写。-题目：数字电子技术基础课程设计：数字式频率计要求：基本要求： 1.被测信号为TTL脉冲信号。2.显示的频率范围为00-99Hz。3.测量精度为1Hz。4.用LED数码管显示频率数值。扩展要求：输入信号为正弦信号或三角波信号，幅值为5V。原理分析和方案论证：频率就是在单位时间（1s）内信号振动的次数，即单位时间测得的被测信号A的脉冲数。首先我们用一个555定时器和一个滑动变阻器获得一个可调的多谐振荡器，这样便可以得到得到较为准确的秒脉冲，即信号B。再选用74LS00作为闸门电路，将被测信号和时基电路进行与运算，得到信号E。经过与非门后的信号便可以传递给计数器。已知被测信号的频率是100以内，我们用两个74LS90计数器制成一个100进制计数器测量。计数器测得的数据传递给锁存器存储。当时基电路的1秒过后，产生的下降沿使单稳态触发器瞬间发出一个正脉冲C给锁存器，则锁存器此时正好接收1秒的数据，并将数据锁存。单稳态触发器发出的正脉冲同时也传递给下一个单稳态触发器并使其发出一个正脉冲D给计数器，使计数器清零。锁存器储存的数据传递给显示译码器74LS47，再通过LED共阳数码管显示数字。 首先，我们通过555定时器（和一个可调的电阻器）可以得到一个较为精确的1s的高电平。再选用74LS00与非门，信号间接传递给计数器的清零端，由于信号的频率是几十左右的数字，用两个74LS90可以实现一个0到99的计数范围。计数器测得的数据给锁存器进行存储，当一秒过后，下降沿使得触发器给锁存一个脉冲，数据锁存，并传递给计数器的清零端，使计数器清零，迎接下一次的计数。锁存的数据传递给显示译码器，实现频率的显示波形图如下：设计流程图如下：实验理论电路图如下：实验过程：由于我们的频率计是计数一个两位数以下的频率，因此数码管只需要搭接两位即可。在实验过程中，首先将信号直接加到时基电路中进行调试检测输出，发现输出占空比不符合预期要求，调整滑动变阻器。将时间常数调节之后到一个数值恰好稳定输出频率。实际实验电路图：结论：经验证，输入矩形波频率在1HZ到99HZ之间时，可以调试出不大于1HZ误差的精度。最开始低于50HZ的时候示数不稳定，调节滑动变阻器使输出稳定。基本符合设计的要求，某些条件下，当频率低于一定条件时，误差可能会大于1HZ。在这次课程设计中我收获颇丰，发现了自己的很多不足，比如不够细心，发现自己实践经验的匮乏。熟悉所用的每块芯片的芯片管脚图，避免因为管脚接错。通过对数字式频率计的设计实现，我巩固了数电和模电的相关知识，提高了自己的分析能力和实践能力，感谢老师在课程设计中给与的指导和帮助，希望以后有机会能再参与这种课程。心得体会：第一，两人一组，既加强了我们的动手能力，又让我们学会了团结一致，共同合作才能研究出最好的方案。我们将理论联系实际，在交流中取得进步，从问题中提高自己。 第二，本次课程设计加深了我对技术的进一步深入理解。熟悉了程序编写和原理图输入法的优缺点，为我以后更好地运用MAX+Plus II奠定了良好的基础。 第三，通过这次课程设计，使我受益颇多。了解到课程实习设计是开端，连接是关键，测试是必须。既巩固了课堂上学到的理论知识，又掌握了常用集成电路芯片的使用。在此基础上学习了数字系统设计的基本思想和方法，学会了科学地分析实际问题，通过查资料、分析资料及请教老师和同学等多种途径，独立解决问题。同时，也培养了我认真严谨的态度。遇到的问题：讨论部分：若想将精度提升至0.1HZ，首先需要再加一个数码管，同时讲清零和锁存的周期变更为10s，这样应该可以提升到0.1个误差的精度。