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课程设计课题：数字频率计指导老师：设计组员：时间：【课题名称】:数字频率计【课题名称任务及要求】：数字频率计用于测量正弦信号，矩形信号等波形的频率，其概念是单位时间里的脉冲个数，如果用一个定时时间T控制一个闸门电路，时间T内闸门打开，让被测信号通过而进入计数译码，可得到被测信号的频率fx=N/T,若T=1秒，则fx=N.设计要求：1.基本部分（1）被测信号的频率范围为1HZ-100KHZ，分成两个频段，即1HZ-999HZ,1-100KHZ.（2）具有自检功能，即用仪器内部的标准脉冲校准测量精度。（3）用3为数码管显示测量数据，测量误差小于10%。2.发挥部分（1）用发光二极管表示单位，当绿灯亮时表示HZ，红灯亮时表示KHZ。（2）具有超量程报警功能，在超出当前量程挡的测量范围时，发出红光和音响信号。（3）测量误差小于5%。（4）其它.【指导老师】：张龙滨老师【课题组成员】：陈仪发、刘甲海、袁其银（按姓氏笔画排序）【成员分工】：【课题计划】：时间任务12月17日研究讨论课题要求12月18日-20日查阅相关资料文献21日研究讨论并初步设计方案22日-24日初步画出电路图25日-26日完成设计初稿27日研究讨论总结并最后定稿28日提交课程设计【内容摘要】：本数字频率计主要应用2个EN555分别构成时钟电路，整形电路，7809稳压电源电路CD4017分频3片CD40110计数锁存译码，3个7断数码显示器。【作品设计】：将电路分成十大模块，即整形电路，电源电路，时钟电路，10进制分频电路，闸门电路，控制电路，计数/锁存/译码电路，显示电路。电路方框图如下：一、单元电路的设计:（1）电源电路采用变压器降压、二极管整流电路滤波7809稳压输出采用黄色发光二极管指示电源工作状态如图1所示。220V示电经220V/12V变压器T1降压、二极管桥式整流电路C7滤波后送人7809第一脚、C7选用1000uF的电解电容；C8选用0.01uF的瓷片电容滤除高频纹波第三脚输出稳压的直流电压第二脚接地C9是为了进一步改变输出电压的纹波通过黄色发光管D6指示电源的工作状态R32为D6的限流电阻取值为510欧流过D6的电流约为10mA发光二极管的正常工作电流为10mA.123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:22-Dec-2007SheetofFile:C:\DocumentsandSettings\LuckyStar\桌面\123.ddbDrawnBy:C80.01uF+C71000uF+C10220uFR5510F11234D7LEDT1Vin1GND2Vout3780912220V市电+9VC90.01uF图1计数器锁存器译码器时钟电路10进制分频器显示器整形正弦波矩形波自检控制电路闸门1s0.001s数字频率计原理框图(2)超量程光声报警电路电路如图2所示，其中R1=R2=10千欧R3=510欧，D1为绿色发光二极管扬声器（1/4W，8欧）通过100uF的电解电容接在555IC的3脚与地之间。C2=0.1uF而R1没有接电源VCC，而且接CD40110的Co端和通过逻辑门.(3)时钟电路电路如图3所示，由555构成的多谐振电路，其中D5为发光二极管R31为510欧，R32为50欧，C6为0.1uF，D2为红色发光二极管用于指示KHZ,D3为绿色发光二极管用于指示HZ,电阻R29由设计要求，求得R29=0.001/0.001*07-50=92.86欧选用的R29=100欧。误差为（100-92.86）/100=7.1%符合设计要求误差小于10%求得R30为143千欧这里取R3为150千欧误差为7%符合设计要求当S1拨至左边时为HZ档拨至右边KHZ档123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:22-Dec-2007SheetofFile:C:\DocumentsandSettings\LuckyStar\桌面\123.ddbDrawnBy:84351726EN555A10D2LEDD3LEDD5LEDS1R31510R30150KR29100VCCC510pFC60.1uFR3250A4相连接与4017的第十引脚相接图3123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:22-Dec-2007SheetofFile:C:\DocumentsandSettings\LuckyStar\桌面\123.ddbDrawnBy:84351726EN555A3R110KR210KR3510C20.1uF+C3100uFD1LED+C110uFVCC1/4W(4)整形电路电路如图4所示是由EN555构成的典型施密特触发器，其中C4为0.1uF的瓷片电容，当S2拨至上时测矩形波的频率当S2拨至下方时测正弦波三角波等其它非矩形波。123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:22-Dec-2007SheetofFile:C:\DocumentsandSettings\LuckyStar\桌面\123.ddbDrawnBy:84351726EN555A13C40.1uFINS2VCC与A14相连接图4（5）分频、计数、锁存、译码、显示电路电路见原理图部分，时钟电路产生的振荡信号作为控制信号加到CD4017的CP输入端，产生时序控制信号。从而实现1S/0.001S的脉冲计数（即频率检测）数值保持及自动清零当第一个脉冲信号到来时，使得CD4017的Q1输出端由低电压变为高电压在CD4017的输入端输入的第二个脉冲信号到来之前，Q1将保持高电平状态。在Q1输高电平时，由A14,A8组成的与门控制电路打开从A14的另一端输入的被测脉冲信号就可以通过A14,A8进入到C040110的CPU输入端进行脉冲计数当第二个时钟脉冲信号到来时。CD4017的Q1输出端由高电平变为低电平Q2输出端由低电平变为高电平，Q1输出低电平使A14,A8组成的与门控制电路关闭，此时由A14的另一脚输入的被测信号就不能通过A14,A8进入计数器CPU输入端因此当第二个脉冲出现时，数显计数器停止计数，在第三个脉冲到来时，同第一个脉冲一样第四个脉冲到来时，Q3端变为低电平Q4端输出高电平但是由于Q4端与CD4017清零端CR相连接这个高电平使CD4017清零，Q1、Q2、Q3Q4端全变为低电平CD4017的输出端出现的瞬时高电平信号通过二极管D4加到CD40110（1-3）的清零端R使计数器及数显清零，以便从新计数当开关打到1S档时频率计的检测周期为4S每检测一次计数累积时间为1S数据保持为2S清零后又保持约1S，当开关打到0.001S档时由于检测周期很短所以数显一值显示被检测结果。.当开关打至0。1档，计数为999HZ时，再来一个脉冲，则A6的进位输出一个高电平送入报警电路从而实现起量程报警同时送入40110的清0端计数清0及数量清0当开关打至0.001s档时当计数至1..KHZ时，再来一个脉冲则A940110的a、b输入高电平A5、A2、A4、A1打开，从而实现100KHZ超量程报警。同时送入40110的清0端计数及数量清0。电路原理图CD40110是双时钟的可逆计数译码/锁存/驱动器电路（七段）译码的输出级每段可输出25mA的驱动电流驱动七段共阴LED数码管TE为计数允许端。LE为锁存使能端R为复位端，CLCP为加法计数时钟输入端，CLDOWN为减法计数时钟输入端，CO为进位输出端。BO为错位输出端。显示为起段输出端。主要参数当电源电压分别为5，10，15U时静态电流侧为5MA，10MA，15MA输出低电平0，05U输出的高电平电压为4，95U，9，95U，14，95U时钟上升下降时间无要求最高输入时钟频率为2，5MHZ123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:23-Dec-2007SheetofFile:C:\DocumentsandSettings\LuckyStar\桌面\课程设计1\PREVIO~1.DDBDrawnBy:101b141312ga15cdef9CPuQCO16VDDRCPVSS4687523A6101b141312ga15cdef9CPuQCO16VDDRCPVSS4687523A9101b141312ga15cdef9CPuQCO16VDDRCPVSS4687523A715CrCpQ41216VDDVssEN1382Q114A1284351726EN555A384351726EN555A1084351726EN555A13A11A14A8A1A2A5A4abfcgdeDPY[LEDgn]1234567abcdefgabfcgdeDPY[LEDgn]1234567abcdefgabfcgdeDPY[LEDgn]1234567abcdefgR28100KR19100KR4100KR2020KR110KR210KR3510C20.1uFC40.1uF+C3100uFD4D1LEDD2LEDD3LEDD5LED+C110uFVCCVCCVCCVCCVCCVCCS1R31510R30150KR29100VCCC510pFC60.1uFR3250INS2R5-11R12-18R21-27CD40110CD40110CD40110CD4017C80.01uF+C71000uF+C10220uFR5510F11234D7LED1/4WT1Vin1GND2Vout3U1780912220V市电+9VC90.01uF300*7300*7300*7—3，5MHZ。封装形式及管脚的功能，双列直插16脚封装管脚功能。（1）a(2)g(3)f(4)TD(5)R(6)LE(7)CLOWN(8)Uss(9)CLUP(10)CD(11)BO(12)e(13)d(14)c(15)b(16)UDD真值表CLUPCLDOWNLETER计数显示↑×000+1同计数器×↑000减1同计数器↓↓××0不变不变××0×1全0变0××00禁止保持↑×00加1保持×↑100减1保持CD4017功能与用途：该电路是由5级约翰逊计数器和译码输出组成，输入端包括时钟输入以时钟禁止CLINH，复位端R，CLINH为低电平时计数器CL的正边缘翻转加1，当CL为高电平时计数器在CLINH的负边没翻转加1R为高电平时计数器全部清零，译码器输出端平时为低电平，符合译码器条件为高电平，C是出出端当译码器输出为0-4时，C0为高电平，5-9时C0为低电平。主要用于10进制数译码显示分频时序脉冲1/N计数器主要参数，当电源电压为5、10、15时静态电流为5、10、15MA输出高低电平电流为0.5、1.3、3.4MA时钟上生、下降时间无要求最高输入时钟频率为2.5、5、5.5MHZ输入端电容为7.5PF装封形式及管脚功能，双列直插16脚封装，管脚功能`①5②1③0④2⑤6⑥7⑦3⑧Vss⑨8⑩4⑾9⑿Co⒀CLZINH⒁CL⒂R②⒃VDDCLCLINHR输出↑00n+11↓0N+1↓00n1↑0n0×0n×10n××1Q0【元器件清单】元件名称数量ICEN5553401714011037400278091保险1.5A1二极管LED红色1LED绿色1LED黄色3IN40075七段数显3电阻300Ω2150Ω1510Ω310KΩ2100Ω1100KΩ4电容1011102210331000uF1220Uf110uF1100uF1变压器200V/12V1扬声器1/4W、8Ω1开关单刀双掷开关2