数字频率计设计论文

课程设计(论文)题目名称简易数字频率计的设计课程名称电子技术课程设计学生姓名唐鹏学号1241201089系、专业电气工程系电气工程及其自动化指导教师杨波2014年5月30日邵阳学院课程设计（论文）任务书年级专业12级电气工程及其自动化学生姓名唐鹏学号1241201089题目名称简易数字频率计的设计设计时间2014．5．192014．5．30课程名称电子技术课程设计课程编号121202306设计地点电气楼电子实验分室、机房一、课程设计（论文）目的通过课程设计，使学生加巩固和加深对电子电路基本知识的理解，学会查寻资料、方案设计、方案比较，以及单元电路设计计算等环节，及系统电路的构成。进一步提高学生综合运用所学知识的能力，提高分析解决实际问题的能力。锻炼分析、解决电子电路问题的实际本领，通过此综合训练,为以后毕业设计打下一定的基础。二、已知技术参数和条件要求设计一个简易的数字频率计，测量给定信号的频率，并用十进制数字显示。系统电路的构成只能用分立元件、或中规模集成芯片，1.能对正弦波进行频率测量2.测量范围：1HZ—99.99HZ，闸门时间1s；显示方式：四位十进制数3.当被测信号的频率超出测量范围时报警三、任务和要求1.按学校规定的格式编写设计论文。2.论文主要内容有：①课题名称。②设计任务和要求。③方案选择与论证。④方案的原理框图，总体电路图、布线图，以及它们的说明；单元电路设计与计算说明；元器件选择和电路参数计算的说明等。⑤用protuse或其它仿真软件对设计电路仿真调试。对调试中出现的问题进行分析，并说明解决的措施；测试、记录、整理与结果分析。⑥收获体会、存在问题和进一步的改进意见等。注：1．此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效；2．此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。四、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等）胡宴如主编.《模拟电子技术基础》.高等教育出版社.2011年张克农主编.《数字电子技术.高教出版社出版.第一版.2010年彭介华主编.《电子技术课程设计指导》.高教出版社出版.第一版.2002年《电子电工实验指导书》电子电工实验室可以提供的主要仪器设备：示波器型号规格VP-5220、电子学习机型号规格WL-V、万用表MF10；以及分立元件、或中规模集成芯片。五、进度安排2014年5月19日-20日：收集和课程设计有关的资料，熟悉课题任务何要求2014年5月21日：总体方案设计，方案比较，选定方案；2014年5月22日-26日：单元电路设计，参数计算，元器件选择，电路图；2014年5月27日28日：系统调试改进2014年5月29日：整理撰写设计论文；2014年5月30日：修改论文、答辩六、教研室审批意见教研室主任（签字）：年月日七|、主管教学主任意见主管主任（签字）：年月日八、备注指导教师（签字）：学生（签字）：邵阳学院课程设计（论文）评阅表学生姓名唐鹏学号1241201089系电气工程系专业班级12级电气工程及其自动化题目名称简易数字频率计的设计课程名称电子技术课程设计一、学生自我总结在这次课程设计的过程中，我收获不少。首先，从选题到定稿，从理论到实践，在整整两星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。其次，通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。再次，我也更进一步了解了Protues软件设计电路；最后，这次课程设计也提高了我查找问题、思考问题和解决问题的能力，还锻炼了我的耐性。这个题目的设计花了自己不少心血，有时甚至一整天在弄，但是当自己成功地设计出电路时所获得的那一份成就感是无法表达的，所以整个电路的设计过程充满着苦恼与乐趣。学生签名：2014年5月30日二、指导教师评定评分项目平时成绩论文答辩综合成绩权重304030单项成绩指导教师评语：指导教师（签名）：年月日注：1、本表是学生课程设计（论文）成绩评定的依据，装订在设计说明书（或论文）的“任务书”页后面；2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。摘要在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量显得更为重要。测量频率的方法有多种，其中电子计数器测量频率具有精度高、使用方便、测量迅速，以及便于实现测量过程自动化等优点，是频率测量的重要手段之一。电子计数器测频有两种方式：一是直接测频法，即在一定闸门时间内测量被测信号的脉冲个数;二是间接测频法，如周期测频法。本次设计的数字频率计以555为核心，采用直接测频法测频。数字频率计是近代电子技术领域的重要测量工具之一，同时也是其他许多领域广泛应用的测量仪器。数字频率计是在规定的基准时间内把测量的脉冲数记录下来，换算成频率并以数字形式显示出来。数字频率计用于测量信号（方波，正弦波或其他周期信号）的频率，并用十进制数字显示，它具有精度高，测量速度快，读数直观，使用方便等优点。关键词:数字频率计；频率；时限；放大整形目录Proteus简介...............................................11绪论...................................................22数字频率计的设计.......................................32.1主要技术要求..........................................32.2电路设计..............................................32.2.1设计原理及整体电路设计.............................32.2.2部分芯片功能介绍....................................4（1）555介绍.............................................4（2）74LS273介绍........................................5（3）74LS48介绍.........................................6（4）七段LED介绍.........................................82.2.3单元电路结构设计....................................9（1）放大整形电路设计....................................9（2）时基电路及控制电路设计..............................10（3）计数电路设计........................................10（4）显示电路设计.......................................113系统仿真..............................................124设计总结...............................................12参考文献...................................................13附录........................................................14致谢.......................................................161Proteus简介Proteus软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。21绪论1.1数字频率计的发展现状及研究概况随着电子技术的飞速发展，各类分立电子元件及其所构成的相关功能单元，已逐步被功能更强大、性能更稳定、使用更方便的集成芯片所取代。由集成芯片和一些外围电路构成的各种自动控制、自动测量、自动显示电路遍及各种电子产品和设备。数字系统和数字设备已广泛应用于各个领域，更新换代速度可谓日新月异。在电子系统非常广泛的应用领域内，到处可见到处理离散信息的数字电路。供消费用的微波炉和电视、先进的工业控制系统、空间通讯系统、交通控制雷达系统、医院急救系统等在设计过程中无一不用到数字技术。数字电路制造工业的进步，使得系统设计人员能在更小的空间内实现更多的功能，从而提高系统可靠性和速度。数字频率计主要实现方法有直接式、锁相式、直接数字式和混合式四种。直接式的优点是速度快、相位噪声低，但结构复杂、杂散多，一般只应用在地面雷达中。锁相式的优点是相位同步的自动控制，制作频率高，功耗低，容易实现系列化、小型化、模块化和工程化。直接数字式的优点是电路稳定、精度高、容易实现系列化、小型化、模块化和工程化。随着单片锁相式数字频率计的发展，锁相式和数字式容易实现系列化、小型化、模块化和工程化，性能也越来越好，已逐步成为两种最为典型，用处最为广泛的数字频率计。1.2本课题研究背景及主要研究意义数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此，频率的测量就显得更为重要。在数字电路中，频率计属于时序电路，它主要由具有记忆功能的触发器构成。在计算机及各种数字仪表中，都得到了广泛的应用。在CMOS电路系列产品中，频率计是用量最大、品种很多的产品。本课题采用的是直接数字式的频率计，设计原理简单，是全硬件电路实现，电路稳定、精度高，大大的缩短了生产周期。32数字频率计的设计2.1主要技术要求(1)频率测量范围：1Hz～99.99Hz；(2)输入电压幅度：300mv；(3)输入信号波形：任意周期信号；(4)显示位数；4位；(5)电源：220V、50Hz。2.2电路设计2.2.1设计原理及整体电路设计频率，即是周期信号在单位时间（1S）内变化的次数。若在一定时间间隔T内测得这个周期信号的重复变化次数N，则其频率就可以表示：f=N/T图2.1即为数字频率计的原理。被测信号经过放大整形将其转换成同频率的脉动信号。时基信号发生器提供标准的时间脉冲信号。计数译码显示电路由计数器、锁存器、译码器和LED显示器构成。它对被测信号进行计数显示。闸门电路由标准信号进行控制，当秒信号来到时，闸门开通，被测脉冲信号通过闸门送到计数译码显示电路。秒信号结束时，闸门关闭，计数器停止计数。图2.1数字频率计原理图数字频率计由时基电路、控制电路、闸门电路、计数锁存电路、脉冲形成电路和译码显示电路组成。图2.2数字频率计的整体框图。放大整形闸门电路计数译码显示时基信号发生器4图2.2数字频率整体框图2.2.2部分芯片功能介绍（1）555