文档介绍：数字频率计
一内容提要:
,尖脉冲信号及其他各种单位时间内变化的物理量.
本文粗略讲述了我在本次实习中的整个设计过程及收获。
讲述了数字频率计的工作原理以及其各个组成部分,记述了我在整个设计过程中对各个部分的设计思路、对各部分电路设计方案的选择、元器件的筛选、以及对它们的调试、对调试结果的分析,到最后得到比较满意的实验结果的方方面面。
二设计内容及要求:
要求设计一个简易的数字频率计,其信号是给定的脉冲信号,是比较稳定的。
测量信号:方波;
测量频率范围: 1Hz~9999Hz ; 10KHz~10KHz;
显示方式: 4位十进制数显示;
时基电路由 555 定时器及分频器组成, 555 振荡器产生脉冲信号,经分频器分频产生的时基信号,其脉冲宽度分别为: 1s, ;
当被测信号的频率超出测量范围时,报警.
三设计思路及原理:
数字频率计由四部分组成:时基电路、闸门电路、逻辑控制电路以及可控制的计数、译码、显示电路。
由555 定时器,分级分频系统及门控制电路得到具有固定宽度T的方波脉冲做门控制信号,,,闸门开启,周期为Tx的信号脉冲和周期为T的门控制信号结束时过闸门,于输出端C 产生脉冲信号到计数器,计数器开始工作,直到门控信号结束,,锁存器将计数结果锁存,计数器停止计数并被单稳2暂态清零. (简单地说就是:在时基电路脉冲的上升沿到来时闸门开启,计数器开始计数,在同一脉冲的下降沿到来时,闸门关闭,,锁存器产生一个锁存信号输送到锁存器的使能端将结果锁存,并把锁存结果输送到译码器来控制七段显示器,,为下一次测量做准备,实现了可重复使用,避免两次测量结果相加使结果产生错误.) 若T=1s,计数器显示fx=N(T时间内的通过闸门信号脉冲个数) 若T=,通过闸门脉冲个数位N时,fx=10N,().也就是说,被测信号的频率计算公式是fx=N/,闸门时间决定量程,可以通过闸门时基选择开关,选择T大一些,测量准确度就高一些,T小一些,.
在整个电路中,时基电路是关键,闸门信号脉冲宽度是否精确直接决定了测量结果是否精确.
因此,可得出数字频率计的原理框图如下:
显示器
译码器
锁存器
计数器
闸门
被测信号
III
I
V
IV
II
逻辑控制电路
时基电路
I
T
II
III
N
锁存信号
IV
请零信号
V
四:设计分析
时基电路
其基本电路图如下:
它由两部分组成:
第一部分为555定时器组成的振荡器(即脉冲产生电路),:f=/((R1+2*R2)*C),因此,我们可以计算出各个参数通过计算确定了R1取430欧姆,R2取500欧姆,
第二部分为分频电路,主要由74LS90组成因为振荡器产生的是1000Hz的脉冲,,,:tw=T(T为振荡器的周期),而其周期T1=10T,所以一级分频后tw=,T1=,1s的脉冲宽度需要四次分频.
分频电路如下:
其中一级分频后的波形如下:
(注:上面的波形为振荡器产生) 。由此可见,设计的电路是正确的.
附1 74LS90各管脚作用:
逻辑控制电路
根据原理框图所示波形,在时基信号 II 结束时产生的负跳变用来产生锁存信号IV,锁存信号IV的负跳变又用来产生清零信号V,脉冲信号IV和V可由两个单稳态触发器74LS121产生,它们的脉冲宽度由电路的时间常数决定。设锁存信号IV和清零信号V的脉冲宽度tw相同,根据tw=*Cext可以计算出各个参数。这样当脉冲从A1端输入可以产生锁存信号和清零信号,其要求刚好满足IV和V的要求,当手动开关按下时,计数器清零。
其电路图如下:
锁存信号波形比较如下:
注:上面的波形为输入信号
清零信号调试如下:
注:上面的波形