文档介绍：数字电子技术课程设计
题目:《自动换挡型1Hz-》
班级:XXXX
姓名:XXXX
学号: XXXX
成绩: XXXXX
完成日期:2010年7月9日
自动换挡型1Hz-
一、设计目的
熟练掌握数字电路基本器件的使用方法,训练、提高读图能力;
掌握数字频率计的设计、组装、调试方法。
二、设计内容及要求
1设计一个能测量1Hz—、TTL电平的频率计,具有自动换挡功能。
要求用三位数字显示,1—999Hz显示单位为Hz、1KHz—。画出完整的电路图,说明电路的工作原理。
2根据所给参考电路分析其工作原理并解答思考题。
3 根据上述原理电路图,在印刷电路图中标出元器件的位置及代号,并完成跳线,使连接完整。
4 组装、调试频率计;写出实验、调试报告。
选作内容:
1频率计输入接口,可以测量5mV—10V的正弦波、三角波方波信号。
2让频率计具有以下精度:

100—
1KHz—
三、设计方案选择
方案一:(完全采用数字电路芯片去完成)
用555定时器产生1s的脉宽,然后通过十进制计数器在1s内对被测信号源实现计数功能,1s内的计数值即为对应的频率值,经计数器的输出端通过七段译码驱动管使数码管显示相应的频率值。
由于555定时器的微分电路可以由可调电阻构成,可以实现闸门时间的控制与调节,这样在测量更高频率范围时电路的改进就会很方便,但是由于微分电路的充放电时间不是很稳定,这样得到的闸门时间1s就不是很精确,
在1s内对频率的计数值与实际的频率值就有一定的误差。
由于只有三只数码管,当从999HZ上升到1KHZ以上时,三只数码管无法显示全部数值,因此要用相应的控制电路控制换挡,对被测信号源十分频,只显示千、百、十三位的数值而丢掉了个位的数值,同时将第三只数码管的小数点点亮,按KHZ读取数据。
方案二:(也是完全采用数字电路芯片去完成)
为了得到1s的精确的闸门时间,我们可以采用石英晶体多谐振荡器,这样测量的频率值就比较接近实际值,但有一个缺憾就是如果要更换测量范围,就必须更换石英晶体多谐振荡电路,改进起来就会很麻烦。
译码器我们也可以采用74LS48,但由于74LS48内部有限流电阻而没有内部锁存器,结果显示时就不是那么稳定,产生1s闸门时间的555定时电路就要做相应的改进,闸门时间过后的低电平的时间就要延长,保证结果能稳定显示。
方案三:(采用单片机方案)
1、我们采用定时/计数器T0工作于定时方式产生1s的精确的闸门时间,而采用定时/计数器T1工作于计数方式对外部被测频率信号实现计数。将每次的计数结果分为高8位和低8位分别放入一个寄存器中。
2、对于自动换挡,我们需要一个比较转移指令
CJNE Rn,#date,NEXT
将每次的计数结果与999比较大小,分<999、=999、>999三种情况分别转向三个子程序执行相应的处理操作。
3、采用软件译码,用查表指令实现三个数码管的显示
最终给定的方案为方案一,下面我们将对方案一的原理作详细的说明
四、整体构思及系统框图
(1)基本原理
我们举一个很简单的例子:
若f =1Hz,则它的周期即为T=1s,那么在1s内就有1个脉冲
若f =2Hz,则它的周期即为T=1/2s,那么在1s内就有2个脉冲
……
若f =nHz,则它的周期即为T=1/ns,那么在1s内就有n个脉冲,若对这n个脉冲进行计数,计数值就是被测频率信号源的频率nHZ。
我们采用555定时器产生1s的脉宽,在这1s的脉宽内我们通过计数器对被测频率信号源计数。由于要求只能用三位数字显示,当频率小于999HZ时,只需三个十进制的计数器就可以得到正确的计数结果;当频率大于999HZ时,就需要四个十进制的计数器才能够得到正确的计数结果。于是我们采用相应的控制电路,使被测频率经过四个计数器计数,只取高三位的数值,同时将第三位数码管的小数点点亮。
每次开始计数的时候,我们就用相应的控制电路让所有计数器的输出端全部清零,保证每一个闸门时间内计数器都是从0开始计数的。
被测信号
门控电路
自动换挡型频率计原理框图

分频器
计数、译码、驱动、显示
高位计数溢出
检测电路
分频、显示控制电路
(2)系统框图
五、设计中可能用到的芯片的使用说明
定时我们采用NE555定时器,计数我们采用十进制/二进制计数器DM74LS90,译码我们采用BCD—7段锁存译码器/驱动器CD4511,分频显示控制电路我们用到4与非门74LS00和双J