《数字频率计的课程设计样本.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字频率计的课程设计样本.docx（9页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。引 言近年来 , 在电子技术中 , 频率是最基本的参数之一, 而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 . 在电子系统非常广泛应用领域内, 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。 数字集成电路具有结构简单 ( 如其中的晶体管是工作于饱和与截止2 种状态 , 一般不设偏置
2、电流 ) 和同类型电路单元多 ( 如一个计数系统需要很多同类型的触发器和门电路)的特点 , 因而容易是高集成度和归一化。由于数字集成电路与电子计算机的发展紧密相关, 因而发展很快 , 当前已是集成电路中产量最高、 集成度最大的一种器件。集成电路的类型很多, 从大的方面可分为模拟和数字集成电路两大类。虽然它们都可模拟具体的物理过程 ,但其工作方式有着很大的不同。甚至可能完全不同。电路中的工作信号一般是用电脉冲表示的数字信号。 这种工作方式的信号 , 能够表示 2 种截然不同的现象。如以有脉冲表示” 1”, 无脉冲便表示” 0”; 以”1”表示”真” , 则” 0”便表示”假” , 等等。反之亦然
3、。这就是”数字信号”的含义。因此 , ”数字量”不是连续变化的量 , 其大小往往并不改变 , 但在时间分布上却有着资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。严格的要求 ,这是数字电路的一个特点。数字式频率计基于时间或频率的A/D 转换原理 ,并依赖于数字电路技术发展起来的一种新型的数字测量仪器。 由于数字电路的飞速发展,因此 ,数字频率计的发展也很快。 一般能对频率和时间两种以上的功能数字化测量仪器 , 称为数字式频率计 ( 通用计数器或数字式技术器 ) 。在电子测量技术中 , 频率是一个最基本的参量 , 对适应晶体振荡器、 各种信号发生器、 倍频和分频电路的输出信号的频率
4、测量,广播、 电视、电讯、微电子技术等现代科学领域。因此,数字频率计是一种应用很广泛的仪器。1 概述1.1数字频率计概述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。 它是一种用十进制数字显示被测信号频率的数资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。字测量仪器。它的基本功能是测量正弦信号,方波信号及其它各种单位时间内变化的物理量。在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中,由于其使用十进制数显示,测量迅速 ,精确度高 ,显示直观 ,经常要用到频率计。1.2数字频率计的基本原理频率计的基本原理是用一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟 , 对比测量其
5、它信号的频率。 一般情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数 , 此时我们称闸门时间为 1 秒。闸门时间也能够大于或小于一秒。闸门时间越长 , 得到的频率值就越准确 , 但闸门时间越长则没测一次频率的间隔就越长。 闸门时间越短 , 测的频率值刷新就越快 , 但测得的频率精度就受影响。 数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器 , 被测信号能够是正弦波 , 方波或其它周期性变化的信号。如配以适当的传感器 , 能够对多种物理量进行测试 , 比如机械振动的频率 , 转速 , 声音的频率以及产品的计件等等。 因此 , 数字频率计是一种应用很广泛的仪器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
6、数字电路。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。2 数字频率计的原理电路的设计2.1基本设计原理与方案2.1.1数字频率计的基本设计原理基本设计原理是直接用十进制数字显示被测信号频率的一种测资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。量装置。它以测量周期的方法对正弦波、方波、三角波的频率进行自动的测量。所谓”频率” ,就是周期性信号在单位时间( 1s)内变化的次数。若在一定时间间隔 T 内测得这个周期性信号的重复变化次数 N, 则其频率可表示为 f=N/T 。其中脉冲形成电路的作用是将被测信号变成脉冲信号 ,
7、 其重复频率等于被测频率 f x。时间基准信号发生器提供标准的时间脉冲信号 , 若其周期为 1s, 则门控电路的输出信号持续时间亦准确地等于 1s。闸门电路由标准秒信号进行控制 ,当秒信号来到时,闸门开通 ,被测脉冲信号经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。 由于计数器计得的脉冲数N是在 1 秒时间内的累计数,因此被测频率fx=NHz。2.1.2 数字频率计的整体电路设计方案数字频率计主要由 4个基本单元组成 :可控制的计数锁存、译码显示系统、 石英晶体振荡器及多级分频系统、带衰减器的放大整形系统和闸门电路。该原理电路我们将设计4个基本单元电路 ,而后利用四个基
8、本单元电路绘制整机框图, 画出总电路图 ,而且对电路图进行原理分析, 利用 Multisim 、Protel软件进行绘制原理图和仿真模拟实验现象, 记录调试分析的结果。资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。2.2单元电路的设计和元器件的选择数字频率计的原理框图如图 11-1-1 所示。她主要由 5 个模块组成, 分别是 : 脉冲发生器电路、 测频控制信号发生器电路、 计数模块电路、 锁存器、 译码驱动电路。 当系统正常工作时 , 脉冲发生器提供的1 Hz 的输入信号 ,经过测频控制信号发生器进行信号的变换 ,产生计数信号,被测信号经过信号整形电路产生同频率的矩形波 ,
9、送入计数模块 , 计数模块对输入的矩形波进行计数 , 将计数结果送入锁存器中 , 保证系统能够稳定显示数据 , 显示译码驱动电路将二进制表示的计数结果转换成相应的能够在七段数码显示管上能够显示的十进制结果。在数码显示管上能够看到计数结果。资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。2.2.1放大整形电路放大整形电路由晶体管9014和74LS00 等组成。其中9014组成放大器将输频率为f x的周期信号如正弦波三角波等进行放大。与非门74LS00构成施密特触发器,它对放大器的输出信号进行整形,使之成为矩形脉冲。由于输入的信号幅度是不确定、可能很大也有可能很小,这样对于输入信号的
10、测量就不方便了,过大可能会把器件烧毁,过小可能器件检测不到,因此在设计中采用了这个信号调理电路对输入的波形进行阻抗变换、放大限幅和整形,信号调理部分电路具体实现电路原理图和参数如图1 所示 :资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。图 1放大整形电路图2.2.2石英晶体振荡器( 1)石英晶体振荡器原理若在晶片的两个极板间加一电场 , 会使晶体产生机械变形 ; 反之若在极板间施加机械力 , 又会在相应的方向上产生电场 , 这种现象称为压电效应。 如在极板间所加的是交变电压 , 就会产生机械变形振动 , 同时机械变形振动又会产生交变电场。 一般来说 , 这种机械振动的振幅是比较小的 , 其振动频率则是很稳定的。 但当外加交变电压的频率与晶片的固有频率 ( 决定于晶片的尺寸 ) 相等时 , 机械振动的幅度将急剧增加 , 这种现象称为压电谐振 , 因此石英晶体又称为石英晶体谐振器。( 2)石英晶体振荡器的电路图石英晶体具有优越的选频性能。将石英晶体引入普通多谐振荡器