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文檔簡介
1、<p><b> 目錄</b></p><p> 第一章 技術(shù)指標(biāo)</p><p><b> 1.1整體功能要求</b></p><p><b> 1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求</b></p><p><b> 1.3電氣指標(biāo)</b><
2、/p><p><b> 1.4擴展指標(biāo)</b></p><p><b> 1.5設(shè)計條件</b></p><p> 第二章 整體方案設(shè)計</p><p><b> 2.1 算法設(shè)計</b></p><p> 2.2 整體方框圖及原理</p
3、><p> 第三章 單元電路設(shè)計</p><p> 3.1 時基電路設(shè)計</p><p><b> 3.2閘門電路設(shè)計</b></p><p><b> 3.3控制電路設(shè)計</b></p><p> 3.4 小數(shù)點顯示電路設(shè)計</p><p>
4、;<b> 3.5整體電路圖</b></p><p><b> 3.6整機原件清單</b></p><p> 第四章 測試與調(diào)整</p><p> 4.1 時基電路的調(diào)測</p><p> 4.2 顯示電路的調(diào)測</p><p> 4-3 計數(shù)電路的調(diào)測<
5、;/p><p> 4.4 控制電路的調(diào)測</p><p> 4.5 整體指標(biāo)測試</p><p> 第五章 設(shè)計小結(jié)</p><p> 5.1 設(shè)計任務(wù)完成情況</p><p><b> 5.2 問題及改進(jìn)</b></p><p><b> 5.3心得
6、體會</b></p><p><b> 附錄</b></p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> 第一章 技術(shù)指標(biāo)</p><p><b> 整體功能要求</b></p><p> 頻率計主要用于測量正弦波、矩
7、形波、三角波和尖脈沖等周期信號的頻率值。其擴展功能可以測量信號的周期和脈沖寬度。</p><p><b> 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求</b></p><p> 數(shù)字頻率計的整體結(jié)構(gòu)要求如圖所示。圖中被測信號為外部信號,送入測量電路進(jìn)行處理、測量,檔位轉(zhuǎn)換用于選擇測試的項目------頻率、周期或脈寬,若測量頻率則進(jìn)一步選擇檔位。</p><p> 數(shù)
8、字頻率計整體方案結(jié)構(gòu)方框圖</p><p><b> 電氣指標(biāo)</b></p><p> 3.1被測信號波形:正弦波、三角波和矩形波。</p><p> 3.2 測量頻率范圍:分三檔:</p><p><b> 1Hz~999Hz</b></p><p> 0.01
9、kHz~9.99kHz</p><p> 0.1kHz~99.9kHz</p><p> 3.3 測量周期范圍:1ms~1s。</p><p> 3.4 測量脈寬范圍:1ms~1s。</p><p> 測量精度:顯示3位有效數(shù)字(要求分析1Hz、1kHz和999kHz的測量誤差)。</p><p> 3.6當(dāng)
10、被測信號的頻率超出測量范圍時,報警.</p><p><b> 4.擴展指標(biāo)</b></p><p> 要求測量頻率值時,1Hz~99.9kHz的精度均為+1。</p><p><b> 5.設(shè)計條件</b></p><p> 5.1 電源條件:+5V。</p><p&g
11、t; 5.2 可供選擇的元器件范圍如下表</p><p> 門電路、阻容件、發(fā)光二極管和轉(zhuǎn)換開關(guān)等原件自定。</p><p> 第二章 整體方案設(shè)計</p><p><b> 2.1 算法設(shè)計</b></p><p> 頻率是周期信號每秒鐘內(nèi)所含的周期數(shù)值。可根據(jù)這一定義采用如圖2-1所示的算法。圖2-2是根
12、據(jù)算法構(gòu)建的方框圖。</p><p><b> 被測信號</b></p><p> 圖2-2 頻率測量算法對應(yīng)的方框圖</p><p> 在測試電路中設(shè)置一個閘門產(chǎn)生電路,用于產(chǎn)生脈沖寬度為1s的閘門信號。改閘門信號控制閘門電路的導(dǎo)通與開斷。讓被測信號送入閘門電路,當(dāng)1s閘門脈沖到來時閘門導(dǎo)通,被測信號通過閘門并到達(dá)后面的計數(shù)電路(計數(shù)電
13、路用以計算被測輸入信號的周期數(shù)),當(dāng)1s閘門結(jié)束時,閘門再次關(guān)閉,此時計數(shù)器記錄的周期個數(shù)為1s內(nèi)被測信號的周期個數(shù),即為被測信號的頻率。測量頻率的誤差與閘門信號的精度直接相關(guān),因此,為保證在1s內(nèi)被測信號的周期量誤差在10 ?³量級,則要求閘門信號的精度為10 ??量級。例如,當(dāng)被測信號為1kHz時,在1s的閘門脈沖期間計數(shù)器將計數(shù)1000次,由于閘門脈沖精度為10 ??,閘門信號的誤差不大于0.1s,固由此造成的計數(shù)
14、誤差不會超過1,符合5*10 ?³的誤差要求。進(jìn)一步分析可知,當(dāng)被測信號頻率增高時,在閘門脈沖精度不變的情況下,計數(shù)器誤差的絕對值會增大,但是相對誤差仍在5*10 ?³范圍內(nèi)。</p><p> 但是這一算法在被測信號頻率很低時便呈現(xiàn)出嚴(yán)重的缺點,例如,當(dāng)被測信號為0.5Hz時其周期是2s,這時閘門脈沖仍未1s顯然是不行的,故應(yīng)加寬閘門脈沖寬度。假設(shè)閘門脈沖寬度加至10s,則閘門導(dǎo)通期間
15、可以計數(shù)5次,由于數(shù)值5是10s的計數(shù)結(jié)果,故在顯示之間必須將計數(shù)值除以10.</p><p> 2.2 整體方框圖及原理</p><p> 輸入電路:由于輸入的信號可以是正弦波,三角波。而后面的閘門或計數(shù)電路要求被測信號為矩形波,所以需要設(shè)計一個整形電路則在測量的時候,首先通過整形電路將正弦波或者三角波轉(zhuǎn)化成矩形波。在整形之前由于不清楚被測信號的強弱的情況。所以在通過整形之前通過放大
16、衰減處理。當(dāng)輸入信號電壓幅度較大時,通過輸入衰減電路將電壓幅度降低。當(dāng)輸入信號電壓幅度較小時,前級輸入衰減為零時若不能驅(qū)動后面的整形電路,則調(diào)節(jié)輸入放大的增益,時被測信號得以放大。</p><p> 頻率測量:測量頻率的原理框圖如圖2-3.測量頻率共有3個檔位。被測信號經(jīng)整形后變?yōu)槊}沖信號(矩形波或者方波),送入閘門電路,等待時基信號的到來。時基信號有555定時器構(gòu)成一個較穩(wěn)定的多諧振蕩器,經(jīng)整形分頻后,產(chǎn)生一
17、個標(biāo)準(zhǔn)的時基信號,作為閘門開通的基準(zhǔn)時間。被測信號通過閘門,作為計數(shù)器的時鐘信號,計數(shù)器即開始記錄時鐘的個數(shù),這樣就達(dá)到了測量頻率的目的。</p><p> 周期測量:測量周期的原理框圖2-4.測量周期的方法與測量頻率的方法相反,即將被測信號經(jīng)整形、二分頻電路后轉(zhuǎn)變?yōu)榉讲ㄐ盘?。方波信號中的脈沖寬度恰好為被測信號的1個周期。將方波的脈寬作為閘門導(dǎo)通的時間,在閘門導(dǎo)通的時間里,計數(shù)器記錄標(biāo)準(zhǔn)時基信號通過閘門的重復(fù)周
18、期個數(shù)。計數(shù)器累計的結(jié)果可以換算出被測信號的周期。用時間Tx來表示:Tx=NTs式中:Tx為被測信號的周期;N為計數(shù)器脈沖計數(shù)值;Ts為時基信號周期。</p><p> 時基電路:時基信號由555定時器、RC組容件構(gòu)成多諧振蕩器,其兩個暫態(tài)時間分別為</p><p> T1=0.7(Ra+Rb)C T2=0.7RbC</p><p> 重復(fù)周期為 T=T1
19、+T2 。由于被測信號范圍為1Hz~1MHz,如果只采用一種閘門脈沖信號,則只能是10s脈沖寬度的閘門信號,若被測信號為較高頻率,計數(shù)電路的位數(shù)要很多,而且測量時間過長會給用戶帶來不便,所以可將頻率范圍設(shè)為幾檔: 1Hz~999Hz檔采用1s閘門脈寬;0.01kHz~9.99kHz檔采用0.1s閘門脈寬;0.1kHz~99.9kHz檔采用0.01s閘門脈寬。多諧振蕩器經(jīng)二級10分頻電路后,可提取因檔位變化所需的閘門時間1ms、0.1ms
20、、0.01ms。閘門時間要求非常準(zhǔn)確,它直接影響到測量精度,在要求高精度、高穩(wěn)定度的場合,通常用晶體振蕩器作為標(biāo)準(zhǔn)時基信號。在實驗中我們采用的就是前一種方案。在電路中引進(jìn)電位器來調(diào)節(jié)振蕩器產(chǎn)生的頻率。使得能夠產(chǎn)生1kHz的信號。這對后面的測量精度起到?jīng)Q定性的作用。</p><p> 計數(shù)顯示電路:在閘門電路導(dǎo)通的情況下,開始計數(shù)被測信號中有多少個上升沿。在計數(shù)的時候數(shù)碼管不顯示數(shù)字。當(dāng)計數(shù)完成后,此時要使數(shù)碼管
21、顯示計數(shù)完成后的數(shù)字。</p><p> 控制電路:控制電路里面要產(chǎn)生計數(shù)清零信號和鎖存控制信號??刂齐娐饭ぷ鞑ㄐ蔚氖疽鈭D如圖2-5.</p><p> 第三章 單元電路設(shè)計</p><p> 3.1 時基電路設(shè)計</p><p> 圖3-1 時基電路與分頻電路</p><p><b> 它由兩部分
22、組成: </b></p><p> 如圖3-1所示,第一部分為555定時器組成的振蕩器(即脈沖產(chǎn)生電路),要求其產(chǎn)生10000Hz的脈沖.振蕩器的頻率計算公式為:f=1.43/((R1+2*R2)*C),因此,我們可以計算出各個參數(shù)通過計算確定了R1取430歐姆,R3取500歐姆,電容取0.1uF.這樣我們得到了比較穩(wěn)定的脈沖。在R1和R3之間接了一個10K的電位器便于在后面調(diào)節(jié)使得555能夠產(chǎn)生非
23、常接近1KHz的頻率。第二部分為分頻電路,主要由4518組成(4518的管腳圖,功能表及波形圖詳見附錄),因為振蕩器產(chǎn)生的是1000Hz的脈沖,也就是其周期是0.001s,而時基信號要求為0.01s、0.1s和1s。4518為雙BCD加計數(shù)器,由兩個相同的同步4級計數(shù)器構(gòu)成,計數(shù)器級為D型觸發(fā)器,具有內(nèi)部可交換CP和EN線,用于在時鐘上升沿或下降沿加計數(shù),在單個運算中,EN輸入保持高電平,且在CP上升沿進(jìn)位,CR線為高電平時清零。計數(shù)器
24、在脈動模式可級聯(lián),通過將Q³連接至下一計數(shù)器的EN輸入端可實現(xiàn)級聯(lián),同時后者的CP輸入保持低電平。</p><p> 如圖3-2所示,555產(chǎn)生的10kHz的信號經(jīng)過四次分頻后得到3個頻率分別為100Hz、10Hz和1Hz的方波。</p><p> 圖3-2 1kHz的方波分頻后波形圖</p><p><b> 3.2閘門電路設(shè)計<
25、;/b></p><p> 如圖3-3所示,通過74151數(shù)據(jù)選擇器來選擇所要的10分頻、100分頻和1000分頻。74151的CBA接撥盤開關(guān)來對選頻進(jìn)行控制。當(dāng)CBA輸入001時74151輸出的方波的頻率是1Hz;當(dāng)CBA輸入010時74151輸出的方波的頻率是10Hz;當(dāng)CBA輸入011時74151輸出的方波的頻率是100Hz;這里我們以輸出100Hz的信號為例。分析其通過4017后出現(xiàn)的波形圖(4
26、017的管腳圖、功能表和波形圖詳見附錄)。4017是5位計數(shù)器,具有10個譯碼輸出端,CP,CR,INH輸入端,時鐘輸入端的施密特觸發(fā)器具有脈沖整形功能,對輸入時鐘脈沖上升和下降時間無限制,INH為低電平時,計數(shù)器清零。100Hz的方波作為4017的CP端,如圖3-3,信號通過4017后,從Q1輸出的信號高電平的脈寬剛好為100Hz信號的一個周期,相當(dāng)于將原信號二分頻。也就是Q1的輸出信號高電平持續(xù)的時間為10ms,那么這個信號可以用來
27、導(dǎo)通閘門和關(guān)閉閘門。</p><p><b> 圖3-3 閘門電路</b></p><p><b> 圖3-4 </b></p><p><b> 3.3控制電路設(shè)計</b></p><p> 通過分析我們知道控制電路這部分是本實驗的最為關(guān)鍵和難搞的模塊。其中控制模塊里
28、面又有幾個小的模塊,通過控制選擇所要測量的東西。比如頻率,周期,脈寬。同時控制電路還要產(chǎn)生74160的清零信號,4511的鎖存信號。</p><p> 控制電路。計數(shù)電路和譯碼顯示電路詳細(xì)的電路如圖3-5所示。當(dāng)74153的CBA接001、010、011的時候電路實現(xiàn)的是測量被測信號頻率的功能。當(dāng)74153的CBA接100的時候?qū)崿F(xiàn)的是測量被測信號周期的功能。當(dāng)74153的CBA接101的時候?qū)崿F(xiàn)的是測量被測信
29、號脈寬的功能。圖3-6是測試被測信號頻率時的計數(shù)器CP信號波形、PT端輸入波形、CLR段清零信號波形、4511鎖存端波形圖。其中第一個波形是被測信號的波形圖、第二個是PT端輸入信號的波形圖、第三個是計數(shù)器的清零信號。第四個是鎖存信號。PT是高電平的時候計數(shù)器開始工作。CLR為低電平的時候,計數(shù)器清零。根據(jù)圖得知在計數(shù)之前對計數(shù)器進(jìn)行了清零。根據(jù)4511(4511的管腳圖和功能表詳見附錄)的功能表可以知道,當(dāng)鎖存信號為高電平的時候,451
30、1不送數(shù)。如果不讓4511鎖存的話,那么計數(shù)器輸出的信號一直往數(shù)碼管里送。由于在計數(shù),那么數(shù)碼管上面一直顯示數(shù)字,由于頻率大,那么會發(fā)現(xiàn)數(shù)字一直在閃動。那么通過鎖存信號可以實現(xiàn)計數(shù)的時候讓數(shù)碼管不顯示,計完數(shù)后,讓數(shù)碼管顯示計數(shù)器計到的數(shù)字的功能。根據(jù)圖可以看到,當(dāng)PT到達(dá)下降沿的時候,此時451</p><p> 圖3-6 計數(shù)器CP信號波形、PT端輸入波形、CLR段清零信號波形、4511鎖存端波形圖<
31、/p><p> 圖3-6,是測量被測信號頻率是1.1KHz的頻率的圖。由于multsisim軟件篇幅的關(guān)系。時基電路產(chǎn)生的信號直接用信號發(fā)生器來代替。圖中電路1K的信號經(jīng)過分頻后選擇的是100Hz的信號為基準(zhǔn)信號。那么這個電路實現(xiàn)測量頻率的范圍是0.01KHz~9.99KHz的信號的頻率。同時控制電路也實現(xiàn)了對被測信號的周期和脈寬的測量。當(dāng)CBA的取一定的值,電路實現(xiàn)一定的測量功能。</p><
32、p> 3.4 小數(shù)點顯示電路設(shè)計</p><p> 在測量頻率的時候,由于分3個檔位,那么在不同的檔的時候,小數(shù)點也要跟著顯示。比如CBA接011測量頻率的時候,它所測信號頻率的范圍是0.1KHz~99.9KHz,那么在顯示的時候三個數(shù)碼管的第二個數(shù)碼管的小數(shù)點要顯示。CBA接010測量頻率的時候,它所測信號頻率的范圍是0.01KHz~9.99KHz,那么顯示的時候,最高位的數(shù)碼管的小數(shù)點也要顯示。對比
33、一下兩個輸入的高低電平可以發(fā)現(xiàn)CA位不一樣,顯示的小數(shù)點就不一樣。我們可以想到可以通過74153數(shù)據(jù)選擇器來實現(xiàn)小數(shù)點顯示的問題。具體的實現(xiàn)方法見圖3-7所示。</p><p><b> 3.5整體電路圖</b></p><p> 圖3-8 整體電路圖</p><p><b> 3.6整機原件清單</b></p
34、><p><b> 第四章 測試與調(diào)整</b></p><p> 4.1 時基電路的調(diào)測</p><p> 首先調(diào)測時基信號,通過555定時器、RC阻容件構(gòu)成多諧振蕩器的兩個暫態(tài)時間公式,選擇R1=8.2K? ,R2=5.1K?,C=0.01μF。把555產(chǎn)生的信號接到示波器中,調(diào)節(jié)電位器使得輸出的信號的頻率為1KHz。同時輸出信號的頻率也要
35、穩(wěn)定。測完后,下面測試分頻后的頻率,分別接一級分頻、二級分頻、三級分頻的輸出端,測試其信號。測出來的信號頻率和理論值很接近。由于是將示波器的測量端分別測量每個原件的輸出端。下面我在實驗中把74151和撥盤開關(guān)接好,通過撥盤開關(guān)來控制74151的輸出信號,把示波器的測量端接74151的輸出端。在CBA取三個不同的高低電平時,得到三個不同頻率的信號。具體的波形圖見圖3-2所示。這里就不再重復(fù)了。這樣,時基電路這部分就測試完畢,沒有問題了。&
36、lt;/p><p> 4.2 顯示電路的調(diào)測</p><p> 由于在設(shè)計過程中,控制電路這部分比較難,要花時間在上面設(shè)計電路。為了節(jié)約時間,我在課程設(shè)計的過程中就先連接后面的顯示電路和計數(shù)電路。首先是對數(shù)碼管(數(shù)碼管的管腳圖和功能表詳見附錄)的顯示進(jìn)行了調(diào)測。</p><p> 圖4-1 顯示電路調(diào)測連接圖</p><p> 如圖4-1
37、所示接好顯示電路(這里就只給出一個數(shù)碼管說明一下)。然后將4511的5端接地。然后給4511的6217端分別接高低電平,數(shù)碼管就會顯示對應(yīng)的數(shù)字。比如6217分別接1000,那么數(shù)碼管就對應(yīng)顯示數(shù)字8.同樣,還有兩個數(shù)碼管也按上圖接好。接好后的測試方法同上。這樣,顯示電路也就搞好了。</p><p> 4-3 計數(shù)電路的調(diào)測</p><p> 圖4-2 計數(shù)電路調(diào)測連接圖</p&
38、gt;<p> 計數(shù)電路按照圖4-2所示連接好,將74160的PT端,~CLR端,~LD端都接高電平,3個74160級聯(lián),構(gòu)成異步十進(jìn)制計數(shù)器。同時4511的5端要接0,在調(diào)測的過程中,我忘記將其置零,導(dǎo)致在后面數(shù)碼管一直不顯示數(shù)字。接好后,給最低位的74160一個CP信號。讓函數(shù)信號發(fā)生器產(chǎn)生一個頻率適當(dāng)?shù)姆讲?。這樣,計數(shù)器就開始計數(shù)了。數(shù)碼管從000~999顯示。計數(shù)電路就這樣搞好了。在調(diào)測的過程中,74160的~C
39、LR端,~LD端,4511的5端都是用臨時的線連接。因為在后面這些端都是連接控制電路產(chǎn)生清零、鎖存信號的輸出端。</p><p> 4.4 控制電路的調(diào)測</p><p> 控制電路的連接圖如圖4-3所示,其中兩個74153的BA端分別接了01,4017的輸入的CP的頻率是100Hz,此時的功能是測量范圍是0.1KHz~99.9KHz。</p><p> 由調(diào)
40、試波形可以知道電路設(shè)計是正確的。這部分是測量頻率的功能。同時控制電路還要實現(xiàn)測量周期和脈寬的功能,在前面已經(jīng)說明的如何測量周期的算法,它的方法剛好和測量頻率的相反,測頻率的時候時基信號作為閘門信號,而測量周期是將被測信號作為閘門信號。</p><p> 圖4-6 測量周期連接圖(部分)</p><p> 測量周期的時候只需將74153的CBA置100就可以實現(xiàn)了。當(dāng)74153的CBA為
41、100的時候,74153的1Y輸出的信號為被測信號,在圖中接的是函數(shù)信號發(fā)生器,它產(chǎn)生的是頻率為20Hz的方波。這個信號作為4017的CP信號。根據(jù)圖4-6可以知道74151的輸出的信號是被測信號fx,經(jīng)過4017后的輸出信號信號Q1、Q2的脈寬剛好為fx的周期,這個原理在前面測量頻率部分已經(jīng)介紹過,這里就不再重復(fù)了。其中Q1信號非一下,就可以作為74160的~CLR端的清零信號,Q2的信號接74160的PT端作為的閘門信號,在PT一直
42、為高電平的時候計數(shù)器計數(shù)。PT的高電平持續(xù)的時間剛好為fx的周期。在閘門導(dǎo)通的時間,即PT一直為高電平的時候,計數(shù)器記錄標(biāo)準(zhǔn)時基信號通過閘門的重復(fù)周期個數(shù)。計數(shù)器累計的結(jié)果可以換算出被測信號的周期,用時間Tx來表示:</p><p><b> Tx=NTs</b></p><p> 式中:Tx為被測信號的周期;</p><p> N為計數(shù)
43、器脈沖計數(shù)值;</p><p> Ts為時鐘信號周期。</p><p> 根據(jù)Ts=1ms,N=50.可以知道被測信號的周期為50ms,在電路中我們給出被測信號的頻率為20Hz。那么測量的結(jié)果和理論值是一樣的。以上是對被測信號周期測量的部分。調(diào)測過程中電路的輸入輸出波形圖見圖4-7,其中的控制計數(shù)器計數(shù)的原理和測量頻率所用的方法一樣。</p><p> 最后是
44、測量脈寬部分的調(diào)測。測量脈沖寬度的原理與測量周期的原理十分相似。所不同的是,它直接用整形后的脈沖信號的寬度tw作為閘門的導(dǎo)通時間。在閘門導(dǎo)通的時間內(nèi),測量時基信號的重復(fù)周期,并由式tw=NTs得出脈沖寬度值。如圖4-8所示,與圖4-7對比一下,會發(fā)現(xiàn)PT信號,~CLR端信號,鎖存信號的脈寬為4-7圖中對應(yīng)的波形脈寬的一半。那么最終數(shù)碼管顯示的數(shù)字應(yīng)該是25.實際的測量值也與理論值非常接近。那么到此,整個控制電路部分實現(xiàn)的控制功能都已經(jīng)實
45、現(xiàn)了。到這里,會發(fā)現(xiàn)控制電路這個模塊在這個課程設(shè)計中占的分量。也是整個設(shè)計過程的精華所在。把控制電路這部分搞定,那么本次的課程設(shè)計也就基本完成了。</p><p> 4.5 整體指標(biāo)測試</p><p> 被測信號頻率周期脈寬的測量</p><p> 檔位 測量范圍 被測信號頻率 測量值</p><p>
46、; 001 1Hz~999Hz 207 Hz 210Hz </p><p> 011 0.1kHz~99.9kHz 27.1KHz 27.2KHz </p><p> 010 0.01KHz~9.99KHz 3.25KHz 3.26KHz</p><p
47、> 100 測量周期 20.1Hz 49ms</p><p> 101 測量脈寬 20.1Hz 24ms</p><p><b> 第五章 設(shè)計小結(jié)</b></p><p> 5.1 設(shè)計任務(wù)完成情況</p><
48、p> 通過為期兩周的課程設(shè)計,完成了本次設(shè)計的技術(shù)指標(biāo),剛開始設(shè)計的時候,由于控制電路這部分比較難搞定,所以在連接電路的時候,就會停下來設(shè)計控制電路,為了提高效率,在實際的操作中,先連好時基電路,分頻電路測試通過后,再把顯示電路和計數(shù)電路連好,調(diào)測符合要求。最后搞定控制電路的連接。最后完成的一塊電路板,它所實現(xiàn)的功能就是可以測被測信號的頻率,周期和脈寬。在調(diào)測的過程中發(fā)現(xiàn)測量頻率時,檔位在1Hz~999Hz,最終得到的結(jié)果的誤差
49、稍微大了點,其他的測量結(jié)果非常接近測量值。</p><p><b> 5.2 問題及改進(jìn)</b></p><p> 在設(shè)計的555構(gòu)成多諧振蕩器輸出的方波信號,由于電路里面使用的電容元件,在實驗的時候,隨著實驗室里面溫度的變化,輸出信號的頻率也會發(fā)生變化,這是造成誤差的一個原因,為了在驗收的時候提高測量的準(zhǔn)確性,所以在測量前要調(diào)節(jié)電位器,把產(chǎn)生的方波信號接示波器,
50、測量其輸出頻率,調(diào)節(jié)電位器,使輸出的信號非常接近1KHz,這樣的話在后面的測量中會減小誤差。在調(diào)測計數(shù)顯示電路的時候,在連接4511元件的時候忘記了將4511的5端接地,導(dǎo)致數(shù)碼管無法計數(shù),在實驗的過程中,連接好電路以后,發(fā)現(xiàn)沒反應(yīng),然后通過示波器一個一個檢測元件的輸入和輸出信號,看看是不是和理論的一樣。找出不符合理論的那部分,對照電路圖進(jìn)行檢查修改,最后發(fā)現(xiàn)有的芯片的使能端沒有接地,導(dǎo)致元件的功能沒有實現(xiàn)。所以在連接電路的時候要細(xì)心,
51、這也是要改進(jìn)的地方。不然的話就會出現(xiàn)一個又一個的連接上面的問題。在最終測量頻率很低的時候,那么本次電路測量頻率的算法就有了一定的缺點。例如,當(dāng)被測信號為0.5Hz時,其周期為2s,這時閘門的脈沖仍為1s顯然是不行的。故應(yīng)該加寬閘門脈沖的寬度假設(shè)閘門脈沖寬度加至10S,則閘門導(dǎo)通期間可計數(shù)5次,由于計數(shù)值5是1</p><p><b> 5.3心得體會</b></p><
52、p> 本次實習(xí)讓我們體味到設(shè)計電路、連接電路、調(diào)測電路過程中的樂苦與甜。設(shè)計是我們將來必需的技能,這次實習(xí)恰恰給我們提供了一個應(yīng)用自己所學(xué)知識的機會,從到圖書館查找資料到對電路的設(shè)計對電路的調(diào)試再到最后電路的成型,都對我所學(xué)的知識進(jìn)行了檢驗。在實習(xí)的過程中發(fā)現(xiàn)了以前學(xué)的數(shù)字電路的知識掌握的不牢。同時在設(shè)計的過程中,遇到了一些以前沒有見到過的元件,但是通過查找資料來學(xué)習(xí)這些元件的功能和使用。制作過程是一個考驗人耐心的過程,不能有
53、絲毫的急躁,馬虎,對電路的調(diào)試要一步一步來,不能急躁,因為是在電腦上調(diào)試,比較慢,又要求我們有一個比較正確的調(diào)試方法,像把頻率調(diào)準(zhǔn)等等。這又要我們要靈活處理,在不影響試驗的前提下可以加快進(jìn)度。合理的分配時間。在設(shè)計控制電路的時候,我們可以連接譯碼顯示和計數(shù)電路,這樣就加快了完成的進(jìn)度。最重要的是要熟練地掌握課本上的知識,這樣才能對試驗中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析解決。</p><p><b> 附錄</
54、b></p><p> CC 4518十進(jìn)制同步加/減計數(shù)器</p><p><b> 簡要說明</b></p><p> CC4518 為雙 BCD 加計數(shù)器,該器件由兩個相同的同步 4 級計數(shù)器組成。計數(shù)器級為 D 型觸發(fā)器。具有內(nèi)部可交換 CP 和 EN 線,用于在時鐘上升沿或下降沿加計數(shù)。在單個單元運算中,EN 輸入保持高電
55、平,且在 CP 上升沿進(jìn)位。CR 線為高電平時,計數(shù)器清零。計數(shù)器在脈動模式可級聯(lián),通過將 Q3 連接至下一計數(shù)器的 EN 輸入端可實現(xiàn)級聯(lián)。同時后者的 CP輸入保持低電平。</p><p><b> 4518 管腳圖</b></p><p> 4518功能表及波形圖</p><p> CC4017------十進(jìn)制計數(shù)器/脈沖分配器&l
56、t;/p><p><b> 簡要說明:</b></p><p> CC4017 是 5 位 Johnson 計數(shù)器,具有 10 個譯碼輸出,CP,CR,INH 輸入端。時鐘輸入端的斯密特觸發(fā)器具有脈沖整形功能,對輸入時鐘脈沖上升和下降時間無限制,INH為低電平時,計數(shù)器在時鐘上升沿計數(shù);反之計數(shù)功能無效。CR為高電平時,計數(shù)器清零。Johnson 計數(shù)器提供了快速
57、操作,2 輸入譯碼選通和無毛刺譯碼輸出,防鎖選通,保證了正確的計數(shù)順序。譯碼輸出一般為低電平,只有在對應(yīng)時鐘周期內(nèi)保持高電平。</p><p><b> 4017管腳圖</b></p><p> 4017功能表及波形圖</p><p> CC4511 4線-七段所存譯碼器/驅(qū)動器</p><p><b>
58、; 簡要說明</b></p><p> CC4511是 BCD-7 段所存譯碼驅(qū)動器,在同一單片結(jié)構(gòu)上由 COS/MOS 邏輯器件和 n-p-n 雙極型晶體管構(gòu)成。這些器件的組合,使 CC4511 具有低靜態(tài)耗散和高抗干擾及源電流高達(dá) 25mA 的性能。由此可直接驅(qū)動 LED 及其它器件。 LT 、BI 、LE 輸入端分別檢測顯示、亮度調(diào)節(jié)、存儲或選通一BCD碼等功能。當(dāng)使用外部多路轉(zhuǎn)換電路時
59、,可多路轉(zhuǎn)換和顯示幾種不同的信號。</p><p><b> 4511管腳圖</b></p><p><b> 4511功能表</b></p><p><b> 數(shù)碼管的管腳圖</b></p><p><b> 數(shù)碼碼功能表</b></p&g
60、t;<p> 74160十進(jìn)制同步計數(shù)器(異步清除)</p><p> 160 的清除端是異步的。當(dāng)清除端/MR 為低電平時,不管時鐘端CP 狀態(tài)如何,即可完成清除功能。160 的預(yù)置是同步的。當(dāng)置入控制器/PE 為低電平時,在 CP 上升沿作用下,輸出端 Q0-Q3 與數(shù)據(jù)輸入端 P0-P3 一致。對于54/74160,當(dāng) CP 由低至高跳變或跳變前,如果計數(shù)控制端 CEP、CET為高電平,則
61、/PE 應(yīng)避免由低至高電平的跳變,而 54/74LS160 無此種限制。160 的計數(shù)是同步的,靠 CP 同時加在四個觸發(fā)器上而實現(xiàn)的。當(dāng) CEP、CET 均為高電平時,在 CP 上升沿作用下 Q0-Q3 同時變化,從而消除了異步計數(shù)器中出現(xiàn)的計數(shù)尖峰。對于 54/74160,只有當(dāng)CP 為高電平時,CEP、CET 才允許由高至低電平的跳變,而 54/74LS160的 CEP、CET 跳變與 CP 無關(guān)。160 有超前進(jìn)位功能。當(dāng)計數(shù)溢
62、出時,進(jìn)位輸出端(TC)輸出一個高電平脈沖,其寬度為 Q0 的高電平部分。在不外加門電路的情況下,可級聯(lián)成 N 位同步計數(shù)器。對于 54/74LS160,在 CP 出現(xiàn)前,即使 CEP、CET、/MR 發(fā)生變化,電路的功能也不受影響。</p><p> 74160 管腳圖 74160 功能表</p><p> 說明:H-高電
63、平 L-低電平 X-任意</p><p><b> 7404 六反向器</b></p><p><b> 邏輯圖</b></p><p> 74132 四2輸入與非門(有施密特觸發(fā)器)</p><p><b> 管腳圖:</b></p><p&
64、gt; 74151 8選1數(shù)據(jù)選擇器</p><p><b> 管腳圖:</b></p><p> 74153 雙4選1數(shù)據(jù)選擇器</p><p><b> 管腳圖:</b></p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> 1
65、.張順興 . 數(shù)字電路與系統(tǒng)設(shè)計 . 第1版 . 南京:東南大學(xué)出版社,2004</p><p> 2.鄒其洪 . 電工電子實驗與計算機仿真 . 第1版 . 北京:電子工業(yè)出版社,2003.9</p><p> 3.王玉秀 . 電工電子基礎(chǔ)實驗 . 第1版 . 南京:東南大學(xué)出版社,2006</p><p> 4.孫肖子 . 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) . 第1版
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