EDA技术课程设计报告-数字频率计.doc

课程设计
课程 EDA技术课程设计
题目数字频率计
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学生学号
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大学课程设计任务书
课程 EDA技术课程设计
题目数字频率计

主要内容、基本要求、主要参考资料等
主要内容:
数字频率计是直接用十进制数字来显示被测信号频率的一种测量装置。它在测量其他物理量如转速、振动频率等方面获得广泛应用。本课程设计主要是完成一个频率范围是0~999999Hz的能测量方波信号的频率的频率计的设计。
基本要求:
1、设计一个能测量方波信号的频率的频率计。
2、测量的频率范围是0~999999Hz。
3、结果用十进制数显示。
主要参考资料:
[1] (第二版). 北京:科学出版社,2005.
[2] . 北京:高教出版社,2006.
[3] . 北京:高教出版社,2003.
完成期限
指导教师
专业负责人



整体功能要求
基本原理
频率计主要用于测量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲等周期信号的频率值,其扩展功能可以测量信号的周期和脉冲宽度。
系统结构要求
数字频率计的整体结构要求如图所示。图中被测信号为外部信号,送入测量电路进行处理、测量,档位转换用于选择测试的项目为频率、周期或脉宽,若测量频率则进一步选择档位。
测量电路
被测信号
显示电路
档位转换
数字频率计整体方案结构方框图
所用电气指标:被测信号波形:正弦波、三角波和矩形波。
测量频率范围:分三档。1Hz~999Hz,~,~。
测量周期范围:1ms~1s。测量脉宽范围:1ms~1s。
测量精度:显示3位有效数字(要求分析1Hz、1kHz和999kHz的测量误差)。当被测信号的频率超出测量范围时,报警.
所用扩展指标有:要求测量频率值时,1Hz~+1。
设计条件:电源+5V。门电路、阻容件、发光二极管和转换开关等原件自定。
可供选择的元器件范围如下表
型号
名称及功能
数量
NE555
定时器
1片
74151
8选1数据选择器
2片
74153
双4选1数据选择器
2片
7404
六反向器
1片
4518
十进制同步加/减计数器
2片
74132
四2输入与非门(有施密特触发器)
1片
74160
十进制同步计数器
3片
C392
数码管
3片
4017
十进制计数器/脉冲分配器
1片
4511
4线-七段所存译码器/驱动器
3片
TL084
1片
10K电位器
1片
电阻电容
拨盘开关
1个
整体设计步骤和调试过程
1、总体设计电路
频率是周期信号每秒钟内所含的周期数值。可根据这一定义采用如图所示的算法。框架图是根据算法构建的方框图。
计数电路
闸门
输入电路
闸门产生
显示电路
被测信号

频率测量算法对应的方框图
在测试电路中设置一个闸门产生电路,用于产生脉冲宽度为1s的闸门信号。改闸门信号控制闸门电路的导通与开断。让被测信号送入闸门电路,当
1s闸门脉冲到来时闸门导通,被测信号通过闸门并到达后面的计数电路(计数电路用以计算被测输入信号的周期数),当1s闸门结束时,闸门再次关闭,此时计数器记录的周期个数为1s内被测信号的周期个数,即为被测信号的频率。测量频率的误差与闸门信号的精度直接相关,因此,为保证在1s内被测信号的周期量误差在10 ̄³量级,则要求闸门信号的精度为10 ̄⁴量级。
2、模块设计和相应模块程序
被测信号
译码显示
衰减放大
fx
整形电路
闸门电路
计数电路
振荡器
时基电路
K1
K2
K3
控制电路
测量频率的原理框图
时基电路
闸门电路
计数电路
锁存电路
译码显示
被测信号
Tx
整形电路
二分频
控制电路
测量周期的原理框图
输入电路:由于输入的信号可以是正弦波,三角波。而后面的闸门或计数电路要求被测信号为矩形波,所以需要设计一个整形电路则在测量的时候,首先通过整形电路将正弦波或者三角波转化成矩形波。在整形之前由于不清楚被测信号的强弱的情况。所以在通过整形之前通过放大衰减处理。当输入信号电压幅度较大时,通过输入衰减电路将电压幅度降低。当输入信号电压幅度较小时,前级输入衰减为零时若不能驱动后面的整形电路,则调节输入放大的增益,时被测信号得以放大。
频率测量:测量频率的原理框图如图。测量频率共有3个档位。被测信号经整形后变为脉冲信号(矩形波或者方波),送入闸门电路,等待时基