电子线路课程设计报告数字频率计.docx

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电子线路课程设计报告数字频率计

课程设计

课题：

数字频率计

指导老师：

设计组员：

时间：

【课题名称】:

数字频率计

【课题名称任务及要求】：

数字频率计用于测量正弦信号，矩形信号等波形的频率，其概念是单位时间里的脉冲个数，如果用一个定时时间T控制一个闸门电路，时间T内闸门打开，让被测信号通过而进入计数译码，可得到被测信号的频率fx=N/T,若T=1秒，则fx=N.

设计要求：

1.基本部分

（1）被测信号的频率范围为1HZ-100KHZ，分成两个频段，即1HZ-999HZ,1-100KHZ.

（2）具有自检功能，即用仪器内部的标准脉冲校准测量精度。

（3）用3为数码管显示测量数据，测量误差小于10%。

2.发挥部分

（1）用发光二极管表示单位，当绿灯亮时表示HZ，红灯亮时表示KHZ。

（2）具有超量程报警功能，在超出当前量程挡的测量范围时，发出红光和音响信号。

（3）测量误差小于5%。

（4）其它.

【指导老师】：

张龙滨老师

【课题组成员】：

陈仪发、刘甲海、袁其银（按姓氏笔画排序）

【成员分工】：

【课题计划】：

时间

任务

12月17日

研究讨论课题要求

12月18日-20日

查阅相关资料文献

21日

研究讨论并初步设计方案

22日-24日

初步画出电路图

25日-26日

完成设计初稿

27日

研究讨论总结并最后定稿

28日

提交课程设计

【内容摘要】：

本数字频率计主要应用2个EN555分别构成时钟电路，整形电路，7809稳压电源电路CD4017分频3片CD40110计数锁存译码，3个7断数码显示器。

【作品设计】：

将电路分成十大模块，即整形电路，电源电路，时钟电路，10进制分频电路，闸门电路，控制电路，计数/锁存/译码电路，显示电路。

电路方框图如下：

一、单元电路的设计:

（1）电源电路

采用变压器降压、二极管整流电路滤波7809稳压输出采用黄色发光二极管指示电源工作状态如图1所示。

220V示电经220V/12V变压器T1降压、二极管桥式整流电路C7滤波后送人7809第一脚、C7选用1000uF的电解电容；C8选用0.01uF的瓷片电容滤除高频纹波第三脚输出稳压的直流电压第二脚接地C9是为了进一步改变输出电压的纹波通过黄色发光管D6指示电源的

工作状态R32为D6的限流电阻取值为510欧流过D6的电流约为10mA发光二极管的正常

工作电流为10mA.

图1

（2）超量程光声报警电路

电路如图2所示，其中R1=R2=10千欧R3=510欧，D1为绿色发光二极管扬声器（1/4W，8欧）

通过100uF的电解电容接在555IC的3脚与地之间。

C2=0.1uF而R1没有接电源VCC，而且接CD40110的Co端和通过逻辑门.

（3）时钟电路

电路如图3所示，由555构成的多谐振电路，其中D5为发光二极管R31为510欧，R32为50欧，C6为0.1uF，D2为红色发光二极管用于指示KHZ,D3为绿色发光二极管用于指示HZ,电阻R29由设计要求，求得R29=0.001/0.001*07-50=92.86欧选用的R29=100欧。

误差为（100-92.86）/100=7.1%符合设计要求误差小于10%求得R30为143千欧这里取R3为150千欧误差为7%符合设计要求当S1拨至左边时为HZ档拨至右边KHZ档

图3

（4）整形电路

电路如图4所示是由EN555构成的典型施密特触发器，其中C4为0.1uF的瓷片电容，当S2拨至上时测矩形波的频率当S2拨至下方时测正弦波三角波等其它非矩形波。

图4

（5）分频、计数、锁存、译码、显示电路

电路见原理图部分，时钟电路产生的振荡信号作为控制信号加到CD4017的CP输入端，产生时序控制信号。

从而实现1S/0.001S的脉冲计数（即频率检测）数值保持及自动清零当第一个脉冲信号到来时，使得CD4017的Q1输出端由低电压变为高电压在CD4017的输入端输入的第二个脉冲信号到来之前，Q1将保持高电平状态。

在Q1输高电平时，由A14,A8组成的与门控制电路打开从A14的另一端输入的被测脉冲信号就可以通过A14,A8进入到C040110的CPU输入端进行脉冲计数当第二个时钟脉冲信号到来时。

CD4017的Q1输出端由高电平变为低电平Q2输出端由低电平变为高电平，Q1输出低电平使A14,A8组成的与门控制电路关闭，此时由A14的另一脚输入的被测信号就不能通过A14,A8进入计数器CPU输入端因此当第二个脉冲出现时，数显计数器停止计数，在第三个脉冲到来时，同第一个脉冲一样第四个脉冲到来时，Q3端变为低电平Q4端输出高电平但是由于Q4端与CD4017清零端CR相连接这个高电平使CD4017清零，Q1、Q2、Q3Q4端全变为低电平CD4017的输出端出现的瞬时高电平信号通过二极管D4加到CD40110（1-3）的清零端R使计数器及数显清零，以便从新计数当开关打到1S档时频率计的检测周期为4S每检测一次计数累积时间为1S数据保持为2S清零后又保持约1S，当开关打到0.001S档时由于检测周期很短所以数显一值显示被检测结果。

.当开关打至0。

1档，计数为999HZ时，再来一个脉冲，则A6的进位输出一个高电平送入报警电路从而实现起量程报警同时送入40110的清0端计数清0及数量清0

当开关打至0.001s档时当计数至1..KHZ时，再来一个脉冲则A940110的a、b输入高电平A5、A2、A4、A1打开，从而实现100KHZ超量程报警。

同时送入40110的清0端计数及数量清0。

电路原理图

CD40110是双时钟的可逆计数译码/锁存/驱动器电路（七段）译码的输出级每段可输出25mA的驱动电流驱动七段共阴LED数码管TE为计数允许端。

LE为锁存使能端R为复位端，CLCP为加法计数时钟输入端，CLDOWN为减法计数时钟输入端，CO为进位输出端。

BO为错位输出端。

显示为起段输出端。

主要参数当电源电压分别为5，10，15U时静态电流侧为5MA，10MA，15MA输出低电平0，05U输出的高电平电压为4，95U，9，95U，14，95U时钟上升下降时间无要求最高输入时钟频率为2，5MHZ—3，5MHZ。

封装形式及管脚的功能，双列直插16脚封装管脚功能。

（1）a

（2）g（3）f（4）TD（5）R（6）LE（7）CLOWN（8）Uss（9）CLUP（10）CD（11）BO（12）e（13）d（14）c（15）b（16）UDD

真值表

CLUP

CLDOWN

LE

TE

R

计数

显示

↑

×

0

0

0

+1

同计数器

×

↑

0

0

0

减1

同计数器

↓

↓

×

×

0

不变

不变

×

×

0

×

1

全0

变0

×

×

0

0

禁止

保持

↑

×

0

0

加1

保持

×

↑

1

0

0

减1

保持

CD4017功能与用途：

该电路是由5级约翰逊计数器和译码输出组成，输入端包括时钟输入以时钟禁止CLINH，复位端R，CLINH为低电平时计数器CL的正边缘翻转加1，当CL为高电平时计数器在CLINH的负边没翻转加1R为高电平时计数器全部清零，译码器输出端平时为低电平，符合译码器条件为高电平，C是出出端当译码器输出为0-4时，C0为高电平，5-9时C0为低电平。

主要用于10进制数译码显示分频时序脉冲1/N计数器

主要参数，当电源电压为5、10、15时静态电流为5、10、15MA输出高低电平电流为0.5、1.3、3.4MA时钟上生、下降时间无要求

最高输入时钟频率为2.5、5、5.5MHZ

输入端电容为7.5PF

装封形式及管脚功能，双列直插16脚封装，管脚功能`

15②1③0④2⑤6⑥7⑦3⑧Vss⑨8⑩4⑾9⑿Co⒀CLZINH⒁CL⒂R

2⒃VDD

CL

CLINH

R

输出

↑

0

0

n+1

1

↓

0

N+1

↓

0

0

n

1

↑

0

n

0

×

0

n

×

1

0

n

×

×

1

Q0

【元器件清单】

元件名称

数量

IC

EN555

3

4017

1

40110

3

7400

2

7809

1

保险

1.5A

1

二极管

LED红色

1

LED绿色

1

LED黄色

3

IN4007

5

七段数显

3

电阻

300Ω

21

50Ω

1

510Ω

3

10KΩ

2

100Ω

1

100KΩ

4

电容

101

1

102

2

103

3

1000uF

1

220Uf

1

10uF

1

100uF

1

变压器

200V/12V

1

扬声器

1/4W、8Ω

1

开关

单刀双掷开关

2