数电课设10Hz50Hz正弦信号周期测量电路设计.docx

1、数电课设10Hz50Hz正弦信号周期测量电路设计课 程 设 计（说明书）10Hz-50Hz正弦信号周期测量电路设计班 级 计算机 学 号 学 生 姓 名 指 导 教 师 课 程 设 计 任 务 书课 程 名 称 数字逻辑课程设计 课程设计题目 10Hz-50Hz正弦信号周期测量电路设计 课程设计的内容及要求：一、设计说明与技术指标设计10Hz-50Hz正弦信号周期测量电路，该电路由脉冲整形电路、时钟产生电路、计数器、分频器和显示电路组成，其原理框图如图1所示。二、设计要求1计数器的最大值为500。 2时钟电路的周期为1mS。3用LED数码管显示。4根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数

2、。5画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。三、实验要求1根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路，用multisim软件仿真。2进行实验数据处理和分析。四、推荐参考资料1. 童诗白，华成英主编模拟电子技术基础M北京：高等教育出版社，2013年五、按照要求撰写课程设计报告成绩评定表：序号评定项目评分成绩1设计方案正确，具有可行性，创新性（15分）2设计结果可信（例如：系统分析、仿真结果）（15分）3态度认真，遵守纪律（15分）4设计报告的规范化、参考文献充分（不少于5篇）（25分）5答辩（30分）总分最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）指导教师签字： 2015 年 7 月 1

3、9 日一、概述 本课程设计要求设计一个10Hz-50Hz正弦信号周期测量电路,要求计数器的最大值为500,基础时钟的周期为1mS,用LED数码管显示结果。其原理为用三五定时器产生时钟信号，同时用脉冲整形电路使待测信号的整个周期输出为高电平，并把时钟信号与整形后的待测信号叠加，记录在整形后的待测信号的高电平内时钟信号的个数，用此个数与时钟信号的周期相乘，既得出待测信号的周期大小。二、方案论证图1 周期测量电路的原理框图 整个电路的模块图如上图所示，分为五个部分。为脉冲整形电路，分频器，显示电路，计数器和时钟产生电路。脉冲整形电路是把待测信号的一个周期转变成高电平输出。分频器的作用是增大信号周期，

4、减小信号频率，使得频率较高的待测信号频率减小，提高测量的准确度。时钟产生电路的原理是由555定时器构成，产生周期为1mS的时钟信号。计数器即记录在整形后待测信号的高电平内时钟信号的个数。三、电路设计1.脉冲整形电路 脉冲整形电路是由频率发生器和一片十进制计数器74ls160构成的。时钟输入端接进频率发生器产生的信号，输出端可以把输入信号整形成方波，CLK为上升沿有效，第一个上升沿来时输出端为0001，输出高电平。当下一上升沿信号来时，输出端为0010，QB端通过非门接入ENP和ENT端，使芯片停止工作。从而输出一个完整周期的高电平脉冲信号电路如图2所示。 输出整形后的待测信号图2 脉冲整形电路

5、2.分频器分频器由计数器和数据选择器两部分组成。其中计数器用三片十进制同步加法器74ls16连接完成。此加法电路采用串行连接方式。原始信号每经过一个芯片周期便扩大十倍。脉冲整形电路将一个周期正弦波整形后，输出的为一个周期时间的高电平方波,所以信号经过第一个芯片时周期为原周期的十倍，经过第二个芯片为原周期的一百倍,进过第三个芯片为原周期的一千倍。再把每个芯片的输出端接在八选一数据选择器74ls151上，通过八选一数据选择器的ABC端控制选择电路。当输入000时选择输出一个周期，输入001选择输出十倍周期，输入010时选择一百倍周期，选择011选择输出一千倍周期。电路如图3所示。图3 分频器电路

6、3.时钟产生电路时钟产生的原理是555定时器构成多谐振荡电路，实验要求输出为1ms的信号，所以根据公式：T=（R1+2R2）Cln2给电阻和电容取值。在计算过程中，电阻1的理论值应取48k，电阻2取值47k，电容取值10.3nf。电路如图4所示。图4 时钟产生电路 4.计数器和显示电路因为要记录的最大的个数是500，所以需要使用3个74ls160连接而成。将时钟信号作为计数器CLK，将被测信号作为最低位的74ls160的驱动信号。为了使计数器记录数目的最大个数为500，故将最高位的74ls160的输出QA和QC接到一个与非门上，然后输出到最低位的控制端ENP、ENT，当计数器记录到第500时，

7、或者被测信号变为低电平时，计数器就停止计数。显示电路用三个DCD_HEX组成，电路如图5所示。图5 计数器和显示电路四、性能测试1.脉冲整形电路测试 脉冲整形电路将一个周期的正弦波信号整形为一段高电平信号，如图6所示。图6 脉冲整形电路测试2.时钟产生电路测试 555芯片产生周期为1ms的时钟信号，测试如图7所示。图7 时钟产生信号测试 3.电路整体性能测试(1) 输入20Hz正弦波信号，计数器显示50，如图8所示。图8 输入20Hz信号 (2) 输入50Hz的正弦波信号，计数器显示20，如图9所示。图9 输入50Hz信号五、结论这个电路可以测量10-50Hz正弦波的周期。555产生的基准时钟

8、信号周期为1ms。计数器最大显示数字为500，故测量范围是1-500ms。结果可用LED数码管显示，计数显示电路有复位功能。六、课设体会在这次课程设计的过程中，我收获了知识和很多感悟。在刚刚接到任务书的时候，感觉无从下手，感觉书本上的知识与课程设计中的内容有距离，而且课设中要求了自己不很熟悉的内容和陌生的名称。在查找资料的过程中又觉着题目不难，可是实际上手在Miltisim软件上动手连接时又出现了这样或那样的错误。例如，在我想完成手动清零开关时用非门直接连接到电源想获得低电平，但是软件提示错误，结合老师答疑和思考，得出了连接电路时不能直接控制电源这样结论，后来我用与门解决了清零的问题。在想让计

9、数器计数静止的问题上也疑惑了好久，后来通过进一步了解芯片各个引脚的功能解决了这一问题，弥补了之前在学习数电中的不足，修正了对芯片功能的片面理解。这次课程设计让我受益匪浅，知道了在今后的学习中还需要多听多问，在动脑的同时动手解决问题。总体来说，在做课设的时候我感觉所学知识并不太扎实，好需要继续巩固和完善知识体系，将所学理论知识与实际动手相结合，在实践中验证理论，不断提高自己的综合能力。 参考文献1 阎石主编. 数字电子技术. M北京：高等教育出版社，2006年2 陈振官等编著. 新颖高效声光报警器. M北京：国防工业出版社，2005年3 童诗白、华成英主编.模拟电子技术基础.M北京：高等教育出版

10、社，2003年4 谭博学主编.集成电路原理与应用.M北京：北京航空航天大学出版社，2007年5 李银华主编.电子线路设计指导.M北京：高等教育出版社，2006年6 孙肖子、邓建国等主编.电子设计指南.M北京：高等教育出版社，2006年附录I 总电路图附录II 元器件清单序号编号名称型号数量1U7 555定时器LM555CM12U1 U2 U3 U4 U8 U9 U10十进制同步计时器74LS160D73U11 U12 U13LED数字显示管DCD-HEX34U6八选一数据选择器74LS151D15U5A非门74LS04D16U14A与门74LS08D17U15A与非门74LS00D18S1开关SPDT19C1 电容10.22nF110C2电容1uF110R1电阻48k111R2电阻47k1