2014年下学期数字电子技术课程设计要求
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数字电子技术 课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解数字电子技术的基本概念,掌握数字电路的组成原理;2. 学会分析并设计简单的数字电路,如逻辑门、组合逻辑电路及时序逻辑电路;3. 掌握数字电子技术中的常见编码和译码方法,了解数字显示技术。
技能目标:1. 能够运用所学知识,使用数字电路设计软件进行简单电路的设计与仿真;2. 培养学生动手实践能力,完成数字电路的搭建和测试;3. 提高学生团队协作和问题解决能力,通过项目实践,解决实际问题。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对数字电子技术的兴趣,激发学习热情,形成积极的学习态度;2. 培养学生严谨的科学精神,注重实验数据的真实性,遵循实验操作规范;3. 增强学生的环保意识,了解数字电子产品对环境的影响,倡导绿色消费。
课程性质:本课程为数字电子技术领域的实践性课程,旨在通过理论教学与实验操作相结合,帮助学生掌握数字电子技术的基本知识,提高实际应用能力。
学生特点:高二年级学生,已具备一定的物理基础和电路知识,对数字电子技术有一定了解,但实践操作经验不足。
教学要求:注重理论与实践相结合,强化实验操作训练,提高学生动手实践能力。
通过项目驱动的教学方法,培养学生团队协作和问题解决能力。
同时,关注学生情感态度价值观的培养,使其形成正确的科学观和价值观。
将课程目标分解为具体的学习成果,便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. 数字逻辑基础:逻辑函数、逻辑门电路、逻辑代数及化简方法。
- 教材章节:第一章 数字逻辑基础2. 组合逻辑电路:编码器、译码器、多路选择器、算术逻辑单元等。
- 教材章节:第二章 组合逻辑电路3. 时序逻辑电路:触发器、计数器、寄存器等。
- 教材章节:第三章 时序逻辑电路4. 数字电路设计:数字电路设计流程、仿真软件使用、简单数字电路设计实例。
- 教材章节:第四章 数字电路设计5. 数字显示技术:LED显示技术、LCD显示技术、OLED显示技术。
《数字电子技术》课程教课基本要求一、课程的教育目标本课程是电子信息类专业的一门专业技术基础课,是一门理论和实质密切联合的课程。
本课程的任务是使学生掌握数字电子技术的基来源理、基本理论、基本知识,拥有较强的实验技术,对学生进行逻辑思想能力训练,为学习后续专业课程准备必需的知识,并为从事相关实质工作确立必需的基础。
二、本课程知识、能力、素质要求1.基本理论、基本知识1)熟习数字电子技术的相关基本观点、术语;认识逻辑代数基本定律和逻辑函数的公式法化简及卡诺图化简。
2)掌握 TTL 和 CMOS门电路及各样集成触发器的逻辑功能和外特征。
3)掌握常用组合逻辑电路的功能及剖析方法,学会一般的组合逻辑电路的设计方法(用 SSI 和 MSI器件);掌握常用的时序电路的功能及剖析方法,学会同步计数器材的设计方法。
4)熟习常用脉冲波形产生与变换电路的工作原理及其应用。
5)认识 A/D,D/A 电路及半导体储存器、可编程逻辑器件的原理及其应用。
2.基本能力1)拥有正确使用脉冲信号发生器、示波器等实验仪器的能力。
2)拥有查阅手册合理采用大、中、小规模数字集成电路组件的能力。
3)拥实用逻辑思想方法剖析常用数字电路逻辑功能的能力。
4)初步拥有设计数字电路的能力。
3.素质构造1)热爱本专业技术工作。
2)拥有较好的职业道德。
3)初步掌握逻辑思想的方法和具备逻辑剖析和设计的能力。
4)拥有团队精神和组织协调能力。
5)拥有汲取新技术和知识的能力。
6)拥有创新意识。
三、课程构造框架1.理论教课构造1 )逻辑代数基础知识2 )门电路3 )组合逻辑电路4 )触发器5 )时序逻辑电路6 )脉冲波形的产生与变换7 )半导体储存器8 )数-模和模-数变换2.实验教课构造1)实验课第一部分实验基础知识一 . 实验的基本过程二 . 实验操作规范和故障检查方法三 . 数字集成电路概括、特色及使用须知四 . 数字逻辑电路的测试方法第二部分基础性实验实验一集成逻辑门电路逻辑功能的测试实验二继承逻辑门电路的参数测试实验三组合逻辑电路的实验剖析实验四数据选择器实验五触发器实验六计数器实验七中规模集成电路计数器的应用实验八计数、译码、显示综合实验实验九利用TTL集成逻辑门组成脉冲电路实验十555 时基电路第三部分设计性实验实验一简略数字控制电路实验二简略数字计时电路实验三电梯楼层显示电路实验四循环灯电路实验五数字电子技术课程设计-数字钟的设计四、建议学时依据本课程的教育目标和课程综合化内容,建议理论教课时数为72 学时左右,建议实验教课时数为36 学时,建议课程设计为二周时间。
2014年电子技术课程设计分组说明
1、各专业按班级进行分组。
2、在每个班级中,要求三个人一个小组,一个小组选择一个设计课题。
3、要求每个设计课题的选做组数均匀分配,一般情况下,每个题目只能被两个小组选做,电气工程及其自动化专业和通信专业的人数较多,个别题目可以被选做三次。
4、由于学院机房不够使用,要求每个小组里面至少有一个学生有笔记本电脑(或者尽量满足这个条件),设计时,用自己的电脑进行。
5、希望同学们提前做好设计的相关准备工作,合理安排自己的学习时间。
6、按要求填写分组表。
数字电子技术基础课程设计。
一、课程目标知识目标:1. 理解数字电子技术的基本概念,掌握数字电路的组成、工作原理和功能。
2. 学会分析常见的数字电路,如门电路、触发器、计数器等,并了解其在实际应用中的作用。
3. 掌握数字电路的绘图方法,能够正确绘制并解读数字电路图。
技能目标:1. 培养学生动手实践能力,能够搭建简单的数字电路并进行调试。
2. 培养学生运用所学知识解决实际问题的能力,能够对数字电路进行分析、设计和改进。
3. 提高学生的团队协作能力,能够在小组合作中共同完成数字电路的设计与搭建。
情感态度价值观目标:1. 激发学生对数字电子技术的兴趣,培养其探索精神和创新意识。
2. 培养学生严谨、细致的学习态度,使其在学习和实践中养成良好的习惯。
3. 增强学生的社会责任感,使其认识到数字电子技术在国家发展和社会进步中的重要作用。
课程性质:本课程为数字电子技术的基础课程,旨在使学生掌握数字电子技术的基本知识和技能,为后续深入学习打下基础。
学生特点:学生为初中生,具备一定的物理基础和逻辑思维能力,但实践经验不足。
教学要求:结合学生特点,注重理论与实践相结合,充分调动学生的积极性,引导其主动参与课堂讨论和实践活动,提高其数字电子技术的综合素质。
通过本课程的学习,使学生达到上述课程目标,为培养具有创新精神和实践能力的电子技术人才奠定基础。
二、教学内容1. 数字电子技术基本概念:数字信号与模拟信号的区别,数字电路的组成及工作原理。
教材章节:第一章 数字电子技术概述2. 数字逻辑门电路:逻辑门电路的类型、功能及真值表,组合逻辑电路的分析与设计。
教材章节:第二章 逻辑门电路3. 触发器与计数器:触发器的种类、工作原理与应用,计数器的设计与功能。
教材章节:第三章 触发器与计数器4. 数字电路绘图:逻辑符号、连接方式及绘图规范,能够正确绘制数字电路图。
教材章节:第四章 数字电路绘图5. 数字电路实践:搭建简单的数字电路,进行调试与优化,分析实际应用案例。
数字电路课程设计一、课程设计的任务和目的使学生通过动脑动手解决一两个实际问题,巩固和运用在《数字电子技术》中所学的理论知识和实验技能,基本掌握常用模拟电路的一般设计方法,提高设计能力和动手能力,为以后从事电子电路设计、研制电子产品打下基础。
二、课程设计的基本要求1、掌握电子电路分析和设计的基本方法。
包括:根据设计任务和指标初选电路;调查研究和设计计算确定电路方案;选择元件、安装电路、调试改进;分析实验结果、写出设计总结报告。
2、培养一定的自学能力、独立分析问题的能力和解决问题的能力。
包括:学会自己分析解决问题的方;对设计中遇到的问题,能通过独立思考、查询工具书和参考文献来寻找解决方案,掌握电路测试的一般规律;能通过观察、判断、实验、再判断的基本方法解决实验中出现的一般故障;能对实验结果独立地进行分析,进而做出恰当的评价。
3、掌握普通电子电路的生产流程及安装、布线、焊接等基本技能。
4、巩固常用电子仪器的正确使用方法,掌握常用电子器件的测试技能。
5、通过严格的科学训练和设计实践,逐步树立严肃认真、一丝不苟、实事求是的科学作风,并逐步建立正确的生产观、经济观和全局观。
6、以下六个课题任选一个,三人一组,要求完成实物制作和设计报告,设计报告格式符合要求。
三、课程设计任务课题一集成数字式闹钟(1)一、功能要求1、时钟功能:具有24小时计时方式,显示时、分、秒。
2、能设定起闹时刻,响闹时间为1min,超过1min自动停止,具有人工止闹功能;止闹后不再重新操作,将不再发生起闹。
3、计时准确度:每天计时误差不超过10s。
4、具有校时功能二、设计步骤与要求1、拟定数字钟电路的组成框图,要求能实现所有功能,使用的元器件少,成本低。
2、设计并安装电路,要求布线整齐、美观,便于调试。
3、测试数字钟系统的逻辑功能,满足各项功能要求。
4、画出整机逻辑电路图。
5、写出设计报告。
课题二集成数字式闹钟(2)一、功能要求1、时钟功能:具有24小时计时方式,显示时、分、秒。
《数字电子技术》课程设计大纲课程名称:数字电子技术课程设计学时:1周一、课程设计的性质、目的、任务数字电子技术课程设计是重要的实践性教学环节,同“数字电子技术”理论讲授课程有密不可分的关系,起着相辅相成的作用,也是在“数字电子技术实验”课的基础上,进一步深化的实践环节。
其主要目的是通过本课程,培养、启发学生的创造性思维,进一步理解数字系统的概念,掌握小型数字系统的设计方法,掌握查阅有关资料的技能。
二、课程设计要求课程设计的基本要求是设计一个小型数字电子系统。
以数字电子技术的基本理论为指导,因而应具备相关的理论知识,包括:脉冲的基本概念;数字和进制的基本概念;TTL、CMOS类型常用器件的性能特点;组合电路的基本概念、简单分析、设计方法;时序电路的基本概念、简单分析、设计方法;脉冲电路的功能和性能等。
特别要加强“系统”的概念,从“系统”的层次分析问题、解决问题。
三、课程设计基本内容学生按给定的题目进行设计,题目的难度要保证中等水平的学生在教师的指导下在一周内独立完成设计任务。
题目要综合运用所学的数字电子技术基础设计的基本知识。
在设计一个电子电路系统时,首先必须明确系统的设计任务,根据任务进行方案选择,然后对方案中的各部分进行电路的设计、器件选择,最后将各部分连接在一起,画出一个符合设计要求的完整的系统电路图。
课程设计的一般步骤如下:1.选择一个课题;明确系统的设计任务要求,充分了解系统的性能、指标、内容及要求。
2.查阅有关资料;3.进行可行性论证;4.通过设计方案的比较,定出最优的设计方案。
5.分解为多个功能模块;把系统要完成的任务分配给若干个单元电路。
6.分别设计各个功能模块电路;单元电路的设计、器件选择。
7.完整的数字系统电路图8.编写设计报告。
设计方案可以利用计算机仿真软件进行仿真,也可利用器件到实验室完成。
四、考核方式与评分标准考核方式和最后成绩的评定,视乎设计的创新性、复杂程度、完成的情况、课程设计总结报告及综合决定。
一、数字电子技术课程设计的目的与意义电子技术是一门实践性很强的课程,加强工程训练,特别是技能的培养,对于培养工程人员的素质和能力具有十分重要的作用。
在电子信息类本科教学中,电子技术课程设计是一个重要的实践环节,它包括选择课题、电子电路设计、组装、调试和编写总结报告等实践内容。
通过课程设计要实现以下两个目标:第一,让学生初步掌握电子线路的试验、设计方法。
即学生根据设计要求和性能参数,查阅文献资料,收集、分析类似电路的性能,并通过组装调试等实践活动,使电路达到性能指标;第二,课程设计为后续的毕业设计打好基础。
毕业设计是系统的工程设计实践,而课程设计的着眼点是让学生开始从理论学习的轨道上逐渐引向实际运用,从已学过的定性分析、定量计算的方法,逐步掌握工程设计的步骤和方法,了解科学实验的程序和实施方法,同时,课程设计报告的书写,为今后从事技术工作撰写科技报告和技术资料打下基础。
二、数字电子技术课程设计的方法和步骤设计一个电子电路系统时,首先必须明确系统的设计任务,根据任务进行方案选择,然后对方案中的各部分进行单元的设计、参数计算和器件选择,最后将各部分连接在一起,画出一个符合设计要求的完整系统电路图。
1、设计任务分析对系统的设计任务进行具体分析,充分了解系统的性能、指标内容及要求,以便明确系统应完成的任务。
2、方案论证这一步的工作要求是把系统的任务分配给若干个单元电路,并画出一个能表示各单元功能的整机原理框图。
方案选择的重要任务是根据掌握的知识和资料,针对系统提出的任务、要求和条件,完成系统的功能设计。
在这个过程中要用于探索,勇于创新,力争做到设计方案合理、可靠、经济、功能齐全、技术先进,并且对方案要不断进行可行性和优缺点的分析,最后设计出一个完整框图。
框图必须正确反映系统应完成的任务和各组成部分功能,清楚表示系统的基本组成和相互关系。
3、方案实现1)单元电路设计单元电路是整机的一部分,只有把各单元电路设计好才能提高整体设计水平。
2014年数电课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握数字电路基础知识,包括逻辑门、组合逻辑电路及时序逻辑电路的原理与应用。
2. 使学生了解数字电路的设计方法,能运用所学知识分析并解决实际问题。
3. 帮助学生掌握数字电路测试与验证的基本方法,提高学生的实验操作能力。
技能目标:1. 培养学生运用Multisim、Protel等软件进行数字电路设计、仿真和布线的能力。
2. 提高学生运用所学知识进行数字电路故障诊断与排除的能力。
3. 培养学生团队协作能力,提高学生在项目实践中的沟通与协作水平。
情感态度价值观目标:1. 激发学生对数字电路的兴趣,培养学生的创新意识和实践能力。
2. 引导学生树立正确的工程观念,注重实践、严谨、精益求精的工匠精神。
3. 培养学生面对问题勇于挑战、持续改进的品质,增强学生的自信心和责任感。
课程性质:本课程为专业核心课程,以理论教学与实践教学相结合,注重培养学生的实际操作能力和创新能力。
学生特点:学生已具备一定的电子技术基础知识,具有一定的动手能力和自主学习能力。
教学要求:结合学生特点,注重理论与实践相结合,通过项目驱动、案例教学等方式,提高学生的实际操作能力和创新能力。
将课程目标分解为具体的学习成果,便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. 数字电路基础知识:逻辑门电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路的原理与特性,包括基本逻辑门、编码器、译码器、数据选择器、计数器等。
教材章节:第一章至第三章2. 数字电路设计方法:基于Multisim、Protel等软件的设计流程,包括电路设计、仿真、布线等环节。
教材章节:第四章3. 数字电路测试与验证:测试方法、故障诊断与排除技巧,实验操作注意事项。
教材章节:第五章4. 项目实践:以小组形式进行数字电路设计与制作,涵盖选题、方案设计、电路搭建、调试与优化等过程。
教材章节:第六章5. 教学内容安排与进度:- 第一周:数字电路基础知识复习,软件操作培训- 第二周:组合逻辑电路设计- 第三周:时序逻辑电路设计- 第四周:数字电路测试与验证- 第五周:项目实践启动,分组讨论选题- 第六周至第八周:项目设计与制作- 第九周:项目展示与评价教学内容确保科学性和系统性,注重理论与实践相结合,通过以上教学内容的安排和进度,使学生能够全面掌握数字电路的相关知识。
数字电子技术课程设计一、课程设计题目:参考课程设计选题表选题(可以自拟题目),必须有设计任务(包含基本部分和扩展部分)。
选题后须经指导老师审查同意,方能确定课题。
课设期间一般不能更换题目。
二、课程设计进度安排:1. 提前一周分散进行:自由结合2人一组,收集资料,论证、选择设计题目 (一个班内题目不能重复),并进行设计与仿真;购买元器件。
(学习委员提交课设分组名单与课设任务书)2. 课设当周集中进行:在实验中心五楼,注意安全,爱护仪器设备。
(班长负责考勤)星期一、二、三全天安装、调试和撰写设计说明书。
星期四全天和星期五上午答辩,星期五下午整改。
三、课程设计作品要求:1.作品安装规范,完成设计任务基本部分的要求,扩展部分选作。
端子、按键、测试点、调试点有标签。
2.将作品装入包装袋内,包装袋内还应该有作品的操作说明,封面有课程设计题目、设计任务、制作人等内容。
四、课程设计报告要求:(4000-5000字)设计报告一组2个同学按分工重点写,不能拷贝。
课程设计报告也叫课程设计说明书,是学生最终需要上缴的重要文献,它包括:1)设计报告名称(课程设计题目):×××2)设计任务:课程设计所要达到的性能指标,所要完成的任务(包含基本部分和扩展部分);3)方案论证及总体方案框图;4)各单元电路设计、电路参数计算及简要说明;5)总体电路原理图及原理说明及电路仿真;(软件设计)6)总体电路安装接线图(位置图);7)安装调试(仪器选用、测试数据及结果的分析与处理,调试步骤、故障分析处理);8)心得体会;9)电子元器件清单;10)参考文献书目;五、课程设计成绩评定方法:1. 查阅资料能力(考勤)占10%2. 设计作品的完整性占30%;3. 设计报告内容及规范程度占30%;4. 答辩占20%(以上四项缺一不可)总成绩按:优、良、中、及格、不及格五级分制评定。
最后提交文件:课程设计报告、产品说明书、电路原理图、任务书、实物。
数字电子技术课程设计要求(2012级通信工程3班)1、选题安排每人自选1题(选题附后)。
设计流程:查阅有关文献资料→拟定电路原型→依据性能指标,进行参数计算,确定电路元器件参数→画出原理电路→仿真分析验证设计方案、调整有关电路参数→实际制作、测试电路性能参数→写出设计报告。
时间安排:选题后,10月20日前自己安排时间完成课题资料查阅、原理方案设计、参数计算、软件仿真(可以利用自己的PC机或到实验室进行仿真实验),10月22日前班级统一收集仿真电子版资料及元器件清单提交给指导教师审核,审核合格后,10月27日开始凭指导教师验收签字单到实验中心201领取器材进行硬件制作部分,完成调试后,10月31日上午11:30前完成作品测试验收工作,最后,撰写课程设计总结报告并于课程设计结束2周内提交,未及时按要求提交设计报告者评为不及格。
2、设计报告要求编写课程设计的总结报告是对学生写科学论文和科研总结报告的能力训练。
通过写总结报告,不仅将设计、组装、调试的内容进行全面总结,而且可以将实践内容上升到理论高度。
总结报告应包括以下内容:(1)课题名称;(2)内容摘要;(3)设计内容及要求;(4)系统方案设计,分析比较各种方案的优缺点,画出系统框图;(5)单元电路设计、参数计算和器件选择;(6)画出完整的电路图,并说明电路的工作原理;(7)组装调试部分:使用的主要仪器,调试电路的方法和技巧,测试的数据和波形并与计算结果比较分析,调试中出现的故障、原因及排除方法;(8)总结设计电路的特点,并提出改进意见;(9)收获和体会;(9)附录:列出参考文献;列出系统需要的元器件清单。
多功能数字钟电路设计1、功能要求:①基本功能: 以数字形式显示时、分、秒的时间,小时计数器的计时要求为“12翻1”,并要求能手动快校时、快校分或慢校时、慢校分。
②扩展功能: 定时控制,其时间自定;仿广播电台正点报时—自动报正点时数。
2、设计步骤与要求:①拟定数字钟电路的组成框图,要求先实现电路的基本功能,后扩展功能,使用的器件少,成本低;②设计各单元电路,并用Multisim软件仿真;③在通用电路板上安装电路,只要求显示时分;④测试数字钟系统的逻辑功能;⑤写出设计报告。
设计报告要求:写出详细地设计过程(含数字钟系统的整机逻辑电路图)、调试步骤、测试结果及心得体会。
3、给定的主要器件:74LS00(4片),74LS160(4片)或74LS161(4片),74LS03(OC,1片),74LS04(2片),74LS20(2片),74LS48(4片),数码管BS202(4只),发光二极管(2只),555(2片)。
4、仪器和设备:稳压电源(或数字逻辑学习机),双宗示波器,数字万用表、数字通用板、拨线钳和电烙铁等。
5、设计报告要求(1)写出各单元电路的工作原理、设计过程及器件选择;(2)画出完整的电路原理图,并标明各元器件的参数值;(3)绘出电路中的时序波形,整理实验数据,并加以说明;(4)写出设计过程中出现的故障现象及其解决办法;(5)设计心得、体会及建议。
6、参考文献:1、《电子技术基础课程设计指南》清华大学出版社、焦宝文主编;2、《电子线路设计大全》华中科技大学出版社、陈碗儿主编3、《数字电子技术基础》清华大学出版社、阎石主编4、《TTL集成电路大全》电子工业出版社7、数字电子钟的设计提示1)、数字电子计时器组成原理图1数字电子计时器的结构框图2)、用74160实现12进制计数器3)、校时电路当刚接通电源或时钟走时出现误差时,都需要进行时间的校准。
校时是数字钟应具有的基本功能,一般电子钟都有时、分、秒校时功能。
为使电路简单,这里只进行分和小时的校准。
校时可采用快校时和慢校时两种方式。
校时脉冲采用秒脉冲,则为快校时;如果校时脉冲由单次脉冲产生器提供则为慢校时。
图3中C1、 C2用于消除抖动。
CLK图2 用整体置零法构成的12进制计数器图3 校时电路4、时基电路图4 由555定时器构成的多谐振荡器5、定时控制电路数字钟在指定的时刻发出信号,或驱动音响电路“闹时”,或对某装置进行控制,都要求时间准确,即信号的开始时刻与持续时间必须满足规定的要求。
例如,要求上午7点59分发出闹时信号,持续时间为1分钟。
7时59分对应数字钟的时计数器的状态为(Q 3Q 2Q 1Q 0)H1=0111,分十位计数器的状态为(Q 3Q 2Q 1Q 0)M2=0101,分个位计数器的状态为(Q 3Q 2Q 1Q 0)M1=1001。
若将上述计数器输出为“1”的所有输出端经过与门电路去控制音响电路‘可以使音响电路正好在7点59分响,且持续时间1分钟停响。
所以闹时控制信号Y 的表达式为:Y=(Q 2Q 1Q 0)H1(Q 2Q 0)M2(Q 3Q 0)M1如果用与非门和集电极开路门电路实现,上式可改写为:M103M202H1012)Q Q ()Q Q ()Q Q (Q Y =进位 1校6、仿电台正点报时电路仿电台正点报时电路的功能要求是:每当数字钟计时快要到正点时发出声响,通常按照4低音1高音的顺序发出声响,以最后一声高音结束的时刻为正点时刻。
设4声低音(约500Hz )分别发生在59分51秒、53秒、55秒及57秒,最后一声高音(约1kHz )发生在59分59秒,它们的持续时间为1秒。
根据以上设定可得到电台正点报时时的分十位状态Q 2M2Q 0M2=11(0101),分个位的状态为Q 3M1Q 0M1=11(1001),秒十位状态为Q 2S2Q 0S2=11(0101),秒个位的状态为Q 0S1=1(1、3、5、7、9)。
而发低音还是高音只与秒个位有关,根据设定可列表如表1所示:由表中的状态可总结出如下结论:秒个位的第三位Q 3S1可用来作为鸣低音或高音的控制信号,即Q 3s1=0时,输入500Hz 的低频信号至音响电路 Q 3S1=1时,输入1kHz 的高频信号至音响电路。
Q 0分十位 分个位时十位Q 1Q 2 图5 定时控制电路简易数字频率计设计1、数字频率计测频的基本原理所谓频率,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为N ,则其频率可表示为f=N/T图6(a )是数字频率计的组成框图。
被测信号v X 经放大整形电路变成计数器所要求的脉冲信号A ,其频率与被测信号的频率f X 相同。
时基电路提供标准时间基准信号T ,其高电平持续时间t 1=1s ,当1s 信号来到时,闸门开通,被测脉冲信号通过闸门,计数器开始计数,直到1s 信号结束时闸门关闭,停止计数。
若在闸门时间内计数器计得的脉冲数为N ,则被测信号频率f X =NHz 。
逻辑控制电路的作用有两个:一是产生锁存脉冲L ,使显示器上的数字稳定;二是产生清“0”脉冲R ,使计数器每次测量从零开始计数。
各信号之间的时序关系如图6(b )所示。
2、数字频率计的主要技术指标①频率准确度:一般用相对误差来表示,即)f f T f 1(f f cc x x x ∆+±=∆ 式中,N1N N T f 1x ±=∆=为量化误差(即±1个字误差),显然,当闸门时间T 选定后,f x 越高,量化误差就越小;TTf f c c ∆=∆为闸门时间相对误差,主要由时基电路标准频率的准确度决定,xc c T f 1f f 〈〈∆。
xv 数字频率计结构框图和时序图②频率测量范围:在输入电压符合规定要求值时,能够正常进行测量的频率区间称为频率测量范围。
频率测量范围主要由放大整形电路的频率响应决定。
③数字显示位数:频率计的数字显示位数决定了频率计的分辨率。
位数越多,分辨率越高。
④测量时间:频率计完成一次测量所需要的时间,包括准备、计数、锁存和复位时间。
3、设计内容及要求⑴技术要求测量频率范围:1000Hz~10000Hz;被测信号:方波或正弦波峰峰值为3V~5V(与TTL 兼容);显示方式:4位十进制数显示。
⑵设计步骤及要求①拟定数字频率计的组成框图,设计各单元电路,并用Multisim仿真;②在通用电路板上安装、调试电路,并测试技术指标;③拟写设计报告。
内容包括:整机框图及工作原理、各单元电路设计说明及实验测试数据与波形、总电路图和设计心得与体会。
⑶选做内容①用计数法测量周期;②扩展测频范围10KHz~100KHz。
4、给定的主要器件:74LS00(2片),74LS90(4片),74LS273(2片),74LS123(1片),74LS48(4片),数码管BS202(4只),555(1片)。
5、仪器和设备:稳压电源(或数字逻辑学习机),双宗示波器,数字万用表、EM1643函数信号发生器、数字通用板、拨线钳和电烙铁等。
6、设计报告要求(1)写出各单元电路的工作原理、设计过程及器件选择;(2)画出完整的电路原理图,并标明各元器件的参数值;(3)绘出电路中的时序波形,整理实验数据,并加以说明;(4)写出设计过程中出现的故障现象及其解决办法;(5)设计心得、体会及建议。
7、参考文献:1、《电子技术基础课程设计指南》清华大学出版社、焦宝文主编;2、《电子线路设计大全》华中科技大学出版社、陈碗儿主编3、《数字电子技术基础》清华大学出版社、阎石主编4、《TTL集成电路大全》电子工业出版社8、数字频率计设计提示⑴放大整形电路当被测信号为正弦波信号且幅值小于标准TTL 电平时,在测频前需加放大整形电路。
放大电路可采用典型的晶体管放大电路,其放大倍数应视被测信号幅之而定。
整形电路可由门电路或555电路构成的施密特触发器完成。
⑵时基电路时基电路的作用是产生一个标准时间信号(如高电平持续时间为1S )。
当标准时间的精度要求高时,应采用石英晶体振荡器经分频获得。
本设计对精度没作要求,故可采用555定时器构成的多谐振荡器(如图4所示)来实现。
若振荡器的频率f c =1/(t 1+t 2)=0.8Hz,则振荡器的输出波形如图6(b )中T 所示,其中t 1=1s, t 2=0.25s 。
由公式t 1=0.7(R 1+R 2)C 和t 2=0.7R 2C ,可计算出电阻R 1、R 2及电容C 的值。
若取电容C=10μF ,则R 2= t 2/0.7C=35.7K Ω 取标称值36K ΩR 1= (t 1/0.7C )-R 2=107K Ω 取R 1=47K Ω,RP=100K Ω ⑶逻辑控制电路根据图6(b)所示波形,在时基信号T 结束时产生的负跳变用来产生锁存信号L ,而锁存信号L 的负跳变又产生清“0”信号R 。
脉冲信号L 和R 可由两个单稳态触发器产生,其电路如图7所示。
图中74LS123是一个可重触发双单稳态触发器,每个触发器的功能如表2所示。