《数字电子技术基础》课程设计报告
题目简易数字频率计
姓名金文标蒋小华张亮
朱伟伟徐晓明戚杨
专业班级08电子信息工程(2)班
指导教师秦忠基
日期2010-6-18
目录
一、设计任务与要求…………………………………………………
二、元器件简介……………………………………………………
三、设计原理及分析…………………………………………………
四、设计中的问题及改进…………………………………………
五、总结……………………………………………………………
六、参考文献
简易数字频率计电路的设计
一、设计任务与要求
1.设计简易数字频率计完成正弦波、矩形波以及任意脉冲信号频率的测量。测频范
围为1—999999Hz，分两个频段：1～999Hz,1KHz～999KHz。
2.用石英晶体设计一个多谢振荡器构成高精度的时基电路。
3.用LED数码管，显示十进制的测量结果，其结果为待测信号的频率。
二、元器件介绍
1.十进制计数器74LS160，引脚图如下：
74LS160的功能如下：
输入输出
CP LD CLR EP ET Q
××0××全“L”
↑01××预置数据
↑1111计数
×110×保持
×11×0保持
2.74LS112
引脚图如下：
功能表如下：
INPUTS OUTPUTS /PRE/CLR CLK J K Q/Q ------------------------------------------------
L H X X X H L
H L X X X L H
L L X X X H H
H H↓L L Q0/Q0
H H↓H L H L
H H↓L H L H
H H↓H H TOGGLE
H H?H X X Q0/Q0
3．与门7408
引脚图如下：
功能表如下：
4.定时器555
555定时器是一种多用途的数字和模拟混合集成电路，利用它能极方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谢振荡器。由于使用方便灵活、方便，所以555定时器在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到了应用。
引脚图如下：
内部结构图如下：
555功能表：
5．数码管
将计数器的输出端接到数码管上，通过数码管显示当前计数器上所计的数字，将计数器上输出的最低端接到数码管的最左端，这样数码管就能正常工作。由于DCD_HEX_DIG_RED是十六进制数码管，所以用十进制计数器的数据由它显示一般不会出错，可以精确表示计数器当前的数据。
三．设计原理及分析1.系统框图
2.总电路图如下：
3.单元电路图：
（1）、时谐信号电路图
由555构建多谢振荡器，产生时钟信号，其时钟信号为周期性的矩形波，然后接到施密特触发器进行整形，调节滑动电阻器，电容以及电阻，是时钟信号的脉宽近似1ms左右，然后让它与待测信号进行比较，看在时钟信号的脉宽中待测信号的个数，让后通过计数器，数码管显示出来，我们通过变换就知道待测信号的频率。
该多谐振荡起的输出信号波形为：
（2）、待测信号进行处理的电路图
这里待测信号可以不通过信号发生器，由555构成的多谢振荡器产生的信号，通过施密特触发器进行整形，形成固定的矩形待测信号，再将它与待测信号通过一个与门进行比较，看在时谐信号单位脉冲中待测信号出现的次数，通过计时器，由数码管显示出来，从而我们就知道了待测信号的频率。
该待测信号处理后的波形：
（3）、由计数器构成的分频电路图：
我们知道计数器可以当分频器使用，通过时谐信号产生的信号通过这里的计数器，分频产生不同频率的信号。在时间脉宽在1s左右是我们可以测量待测信号的频率范围在1HZ到1000HZ左右；在时间脉冲在1ms左右我们可以测量信号的频率范围在1KHZ到1MHZ之间，使用分频器是为了产生脉冲宽度近似为1s左右的信号。
（4）控制电路的电路图：
这部分的控制电路由74LS112组成，74LS112是双JK触发器，它的作用是当下降沿到来的时候，是时谐信号清零，从而测量出在单过脉宽中待测信号的个数，在通过计数器，由数码管显示出来。
控制电路产生的信号波形为：
（4）、输出电路设计电路图：
通过计数器计数，在通过数码管显示出来我们就可以知道待测信号的频率，由上面显示的数字经过一定的转换就可以得到精确的频率。从而通过该电路就可以测量待测信号的频率，从而制成了数字频率计。
四、设计中的问题及改进
（1）控制电路的改进
原电路图中没有控制电路，数码管显示出来的数字不稳定，一直在变化，最后在秦老师的指导下，我明白了如何用一个门电路，来实现控制。74LS112是JK触发器的集成块，，当J 为低电平，K为高电平，这样当下降沿到来就可以通过一个与门达到清零的目的。从而实现对对时谐信号的控制，进而使数码管显示稳定的结果。
下面是改进之前的电路图：
后来添加了一个74LS112控制电路就解决了问题。
添加电路图为：
（2）分频的问题
由于要使脉宽达到1ms和1s的脉宽，所以必须使用到分频器，在分频电路中要合理地选择输出端和电容。电阻的值从而达到要求的频率。从而完成对1HZ到1KHZ与1KHZ到1MHZ频率的测量。
分频电路为达到要求频率设计的如下：
（3）频率运算问题
最终的频率要根据数码管显示出来的数字和时谐信号的频率转化得出来，数码管显示出来的不一定时正确的，只有通过转化才能得到正确的频率。
五、总结
1.本次试验充分运用到所学的知识，如EDA（电子技术自动化）的仿真。在书本上逐个找到设计所需要的芯片，然后查阅资料熟悉它们的功能及每个引脚的作用。后来和同学交流学习通过了EDA仿真。在此过程中，要熟练EDA操作，了解每个芯片的引脚连接。尤其要注意的是，仿真过程中会遇到许多问题，要学会用是书本上的理论知识完成对电路图的检测。
2.经过本次设计，我们受益非浅，不仅使我们复习了数电的很多知识，而且锻炼了我们理论与实践相结合的能力、团队协作能力。这次课程设计不仅是对所学知识的复习巩固，更是对将凌乱知识系统化的能力提出了挑战。当问题出现的时候，要想办法解决，并且有的还不止一种解决方案。通过这种方式可以培养我们的创造性思维，将知识学活。在今后的学习过程中将更加努力，提高自己的创新能力和实践能力，以适应社会和时代发展要求。
六、参考文献
数字电子技术基础/阎石主编；清华大学电子学教研组编.第四版，北京高等教育出版社，1998.12（2009重印）
Multisim9在电子电工技术中的应用/董玉冰主编.北京清华大学出版社，2008.11
