数字频率计

摘要 在数字电路中，数字频率计属于时序电路，它主要由具有记忆功能的触发器构 成。在计算机及各种数字仪 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 中，都得到了广泛的应用。在 CMOS 电路系列产品中， 数字频率计是用量最大、品种很多的产品，是计算机、通讯设备、音频视频等科研生 产领域不可缺少的测量仪器，并且与许多电参量的测量 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 、测量结果都有十分密切 的关系，因此，频率的测量就显得更为重要。 本课题主要选择以集成芯片作为核心器件，设计了一个简易数字频率计，以触发 器和计数器为核心，由信号输入、隔直，触发、计数、数据处理和数据显示等功能模 块组成。放大整型电路：对被测信号进行预处理；闸门电路：由 NE556 构成一个秒信 号，攫取单位时间内进入计数器的脉冲个数；时基信号：产生一个秒信号；计数器译 码电路：计数译码集成在一块芯片上，计单位时间内脉冲个数，把十进制计数器计数 结果译成 BCD 码；显示：把 BCD 码译码在数码管显示出来。设计中采用了模块化设计 方法，采用适当的放大和整形，提高了测量频率的范围。 关键词：频率，集成电路，译码电路，计数电路，双稳态触发器 I Digital frequency meter design Student: Ke Xiao-yun Teacher: Wang Yong-jie Abstract: In the digital circuit, the digital cymometer is the circuit of time sequence, it is mainly formed by trigger with memory function. In the computer and various digital instruments, it is widely used . Among CMOS circuit serial products, cymometer consumption most heavy, variety a lot of product. The digital cymometer is a measuring instrument in scientific research such as computer , communication apparatus , audio and video with indispensable production field, and the measurement scheme with a lot of electric parameters , result of measuring all have a very close relation, so, the measurement of frequency seems even more important. This subject has mainly explained that chooses integrated circuit as the key device, has designed a simple and easy digital cymometer, regard trigger and counter as core , input , separate by signal frank , touch off , count circuit , data processing , data reveal module of function make up. Enlarge the circuit of integrated type: To be carried on the preconditioning by the signal of examining; The circuit of the gate : Formed a second signal by NE556, seize the pulse number of entering the counter in unit time; The base signal of hour: Produce the signal for one second; The decipher circuit of the counter : Count deciphers and integrate on the chip together, count the pulse number in unit time, count the result of the decimal counter to translate into BCD yard; Reveal : In charge of revealing BCD one yard of deciphers in the number . Design adopt module design method, adopt appropriate enlarge and whole, have improved frequency of designing. Keywords: frequency，Integrated circuit，Translate the coding electric circuit，Count the electric circuit，Dual Schmitt Trigger. II 目 次 摘要....................................................................I ABSTRACT:..............................................................II 1 绪论.................................................................1 1.1 数字频率计的发展现状及研究概况 ................................... 1 1.2 本课题研究背景及主要研究意义 ..................................... 1 1.3 本课题主要研究内容 ............................................... 2 1.4 本章小结： ....................................................... 2 2 数字频率计的设计.....................................................3 2.1 主要技术要求： ................................................... 3 2.2 方案论证 ......................................................... 3 2.3 电路设计 ......................................................... 4 2.3.1 电路工作原理简述 ............................................. 4 2.3.2 部分芯片功能介绍 ............................................. 6 2.3.2.1 CD4026 简介 ............................................... 6 2.3.2.2 NE556 简介 ................................................ 1 2.3.2.3 CD4007 简介 ............................................... 2 2.3.2.4 MC4583B 简介.............................................. 3 2.3.2.5 七段 LED 显示器件 ......................................... 4 2.3.3 单元电路结构设计 ............................................. 5 2.3.3.1 电源电路设计 ............................................. 5 2.3.3.2 时基信号产生电路的设计 ................................... 6 2.3.3.3 信号处理电路设计 ......................................... 7 2.3.3.4 显示电路的设计 ........................................... 9 2.3.3.5 脉冲整宽电路的设计 ....................................... 9 2.4 本章小结： ...................................................... 10 3 电路调试............................................................12 3.1 单元电路调试 .................................................... 12 3.2 系统连调 ........................................................ 12 4 结论................................................................14 致谢...................................................................15 参考文献...............................................................16 附录：.................................................................17 II 1 绪论 1.1 数字频率计的发展现状及研究概况 随着电子技术的飞速发展，各类分立电子元件及其所构成的相关功能单元，已逐 步被功能更强大、性能更稳定、使用更方便的集成芯片所取代。由集成芯片和一些外 围电路构成的各种自动控制、自动测量、自动显示电路遍及各种电子产品和设备。数 字系统和数字设备已广泛应用于各个领域，更新换代速度可谓日新月异。 在电子系统非常广泛的应用领域内，到处可见到处理离散信息的数字电路。供消 费用的微波炉和电视、先进的工业控制系统、空间通讯系统、交通控制雷达系统、医 院急救系统等在设计过程中无一不用到数字技术。数字电路制造工业的进步，使得系 统设计人员能在更小的空间内实现更多的功能，从而提高系统可靠性和速度。 数字频率计是现代通信测量设备系统中不可缺少的测量仪器，不但要求电路产生 频率准确的和稳定度高的信号，而且能方便的改变频率。 数字频率计主要实现方法有直接式、锁相式、直接数字式和混合式四种。 直接式的优点是速度快、相位噪声低，但结构复杂、杂散多，一般只应用在地面 雷达中。 锁相式的优点是相位同步的自动控制，制作频率高，功耗低，容易实现系列化、 小型化、模块化和工程化。 直接数字式的优点是电路稳定、精度高、容易实现系列化、小型化、模块化和工 程化。 随着单片锁相式数字频率计的发展，锁相式和数字式容易实现系列化、小型化、 模块化和工程化，性能也越来越好，已逐步成为两种最为典型，用处最为广泛的数字 频率计。 1.2 本课题研究背景及主要研究意义 数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器， 并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此，频率的测量就 显得更为重要。在数字电路中，频率计属于时序电路，它主要由具有记忆功能的触发 器构成。在计算机及各种数字仪表中，都得到了广泛的应用。在 CMOS 电路系列产品 中，频率计是用量最大、品种很多的产品。 本课题采用的是直接数字式的频率计，设计原理简单，是全硬件电路实现，电路 稳定、精度高，大大的缩短了生产周期。 1 1.3 本课题主要研究内容 本课题采用数字电路来制作一个 1HZ—1MHZ 的数字频率计，并将所需得到的频率 通过数码管显示出来。 数字频率计主要由四部分组成：时基电路、闸门电路、逻辑 控制电路以及可控制的计数、译码、显示电路。原理框图如图 1-1： 放大整形 闸门通道 计数/译码驱动 LED 数码管 时基信号 输 入 信 号 图 1-1 原理框图 放大整型电路：对被测信号进行预处理； 闸门电路：由 556 构成一个秒信号，攫取单位时间内进入计数器的脉冲个数； 时基信号：产生一个秒信号； 计数/译吗电路：计数/译码集成在一块芯片上，计单位时间内脉冲个数， 把十进制计数器计数结果译成 BCD 码； 显示：把 BCD 码译码在数码管显示出来。 1.4 本章小结： 本章主要简述了数字频率计的发展、研究背景和本课题研究的主要内容。 2 2 数字频率计的设计 本课题研究的是数字频率计的设计，用集成芯片对它进行设计，主要的部件有双 稳态触发器MC4583B、计数/译码芯片CD4026 ，双级型时基器NE556、双互补对称反相 器CD4007 、集成稳压器7805、六位数码管和一些电容、电阻等组成。 2.1 主要技术要求： （1）频率测量范围：1Hz～10kHz，10kHz～100kHz，100kHz～1MHz； （2）频率准确度：Δƒx/ƒx≤±2×10-3； （3）被测信号幅度：Vxm＝（0.2～5）V； 在误差允许范围内测量出信号的频率。 2.2 方案论证 （1） 方案一 软硬件相结合的实现法，主要的部件有 AT89C51 单片机芯片、74HC164 驱动数码 显示寄存器芯片、74LS48 位选芯片，放大电路，计数电路，LED 数码管和一些电容、 电阻等组成，原理框图如图 1-2： 图 1-2 原理框图 该方案可以测量多个通带的信号，通过同步门和功能切换部分电路对电路进行分 时复用。用两个计数器实现时间计数和事件计数分开。在有必要的显示其他通道的测 量结果的时候另一个通道的数据会被存在单片机里。并可以通过键盘进行相应的设 置。 （2） 方案二 3 纯硬件实现法，主要的部件有双稳态触发器MC4583B 、计数/译码芯片CD4026 ， 双级型双时基器NE556、双互补对称反相器CD4007 、集成稳压器7805、六位数码管和 一些电容、电阻等组成，原理框图如图 1-3： 放大整形 闸门通道 计数/译码驱动 LED 数码管 时基信号 输 入 信 号 fs 图 1-3 原理框图 该方案如图 1-3，通过对输入信号隔直、放大、整形处理后输出适合计数器输入 信号的要求，即满足 TTL 电平输入要求。通闸门信号产生电路输出信号来控制计数器 的开始、停止、清零。最后通过六位共阴极数码管对计数器所计得的脉冲个数显示出 来。 （3）方案比较： 总之，方案一功能可以做到比较强大，软特性较好。原理简单，但是具体电路在 实现时比较繁琐，而且实现的高精度测量则对软件的编写要求比较高。还有就是要用 单片机来实现对 1MHz的测量很难。因为通常情况下单片机的时钟频率为 12MHz以下， 则机器周期至少为 1us，如果对 1MHz（T=1us）的信号进行测量，必须在输入单片机 之前要加分频电路。这样增加了电路的复杂性，同时还降性价比。而方案二最大的特 点就是全硬件电路实现，则电路稳定、精度高、没有烦琐的软件调试过程，大大的缩 短了生产周期。本设计要求的频率准确度是Δƒx/ƒx≤±2×10-3，用纯硬件能够很好的 满足设计的要求。所以本设计采用第二种方案。 2.3 电路设计 2.3.1 电路工作原理简述 该数字频率计的电路图如图 2-1，上电时，由于根据设计要求，输入信号的幅度是 0.2V~5V，而计数器的输入信号的条件是TTL电平，所以在输入计数器之前必须对输入 信号进行幅度调整，待测信号fs经过隔直电容C1后进入下一级放大电路，在经过放大 三极管Q1后使输入信号达到CMOS电路可以检测出高电平的幅度。设计中Q1工进行 4 5 如图 2-1 数字频率计的整机图 幅度调整，待测信号fs经过隔直电容C1后进入下一级放大电路，在经过放大三极管Q1 后使输入信号达到CMOS电路可以检测出高电平的幅度。设计中Q1工作在饱和状态，相 1 2 3 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 5 1 6 4026 CL C LI N D EI O UT V SS R ES V DD a b c d e f g U2 7 1 0 1 24007a vss JJ K U9 12 5 6 7 1 4 556A DHTHVDD VDD O UTT R V SS U8 8 9 1 2 1 3 556B TR O UTO UT T H D H U8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 aa b c d e f g c c c c d p DS2 C11uF C2 1uF C4 100nF C7 10nF C8 1nF C101nF C3 47uF C52.2uF C610uF C9 1uF Q R18.2M R2100K R3470K R510K R610K R710K R83.3M R9100K TR 50K INput GND 1 2 3 7805 U12 9V GND +9V 0V +5V 1 3 54007B E A H 14 V DD U9 +9V 4 5 6 7 8 9 1 5 1 6 4583 A ou t VSS Ain A ne g A po s A co m V DD B in U1 1 2 3 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 5 1 6 4026 CL C LI N D EI O UT V SS R ES V DD a b c d e f g U3 1 2 3 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 5 1 6 4026 CL C LI N D EI O UT V SS R ES V DD a b c d e f g U4 1 2 3 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 5 1 6 4026 CL C LI N D EI O UT V SS R ES V DD a b c d e f g U5 1 2 3 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 5 1 6 4026 CL C LI N D EI O UT V SS R ES V DD a b c d e f g U6 1 2 3 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 5 1 6 4026 CL C LI N D EI O UT V SS R ES V DD a b c d e f g U7 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 aa b c d e f g c c c c d p DS3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 aa b c d e f g c c c c d p DS4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 aa b c d e f g c c c c d p DS5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 aa b c d e f g c c c c d p DS6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 aa b c d e f g c c c c d p DS1 +5V +9V +5V 当于一个开关，只要信号的高电平输入则Q1导通，集电极极被钳位为低电平（约 0.3V）， 当输入为 0V时，Q1截止，集电极被拉为VCC电压（约 4.8V）。下一极为冲息电路，由 MC4583B构成，冲息电路的作用是为了提高精度，特别是输入信号的频率比较低的时 候精度可以大大的得到提高，如果没有经过冲息电路将出现如图 2-2 中图 1 的情况， 既闸门信号同时跨在两个高电平信号之间时，将造成计数多一的情况，如果加了冲息 电路后，使得待测信号的高电平的脉宽被整窄了，这样出现闸门信号同时跨在两个高 电平信号之间的机率大大减少，从而精度得到提高。时基信号产生电路被测信号fs由 整形电路进入，整形后形成方波，送入闸门，待测脉冲送到闸门后再送入计数器，连 接到七段数码管上进行显示。 图 2-2 脉宽整窄图 2.3.2 部分芯片功能介绍 2.3.2.1 CD4026 简介 CD4026 是计数/译码驱动芯片，由 CMOS 构成，内部有一个十进制计数器和七段 译码器组成，其引脚说明如表一： 表一：CD4026 引脚说明 引脚 名称 1 时钟 10, 12, 13, 9,11, 6, 7 七段译码显示输出 2 闸门信号 15 复位端 3 显示控制端 5 溢出端 4 显示输出控制端 8 地 16 电源 主要特性： 6 一般工作条件： 电源电压范围Vdd：3V~20V 输入电压范围：0V~Vdd 工作温度：-55°C~125°C 极限值： 电源电压Vdd：-0.5V~22V 输入电压：-0.5V~ Vdd+0.5V 输入电流：10mA 2.3.2.2 NE556 简介 NE556 是双级型双时基器，它并不是一种通用型的集成芯片，在它内部集成了两 片 NE555，它可以组成上百种实用的电路，可谓变化无穷，故深受人们的欢迎。 NE 556 时基电路具有以下几个特点：556 时基电路，是一种将模拟电路和数字电 路巧妙结合在一起的电路；556 时基电路可以采用 4.5～15V 的单独电源，也可以和其 它的运算放大器和 TTL 电路共用电源；一个单独的 556 时基电路，可以提供近 15 分 钟的较准确的定时时间；556 时基电路具有一定的输出功率，最大输出电流达 200mA， 可直接驱动继电器、小电动机、指示灯及喇叭等负载。 因此，556 时基电路可用作：脉冲发生器、方波发生器、单稳态多谐振荡器、双 稳态多谐振荡器、自由振荡器、内振荡器、定时电路、延时电路、脉冲调制电路、仪 器仪表的各种控制电路及民用电子产品、电子琴、电子玩具等。 在该课题中 NE556 主要是用于产生一个秒闸值信号。提供给 CD4026 计数器启动 信号。它是一个双级型双时基电路，由一个高精度的振荡器产生时间信号，时间信号 由外围的电阻和电容控制。 主要特性： 电源电压VCC：4.5V~16V 电流ICC：当VCC=5V时ICC=10mA， 当VCC=15V时ICC=24 mA 其引脚图如图 2-3： 图 2-3 NE556 引脚图 1 2.3.2.3 CD4007 简介 CD4007 是双互补对称反相器，由 3个 n沟道和 3个 p沟道增强型 MOS 晶体管构成， 通过改变晶体管各单元的连接，可广泛用作反相器，波形整形电路，与非（或非）门， 线性放大器，时钟门，传输门和高扇出缓冲器等电路。 CMOS倒相器如下图所示，PMOS作负载管，开启电压为－Vth。NMOS作输入管，开启电 压为Vth。两个栅极G并联作输入端，两个漏极D串连作输出端。两个衬底都和源极S接 在一起，PMOS管源极接电源VDD，NMOS管源极接地。电源电压大于两管开启电压绝对值之 和，VDD>|VthP|+VthN，输入是 0,输出是 1,实现倒相关系，PMOS管，启为负，0 导 1 截止。 NMOS管，启为正，0 止 1 导通。它有以下几个特点：a、低功耗b、抗干扰能力较强c、 电源利用率高d、输入阻抗高，带负载能力强。其引脚图如图 2-4： 图2-4 CD4007引脚图 表二：CD4007引脚说明 A 互补对栅极 G 互补对P管源极 B 互补对P管漏极 H 互补对N管源极 C 互补对N管漏极 I 反相器输入端 D 互补对栅极 J 反相器P管源极 E 互补对P管漏极 K 反相器N管源极 F 互补对N管漏极 Y 反相器输出端 主要特性： 一般工作条件： 电源电压范围Vdd：3V~15V 输入电压范围：2V ~ Vdd 极限值： 电源电压：-0.5V~18V 输入电压：-0.5V~ Vdd+0.5V 2 输入电流：10mA 2.3.2.4 MC4583B 简介 MC4583B 是双施密特触发器，施密特触发器，与其说是“触发器”，不如说是具 有滞后特性的数字传输门。其特点有二： （1） 输入电平的阈值电压由低到高为Vth+，由高到低为Vth- ，且Vth+>Vth- ，输出的 变化滞后于输入，形成回环。我们将 称Vth+为正向阈值电压， 称Vth-为负向阈值电压， 二者的差值称为回差。 （2）与前面所举的双稳态触发器和单稳态触发器不同，施密特触发器属于“电 平触发”型电路，不依赖于边沿陡峭的脉冲。 图 2-5 是施密特发器的电压传输特性，图 a 是反相传输特性，图 b 是同相传输特 性。设输入信号为三角波之特性对应的输出波形。 图 2-5 施密特触发器的回环特性 MC4583B 是一个由 n 沟道和 3 个 p 沟道增强型 MOS 晶体管构成。 主要特性： 一般工作条件： 电源电压范围Vdd：3V~18V 在所有的输入脚都有二极管保护 能够驱动两个底功率TTL负载在给定的温度范围内 极限值： 电源电压：-0.5V~18V 输入电压：-0.5V~ Vdd+0.5V 输入电流：　10mA 功耗：500 mW 3 表三：CD4583真值表：Z表示高阻抗输出 Input Output A B Aout Bout 0 0 0 0 z 0 z 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 z 1 z 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 z 0 z 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 z 1 z 0 1 1 1 1 0 1 0 0 图2-6 MC4583B引脚图 2.3.2.5 七段 LED 显示器件 通过发光二极管芯片的适当连接构成 8 字形，在使用时使某些笔段上发光二极管 发光即可显示 0～9 数字。 LED 七段码显示器，又称 LED 数码管，它有共阴和共阳两种连接方式如图 2-7 所 示： 共阴：以阴极为公共极，接低电平，当阳极笔上加上高电平时该笔段发光； 共阳：以阳极为公共极，接高电平，当阴极笔上加上底电平时该笔段发光； 共阴 LED 数码管的驱动电路应是高电平输出，共阳 LED 数码管的驱动电路应是底 电平输出。 数码管使用共阳连接，要显示的位送入高电平，其要求显示的段为低电平，即可 4 实现显示。 图2-7 共阴和共阳两种连接方式 2.3.3 单元电路结构设计 2.3.3.1 电源电路设计 集成稳压器具有体积小、性能稳定、价格便宜等优点，特别是集成三端稳压器， 只有输入端、输出端和公共端三个引脚，因此使用方便，目前已基本上取代了分立元 件的稳压电路。三端稳压器的选择依据是输出电压、负载电流、电压调整率、输出电 阻等性能指标。国产三端固定输出集成稳压器的通用产品有CW7800系列（正电源）和 CW7900系列（负电源）。 根据上面讲述集成三端稳压器的优点，本课题电源部分设计采用三端固定输出集 成稳压电源，对于78系列的集成稳压器，为了使它正常工作，输入电压比输出电压至 少要大2.5V到3V，由于4026采用9V供电形式，为简化电路固采用7805稳压5V，给后续 电路提供电源。输入端电容C3用以抵消输入端较长接线的电感效应，以防止自激振荡， 还可以抑制电源的高频脉冲干扰，一般取47uF。输出端电容C4、C5用以改善负载的瞬 态响应，消除电路高频噪声，同时也具有消振作用，一般取C4为100nF、C5为2.2uF,如 果在7805的输入输出端加入二极管V，用来防止在输入端短路时输出电容C5所存储电荷 通过稳压器放电而损坏器件。电路图如图2-8： 5 C4 100nF C3 47uF C5 2.2uF 1 2 3 7805 9V GND +9V 0V +5V 图2-8 电源电路设计 2.3.3.2 时基信号产生电路的设计 如图 2-9 本单元电路由双定时器NE556 及外围定时电阻电路构成。NE556 它是一 个双级型双时基电路，由一个高精度的振荡器产生时间信号，时间信号由外围的电阻 和电容控制。通过定时器产生一个时基信号来控制闸门的开启和关闭。将单位时间的 脉冲截取出来。供CD4026 计数器进行计数，实现周期到频率的转换。定时时间的计算 公式为： 其中R4＝R3+TR要获得T=2S的信号，取C2=1uF ，则R4=500KΩ为了调 试校准需要串入可调变阻器TR，通过它来调节定时时间，所以取R3=470KΩ，TR=50K Ω。 C2 1uF R3 470K R5 10K R6 10K TR 50K 7 +5V OUT 1 2 5 556A DH TH VDDVDD O UT T R V SS U8 14 6 图2-9 时基信号产生电路 6 2.3.3.3 信号处理电路设计 在该设计中，输入信号的幅度为 0.2V~5V，幅度小于 3.6V 的信号让 COMS 电路无 法识别出高低电平，所以要对其进行相应的信号处理。本电路利用三极管的开关特性 来实现。晶体管交替工作于截止区与饱和区，作为开关元件使用。 传输特性是指电路的输出电压与输入电压的函数关系，传输特性曲线大体上分为 三个区域：截止区、放大区和饱和区。 由三极管的输入特性可知，当三极管输入信号νI为低电平时UBE＜Uon三极管工作在 截止状态；而三极管输入信号νI为高电平时UBE＞Uon三极管工作在深度饱和状态；则三 极管的C—E间就相当于一个受νI控制的开关。三极管截止是相当于开关断开，在开关 电路的输出端给出高电平；三极管饱和导通时相当于开关接通，在开关电路的输出端 给出低电平。当输入电压νI=0 时，有VBE=0，IB=0，三极管截止，输出高电平νO=V 。 如图 2-10 是三极管开关电路，当输入电压νI继续升高，使RC上的压降接近电源 电压VCC时，三极管的压降接近为零，三极管深度饱和状态，开关电路处于导通状态， 输出为低电平νO=νOL=0。 图2-10 三极管开关电路 由于被测信号的可能存在直流成份和电压幅度大小不一的情况。所以对信号进行 测量计数前应该进行相应的处理。信号从输入通道进入电容C1，C1=1uF信号中的直流 部分都不能通过，起到隔直作用。这样只有交变信号可以进入电路进行后续处理。而 Q1用到三极管的开关特性。当有信号进入时Q1导通，集电极电压被拉到地。当Q1不导通 的时候集电极电压大概5V左右。在本课题中，由MC4583B构成的冲息电路，作用是为 了提高精度，特别是输入信号的频率比较低的时候精度可以大大的得到提高，如果没 7 C1 1uF Q R1 8.2M R2 100K INput GND 4 515 16 6 7 4583 A ou t VSS Ain A ne g A po s A co m V DDB in U1 9 8 +5V +9V 1HZ--1MHZ b c 图2-11 信号处理电路 有经过冲息电路将出现如图2-12中图1的情况，既闸门信号同时跨在两个高电平信号 之间时，将造成计数多一的情况，如果加了冲息电路后，如图2-12中图2使得待测信 号的高电平的脉宽被整窄了，这样出现闸门信号同时跨在两个高电平信号之间的机率 大大减少，从而精度得到提高。 图2-12 脉宽整窄图 8 2.3.3.4 显示电路的设计 被放大整形后信号进入CD4026，由CMOS管构成的十进制计时器对进来的脉冲信号 进行计数，当计满十个脉冲后，溢出信号让5脚输出一个脉冲进行进位处理。在计数 器计满之后，显示控制端会获得一个控制信号，使各显示器从缓存区获得前一秒的计 数值，并通过译码器进行译码显示，如图2-13： 1 2 3 5 6 7 8 910 1112 13 15 16 4026 CL C LI N D EI O UT V SS R ES V DD a b c d e f g U2 12 3 4 5 67 8 9 10 aa b c d e f g cc cc dp DS2 1 2 3 5 6 7 8 910 1112 13 15 16 4026 CL C LI N D EI O UT V SS R ES V DD a b c d e f g U3 12 3 4 5 67 8 9 10 aa b c d e f g cc cc dp DS1 +9V IN CO 显示控制端 复位端 闸门信号 图2-13 显示电路 2.3.3.5 脉冲整宽电路的设计 为了把计数器内数值清掉，就需要有一个清零信号，而且必须从原有的秒信号中 取出一个窄脉宽信号用做计数器清零信号，这时必须在556的9脚输出的秒信号加入脉 冲整宽电路，如图2-15。其工作原理如图2-14：当输入U1=VDD时，UA=VDD，电容C10上的 电压为0V，输出UO为低电平UOL。这时电路处于稳定状态。当输入U1由VDD负跃到低电平0 时，由于在跃变瞬间电容两端的电压不能突变，UA产生同样的负跃变，使UA 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 写文档，设计出硬件电路，在设计过 程中翻阅了大量资料，通过对所得的各种资料的综合分析，提炼出自己需要的信息， 从而提高自己的分析能力；通过对主要技术指标的分析，认真体会了设计时的各项技 术政策；通过对调试时出现的各种问题的分析与解决，锻炼了独立分析，进行工程设 计的能力；通过对电路设计中的某些问题的较为深入的探索，培养了自己的科研工作 能；通过设计论文的书写，进一步锻炼了绘图技巧，文字表达能力和对工作的认真态 度。当然，在设计中遇到了一些实际困难，通过本人及同组同学多次查找参考资料， 尤其是通过指导老师的悉心讲解，终于豁然开朗；通过这次设计不仅巩固了本专业的 知识，加深了对模电、数电设计知识的理解，为本人在校期间所学专业知识做了一个 系统的把握。在学习到知识的同时也让我们认识到合作、互助的重要性。使我们认识 到掌握好本专业相关的知识对今后的发展很重要，学习了一些更新，更适应需要的能 力，使书本知识能够运用到实际操作中，也体会到了社会实践也是非常重要的，既要 好好掌握课本知识，也要能灵活的把知识真正运用到实践中也是很重要的，这样更能 适应将来社会对我们的需要，而与人合作，调节关系融洽并合力完成任务也是当今社 会的需要。 数字频率计是一种基本的测量仪器，在现代生活中越来越常见，使用越来越多， 它被广泛应用与航天、电子、测控等领域。本设计是采用集成芯片对它进行设计，主 要的部件有双稳态触发器MC4583B、计数/译码芯片CD4026 ，双级型时基器NE556、双 互补对称反相器CD4007 、集成稳压器7805、六位数码管和一些电容、电阻等组成。 测量频率的误差在 0.2%～2%内。 由于本人水平有限，该数字频率计并不完善，比如说在 1KHZ 以下，频率测量的 精度不能满足要求，幅度小于 0.4V 测量可能没有办法实现。在实际的产品中这些都 需要考虑。在下一步工作中将进一步改进。 14 致谢 经过几个月的努力，本课题终于顺利完成。首先感谢我的指导老师王永杰，她有 始至终地给予我们热诚的指导，提出了许多宝贵的建议，并在她的指导下解决了很多 的困难。最后还要感谢我身边的同学，感谢他（她）们在我最困难得时候给予我的支 持与帮助。正是因为有了这么多人的支持帮助，本课题才能顺利完成。在此衷心的感 谢你们！ 15 参考文献 [1]安森美半导体.安森美特性模拟集成电路器件数据. 网址：http：//www.eehome.net.cn [2]吉雷.Protel99 电子电路设计[M].电子科技大学出版社出版社，2000.10 [3]胡宴如.模拟电子技术[M].高等教育出版社，2000 [4]杨志忠.数字电子技术[M].高等教育出版社，2000 [5]张永瑞.电子测量技术基础[M]. 西安电子科技大学出版社，2002 [6]罗胜钦.数字集成系统芯片[M]. 北京希望电子出版社，2002 [7]芯片资料.网址：http：//www. alldatasheet.com.cn [8]徐建仁.数字集成电路应用与实验.国防科技大学出版社，2002 [9]郝鸿安.常用数字集成电路应用手册.中国计量出版社，2001 [10]徐建仁.数字集成电路应用与实验.国防科技大学出版社，2002 16 17 附录： 数字频率计的整机图 www.eehome.net.cn 1 2 3 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 5 1 6 4026 CL C LI N D EI OUT V SS R ES V DD a b c d e f g U2 7 1 0 1 24007a vss JJ K U9 12 5 6 7 1 4 556A DHTHVDD VDD OUT T R VSS U8 8 9 1 2 1 3 556B TR OUTOUT T H D H U8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 aa b c d e f g c c c c d p DS2 C11uF C2 1uF C4 100nF C7 10nF C8 1nF C101nF C3 47uF C52.2uF C610uF C9 1uF Q R18.2M R2100K R3470K R510K R610K R710K R83.3M R9100K TR 50K INput GND 1 2 3 7805 U12 9V GND +9V 0V +5V 1 3 54007B E A H 14 VDD U9 +9V 4 5 6 7 8 9 1 5 1 6 4583 Aou t VSS Ain Ane g Apo s Aco m VDD B in U1 1 2 3 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 5 1 6 4026 CL C LI N D EI OUT V SS R ES V DD a b c d e f g U3 1 2 3 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 5 1 6 4026 CL C LI N D EI OUT V SS R ES V DD a b c d e f g U4 1 2 3 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 5 1 6 4026 CL C LI N D EI OUT V SS R ES V DD a b c d e f g U5 1 2 3 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 5 1 6 4026 CL C LI N D EI OUT V SS R ES V DD a b c d e f g U6 1 2 3 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 5 1 6