[课程设计]数字频率计逻辑电路设计

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1、数字频率计逻辑电路设计一﹑简述在进行模拟﹑数字电路的设计﹑安装和调试过程中，经常要用到数字频率计。数字频率计实际上就是一个脉冲计数器，即在单位时间里（如1秒）所统计的脉冲个数，如图3.1计数时序波形图所示。频率数即为在1秒内通过与门的脉冲个数。图3.1(a)门控计数图3.1(b)门控序列通常频率计是由输入整形电路﹑时钟振荡器﹑分频器﹑量程选择开关﹑计数器﹑显示器等组成。如图3.2所示。图3.2方框图图3.2中，由于计数信号必须为方波信号，所以要用史密特触发器对输入波形进行整形，分频器输出的信号必须为1Hz，即

2、脉冲宽度为1秒，这个秒脉冲加到与门上，就能检测到待测信号在1秒内通过与门的个数。脉冲个数由计数器计数，结果由七段显示器显示。二﹑设计任务和要求设计一个八位的频率计数器逻辑控制线路，具体任务和要求如下：1.八位十进制数字显示。2.测显范围为1Hz~10MHz。3.量程分为四档，分别为*1000﹑*100﹑*10﹑*1。三﹑可选用器材1.NET系列数字电子技术实验系统2.直流稳压电源3.集成电路：频率计数器专用芯片ICM7216B，74LS93，74LS123，74LS390，7555及门电路4.晶振：8MHz，

3、10MHz5.数显：CL102，CL002，LC5011—116.电阻﹑电容等四﹑设计方案提示数字频率计可分为三部分进行考虑：1.计数﹑译码﹑显示这一部分是频率计数器不可少的。即外部整形后的脉冲。通过计数器在单位时间里进行计数﹑译码和显示。计数器选用十进制的中规模（TTL/CMOS）集成计数器均可，译码显示可采用共阴或共阳的配套器件。例如计数器选用74LS161，译码器为74LS248，数显器为LC5011—11。也可选用四合一计数﹑寄存﹑译码﹑显示CL102或专用大规模频率计数器ICM7216芯片等。中规模

4、组成的计数﹑译码显示和四合一的数显。我们在基本实验和前几个课题中都已使用过，使用时，可参阅有关章节。下面介绍一下专用八位通用频率计数器ICM7216的特点及性能。ICM7216是用COMS工艺制造的专用数字集成电路，专用于频率﹑周期﹑时间等测量。ICM7216为28管脚，其电源电压为5V。针对不同的使用条件和用途，ICM7216有四种类型产品，其中显示方式为共阴极LED显示器的为ICM7216B型和D型，而显示方式为共阳极LED显示器的为ICM7216A型和C型。图3.3为ICM7216B型的外管脚排列图。A

5、﹑C﹑D型的管脚排列定义略有区别，但功能一样，使用时参阅有关ICM7216产品手册即可。图3.3ICM7216B型的外管脚排列图在图3.3中，各管脚的功能为：a~f：为七断数码管的输出端，ICM7216B接共阴数码管。fA﹑fB：频率计数输入端。V+：电源正极，为单电源5V。GND：电源地端。HOLD：保持控制输入端，高电平有效。：复位输入端，低电平有效。dp：数码管小数点。OSC0，OSC1：晶振输入端，可以直接选用10MHz或1MHz晶振构成高稳定时钟振荡。EOI：它是EX-OSC-IN的缩写，即外时钟输

6、入端。若用外时钟，则不需要在OSC0﹑OSC1端接晶振。D1~D8：显示器段扫描输出位及控制用连线位。用于控制选择CONT，功能选择FUNC，量程选择RANGE，具体功能见表3.1。表3.1ICM7216B功能选择控制端连接位功能控制选择CONTD4D8D2D1D3D5当HOLD=0时消隐显示器显示器全亮(被测)选用1MHZ晶振选用外振荡器时钟选用外控dp工作器件测试分析用功能选择FUNCD1D8D2D5D4D3测频率Fa(F)测周期TA(T)测频率比fa/fB(FR)测时间A→B(TIME)计数A(V.C)

7、测振荡时钟频率(FOSC)量程选择RANGED1D2D3D40.01秒/1周0.1秒/10周1秒/100周10秒/1000周CONT：控制选择输入端。FUNC：功能选择输入端。RANGE：量程选择输入端。在应用过程中，各控制端（CONT﹑FUNC﹑RANGE）应串10kΩ电阻分别接到连接位（D1~D5或D8），以提高其抗干扰能力。它的具体应用见参考电路3.5所示。2.整形电路由于待测信号是各种各样的，有三角波﹑正弦波﹑方波等，所以要使计数器准确计数，必须将输入波形进行整形，通常采用的是史密特集成触发器。史密特

8、触发器也可由555（7555）或其它门电路构成。3.分频器分频器一般由计数器实现，例如用十进制计数器去分频。获得1Hz。十进制计数器用74LS160﹑74LS161﹑74LS90﹑74LS290、74LS390等均可实现。4.量程选择由于输入频率有大有小，所以当测低频时，量程开关选择在*1或*10位置，而测高频时，应设置*100或*1000位置，在电路处理上就是将单位时间缩小为1/1000、1/10