数字逻辑~~数字频率计的设计.doc

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1、学院课程设计报告课程名称：数字逻辑课程设计设计题目：数字频率计的设计系别：网络与通信工程系专业：网络工程组别：第四组起止日期:2012年5月28日~2012年6月22日指导教师:计算机与信息工程学院二○一二年制课程设计任务书目录1引言22设计要求22.1题目22.2系统结构要求22.3制作要求22.4扩展指标22.5运行环境22.6设计条件22.7元件介绍3①计数显示器3②74160N4③7473N5④XFG163整体设计方案74详细分析84．1单元电路设计84．2控制电路84．3关于JK触发器94．4测试105调试与操作说明105.1第一次仿真115

2、.2第二次仿真115.3第三次仿真125.4第四次仿真126课程设计总结137致148参考文献141引言数字频率计是近代电子技术领域的重要测量工具之一，同时也是其他许多领域广泛应用的测量仪器。数字频率计是在基准时间把测量的脉冲数记录下来，换算成频率并以数字的形式显示出来。数字频率计应用于测量信号（方波、正玄波或其他周期信号）的频率，并用十进制数显示。它具有精度高、测量速度快、读数直观、使用方便等优点。2设计要求2.1题目频率计主要用于测量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲等周期信号的频率值。其扩展功能可以测量信号的周期和脉冲宽度。①频率测量围：1HZ~10

3、HZ。②数字显示位数：四位静态十进制数显示被测信号的频率。2.2系统结构要求数字频率计的整体结构要求如图所示。图中被测信号为外部信号，送入测量电路进行处理、测量，档位转换用于选择测试的项目—频率、周期或脉宽，若测量频率则进一步选择档位2.3制作要求①被测信号波形：正弦波、三角波和矩形波。②测量频率围：1Hz~10kHz。③测量周期围：0.1ms~1s。④测量脉宽围：0.1ms~1s。⑤测量精度：显示4有效数字（要求分析1Hz、1kHz和10kHZ测量误差）。2.4扩展指标要求测量频率值时，1Hz~10z的精度均为±1。2.5运行环境软件环境：windo

4、wsXPMultisim10。硬件环境：微型计算机。2.6设计条件①电源条件：+5V。②可供选择的元器件围如表2-2-1所示：表2-2-1所需原件列表元件名称数量电源2个计数显示器4个74160N4个7473N2个OR31个7408N1个XFG11个2.7元件介绍①计数显示器该元件本质为显示译码器，人们直接利用译码器驱动显示器，因此人们就把这种类型的译码器叫做显示译码器，也就是我们通常说的显示器。如图2-2-1所示图2-2-1计数显示器其功能如表2-2-2所示表2-2-2计数器工作原理abcd显示结果00000000110010200113010040

5、1015011060111710008100191010A1011b1100c1101d1110E1111F②74160N74160N是一种十进制的加法计数器，在本设计中由于仿真时受原件的限制，这里只使用计数芯片74160，且要求显示四位，四个计数器74160N可以组成分频器。如图2-2-2所示图2-2-274160N其工作原理如表2-2-3所示表2-2-374169N的工作原理MRCPCEPCETPEDNQNTC0XXXXX00Reset(clear)1.XX︱︱001.XX︱H1(1)Parallelload1.hhhXcount(1)Count

6、1X︱XhXq(1)Hold(Donothing)1XX︱hXq0③7473N7473N的主要功能由JK触发器实现，当JK触发器的J、K端同时接高电平时，输出端的状态会随着每输入一个脉冲改变一次。因此JK触发器输入端的频率是输出端的两倍，这就是通常认为的二分频。将输入端加到下一个JK触发器的时钟端又可实现频率的再次二分频，以此类推可实现频率的逐次分频。图2-37473N其功能如下表2-2-4所示表2-2-47473N的工作原理CLKJKQQ0XXX011.00Hold1.10101.01011.11Toggle④XFG1函数发生器可以产生正弦波扫三角波

7、和矩形波，信号频率可以再1HZ到999MHZ围调整，信号的幅值以及占空比等参数也可以根据需要进行调节，信号发生器有三个引线端口：负极、正极和公共端，函数信号发生器的图标和面板如图2-2-4所示图2-2-4XFG13整体设计方案数字频率计一般由振荡器、分频器、放大整形器、控制电路、计数译码显示电路等部分组成。由振荡器的振荡电路产生一标准频率信号，经分频器分频得到控制脉冲。控制脉冲经过控制器中的门电路分别产生选通脉冲、锁存信号、清零信号。待测信号经过限幅、运放的放大、施密特整形之后，输出一个与待测信号同频率的矩形脉冲信号，该信号与锁存信号和清零信号共同控制

8、计数、锁存和清零三个状态，然后通过数码显示器件显示。数字频率计的原理框图如图3-1所示：施密特