简易数字频率计设计实验报告季克宇.
16页1、电子线路课程设计报告第10页共14页电子线路课程设计报告姓名: 季克宇学号:110404130专业:通信工程日期:2013.1000南京理工大学紫金学院电光系2013-10-10引言电子线路课程设计是一门理论和实践相结合的课程。它融入了现代电子 设计的新思想和新方法,架起一座利用单元模块实现电子系统的桥梁, 帮助学生 进一步提高电子设计能力。对于推动信息电子类学科面向 21世纪课程体系和课 程内容改革,引导、培养大学生创新意识、协作精神和理论联系实际的学风,加 强学生工程实践能力的训练和培养,促进广大学生踊跃参加课外科技活动和提高 毕业生的就业率都会起到了良好作用。该课程主要内容:(1) 了解和掌握一个完整的电子线路设计方法和概念;(2)通过电子线路设计、仿真、安装和调试,了解和掌握电子系统研发产品的 一个基本流程。(3) 了解和掌握一些常见的单元电路设计方法和在电子系统中的应用:包括放大器、滤波器、比较器、光电耦合器、单稳、逻辑控制、计数和显 示电路等。(4)通过编写设计文档与报告,进一步提高学生撰写科技文档的能力。(5)电子线路课程设计课题:设计并制作一个基于模电和数电的简易数字频
2、率计。#目录第一章设计要求1.1 基本要求1.2 提高部分1.3 设计报告第二章整体方案设计2.1 算法设计2.2 整体方框图及原理 第三章单元电路设计3.1 模电部分设计3.1.1 放大电路3.1.2 滤波电路3.1.3 比较电路3.1.4 模电总体电路 3.2 数电部分设计3.2.1 时基电路3.2.2 单稳态电路3.2.3 计数、译码、显示电路 3.2.4 数电总体电路第四章测试与调整4.1 时基电路的调测4.2 计数电路的调测4.3 显示电路的调测第五章设计小结5.1 设计任务完成情况5.2 心得体会第一章设计要求1.1基本要求(1)输入信号:正弦、三角和方波;频率:10Hz2KHz幅度:峰-峰值0.3 V 3V ;(2)频率计通带:10Hz1KHz(3)量程范围:099;(4)闸门时间:1s;(5)采样周期: 2s;(6)实现自动测频、自动清零、数据显示和保持功能1.2 提高部分(1)实现双通道自动测频、数据显示和保持功能。(2)实现通道号显示。(3)实现输入信号和数字频率计的隔离。(4)其他。1.3 设计报告(1)系统方案比较与选择、方案描述。(2)理论分析与计算(3)电路
3、设计主电路原理图及说明。(4)仿真结果仿真电路、方法、说明及波形图。(5)测试结果测试结果完整性、测试结果分析。(6)使用说明书第二章整体方案设计2.1 算法设计频率是周期信号每秒钟内所含的周期数值。可根据这一定义采用如图2-1所示的算法。图2-2是根据算法构建的方框图。被测信号闸门信号闸门输出 信号图27频率测量算法示意图图2-2频率测量算法对应的方框图在测试电路中设置一个闸门产生电路,用于产生脉冲宽度为1s的闸门信号。该闸门信号控制闸门电路的导通与开断。让被测信号送入闸门电路,当 1s 闸门脉冲到来时闸门导通,被测信号通过闸门并到达后面的计数电路(计数 电路用以计算被测输入信号的周期数),当1s闸门结束时,闸门再次关闭, 此时计数器记录的周期个数为1s内被测信号的周期个数,即为被测信号的频 率。测量频率的误差与闸门信号的精度直接相关,因此,为保证在1s内被测信号的周期量误差在10 3量级,则要求闸门信号的精度为10 7*级。2.2 整体方框图及原理输入电路:由于输入的信号可以是正弦波、方波、三角波。而后面的闸 门或计数电路要求被测信号为矩形波,所以需要设计一个整形电路则在测量 的时
4、候,首先通过整形电路将正弦波或者三角波转化成矩形波。在整形之前 由于不清楚被测信号的强弱的情况。所以在通过整形之前通过放大衰减处理。 当输入信号电压幅度较大时,通过输入衰减电路将电压幅度降低。当输入信 号电压幅度较小时,前级输入衰减为零时若不能驱动后面的整形电路,则调 节输入放大的增益,时被测信号得以放大。频率测量:被测信号经整形后变为脉冲信号(矩形波或者方波),送入闸 门电路,等待时基信号的到来。时基信号由 555定时器构成一个较稳定的多 谐振荡器,经整形分频后,产生一个标准的时基信号,作为闸门开通的基准 时间。被测信号通过闸门,作为计数器的时钟信号,计数器即开始记录时钟 的个数,这样就达到了测量频率的目的。周期测量:测量周期的原理框图2-4.测量周期的方法与测量频率的方法 相反,即将被测信号经整形、二分频电路后转变为方波信号。方波信号中的 脉冲宽度恰好为被测信号的1个周期。将方波的脉宽作为闸门导通的时间, 在闸门导通的时间里,计数器记录标准时基信号通过闸门的重复周期个数。计数器累计的结果可以换算出被测信号的周期。用时间Tx来表示:Tx=NTs式中:Tx为被测信号的周期;N为计数器脉
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