【正文】 1構(gòu)成最大模值為 1024 的計數(shù)器 。 第 11章 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計實例 3. 任意波形產(chǎn)生器實現(xiàn)電路 1) 波形發(fā)生器產(chǎn)生的各種波形數(shù)據(jù)存儲在存儲器內(nèi) ， 電路中的存儲器選用 2764EPROM， 存儲容量為 8K 8。 RAM存儲器與計算機實現(xiàn)波形發(fā)生器的原理框圖如圖 1112 所示 。 第 11章 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計實例 3) 存儲器的選擇可根據(jù)波形產(chǎn)生的功能要求 ， 選擇隨機存儲器 (RAM) (EPROM) 。 一般設(shè)計波形發(fā)生器要考慮產(chǎn)生的波形頻率可在一定范圍內(nèi)變化 ， 如低頻信號的頻率范圍一般為 1Hz~1MHz。 8位 D/A的分辨率有 28=256個離散電壓等級 ， 而 12 位D/A分辨率有 212=4096 個電壓等級 。 完成一周正弦波輸出需要經(jīng)過 2π/(Pw 2π/2N)個標準時鐘周期 ， 可以得出輸出波形的周期為 NrWoWrNofPfPTT22??或 第 11章 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計實例 根據(jù)上述分析可知 ， 相位增量系數(shù) Pw越小 ， 波形的失真度越小 ， 輸出波形的頻率 fo越低 ， 最低時的輸出頻率： )1(2 ?? wNro Pff 同樣 ， 相位增量系數(shù) Pw越大 ， 波形的失真度越高 ， 輸出波形的頻率 fo越大 ， 最大的輸出頻率： )2(2 1??? Nwro Pff第 11章 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計實例 2. 1) D/A 任意波形發(fā)生器的特性很大程度上取決于 D/A轉(zhuǎn)換器的性能 。 圖 1111 DDS方法實現(xiàn)的原理方框圖 第 11章 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計實例 fr為標準時鐘頻率 ， Tr=1/fr fo為輸出波形頻率 ， To=1/fo 。 但是 ， 兩個相鄰周期波形之間的相鄰兩個點的相位間隔與其它點之間的相位間隔有可能不同 。 顯示數(shù)值到下一次計數(shù)完成后刷新 。 時基信號由八選一數(shù)據(jù)選擇器 (74LS151(D15)) 實現(xiàn)選擇 。 被測信號經(jīng)放大整形后變成脈沖信號送到主控門的輸入端 ， 只有在閘門信號的閘門時間 T內(nèi)輸入信號才能通過主控門進行計數(shù) 。 由于一般標準信號頻率都在幾十兆赫茲以上 ， 因此誤差小于 106。 當(dāng)閘門門限的上升沿到來時 ， 如果待測量信號的上升沿未到時兩組計數(shù)器也不計數(shù) ， 只有在待測量信號的上升沿到來時 ， 兩組計數(shù)器才開始計數(shù)；當(dāng)閘門門限的下降沿到來時 ，如果待測量信號的一個周期未結(jié)束時兩組計數(shù)器也不停止計數(shù) ，只有在待測量信號的一個周期結(jié)束時兩組計數(shù)器才停止計數(shù) 。該方法的測量時間誤差與時間門限測量法的相同 ， 可能的最大誤差為正負一個待測信號周期 ， 即 Δt=177。 1) 在一定的時間門限 T內(nèi) ， 如果測得輸入信號的脈沖數(shù)為 N， 設(shè)待測信號的頻率為 fx， 則該信號的頻率為 TNfx ?第 11章 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計實例 改變時間 T， 則可改變測量頻率范圍 。 該電路也可改成加法計數(shù)定時系統(tǒng)， 讀者可根據(jù)要求設(shè)計出相應(yīng)的定時電路。 設(shè)置好定時時間的時 、 分值后 ， 撥動開關(guān) S1接地 (S1=0)， D觸發(fā)器 (A15)的 Q=1, 設(shè)置的時間值送入計數(shù)器并顯示 。 計數(shù)器的輸出通過數(shù)碼管驅(qū)動譯碼器 A1~A6去驅(qū)動共陰極數(shù)碼管顯示時間 ， 顯示的時間值為時 、 分 、 秒 。 計數(shù) 、 顯示 、 分頻 。 計數(shù)開始時 ， S1=1, A13斷開 ， 人工預(yù)置的分鐘數(shù)據(jù)就不能通過 A13送入 A A10分計數(shù)器的數(shù)據(jù)端 。 小時的設(shè)置通過直接置 A A8兩計數(shù)器的數(shù)據(jù)置數(shù)端 D12~D7。 第 11章 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計實例 解： ① 定時電路的方框圖描述 。 當(dāng) RD為低電平有效時 ， 便可以從存儲器讀出數(shù)據(jù) 。 EOC為 A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換結(jié)束信號 ， 輸出高電平有效 。 圖 111(c)為輸入 、 輸出進一步明確后的方框圖 。 該框圖定義和描述了系統(tǒng)從輸入到輸出的基本功能模塊和實現(xiàn)的一般過程 。箭頭指示了信息的傳輸方向。 ③ 便于對系統(tǒng)進行修改和補充 。 ② 容易進行結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)設(shè)計 。圖上的一條連線可表示實際電路間的一條或多條連接線，連線旁的文字或符號可以表示主要信息通道的名稱、功能或信息類型。 解： ① 根據(jù)題意先畫出系統(tǒng)的粗框圖如圖 111(a)所示 。 ③ 系統(tǒng)框圖中的輸入 、 輸出只是一般意義的輸入和輸出 ， 輸入信號在 A/D轉(zhuǎn)換前一般要進行放大或衰減處理 ， 輸出的方式根據(jù)要求可以是顯示或進一步的后處理等 。 START為高電平有效 ， 當(dāng) START下降沿來到時開始進行 A/D轉(zhuǎn)換 。 存儲器寫完數(shù)據(jù)后 ， 控制電路再向存儲器發(fā) RD讀出命令 。 (3) 定時結(jié)束報警。 定時電路原理圖如圖 114 所示 ， 該電路由振蕩器 、 計數(shù)器 、 時間顯示 、 定時控制 、 定時時間設(shè)置幾個部分組成 。 由于采用減計數(shù)方式 ， 設(shè)置的時間就是需要的定時時間 。 第 11章 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計實例 圖 114 定時電路原理圖 第 11章 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計實例 分的設(shè)置有兩個過程：計數(shù)開始前為人工預(yù)置定時時間的分 ， 此時 S1=0， A13導(dǎo)通 ， A14斷開 ， 人工預(yù)置的時間分鐘通過 A13數(shù)據(jù)總線驅(qū)動器的 D6~D0送入 A A10計數(shù)器的數(shù)據(jù)端 。 第 11章 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計實例 小時計數(shù)器的模值為 24， 分和秒計數(shù)器的模值都是 60。 定時啟動和定時控制 。 該電路的定時結(jié)束指示電路也可以根據(jù)需要改成不同形式的控制方式 ， 如控制繼電器的通斷 、 定時發(fā)聲報警 、 定時產(chǎn)生啟動信號等等 。 實現(xiàn)頻率測量的方法比較多 ， 在此我們主要介紹三種常用的方法： 時間門限測量法 、標準頻率比較測量法 、 等精度測量法 。 圖 115 測頻原理框圖 第 11章 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計實例 圖 116 測頻時序波形圖 第 11章 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計實例 2) 用兩組計數(shù)器在相同的時間門限內(nèi)同時計數(shù) ， 測得待測信號的脈沖個數(shù)為 N 已知的標準頻率信號的脈沖個數(shù)為 N2，設(shè)待測信號的頻率為 fx, 已知的標準頻率信號的頻率為 f0；由于測量時間相同 ， 則可得到如下等式： 021fNfNx?從上式可得出待測信號的頻率公式為 021 fNNfx ?第 11章 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計實例 標準頻率比較測量法對測量時產(chǎn)生的時間門限的精度要求不高 ， 對標準頻率信號的頻率準確度和頻率的穩(wěn)定度要求較高 ， 標準信號的頻率越高 ， 測量的精度就比較高 。 第 11章 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計實例 圖 117 一般測量時可能產(chǎn)生的誤差時序波形圖 第 11章 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計實例 3) 等精度測量法 等精度測量法的機理是在標準頻率比較測量法的基礎(chǔ)上改變計數(shù)器的計數(shù)開始和結(jié)束與閘門門限的上升沿和下降沿的嚴格關(guān)系 。 1/f0。 解： 時間門限測量頻率的原理框圖如圖 115 所示 ， 晶體振蕩電路產(chǎn)生較高的標準頻率 ， 經(jīng)分頻電路可獲得各種時間基準脈沖 (T=1s, s, 10 ms, 1 ms， …)， 由開關(guān) S控制選擇時基脈沖 。 電路中的振蕩