簡易數(shù)字頻率計的設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-27 08:32 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ，如圖2所示。其作用是控制計數(shù)器的輸入脈沖。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)時間信號（1s正脈沖）到來時，閘門開通，被測信號通過閘門進入計數(shù)器計數(shù)；當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)脈沖結(jié)束時，閘門關(guān)閉，計數(shù)器無脈沖輸入。時基電路下圖所示：圖2 時基電路圖本設(shè)計采取用555定時器組成的多諧振蕩器。接通電源后，電容被充電，當(dāng)上升到時，使為低電平，同時放電三極管T導(dǎo)通，此時電容C通過和T放電，下降。當(dāng)下降到時，翻轉(zhuǎn)為高電平。電容器C放電所需的時間為：當(dāng)放電結(jié)束時，T截止，將通過、向電容C充電，由上升到所需的時間為:當(dāng)上升到時，電路又翻轉(zhuǎn)為低電平。如此周而復(fù)始，于是在電路的輸出端就得到一個周期性的矩形波。其振蕩頻率為由計算得：=*（+）*10uF= 所以取，基準(zhǔn)脈沖產(chǎn)生1Hz的信號，其仿真結(jié)果如圖3所示；圖3 基準(zhǔn)脈沖產(chǎn)生電路 直流穩(wěn)壓電路設(shè)計與仿真 此電路的作用是將電源變壓器將電網(wǎng)中的220V/50Hz的交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?V的直流電壓。整流電路是將電源變壓器副邊給出的交流電壓，轉(zhuǎn)換為單脈沖的直流電壓。此電路中用了橋式整流。單項橋式整流電路由于它輸出的直流電壓高、紋波電壓?。y波系數(shù)Kr=），二極管所承受的最大反向電壓低，而且電源變壓器的正、負半周內(nèi)都有電流供給負載，得到了充分的利用，效率較高。因此，這種電路在半導(dǎo)體整流電路中得到了廣泛的應(yīng)用。濾波電路用來濾除整流后直流電壓中包含的諧波分量，以便得出平滑的直流電壓。此電路用電容電路來濾波，穩(wěn)壓電路則是用來穩(wěn)定輸出的直流電壓值。直流穩(wěn)壓電源的電路圖，如圖4所示。圖4直流穩(wěn)壓電源電路將電源變壓器將電網(wǎng)中的220V/50Hz的交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?V的直流電壓的multisim仿真顯示如圖5所示。圖5 變壓器轉(zhuǎn)換后的電壓控制電路是數(shù)字是數(shù)字頻率計正常工作的中樞部分。在這一部分的設(shè)計構(gòu)成過程中，認真對各種頻率信號的組合及搭配進行分析，分別得到用來控制計數(shù)譯碼的鎖存信號和清零信號，其時序要求如下圖所示：圖6 計數(shù)、清零、鎖存時序圖在電路中用一個與非門來實現(xiàn)（如圖7中U21和U22所示）。將整形電路的輸入信號與門控信號做與運算，以便輸出矩形脈沖作為計數(shù)脈沖。當(dāng)時基信號給U21和U22的信號為高電平1時，閘門開啟，而門控信號為低電平0時，閘門關(guān)閉。閘門電路組成圖如圖7所示：圖7 閘門電路的電路圖 下圖是閘門工作時，U1和U5的共同仿真波形狀態(tài)。如圖8所示，當(dāng)閘門有一個正脈沖，計數(shù)器開始工作，并統(tǒng)計U5的脈沖個數(shù)。當(dāng)閘門收到一個負脈沖時，計數(shù)結(jié)束。圖8 U1和U5的仿真圖 計數(shù)器電路 為了提高計數(shù)速度，可采用同步計數(shù)器。其特點是計數(shù)脈沖作為時鐘信號同時接于各位觸發(fā)器的時鐘脈沖輸入端，在每次時鐘脈沖沿到來之前，根據(jù)當(dāng)前計數(shù)器狀態(tài)，利用邏輯控制電路，準(zhǔn)備好適當(dāng)?shù)臈l件。當(dāng)計數(shù)脈沖沿到來時，所有應(yīng)翻轉(zhuǎn)的觸發(fā)器同時翻轉(zhuǎn)，同時也使用所有應(yīng)保持原狀的觸發(fā)器不該變狀態(tài)。 本實驗中采用十進制計數(shù)器74LS90N，它可以用于對脈沖進行計數(shù)。被測信號由閘門開通送入計數(shù)器，記錄所測信號頻率值傳入譯碼顯示電路中，顯示器顯示測得頻率值；待閘門關(guān)閉，計數(shù)器停止工作；電路則繼續(xù)工作進行下次循環(huán)，計數(shù)器清零，顯示器數(shù)值消失，頻率計完成一次測量。計數(shù)器的組成電路如圖9所示。圖9 計數(shù)器的電路圖 通過不同的連接方式，74LS90N可以實現(xiàn)四種不同的邏輯功能；而且還可借助、對計數(shù)器清零，借助、將計數(shù)器置9。其具體功能詳述如下：(1)計數(shù)脈沖從INA輸入，QA作為輸出端，為二進制計數(shù)器。(2)計數(shù)脈沖從INB輸入，QDQCQB作為輸出端，為異步五進制加法計數(shù)器。(3)若將INB和QA相連，計數(shù)脈沖由INA輸入，QD、QC、QB、QA作為輸出端，則構(gòu)成異步8421碼十進制加法計數(shù)器。(4)若將INA與QD相連，計數(shù)脈沖由INB輸入，QA、QD、QC、QB作為輸出端，則構(gòu)成異步5421碼十進制加法計數(shù)器。(5)清零、置9功能。 74LS90的功能真值表如表1所示。表1 74LS90的功能真值表輸 入輸 出功 能清 0置 9時 鐘QD QC QB QAR0(1)、R0(2)、INA、INB1100 0000清 00011 1001置 90 00 0↓ 1QA 輸 出二進制計數(shù)1 ↓QDQCQB輸出五進制計數(shù)↓ QAQDQCQBQA輸出8421BCD碼十進制計數(shù)QD ↓QAQDQCQB輸出5421BCD碼十進制計數(shù)1 1不 變保 持74LS90的引腳圖如圖10所示：圖10 74LS90引腳圖鎖存器是構(gòu)成各種時序電路的存儲單元電路，其具有0和1兩種穩(wěn)定狀態(tài)，一旦狀態(tài)被確定，就能自行保持，鎖存器是一種脈沖電平敏感的存儲單元電路，它們可以在特定輸入脈沖電平作用下改變狀態(tài)。本次實驗電路
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