【文章內(nèi)容簡介】 信號 。 此時(shí)數(shù)字頻率計(jì)與被測信號的頻率相同 ,時(shí)基電路提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間基準(zhǔn)信號 ,此時(shí)利用所獲得的基準(zhǔn)信號來觸發(fā) 控制電路 ,進(jìn)而得到一定寬度的閘門信號 。 計(jì)數(shù)時(shí) 1S 內(nèi) ,閘門開通 ,被測量的脈沖信號通過閘門 ,其計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù) ,當(dāng) 1s 至 閘門關(guān)閉 ,停止計(jì)數(shù)，所得的數(shù)字 N就是其 圖 數(shù)字頻率計(jì)系統(tǒng)原理方框圖 邏輯控制電路的一個重要的作用是在每次采樣后還要封鎖主控門和時(shí)基信號輸入，使計(jì)數(shù)器顯示的數(shù)字停留一段時(shí)間，以便觀測和讀取數(shù)據(jù)。簡而言之，控制電路就是通過循環(huán)打開主控門計(jì)數(shù)，關(guān)上主控門顯示，然后清零，這個過程來完成頻率的計(jì)數(shù)?？?制電路如圖 所示 邏輯控制電路 數(shù)碼顯示器 譯碼器 鎖存器 計(jì)數(shù)器 閘門電路 放大與整形電路 時(shí)基電路 V 5 圖 6 第 4 章 單元電路設(shè)計(jì) 用于獲得穩(wěn)定的時(shí)間基準(zhǔn)信號，以此來控制主控門的開啟時(shí)間，電路見圖 圖 時(shí)基電路 本設(shè)計(jì)中采取用 555定時(shí)器組成的多諧振蕩器如圖 所示。 555 定時(shí)器是一種集模擬、數(shù)字于一體的中規(guī)模集 成電路，其應(yīng)用極為廣泛。它不僅用于信號的產(chǎn)生和變換，還常用于控制與檢測電路中。 555 定時(shí)器的內(nèi)部電路由分壓器、電壓比較器 C1和 C簡單 SR鎖存器、放電三極管T以及緩沖器 G 組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。三個 5 K? 的電阻串聯(lián)組成分壓器，為比較器 C1 C2 提供 參考電壓。當(dāng)控制電壓端懸空時(shí)，比較器 C1和 C2的 基準(zhǔn)電壓分別32CCV 和 3CCV 。 7 圖 555 定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu) 當(dāng) Vi1 32CCV ， Vi2 3CCV 時(shí)，比較器 C1輸出低電平，比較器 C2輸出 高電平，簡單 SR鎖存器 Q 端置 0，放電三極管 T導(dǎo)通，輸出端 V0為低電平。 當(dāng) Vi1 32CCV ， Vi2 3CCV 時(shí) ,比較器 C1輸出高電平， C2輸出 低電平，簡單 SR鎖存器置 1，放電三極管截止，輸出端 V0為高電平。 當(dāng) Vi1 32CCV ， Vi2 3CCV 時(shí) ,簡單 SR 鎖存器 R=1， S=1，鎖存器狀態(tài)不變，電路保持原狀態(tài)不變。 555 定時(shí)器功能表，如圖 8 圖 555 定時(shí)器功能表 由于輸入的信號可以是正弦波，方波，三角波。而后面的閘門或計(jì)數(shù)電路要求被測信號為方波，所以需要設(shè)計(jì)一個整形電路 則在測量的時(shí)候，首先通過整形電路將正弦波或者三角波轉(zhuǎn)化成方波。 對信號的放大功能由三極管構(gòu)成放大電路來實(shí)現(xiàn)，對信號整形的功能由施密特觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)。 施密特觸發(fā)器電路是一種特殊的數(shù)字器件，一般的數(shù)字電路器件當(dāng)輸入起過一定的閾值，其輸出一種狀態(tài)，當(dāng)輸入小于這個閾值時(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€狀態(tài)，而施密特觸發(fā)器不是單一的閾值，而是兩個閾值，一個是高電平的閾值，輸入從低電平向高電平變化時(shí)，僅當(dāng)大于這個閾值時(shí)才為高電平，而從 高電平向低電平變化時(shí)即使小于這個閾值，其仍看成為高電平，輸出狀態(tài)不這；低電平閾值具有相同的特點(diǎn) 。 為保證測量精度，在整形電路的輸入端加一前置放大器。對幅值較低的被測信號經(jīng)放大后再送入整形器整形。如圖 為放大整形電路原理圖。 此電路采用晶體管 NPN 與 74LS00 等組成，其中 NPN 為放大器，可對周期信號進(jìn)行放大再傳入整形器中對信號進(jìn)行整形。 9 圖 放大整形電路 控制電路需要控制幾個模塊。包括計(jì)數(shù)電路，鎖存電路，和譯碼顯示電路。通過產(chǎn)生控制信號控制所要控制的模塊，同時(shí)會產(chǎn)生清零信號和鎖存信號，使顯示器顯示的測量結(jié)果穩(wěn)定 。邏 輯控制電路的作用主要是控制主控門的開啟和關(guān)閉，同時(shí)也控制整機(jī)邏輯關(guān)系。 本次設(shè)計(jì)采用 74LS123N 組成邏輯控制電路，先啟動脈沖置成 1，其余觸發(fā)器置成0，此時(shí)時(shí)基電路傳入脈沖，控制電路開始工作。被測信號通過閘門進(jìn)入計(jì)數(shù)電路，于是計(jì)數(shù)器譯碼器開始計(jì)數(shù)，記下所測信號頻率值。 當(dāng) 控制電路轉(zhuǎn)為其他狀態(tài)時(shí)，閘門關(guān)閉，計(jì)數(shù)器停止工作，數(shù)碼管繼續(xù)顯示所測頻率值。直到有一次循環(huán)，計(jì)數(shù)器清零，數(shù)碼管顯示消失，到此為止，頻率計(jì)完成一次測量。 脈沖信號可由兩個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 74LS123N 產(chǎn)生，它們的脈沖寬度由電路的時(shí)間常數(shù)決定。由 74LS123N 的功能得出，當(dāng) 1 11 ?? BRD 、觸發(fā)脈沖從 1A 端輸入時(shí)，在觸發(fā)脈沖的負(fù)跳變作用下，輸出端 Q1 可獲得一負(fù)脈沖，其波形關(guān)系正好滿足圖 2 所示的波形Ⅳ和Ⅴ的要求，手動復(fù)位開關(guān) S 按下時(shí)，計(jì)數(shù)器 清零。邏輯控制電路如圖 所示： 10 圖 邏輯控制電路 為了提高計(jì)數(shù)速度，可采用同步計(jì)數(shù)器。采用 4 個 74LS90D 二 五 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，該芯片無需額外的元器件就可實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制計(jì)數(shù)，所以首選。計(jì)數(shù)器依次從個位開始計(jì)數(shù)，向上為發(fā)出進(jìn)位信號而是高位開始計(jì)數(shù)。其特點(diǎn)是計(jì)數(shù)脈沖作為時(shí)鐘信號同時(shí)接于各位觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖輸入端，在每次時(shí)鐘脈沖沿到來之前，根據(jù)當(dāng)前計(jì)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(jì)數(shù)脈沖沿到來時(shí)，所有應(yīng)翻轉(zhuǎn)的觸發(fā)器同時(shí)翻轉(zhuǎn)，同時(shí)也使用所有應(yīng)保持原狀的觸發(fā)器不該變狀態(tài)。 被測信號經(jīng)整形后變?yōu)槊}沖信號（矩形波或者方波），送入閘門電路，等待時(shí)基信號的到來。時(shí)基信號由石英晶體多諧振蕩器電路產(chǎn)生，經(jīng)整形分頻后，產(chǎn)生一個標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)基信號，作為閘門開通的基準(zhǔn)時(shí)間。被測信號通過閘門，作為計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號，計(jì)數(shù)器即開始記錄時(shí)鐘的個數(shù)，這樣就達(dá)到了測量頻率的目的 .由于頻率計(jì)的測量范圍1～ 10kHz，因此采用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74LS90D，它不僅可用于對脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，還可用于分頻；此電路則需分頻， N 位進(jìn)制計(jì)數(shù)器就是 N 分頻器。 11 圖 計(jì)數(shù)器電路 被測信號由閘門開通送入計(jì)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(jì)數(shù)器停止工作；電路則繼續(xù)工作進(jìn)行下次循環(huán)，計(jì)數(shù)器清零，顯示器數(shù)值消失，頻率計(jì)完成一次測