【正文】 2端輸出置“ 0”， Q2負(fù)號(hào)控制位使得驅(qū)動(dòng)器不工作，通過限流電阻 RM 使顯示器的“ ”（即 g段）點(diǎn)亮；當(dāng)輸入信號(hào) VX 為正電壓時(shí)， Q2端輸出置“ 1”，負(fù)號(hào)控制位使達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器導(dǎo)通，電阻 RM 接地，使“ ”旁路而熄滅。 在位選信號(hào) DS1 選通期間 Q0～ Q3的輸出內(nèi)容如下： Q3 表示千位數(shù)， Q3 =“ 0”代表千位數(shù)的數(shù)字顯示為 1， Q3 =“ 1”代表千位數(shù)的數(shù)字顯示為 0。在對(duì)應(yīng) DS2 、 DS3 和 DS4 選通期間， Q0～ Q3輸出 BCD 全位數(shù)據(jù)，即以 8421 碼方式輸出對(duì)應(yīng)的數(shù)字 0～ 9。 DS 和 EOC 的時(shí)序關(guān)系是在 EOC 脈沖結(jié)束后，緊接著是 DS1 輸出正 脈沖，以下依次為 DS2 、 DS3 和 DS4 。 DS1 ～ DS4 輸出多路調(diào)制選通脈沖信號(hào)， DS 選通脈沖為高電平，則表示對(duì)應(yīng)的數(shù)位被選通，此時(shí)該位數(shù)據(jù)在 Q0～ Q3端輸出。 （ 5） 顯示器：將譯碼器輸出的七段信號(hào)進(jìn)行數(shù)字顯示，讀出 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果。 （ 3） 譯碼器 （ MC4511） ：將二 十進(jìn)制（ BCD）碼轉(zhuǎn)換成七段信號(hào)。 FC20 . 1 FR2470kΩJ1K e y = S pa c eR39kΩR44kΩR51kΩ待測(cè)信號(hào)V E E 5 VR6470kΩU5A B C D E F GCAHU6A B C D E F GCAHU7A B C D E F GCAHU8A B C D E F GCAHV D D5V 各部件的功能如下： （ 1） 321 A/D 轉(zhuǎn)換器 （ MC14433） ：將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字 信號(hào)。而所謂半位是指千位數(shù)，它不能從 0 變化到 9，而只能由 0 變到 1，即二值狀態(tài)，所以成為半位。電路主要有 MC14433 A\D 轉(zhuǎn)換器、 MC1413 七路達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器陣列、 CD4511 BCD 到七段鎖存 譯碼 驅(qū)動(dòng)器、能隙基準(zhǔn)電源 MC1403 和共陰極 LED 發(fā)光數(shù)碼管組成 。所以這種方法不是我們采用的。但在單片機(jī)系統(tǒng)中必須使用許多分立元件組成其外圍電路，整個(gè)系統(tǒng)顯得十分復(fù)雜，可靠性較低，抗干擾能力差，而且功耗高。模數(shù)（ A/D） 轉(zhuǎn)換芯片將被測(cè)量電壓輸入端所采集到的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，然后通過對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行軟件編程，使單片機(jī)系統(tǒng)能按規(guī)定的時(shí)序來采集這些數(shù)字信號(hào)，通過一定的算法來計(jì)算出被測(cè)量電壓的值，最后單片機(jī)系統(tǒng)將計(jì)算好了的被測(cè)電壓按一定的是與送入顯示 電路模塊加以顯示。 圖 16 邏輯控制電路輸出波形圖 第三部分 :數(shù)字 電壓表設(shè)計(jì) 數(shù)字電壓表是將被測(cè)模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)字顯示的數(shù)字系統(tǒng)。到這里，會(huì)發(fā)現(xiàn)控制電路整個(gè)設(shè)計(jì)過程的精華所在。當(dāng)計(jì)數(shù)器清零和計(jì)數(shù)時(shí)，鎖存器要鎖存，以免顯示時(shí)數(shù)字跳動(dòng)，當(dāng)計(jì)數(shù)器清零和計(jì)數(shù)完畢時(shí)，鎖存器再開始讀數(shù)。 控制部分的工作原理：當(dāng)清零信號(hào)由 0 變?yōu)?1 時(shí)，此時(shí)計(jì)數(shù)器的清零工作已經(jīng)完成。測(cè)頻率的時(shí)候時(shí)基信號(hào)作為閘門信號(hào)。 由調(diào)試波形可以知道電路設(shè)計(jì)是正確的。根據(jù)圖可以看到，當(dāng) PT 到達(dá)下降沿的時(shí)候，此時(shí) 74LS373 的 G 端的輸入信號(hào)也剛好到達(dá)下降沿。由于在計(jì)數(shù)，那么數(shù)碼管上面一直顯示數(shù)字，由于頻率大，那么會(huì)發(fā)現(xiàn)數(shù)字一直在閃動(dòng)。根據(jù) 74LS373（ 74LS373 的管腳圖和功能表詳見附錄）的功能表可以知道，當(dāng)鎖存信號(hào)為高電平的時(shí)候，74LS48 不送數(shù)。 CLR 為低電平的時(shí)候，計(jì)數(shù)器清零。第四個(gè)是鎖存信號(hào)。圖 14 是測(cè)試被測(cè)信號(hào)頻率時(shí)的計(jì)數(shù)器 CP 信號(hào)波形、 PT 端輸入波形、 CLR 段清零信號(hào)波形、 74LS373 鎖存端波形圖。同時(shí)控制電路還要產(chǎn)生 74160 的清零信號(hào)， 74LS373 的鎖存信號(hào)。其中控制模塊里面又有幾個(gè)小的模塊，通過控制選擇所要測(cè)量的東西。 圖 10 放大整形電路圖 15 放大整形電路的調(diào)測(cè) 圖 11 放大整形電路 用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)正弦波形，輸入放大整形電路，用示波器來觀察待測(cè)信號(hào)經(jīng)放大整形電路后波形的前后變化，結(jié)果 如圖 12， 1 表示整形后的波形， 2 表示整形前的。當(dāng)輸入信號(hào)電壓幅度較小時(shí)，前級(jí)輸入衰減為零時(shí)若不能驅(qū)動(dòng)后面的整形電路 ，則調(diào)節(jié)輸入放大的增益，時(shí)被測(cè)信號(hào)得以放大。所以在通過整形之前通過放大衰減處理。而后面的閘門或計(jì)數(shù)電路要求被測(cè)信號(hào)為矩形波，所以需要設(shè)計(jì)一個(gè)整形電路在測(cè)量的時(shí)候，首先通過整形電路將正弦波或者三角波轉(zhuǎn)化成矩形波。這樣，時(shí)基電路這部分就測(cè)試完畢，可以用于做標(biāo)準(zhǔn)的閘門信號(hào)，所以此時(shí)的時(shí)基電 路設(shè)計(jì)好了，而且時(shí)基信號(hào)也沒有什么問題。測(cè)完后，下面測(cè)試分頻后輸出端信號(hào)。把 555 產(chǎn)生的信號(hào)接到示波器中，使得輸出的信號(hào)的頻率為 1KHz。 74LS160 為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，用于在時(shí)鐘上升沿或下降沿加計(jì)數(shù)。 二 、 各部分的 設(shè)計(jì) 與調(diào)測(cè) 輸入電路 設(shè)計(jì)與調(diào)測(cè) 12 時(shí)基電路設(shè)計(jì) 圖 7 時(shí)基電路與分頻電路 它由兩部分組成 : 如圖 7 所示，第一部分為 555 定時(shí)器組成的振蕩器 (即脈沖產(chǎn)生電路 ),要求其產(chǎn)生 1000Hz 的脈沖 .振蕩器的頻率計(jì)算公式為 :f=((R1+2*R2)*C),因此 ,我們可以計(jì)算出各個(gè)參數(shù)通過計(jì)算確定了R1= ， R2=， C= 使得 555 能夠產(chǎn)生非常接近 1KHz 的頻率。當(dāng)計(jì)數(shù)完成后，此時(shí)要使數(shù)碼管顯示計(jì)數(shù)完成后的數(shù)字。 計(jì)數(shù)顯示電路： 在閘門電路導(dǎo)通的情況下，開始計(jì)數(shù)被測(cè)信號(hào)中有多少個(gè)上升沿。時(shí)基信號(hào)由 555 定時(shí)器構(gòu)成一個(gè)較穩(wěn)定的多諧振蕩器，經(jīng)整形分頻后，產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)基信號(hào)，作為閘門開通的基準(zhǔn)時(shí)間。 頻率測(cè)量： 測(cè)量頻率的原理框圖如圖 。當(dāng)輸入信號(hào)電壓幅度較大時(shí)，通過輸入衰減電路將電壓幅度降低。在整形之前由于不清楚被測(cè)信號(hào)的強(qiáng)弱的情況。 由 OPA604 組成的放大電路如下圖 4 所示 10 圖 4 信號(hào)放大電路 注： R1 的另一接線端接 MAX038 的管腳 19 圖 3 所示的電路產(chǎn)生的正弦輸出波的 Vpp=2 V, Multisim 軟件中沒有信號(hào)產(chǎn)生芯片 MAX038，對(duì)圖 3 所示電路的仿真我們只能外接一個(gè)能夠產(chǎn)生 Vpp=2 V的正弦信號(hào)源，仿真的結(jié)果如下圖 5 所示 圖 5 放大電路仿真結(jié)果圖 11 第二節(jié)：頻率的數(shù)字顯示 一 、 整體方框圖及原理 圖 6 輸入電路： 由于輸入的信號(hào)可以是正弦波，三角波。 由于設(shè)計(jì)要求的電壓幅度為 5V，因此必須對(duì)產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行放大，本設(shè)計(jì)的放大電路主要由運(yùn)放 OPA604擔(dān)任 。 （ 注 :由于在 multisim軟件里面沒有 MAX038 芯片，所以不能畫出關(guān)于此芯片產(chǎn)生正弦信號(hào)的波形圖。 CF(pF) 周期（ t0）則為： t0(s)=CF(pF)247。 （ 2） 輸出頻率 MAX038 輸出頻率取決于注入引腳端 IIN 的電流大小、引腳端 COSC 的電容量（對(duì)地）和引腳端 FADJ 上的電壓 VFADJ。波形切換可 以在任一時(shí)刻進(jìn)行，而不管輸出信號(hào)當(dāng)時(shí)的相位。 輸出頻率反比于電容器 CF 值。20 mA 電流。該芯片具有如下的功能特點(diǎn)： (1)輸出頻率范圍： 0． 1～ 20 MHz，最高可達(dá) 40 MHz： (2)輸出波形占空比 (15％～ 85％ )獨(dú)立可調(diào)，占空比可由 DADJ 端調(diào)整，如果 DADJ 端接地，則輸出占空比為 50％； (3)具有低輸出阻抗的輸出緩沖器 ，輸出阻抗的典型值為 0． 1 Ω； (4)備有 TTL 兼容的獨(dú)立同步信號(hào) SYNC(方波輸出，固定占空比為 50％ )，方便組建 (5)低溫度漂移。 FADJ 和 /或 DADJ 可以接地產(chǎn)生具有占空比為 50％ 的標(biāo)稱頻率信號(hào)。這個(gè)電壓改變了 CF 的充電和放電電流的比值，而維持頻率近似不變。 占空比（輸出波形為正時(shí)所占時(shí)間的百分比）可由加 177。 電壓可改變 177。流入引腳端 IIN的電流可由 2uA變化到 750uA，對(duì)任一電容器 CF值可以產(chǎn)生大于兩個(gè)數(shù)量級(jí)（ 100倍）的頻率變化?；镜恼袷幤魇且粋€(gè)交變的、以恒流向電容器充電和放電的弛張振蕩器，同時(shí)也就產(chǎn)生一個(gè)三角波和矩形波。 5（ 1177。內(nèi)部振蕩器也可以由連接到 PDI引腳上的外部 TTL 時(shí)鐘來同步。 20mA。所需的輸出波形可由在 A0 和 A1 輸入端設(shè)置適當(dāng)?shù)拇a來選擇，所有的輸出波形都對(duì)稱于地電位的 2V（峰峰值）信號(hào)。若 SYNC 不用，該端開路 17 V+ +5V 電源輸入端 19 OUT 正弦波、方波或三角波輸出端 20 V_ 5V 電源輸入端 表 1 MAX038 的引腳功能說明 7 M