數(shù)字電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告模板-在線瀏覽
2024-09-14 00:20本頁面
【正文】 求分析1Hz、1kHz和999kHz的測(cè)量誤差）。 電源條件：+5V。第二章 整體方案設(shè)計(jì) 算法設(shè)計(jì)頻率是周期信號(hào)每秒鐘內(nèi)所含的周期數(shù)值。圖22是根據(jù)算法構(gòu)建的方框圖。改閘門信號(hào)控制閘門電路的導(dǎo)通與開斷。測(cè)量頻率的誤差與閘門信號(hào)的精度直接相關(guān)，因此，為保證在1s內(nèi)被測(cè)信號(hào)的周期量誤差在10 ?179。例如，當(dāng)被測(cè)信號(hào)為1kHz時(shí)，在1s的閘門脈沖期間計(jì)數(shù)器將計(jì)數(shù)1000次，由于閘門脈沖精度為10 ??，固由此造成的計(jì)數(shù)誤差不會(huì)超過1，符合5*10 ?179。進(jìn)一步分析可知，當(dāng)被測(cè)信號(hào)頻率增高時(shí)，在閘門脈沖精度不變的情況下，計(jì)數(shù)器誤差的絕對(duì)值會(huì)增大，但是相對(duì)誤差仍在5*10 ?179。但是這一算法在被測(cè)信號(hào)頻率很低時(shí)便呈現(xiàn)出嚴(yán)重的缺點(diǎn)，例如，這時(shí)閘門脈沖仍未1s顯然是不行的，故應(yīng)加寬閘門脈沖寬度。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)整形電路則在測(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。所以在通過整形之前通過放大衰減處理。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。被測(cè)信號(hào)經(jīng)整形后變?yōu)槊}沖信號(hào)（矩形波或者方波），送入閘門電路，等待時(shí)基信號(hào)的到來。被測(cè)信號(hào)通過閘門，作為計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)，計(jì)數(shù)器即開始記錄時(shí)鐘的個(gè)數(shù)，這樣就達(dá)到了測(cè)量頻率的目的。方波信號(hào)中的脈沖寬度恰好為被測(cè)信號(hào)的1個(gè)周期。計(jì)數(shù)器累計(jì)的結(jié)果可以換算出被測(cè)信號(hào)的周期。時(shí)基電路：時(shí)基信號(hào)由555定時(shí)器、RC組容件構(gòu)成多諧振蕩器，其兩個(gè)暫態(tài)時(shí)間分別為T1=（Ra+Rb）C T2=重復(fù)周期為 T=T1+T2 。多諧振蕩器經(jīng)二級(jí)10分頻電路后，可提取因檔位變化所需的閘門時(shí)間1ms、。在實(shí)驗(yàn)中我們采用的就是前一種方案。使得能夠產(chǎn)生1kHz的信號(hào)。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。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?？刂齐娐饭ぷ鞑ㄐ蔚氖疽鈭D如圖25.第三章 單元電路設(shè)計(jì) 時(shí)基電路設(shè)計(jì)圖31 時(shí)基電路與分頻電路它由兩部分組成: 如圖31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),: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取430歐姆,R3取500歐姆,。第二部分為分頻電路,主要由4518組成（4518的管腳圖，功能表及波形圖詳見附錄），因?yàn)檎袷幤鳟a(chǎn)生的是1000Hz的脈沖,、。計(jì)數(shù)器在脈動(dòng)模式可級(jí)聯(lián)，通過將Q179。 如圖32所示，555產(chǎn)生的1kHz的信號(hào)經(jīng)過三次分頻后得到3個(gè)頻率分別為100Hz、10Hz和1Hz的方波。74151的CBA接撥盤開關(guān)來對(duì)選頻進(jìn)行控制。分析其通過4017后出現(xiàn)的波形圖（4017的管腳圖、功能表和波形圖詳見附錄）。100Hz的方波作為4017的CP端，如圖33，信號(hào)通過4017后，從Q1輸出的信號(hào)高電平的脈寬剛好為100Hz信號(hào)的一個(gè)周期，相當(dāng)于將原信號(hào)二分頻。圖33 閘門電路圖34 通過分析我們知道控制電路這部分是本實(shí)驗(yàn)的最為關(guān)鍵和難搞的模塊。比如頻率，周期，脈寬?？刂齐娐贰．?dāng)74153的CBA接000011的時(shí)候電路實(shí)現(xiàn)的是測(cè)量被測(cè)信號(hào)頻率的功能。當(dāng)74153的CBA接101的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)的是測(cè)量被測(cè)信號(hào)脈寬的功能。其中第一個(gè)波形是被測(cè)信號(hào)的波形圖、第二個(gè)是PT端輸入信號(hào)的波形圖、第三個(gè)是計(jì)數(shù)器的清零信號(hào)。PT是高電平的時(shí)候計(jì)數(shù)器開始工作。根據(jù)圖得知在計(jì)數(shù)之前對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行了清零。如果不讓4511鎖存的話，那么計(jì)數(shù)器輸出的信號(hào)一直往數(shù)碼管里送。那么通過鎖存信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)的時(shí)候讓數(shù)碼管不顯示，計(jì)完數(shù)后，讓數(shù)碼管顯示計(jì)數(shù)器計(jì)到的數(shù)字的功能。圖36 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、4511鎖存端波形圖圖36。時(shí)基電路產(chǎn)生的信號(hào)直接用信號(hào)發(fā)生器來代替。~。當(dāng)CBA的取一定的值，電路實(shí)現(xiàn)一定的測(cè)量功能。比如CBA接011測(cè)量頻率的時(shí)候，~，那么在顯示的時(shí)候三個(gè)數(shù)碼管的第二個(gè)數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)要顯示。對(duì)比一下兩個(gè)輸入的高低電平可以發(fā)現(xiàn)CA位不一樣，顯示的小數(shù)點(diǎn)就不一樣。具體的實(shí)現(xiàn)方法見圖37所示。把555產(chǎn)生的信號(hào)接到示波器中，調(diào)節(jié)電位器使得輸出的信號(hào)的頻率為1KHz。測(cè)完后，下面測(cè)試分頻后的頻率，分別接一級(jí)分頻、二級(jí)分頻、三
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