簡易數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)-閱讀頁
2025-07-15 08:32本頁面
【正文】 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(jì)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。此電路中用了橋式整流。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。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。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。在這一部分的設(shè)計(jì)構(gòu)成過程中，認(rèn)真對各種頻率信號的組合及搭配進(jìn)行分析，分別得到用來控制計(jì)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(jì)數(shù)、清零、鎖存時序圖在電路中用一個與非門來實(shí)現(xiàn)（如圖7中U21和U22所示）。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。如圖8所示，當(dāng)閘門有一個正脈沖，計(jì)數(shù)器開始工作，并統(tǒng)計(jì)U5的脈沖個數(shù)。圖8 U1和U5的仿真圖 計(jì)數(shù)器電路 為了提高計(jì)數(shù)速度，可采用同步計(jì)數(shù)器。當(dāng)計(jì)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)。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)完成一次測量。圖9 計(jì)數(shù)器的電路圖 通過不同的連接方式，74LS90N可以實(shí)現(xiàn)四種不同的邏輯功能；而且還可借助、對計(jì)數(shù)器清零，借助、將計(jì)數(shù)器置9。(2)計(jì)數(shù)脈沖從INB輸入，QDQCQB作為輸出端，為異步五進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。(4)若將INA與QD相連，計(jì)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(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。 74LS90的功能真值表如表1所示。本次實(shí)驗(yàn)電路采用74LS273鎖存器。當(dāng)1s計(jì)數(shù)結(jié)束時，通過邏輯電路產(chǎn)生信號送入鎖存器，將此時計(jì)數(shù)的值送入譯碼顯示器。當(dāng)時鐘脈沖CP的正跳變來到時，鎖存器的輸入等于輸入，即Q=D，從而將計(jì)數(shù)器的輸出值送到鎖存器的輸出端正脈沖結(jié)束后，無論D為何值，輸出端Q的狀態(tài)仍保持原來的狀態(tài)的Q不變。74LS273引腳圖如圖11所示。表2 74LS273邏輯功能表 圖12 鎖存器的電路譯碼顯示電路可由7段發(fā)光數(shù)碼顯示器U15～U18和輸出高電平有效的譯碼器74LS48組成。74LS48的引腳圖及譯碼顯示電路圖如圖13所示，表3是74LS48的真值表。時基信號由555定時器構(gòu)成一個較穩(wěn)定的多諧振蕩器，產(chǎn)生一個標(biāo)準(zhǔn)的時基信號，作為閘門開通的基準(zhǔn)時間。被測信號30Hz通過閘門U22進(jìn)入計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。脈沖經(jīng)過與非門U21后變成1，與四連級計(jì)數(shù)器的R0(1)、R0(2)兩端相連。U5的OUT端此時能產(chǎn)生0或者1兩種脈沖的形式。U22的輸出端和計(jì)數(shù)器U14的INA端相連接。所以，當(dāng)U1和U5同時產(chǎn)生0或者1的時候，此時個位計(jì)數(shù)器U14的INA端為高電平1，計(jì)數(shù)器開始工作。測量的范圍為19999Hz所以需要四聯(lián)級計(jì)數(shù)器。當(dāng)U22輸出給了一個高電平，個位計(jì)數(shù)器U14開始工作。當(dāng)U14為1001時，U13的值為0000。 計(jì)數(shù)器74LS90N即開始記錄時鐘的個數(shù)，因?yàn)檩斎氲拿}沖為30Hz，所以千位計(jì)數(shù)器U11和百位計(jì)數(shù)器U12的QA、QB、QC、QD輸出數(shù)字為0000，十位計(jì)數(shù)器U13的數(shù)是0011，個位計(jì)數(shù)器U14的數(shù)為0000。鎖存器作用是將計(jì)數(shù)器在1s結(jié)束的計(jì)數(shù)進(jìn)行鎖存，使顯示器上獲得穩(wěn)定的測量值。所以必須加鎖存器將其固定。當(dāng)時鐘脈沖的正跳變到達(dá)時，鎖存器的輸出等于輸入，則UU8和U10的輸出為0000，而U9的輸出為0011。正脈沖結(jié)束后，無論輸入端為何值，輸出端的狀態(tài)保持原來的狀態(tài)不變。顯示譯碼器74LS48N的作用是把用 BCD 碼表示的10進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成能驅(qū)動數(shù)碼管正常顯示的段信號，以獲得數(shù)字顯示由74LS48N的真值表可以看出。所以最后LED顯示的數(shù)字為30，滿足設(shè)計(jì)的要求。圖16 8Hz時的仿真結(jié)果 被測信號為176Hz的仿真結(jié)果如圖17所示。以及在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行的仿真得出實(shí)驗(yàn)可行，并且能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。軟件方面也在不影響頻率計(jì)功能的條件下盡量簡化，題目要求的是設(shè)計(jì)一個簡易的數(shù)字頻率計(jì)，用數(shù)字電子計(jì)數(shù)的簡單器件在盡可能提高測量的精確度的同時，系統(tǒng)的性價比大大提高。這是一個綜合性的設(shè)計(jì)，并不是單靠某一章節(jié)的內(nèi)容就能完成的，這需要將個部分的知識連貫起來應(yīng)用才能完成設(shè)計(jì)，理論與實(shí)踐的結(jié)合，這對于工科學(xué)生是很有幫助的。555多諧振蕩產(chǎn)生秒信號也是比較容易實(shí)現(xiàn)的，設(shè)計(jì)的難點(diǎn)就在于邏輯控制部分；這部分電路要產(chǎn)生計(jì)數(shù)、保持和清零信號，還要一直循環(huán)下去。而CD4017芯片能構(gòu)成順序脈沖發(fā)生器，這樣便能較方便的產(chǎn)生計(jì)數(shù)、鎖存和清零信號，簡化了電路。焊接完成后，通電運(yùn)行并沒有直接出現(xiàn)效果，這時要根據(jù)顯示現(xiàn)象分析問題的原因，然后去檢查相應(yīng)部分有沒有產(chǎn)生正確的信號，如果沒有產(chǎn)生所需用的信號，就要考慮各方面可能出現(xiàn)的問題，這樣有根據(jù)有方向的檢測便能較快的解決出
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