数字频率计的设计作业(2)(2)

2019-03-28 08:52

这部分电路是频率计内作重要的电路部分,由计数器、锁存器、译码器、显示器和单稳态触发器组成。

其中计数器按十进制计数,由2个异步十进制计数器74ls90构成,一次从个位开始计数,向上位发出进位信号进而使高位开始计数。计数输出如果电路中不接锁存器,则显示器上的显示数字就会随计数器的状态不停地变化,要使计数器停止计数时,显示器上的数字显示能稳定,就必须在计数器后接入锁存器。锁存器的工作是受单稳态触发器控制的。门控信号的下降沿使单稳态触发器1进入暂稳态,单稳1的上升沿作为锁存器的时钟脉冲。为了使计数器稳定、准确的计数,在门控信号结束后,锁存器将计数结果锁存。单稳1的暂态脉冲的下降沿使单稳2进入暂态,利用2的暂态对计数器清零,清零后的计数器又等待下一个门控信号到来重新计数。 锁存器的作用是将计数器在1s结束时所得的数进行锁存,使显示器稳定地显示此时计数器的值。1s计数时间结束时,逻辑控制电路发出锁存信号,将此时计数器的值送至数码显示器。选用锁存器74LS273可以完成上述功能。当时钟脉冲CP的正跳变来到时,锁存器的输出等于输入,即Q=D,从而将计数器的输出值送到锁存器的输出端。正脉冲结束后,无论D为何值,输出端Q的状态仍保持原来的状态不变。所以在计数期间内,计数器的输出不会送到译码显示器。 锁存器在一个有效脉冲到来后将计数器输出信号锁存,并输出到数码管译码器,4片译码器用

3

74LS48实现。

3.3闸门电路

测量控制电路(闸门电路):用于控制输入脉冲是否送给计数器计数。 由一个数字逻辑元件与非门来独立完成,其一端输入高电平持续时间为1s(0.1s)的时基信号,另一端输入经过放大整形后的未知频率的待测信号,与非门的输出端接低位计数器的信号输入端。

3.4时基电路

时基电路的作用是产生一个标准时间信号,高电平持续时间是1s,由定时器555构成的多谐震荡器产生,当标准时间的精度要求较高时,应通过晶体震荡器分频获得。若震荡器的频率。由公式t1?0.7(R1?R2)C和t2?0.7R2C,,可计f0?1/(t1?t2)?0.8Hz,其中t1?1s,t2?0.25s。算出电阻R1、R2及电容C的值。若取电容C=10uF,则

R2?t2/0.7C?35.7kΩ

R1?(t1/0.7C)?R2?107kΩ 所以取R1为36 kΩ,R2为107 kΩ。

3.5逻辑控制电路

4

在时基信号结束时产生的负跳变用来产生锁存信号,锁存信号的负跳变又用来产生清“0”信

号。脉冲信号可

主要元件 参数、用途 数量 由两个单稳态

Dpy Red-CC 共阴极数码管 4 触发器

74LS48 4线8线译码器 4 74LSl23产生,

74LS273 锁存器 2 它们的脉冲宽

74LS90 计数器 4 度由电路的时74LS123 逻辑控制电路 2 间常数决定。 74LS00 与非门 8 设锁存信号74LS04 非门 1 和清“0”信号74LS160 计数器 1 的脉冲宽度相蜂鸣器 报警用 1 同,如果要求555定时器 生成脉冲 1 tw=0.02s ,则

1k,3.3k,5.1k,10k,18k,39k,有

电阻 10 47k tw=0.45Rx/Cx=

电容 0.01,0.1,4.7,10 ,100,2200 9 0.02s,若取可变电阻 10K,1K 3 Rx=10kΩ,则2N3904 三级管 2 Cx=tw/0.45Rx=

4.4uf,取标称高压器 电源 1 值4.7uf,由整流桥 电源整流 1 74LSl23的功L7805 稳压三极管 1 能表可得,当, 开关 单刀双掷、单刀单掷 2 触发脉冲从 1A

端输入时,在触发脉冲的负跳变作用下,输出端1Q可获得一正脉冲端,一非Q端可获得一负脉冲,其波形关系正好满足要求。

四、元件选择

主要元器件清单

5

三极管的选择一般要考虑两个问题:一是放大器输入信号的幅度,放大器需要放大多少倍,其输出才能满足数字电路的触发电平。二是放大电路的设计。假定给出具体电路(考虑到被测频率的高频段频率较高,故选用高频管3DG,β100。当输入信号过小时,应增加放大器的级数。 74LS48是输出高电平有效的译码器,内部有升压电阻,因此可以直接与显示器相连接。为了使整数数值最前面的零不显示,将数码管显示器最高位的脉冲消隐输入接地,并将高位的脉冲消隐输出与低位的脉冲消隐输入相连。

五、整体电路

6

译码显示器 逻辑控制电路 锁存器 计数器 闸门电路 时基电路 放大整形电路

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