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六、说明电路工作原理
所谓频率,就是周期性信号在单位时间内变化的次数.若在一定时间间隔t内测得这个周期性信号的重复变化次数为n,则其频率可表示为
nf?
t 若在闸门时间1S内计数器计得的脉冲个数为n,则被测信号频率等于nHz。
数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器,被测信号可以是正弦波,方波或其它周期性变化的信号。它一般由放大整形电路、时基电路、逻辑控制电路、闸门电路、计数器、锁存器、译码器、显示器等几部分组成。其基本原理是用一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟,对比测量其他信号的频率。通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数,此时我们称闸门时间为1秒。计数信号并与锁存信号和清零复位信号共同控制计数、锁存和清零三个状态,然后通过数码显示器件进行显示。
七、困难问题及解决措施
在设计的555构成多谐振荡器输出的方波信号,由于电路里面使用的电容元件,在实验的时候,随着实验室里面温度的变化,输出信号的频率也会发生变化,这是造成误差的一个原因,为了在验收的时候提高测量的准确性,所以在测量前要调节电位器,把产生的方波信号接示波器,测量其输出频率,调节电位器,使输出的信号非常接近1KHz,这样的话在后面的测量中会减小误差。在调测计数显示电路的时候,在连接4511元件的时候忘记了将4511的5端接地,导致数码管无法计数,在实验的过程中,连接好电路以后,发现没反应,然后通过示波器一个一个检测元件的输入和输出信号,看看是不是和理论的一样。找出不符合理论的那部分,对照电路图进行检查修改,最后发现有的芯片的使能端没有接地,导致元件的功能没有实现。所以在连接电路的时候要细心,这也是要改进的地方。不然的话就会出现一个又一个的连接上面的问题。在最终测量频率很低的时候,那么本次电路测量频率的算法就有了一定的缺点。例如,当被测信号为0.5Hz时,其周期为2s,这时闸门的脉冲仍为1s显然是不行的。故应该加宽闸门脉冲的宽度假设闸门脉冲宽度加至10S,则闸门导通期间可计数5次,由于计数值5是10s的计数结果,故在显示之间必须将计数值除以10.加宽闸门信号也会带来一些问题:计数结果要进行除以10的运算,每次测量的时间最少要10s,时间过长不符合人们的测量习惯,由于闸门期间计数值过少,测量的精度也会下降。为了克服测量低频信号时的不足,可以使用另一种算法。将被测信号送入被测信号闸门产生电路,该电路输出一个脉冲信号,脉宽与被测信号的周期相等。再用闸门产生电路输出的闸门信号控制闸门电路的导通与开断。设置一个频率精度较高的周期信号(例如10KHz)作为时基信号,当闸门导通时,时基信号通过闸门到达计数电路计数。由于闸门导通时间与被测信号周期相同,则可根据计数器计数值和时基信号的周期算出被测信号的周期T。T=时基信号周期*计数器计数值。再根据频率和周期互为倒数的关系,算出被测信号的频率f。这里面就提供一个思想。没有通过实践去验证。不可避免,这个算法也有它自己的缺陷。
还有就是从手动换挡,到只可进或只可退的自动换挡,最后改进成了可进可退的自动换挡,其
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中的路途是非常曲折的,主要不同的就是换挡计数器的选择,例如用了74LS160做出来的就是可进的自动换挡,用74LS192做出来的才是可进可退的自动换挡。
八、总结与体会
在这次课程设计中,使我体会到了学有所用,真正把课堂上数电的知识用到了其中,让我对数电有了跟进一步的了解,刚开课的时候都不知道模拟电子技术和数字电子技术是干嘛的,虽然说课本上的一些理论都知道,却也不知道有什么实用,这次的课程设计做了频率计后,了解到了现在所学的东西不要自己以为现在没用就不去学,其实一些知识是有很大的用处的,只是我们现在不知道而已,也许现在所学的就是自己感兴趣的,看到自己亲手做出来的频率计后有种莫名的成就感,从一定程度上提高了以后学习的积极性,也使我体会到了设计电路的趣味性,争强了我对这个专业的喜欢,还有连接电路与调试电路过程中的苦与甜,连接电路的过程是一个考验人耐心的过程不能有丝毫的马虎和急躁,得静下心来一根一根的去连接,不然错一根会给后面的调试造成很大的影响,只有踏踏实实的一步一步的走,才能提高效率,最终才能成功,这次课程设计还要求我们对课外的知识也要注意积累,在这次课程设计中有几个芯片是我们在课上没学过的,要求我们到图书馆、网上去找到该芯片的使用方法,对该芯片的功能有一个深刻的理解,这样在连电路的时候就能得心应手,才能真正掌握电路的原理。这次课程设计还要求我们的团队协作能力,因为这次频率计是两个人一起完成,为了提高效率,就得两个一人做一块板,两个人先规划好板,然后一起做,带两块板都连接好后在一起来测试、调试,遇到问题时一起讨论,一起思考,这样既能培养我们的团队协作能力,又能提高效率。
九、致谢
致谢
通过本次课程设计,我收获颇丰,一方面使自己各方面能力在一定程度上得到提升,另一方面是自己切身体会到数字电子技术的实用性和有效性,增加了自己对数电学习和电子制作的兴趣。同时在让我体会到了设计的艰辛的同时,更让我体会到成功的喜悦和快乐。
本课题在选题及进行过程中得到梁老师的悉心指导。论文行文过程中,梁老师多次帮助我分析思路,开拓视角,在我遇到困难想放弃的时候给予我最大的支持和鼓励。梁老师严谨求实的治学态度,踏实坚韧的工作精神,将使我终生受益。再多华丽的言语也显苍白。在此,谨向梁老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。
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十、参考文献
o 安德宁 数字电路与逻辑设计实验技术 北京邮电学院出版社 o 高吉祥 电子技术基础实验与课程设计 电子工业出版社 2002.2
o 谢自美 主编 电子线路设计.实验.测试(第二版)华中科技大学出版社 2000.7
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