频率计设计实训报告_课程设计报告频率计
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数字电路实训报告
题目：数字频率计 专业：电子信息工程 班级： 姓名： 学号：
摘要
系统功能介绍：
数字频率计是一种基本的测量仪器，是用量最大、品种很多的产品，是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。它是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。它的基本功能是测量正弦信号，方波信号以及其他各种单位时间内变化的物理量。
本次设计选择以集成芯片作为核心器件，利用数字电子技术基础的相关知识，设计了一个简易四位数字频率计，以分频器、触发器和计数器为核心，由信号输入、计数、数据处理和数据显示等功能模块组成。它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。
目录
一．数字频率计的基本原理.................................................................................4 二．设计思路.........................................................................................................4
2.1秒信号........................................................................................................4 2.2分频器........................................................................................................4 2.3计数器........................................................................................................4 2.4锁存器........................................................................................................4 2.5显示译码器与数码管................................................................................4 三．元件.................................................................................................................5
3.1 CD4060(分频器芯片)...............................................................................5 3.2 CD4013（D触发器芯片）......................................................................5 3.3 CD4017（脉冲分配器）..........................................................................5 3.4 CD4029（计数器芯片）..........................................................................5 3.5 CD4511（译码芯片）..............................................................................5 3.6数码管........................................................................................................5 3.7 7404（与非门芯片）,两个电容（20~30pF），电阻(1M)。................5 四．仿真.................................................................................................................5 五．电路图.............................................................................................................6 六．电路的调试过程.............................................................................................6 七．心得体会.........................................................................................................7 八．参考文献.........................................................................................................8
数字频率计的设计
一．数字频率计的基本原理
二．设计思路
根据上面的分析，数字频率计的基本电路由以下五个部分组成。
2.1
秒信号 2.2
分频器 2.3
计数器 2.4
锁存器 2.5
显示模块
三．元件
3.1
CD4060BE(分频器芯片)3.2
SN74HC74N（D触发器芯片）3.3
CD4017BE（脉冲分配器）3.4
CD4029BE（计数器芯片）3.5
CD4511BE（译码芯片）3.6
LG5011AH(数码管3个）
3.7
SN74HC04N（与非门芯片）,两个电容（20~30pF），电阻(1M)。
四．仿真
五．电路图
六．电路的调试过程
电路板焊接完成之后，就需要进行调试过程了，刚开始有的同学焊接完成之后，让老师进行查看，结果不显示，或者显示不成功，老师就给我们讲解了如何进行调试电路，要学会自己查找问题，自己检测电路时哪里的问题。首先就是不亮的问题，就是没有焊接好或者某个地方焊接短路的，这就需要自己一根一根一部分一部分进行检查检测了。接着是数码管全亮了，并没有计数，老师告诉我们需要把三个4511的5脚三个接到4029的1脚上，不再接地了，如果不出什么意外而且其他电路部分没有问题，这步完成后，电路应该就正常工作了。最后我的电路还遇到的问题是，频率计计数了，但是就是不稳定，于是老师经过思考后，让我们分别在三个数码管上串联一个电阻，经过这步后，我的电路基本调试完成，基本没有什么大的问题了。以上这些是我的电路进行调试的过程中遇到的问题，可能还有其他调试过程中遇到的问题，这需要我们耐心调试，不懂的要多问老师同学，这样电路才能调试成功。
七．心得体会
本次实训让我体味到设计电路、连接电路、调测电路过程中的苦与甜。设计是我们将来必需的技能，这次实训恰恰给我们提供了一个应用自己所学知识的机会，从查找资料到对电路的设计以及对电路的调试再到最后电路的成型，都对我所学的知识进行了检验。
首先第一周是“唠嗑”，老师给我们分了组，然我们在组内讨论，各自发挥给子的优势，分别能胜任什么工作。每个人的职责分配完毕后，接着就是“老板”招标，各组竞标，每组根据老师提出的要求进行思考和组织语言，然后说服老师。然后大家就开动大脑，整理思路，组织语言，最后向老师汇报的时候，虽然大家都基本没说到点子上，但是也说明大家还是动脑筋了。第一周的实训看似简单，但是老师在锻炼我们的动脑能力和看问题要看本质以及最后锻炼我们的语言表达能力，收获很多。
第二周是电路的设计，在电脑上用仿真软件设计电路，毕竟我们学得不是那么透彻，基本上没法把书本上的知识和实力联系起来，大家绞尽脑汁，也不知道如何下手，该从哪里下手，最后在老师的帮助下，我们完成了仿真电路的设计。在这个过程中，老师耐心的给我们讲解每个元件的功能和用途，该如何连接到电路中。这周的实训中充分暴露了我们理论和实际联系的太少太少了，还有动手上机操作的能力不强，以后还有待提高。
第三周第四周就是硬件的电路焊接设计了。老师给我们发了所有的原件和电路板，我们把之前的仿真电路打印出来，然后就比葫芦画瓢的焊接，但是后来才发现，不认真弄清电路的构造只知道比葫芦画瓢的焊接，在后面的时候很容易焊接错，所以首先得弄清电路构造。在电路板上布线设计硬件的连接方式，这一步还是比较轻松，主要是布的线要尽可能的不交叉。之后就开始对着图焊板子，开始把元器件焊上去还是比较简单好看的。可是紧接着进入焊线阶段就难住我了，线拉不直，焊在板子上就很丑；另一方面，在焊的过程中就会发现有那么几根线是按照布线图来焊是实现不了的，于是，中途又会重新改布线图。硬件部分我花了接近两周的课余时间，反反复复的修改，焊接，终于初步完成了。最后一周是板子焊好后的进硬件调试阶段以及总结大会。硬件调试时，发现了线路的一些错误接法和元器件位置的错接等等，这样又花了很多时间调试修改，硬件就基本上算是完成了。这周感悟也很多，不光要焊接成功电路，还要学会自己查找问题，解决问题，这才是真正地学到了知识。
通过五周的频率计设计，真的是感触颇多。这五周以来我们每周实训课都积极参与其中，完成老师布置的任务。在课余时间去实验室焊接电路。每天和大家在一起焊板子，一起讨论问题，一起互相帮助的画面还历历在目。这其中有欢声笑语，也有苦有累。还有很多不足的地方，需要自己改进，还有一些缺点也要改掉。总之，这次实训，收获很多。希望自己以后还能更努力。
八．参考文献
1.CD4511
CD4511 是一个用于驱动共阴极 LED（数码管）显示器的 BCD 码—七段码译
码器，特点：具有 BCD 转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的 CMOS 电路能提供较大的拉电流。可直接驱动 LED 显示器。引脚图如图所示。
其功能介绍如下：
BI：4 脚是消隐输入控制端，当 BI=0 时，不管其它输入端状态如何，七 段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。
LT：3 脚是测试输入端，当 BI=1，LT=0 时，译码输出全为 1，不管输入
DCBA 状态如何，七段均发亮，显示“8”。它主要用来检测数码管是否损坏。LE：锁定控制端，当 LE=0 时，允许译码输出。LE=1 时译码器是锁定 保持状态，译码器输出被保持在 LE=0 时的数值。A1、A2、A3、A4、为 8421BCD 码输入端。
a、b、c、d、e、f、g：为译码输出端，输出为高电平 1 有效。
2.CD4029
CD4029 是一组可预设二进制/BCD、上数/下数计数器，其引脚图如图，功能有：
(1)4 位数据预设
(2)4 位二进制计数或BCD 计数(3)上数计数或下数计数
当其预设控制端PE 为1 时，不论其它输入状态为何，则QDQCQBQA=DCBA，其预设工作与Clock 无关，属异步预设；当PE=0 时，则正常计数。CD4029 的计数选择有4 种，分别由U/D(上数/下数)及B/D(二进制/十进制)两脚来控制。
3.74LS74
74LS74
TTL 带置位复位正触发双 D 触发器
Vcc 2CR 2D 2Ck 2St 2Q-2Q ┌┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴┐ 双 D 触发器 74LS74 │14 13 12 11 10 9 8 │）│
│ 1 2 3 4 5 6 7│
└┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬┘
工作原理: SD 和RD 接至基本RS 触发器的输入端，它们分别是预置和清零端，低电平有效。当SD=0且RD=1时,不论输入端D为何种状态，都会使Q=1，Q=0，即触发器置1；当SD=1且RD=0时，触发器的状态为0,SD和RD通常又称为直接置1和置0端。我们设它们均已加入了高电平，不影响电路的工作。工作过程如下：
1.CP=0时，与非门G3和G4封锁，其输出Q3=Q4=1，触发器的状态不变。同时，由于Q3至Q5和Q4至Q6的反馈信号将这两个门打开，因此可接收输入信号D，Q5=D，Q6=Q5=D。2.当CP由0变1时触发器翻转。这时G3和G4打开，它们的输入Q3和Q4的状态由G5和G6的输出状态决定。Q3=Q5=D，Q4=Q6=D。由基本RS触发器的逻辑功能可知，Q=D。3.触发器翻转后，在CP=1时输入信号被封锁。这是因为G3和G4打开后，它们的输出Q3和Q4的状态是互补的,即必定有一个是0，若Q3为0，则经G3输出至G5输入的反馈线将G5封锁，即封锁了D通往基本RS 触发器的路径；该反馈线起到了使触发器维持在0状态和阻止触发器变为1状态的作用,故该反馈线称为置0维持线,置1阻塞线。Q4为0时，将G3和G6封锁，D端通往基本RS触发器的路径也被封锁。Q4输出端至G6反馈线起到使触发器维持在1状态的作用，称作置1维持线；Q4输出至G3输入的反馈线起到阻止触发器置0的作用,称为置0阻塞线。
4.74LS04 74LS04 TTL 六反相器 六个与非门 集成到集成块里
5.CD4017
CD4017 是5 位Johnson 计数器，具有10 个译码输出端，CP、CR、INH 输入端。时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。INH 为低电平时，计数器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。CR 为高电平时，计数器清零。Johnson 计数器，提供了快速操作、2 输入译码选通和无毛刺译码输出。防锁选通，保证了正确的计数顺序。译码输出一般为低电平，只有在对应时钟周期内保持高电平。在每10 个时钟输入周期CO 信号完成一次进位，并用作多级计数链的下级脉动时钟。引脚图如图所示：
引出端功能符号 CO：进位脉冲输渊 CP：时钟输入端 CR：清除端 INH：禁止端
Q0-Q9 计数脉冲输出端 VDD：正电源
VSS：地CD4017组成的防抖动触摸开关电路
5.CD4060 CD4060由一振荡器和14级二进制串行计数器位组成，振荡器的结构可以是RC或晶振电路，CR为高电平时，计数器清零且振荡器使用无效。所有的计数器位均为主从触发器。在CP1(和CP0)的下降沿计数器以二进制进行计数。在时钟脉冲线上使用斯密特触发器对时钟上升和下降时间无限制。CD4060引脚图:
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