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基于PROTEUS數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)
摘 要:該數(shù)字頻率計(jì)主要由74系列集成電路組成,它除具有基本的計(jì)頻功能外,還具有對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大整形、選擇時(shí)基信號(hào)、自動(dòng)清零、自動(dòng)換擋等功能。將待測(cè)頻率的信號(hào)加入到信號(hào)輸入端,與時(shí)基信號(hào)經(jīng)閘門(mén)電路送入低位計(jì)數(shù)器的脈沖端開(kāi)始計(jì)數(shù),利用時(shí)基信號(hào)的下降沿經(jīng)反相器去控制鎖存器74HC273,將信號(hào)鎖存,并用時(shí)基信號(hào)的低電平去給計(jì)數(shù)器清零,達(dá)到了很好的效果,以此實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)、清零、換擋的功能。并通過(guò)Proteus仿真軟件驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。
關(guān)鍵詞:數(shù)字頻率計(jì)74系列集成器件Proteus
1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖及工作原理
數(shù)字頻率計(jì)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。工作原理:接通電源后,首先檢測(cè)一下時(shí)鐘源是否起振,然后將分頻電路得到四種基頻信號(hào),待測(cè)信號(hào)通過(guò)放大整形后與時(shí)基電路一起送給閘門(mén)電路,從閘門(mén)電路出來(lái)的信號(hào)送入低位計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)頻,然后由最高位進(jìn)位信號(hào)控制四種基頻的選擇,再由數(shù)據(jù)分配器去控制每一個(gè)小數(shù)點(diǎn),從而簡(jiǎn)便的完成了換擋功能。在這里,我們用時(shí)基信號(hào)的下降沿經(jīng)反相器去控制鎖存信號(hào),將數(shù)據(jù)讀出,再由時(shí)基信號(hào)的低電平去控制計(jì)數(shù)器清零,進(jìn)而保證了鎖存是在清零之前,有效地完成兩部工作。最后,由譯碼器將鎖存的信號(hào)譯碼后,再由數(shù)碼管顯示出來(lái)。
2 系統(tǒng)功能仿真調(diào)試
應(yīng)用Protues進(jìn)行仿真,驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的電路能否將待測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大整形,能否實(shí)現(xiàn)頻率測(cè)量,能否自動(dòng)換擋、自動(dòng)清零,測(cè)量高頻時(shí)有無(wú)較大的誤差,信號(hào)能否起振等。
2.1 放大整形電路
2.1.1 調(diào)試目的
測(cè)試放大整形電路是否具有放大整形的能,整形出來(lái)的波形是否為較為標(biāo)準(zhǔn)的方波信號(hào)。
2.1.2 調(diào)試電路
調(diào)試電路如圖2所示。
2.1.3 調(diào)試結(jié)果
假設(shè)輸入正弦波的幅值為2v,其顯示結(jié)果為如圖3所示。
2.2 計(jì)頻電路
2.2.1 調(diào)試目的
調(diào)試該頻率計(jì)能否實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋、自動(dòng)清零以及能否測(cè)量出0-9.999MHZ的信號(hào)頻率。
2.2.2 調(diào)試電路
頻率測(cè)試電路如圖4所示。
2.2.3 調(diào)試結(jié)果
1、待測(cè)信號(hào)的頻率設(shè)為888HZ,其四位數(shù)碼管的顯示結(jié)果如圖5所示。
2、待測(cè)信號(hào)頻率設(shè)為12.58KHZ,其四位數(shù)碼管的顯示結(jié)果如圖6所示。
3、待測(cè)信號(hào)頻率設(shè)為100KHZ,其四位數(shù)碼管的顯示結(jié)果如圖7所示。
4、待測(cè)信號(hào)頻率設(shè)為1050KHZ,其四位數(shù)碼管的顯示結(jié)果如圖8所示。
3 調(diào)試結(jié)果分析
3.1 調(diào)試電路已實(shí)現(xiàn)的功能
通過(guò)先分步調(diào)試后整體調(diào)試的方法,本設(shè)計(jì)已實(shí)現(xiàn)了測(cè)量范圍從0-9.999MHZ的精確頻率測(cè)量,并且能夠自動(dòng)換擋、自動(dòng)清零。該數(shù)字頻率計(jì)可主要用于測(cè)量正弦波、矩形波、三角波、尖脈沖等周期信號(hào)的頻率值。
3.2 調(diào)試中遇到的問(wèn)題和此電路的不足
在調(diào)試的過(guò)程中遇到的問(wèn)題主要在于對(duì)邏輯控制電路和閘門(mén)電路的調(diào)試。剛開(kāi)始電平出現(xiàn)了黃色和測(cè)量高頻率時(shí)測(cè)不出數(shù)值的問(wèn)題,即使測(cè)量出來(lái)了,也會(huì)等很久,而且計(jì)出來(lái)的值總是比所設(shè)的值大一,于是我就將兩個(gè)鎖存端直接連接,縮短了它的反應(yīng)時(shí)間,再用與非門(mén)做閘門(mén)電路,很好的解決了以上問(wèn)題,并且計(jì)數(shù)很精確,所花的時(shí)間也很少。該電路的不足之處就是在于如果頻率要求更高,那么對(duì)元器件的要求就更高,用這一電路就很難實(shí)現(xiàn),就只有用微控制器MCU來(lái)完成此類頻率計(jì)的設(shè)計(jì)了。
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