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VHDL数字频率计(一)信息工程毕业论文(3)

2013-05-25 01:13 00柳眉成闸门，在时间脉冲为高电平时，被测信号通过；低电平时闸门关闭，被测信号不能通过，如图示

 主控门由一个与非门和一个反相器构成。因为输入信号是经施密特电路整形后得到的，其得到的，其电平只有２.４Ｖ，故需在输入端加一接口电路，以实现电平转换驱动ＣＭＯＳ与非门。主控门电路如图示，反相器选c033,与非门。与非门选Ｃ066.
 
 5.放大整形电路
 为提高测量精度，在整形电路的输入端加一前置放大器。对幅度较低的（≤１Ｖ）
被测信号加以放大后再送入整形器中整形，对副值大于１Ｖ的被测信号可直接送入整形器中整形。另外，为防止被测信号过大损坏元器件。在整形电路的输入端加一限幅电路，
由４个二极管２ＣＫ５组成双向先限幅器。为保证ＡV≥Vom/Vim=14，所以采用普通共发射极放大电路即可．电路如图所示。
 
 
 ７.计数\译码\显示电路
 （方案一）
 计数器的形式较多，由于设计中计数器数值由七段LED显示，应采用十进制计数。由于采用4位显示，至少使用4 个十进制计数器。
 分档电路有Hz,KHz两档，可以使用秒脉冲，毫秒脉冲做闸门信号也可以加长计数器位数，显示时使用多路开关选择低位高位实现分档。
 采用4片双十进制计数器74LS390构成8位十进制数年器，采用带锁存的4~2输入多路开关74LS399，实现量程转换功能，当开关置于低电平时，频率单位为KHz，开关置于高电平时频率单位为Hz。
 译码驱动电路采用译码器驱动一体74LS48，配合共阴极LED显示数码管，完成译码显示。
 方案二
 由于频率计的测量范围要求是１～９９９９Ｈz,故采用４块以１８０十进制加法计数电路。

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 译码显示电路采用４块CC14547的七段译码和４共阴极数码管BS202组成。CC14547 r的功能表如下表所示，因为CC14547可直接驱动共阴极数码管，故选用CC14547作译码显示驱动器。
 
 
                        CC14547功能表 
输         入 显示数字 
ＢＩ Ｄ Ｃ Ｂ Ａ  
0 Ｘ Ｘ Ｘ Ｘ 消   隐 
1 0 0 0 0 0　 
1 0 0 0 0 1 
┇ ┇ ┇ ┇ ┇ ┇ 
1 1 0 0 1 颍 
1 1 0 1 0 消   隐 
┇ ┇ ┇ ┇ ┇ ┇ 
1 1 1 1 1 消   隐 

 方案比较
 在以上方案中主要有TTL和COMS两种电路，这里值得注意的是TTL和COMS电路混合使用时，要电路的工作原理在两者之间需要接入接中电路，使其正常驱动，我做的频率计时考虑到设计电路时需求原则，第一要满足系统功能和性能的要求；二还要电路简单，成本低，体积小；三简单的电路对系统来说不肥是经济，同时还要可靠；电路兼容性好，可靠性高，系统集成度高，调试简单方便，生产工艺简单，操作简单耗电少，性价比高。
 根据电路的设计要求和原则，所以我设计出的电路原理图如（附图一）所示。

三、整机电路图
由以上分析得到数字频率计的整机逻辑图见附图一所示。

误差分析和整机调试
 1.误差分析
 本频率计误差来自两个方面：（1）测量时间不稳定，取决天石英晶体振荡器的不稳定度。（2）量化误差（±1个字误差），这是因为被测信号和测量的取样时间在时间关系上是随机的，计数器可能多计或少计一个数，若输入信号一定，则此误差不会超过±1。

 2．调试
   调试的原则是先局部后整机，在分别调试好单元电路的基础上再联机统调。各单元电路 调试方面如下：    
 {1}调试晶体振荡器，使其频率等于设计值。
 {2}检查分频器。可对各级分频器分别输入CP脉冲，用示波器观察各级的输出电压波形，看是否符合分频要求。
  （3）检查计数、译码、显示部分。将计数器、译码器、数码管连接在一起，给计数器输入方波信号，检查是否能正常计数、显示。
     （4）检查控制电路。输入CP脉冲，用示波器观察输出电压波形。
     （5）检查放大整形电路。主波信号输入低于1V的正弦波信号，用示波器观察整形器输出是否为方波信号。
   按上述方法将各单元电路调试好后，即可将各单元电路连起来进行整机统调。一般，只要各单元电路检查无误，则整机即可正常工作。
元件清单
名称 标注 材料 
LED1—LED4  共阴极七段LED数码管 
V1—V4 74LS48 BCD—七段显示译码/驱动 
V5—V8 74LS399 四——二输入多路开关带锁存 
V9—V12 74LS390 双下进制计数器 
V13 74LS00 四二输入与非门 
V14 74LS123 六反相器 
V15 74LS04 滑动电阻器 
RP 50k 1/8碳膜电阻 
R1 82k 1/8碳膜电阻 
R2 30k 1/8碳膜电阻 
R3—R8 10k 1/8碳膜电阻 
R9 4.8k 1/8碳膜电阻 
R10 2k 1/8碳膜电阻 
R11 5k 1/8碳膜电阻 
C1,C4&nb