目录
第一章设计题目 (2)
第二章设计任务级要求 (2)
第三章原理电路和程序设计 (2)
一、系统概述 (2)
1.设计方案的选择 (2)
测频法 (2)
测周期法 (2)
2.整体方框图及原理 (3)
二、单元电路设计 (3)
1.放大整形电路 (3)
2.时基电路 (3)
3.闸门及逻辑控制电路 (4)
4.计数锁存电路（含报警电路） (5)
5.译码显示电路 (6)
5.整体电路图 (7)
6.整机元件清单 (7)
第四章电路调试过程与结果 (8)
第五章设计小结 (10)
一、设计任务完成情况 (10)
二、问题及改进 (11)
三、心得体会 (11)
参考文献 (11)
附录 (12)
第一章设计题目
简易数字频率计电路设计
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。如配
以适当的传感器，可以对多种物理量
进行测试，比如机械振动的频率、转
速、声音的频率以及产品的计件等等。
因此，数字频率计是一种应用很广泛
的仪器。
第二章设计任务及要求
要求设计一个简易的数字频率计，测
量给定信号的频率，并用十进制数字
显示，具体指标为：
1) 测量范围：1HZ—，闸门时间1s；
10 HZ—，闸门时间；
100 HZ—，闸门时间10ms；
1 KHZ—9999KHZ，闸门时间1ms；
2) 显示方式：四位十进制数
3) 当被测信号的频率超出测量范围时,
报警.
第三章原理电路和程序设计
一、系统概述
1.设计方案的选择
测频法
所谓频率，就是周期性信号在单位时
间(1s) 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
fx=N/T 。因此，可以将信号放大整形
后由计数器累计单位时间内的信号个
数，然后经译码、显示输出测量结果，
这是所谓的测频法。
测周期法
测周期法使用被测信号来控制闸门的
开闭，而将标准时基脉冲通过闸门加
到计数器，闸门在外信号的一个周期
内打开，这样计数器得到的计数值就
是标准时基脉冲外信号的周期值，然
后求周期值的倒数，就得到所测频率
值。
由以上两方案的介绍可知，测频法中，
当量程大的时候，误差较大，如量程为1 KHZ—9999KHZ时，误差为K
。而测
1
周期法中，最后要用电路对周期值进行求倒数，电路硬件的消耗大。综合，误差范围和电路成本，本设计选择测频法。
2.整体方案及原理框图
本设计采用测频法进行原理图的设计。其中，包括以下单元电路：放大整形电路、时基电路、闸门及逻辑控制电路、计数锁存电路、译码显示电路。 （如图3.1.2）
二、单元电路设计 1.放大整形电路
原理图如图3.2.1所示。
本单元的作用是将待测信号按一定的比例放大，再通过555组成的施密特触发器，进行整形。使幅值较小的多种信号输出端（图3.2.1中的signal worked 端）的输出变成只有高电平和低电平的数字信号。 如图3.2.1所示，本单元电路包括由LM741组成的正相比例放大电路和由555组成的施密特触发器电路，它们分别承担放大和整形的功能。由于设计要求没有明确指定放大倍数，所以在此电路中，我把放大倍数大约设成100倍。由图电阻放置可知放大倍数:
1/31R R +=β
故取K R 11=，K R 1003=。
2.时基电路
原理图如图3.2.2所示。
本单元的作用是为计数器提供1ms 、10ms 、100ms 、1s 四种计数的时间，从而可以得到不同范围的频率值。其中，四个信号分别由输出端1kHz signal out, 100Hz signal out, 10Hz signal out, 1Hz signal out 输出。
如图3.2.2所示，本单元电路包括由555组成的脉冲发生器和由两片CD4518组成的分频电路。由公式)*)221/((43.1f C R R +=，可取图中的
C10
=。这样，555的Q端就可以输出一个频率为1kHz 2=,nF
R68
R5.7
1=,K
K
的信号，再经过CD4518的三级十分频分别得到100Hz, 10Hz, 1Hz的信号。这些信号的周期分别为1ms、10ms、100ms、1s，这就是闸门及逻辑控制电路中需要控制的计数器的计数时间。在本单元电路中，选择计数器CD4518进行分频是考虑到经济问题，CD4518中集成了两个模块的十进制计数器，且一片只需元。其详细资料请看附录。
3.闸门及逻辑控制电路
原理图如图3.2.3所示。
本单元的作用是提供闸门来控制计数器的计数时间，从而得到不同范围的频率值。为锁存器提供锁存信号，提供计数器的清零信号。如图3.2.3中，count signal 是输出计数器的计数脉冲，LDN输出的是锁存信号，CLR输出的是清零信号。
如图3.2.3所示，本单元电路包括一个四拨码开关、一个D触发器、一个非门和两个与门。这个单元是系统的最重要的单元。如图3.2.3所示，拨码开关输出与D触发器CLK端口相连，拨码开关输出的信号作为D触发器的时钟信号D触发器的反相输出端接它的输入端D，形成T’触发器。则在CLK输入信号的每个周期，输出端的状态翻转一次。再通过与门接D触发器的正相输出端和放大整形后的信号，来控制闸门时间。在一个周期计数的闸门时间结束后，D触发器的正相输出端由高电平变为低电平，而其反相输出端由低电平变为高电平，则此端口在闸门计数时间结束后恰好有一个上升沿，可触发锁存器74LS273锁存输入信号。故D触发器的反相输出端作为锁存信号输出端。在锁存完信号之后，闸门重新打开之前，需对计数器清零，此电路中用了一个非门和一个与门，在闸门关闭时间内时基电路信号的后半周期产生了清零信号。此时，需注意的是：要让锁存其器先锁存信号后才能有清零信号对计数器清零。
4.计数锁存电路
原理图如图3.2.4（a）所示。
本单元的作用是在闸门时间内对来自闸门及逻辑控制电路中的输出端count signal（如图3.2.3）的信号进行计数，由于计数器是下降沿触发，所以是计算其下降沿的个数。当闸门时间过去，计数停止，且锁存器锁存计数结果。以保证能够在数码管上稳定显示。
如图3.2.4（a）所示，本单元电路包括由两片CD4518级联而成的10000进制计数器和两片74LS273上升沿触发锁存器。
为了更理解报警电路，我把报警电路放到了计数锁存单元中，原理图如图 3.2.4（b）所示。当最高位计数器输出为二进制数1001时，若前三位又有一个进位信号，则蜂鸣器就会响，表示被测信号的频率超出量程。
5.译码显示电路
原理图如图3.2.5所示。
本单元的作用是对锁存器输出端的Q0—Q15进行译码，再由数码管显示出来。如图3.2.5所示，本单元电路包括四片CD4511，7段BCD译码器、16个330的电阻，四个8段共阴数码管和一个四拨码开关。CD4511通过BCD译码后，通过限流电阻与数码管出小数点外的7段引脚相连。使数码管能显示0—9的数字。而四拨码开关则是控制小数点的显示。它要与闸门及逻辑控制电路中的拨码开关匹配使用，即选择了一确定量程（或者说是闸门开通时间）就能确定应让哪一个小数点控制开关接通，使小数点点亮。如：当选择量程为10 HZ—，则小数点控制开关应该使最低位的数码管的小数点点亮。
6.整机电路图（见附录）
7. 整机元件清单
其中SMG8（图3.7.1左）和FMQ（图右）
为自制封装。
第四章电路调试过程与结果
本电路的仿真调试过程所用的软件是Multisim。
1.放大整形电路
图4.1.1
2.时基电路
图4.2.1中为555产生的脉冲信号A和经过分频的信号B、C、D，信号A周期为1ms，信号B 周期为10ms，信号C周期为100ms，信号D周期为1s。
3.闸门及逻辑控制电路
如图4.3.1中，信号A
号B为送到计数器的计数信号。信号C为触发74LS273锁存的信号(上升沿触发锁存)。信号D为计数器的清零信号，当信号为高电平时，计数器清零。
4.计数锁存电路
图4.4.1和图分别为计数器CD4518其中一个十进制模块的测试电路及其波形图。
5.译码显示电路
图4.5.1为CD4511的测试电路，可知CD4511为7段BCD译码器，且输出高电平有效。在此单元中用到了DIP封装的排阻，但没能购买到，所以在实物中用的是单个的电阻。
第五章设计小结
一、设计任务完成情况
基本达到设计任务的要求，但还是存在一定的问题和误差。
二、问题及改进
由于之前调试时，发现时基电路单元中由于68K电阻的误差较大，导致频率测试的结果误差较大。68K的电阻在万用表中只读到，所以根据公式
.1
f C
R+
43
R
=我将电路中的电阻换成10K（其中是R1，68K是R2），
)
*)2
2
1
/((
结果误差方面有所改进，但没时间进行更细致的调试。结果在实物验收时，实物不能显示太大的频率，但本来是可以显示的。所以初步确定是时基电路单元有点问题。由于快考试，更深入的排查，需要推迟。
三、心得体会
做完这次的课程设计后，感觉收获颇丰。这一次，我完完全全是自己独立完成的，当然，团队也和重要，不过这个课程设计比较简单，而且时间充足，所以我决定单独完成。而在电路设计和仿真过程中，我也遇到了不少问题，尤其是仿真软件的使用和芯片的测试方面。由于没找到和我选同一个题目的同学，这两方面的问题我请教了老师。老师给我了一些提示使我能顺利地解决这些问题。在此，要感谢一下陈元电老师的指导。
这次的课程设计实物我是用感光板做的，这样是我第一次做感光板。用Protel 99SE画原理图和PCB图画了挺久，而第一次印板的时候，接着又印了第二次。焊好元件，接好电源，发现不会工作，我用了一个星期的时间才查出错误，有时还真佩服自己的毅力。
总之，通过这次课程设计我比较完整地学会了Protel 99SE，学会做感光板。也提升了我做实物的兴趣和能力。期待下一个的课程设计。
参考文献：
模拟电子技术基础（第四版）华成英，童诗白主编；高等教育出版社
数字电子技术基础潘明，潘松编著；科学出版社
电工电子技术实验周誉昌，蒋力立主编；高等教育出版社
电子测量仪器原理及应用(Ⅰ)通用仪器王松武，蒋志坚编；哈尔滨工程大学出版社
附录：
芯片资料
CD4518
CD4518是一个双BCD同步加计数器，由两个相同的同步4级计数器组成。
CD4518引脚功能(如右图F1)如下：
1CP、2CP：时钟输入端。
1CR、2CR：清除端。
1EN、2EN：计数允许控制端。
1Q0～1Q3：计数器输出端。
2Q0～2Q3：计数器输出端。
Vdd：正电源。
Vss：地。
CD4518是一个同步加计数器，在一个封装中含有两个可互换二/十进制计数器，其功能引脚分别为1～7和9～{15}。该CD4518计数器是单路系列脉冲输入（1脚或2脚；9脚或10脚），4路BCD码信号输出（3脚～6脚；{11}脚～{14}脚）。CD4518控制功能：CD4518有两个时钟输入端CP和EN,若用时钟上升沿触发,信号由CP输入，此时EN端为高电平，若用时钟下降沿触发，信号由EN输入，此时CP端为低电平，同时复位端Cr也保持低电平，只有满足了这些条件时，电路才会处于计数状态。否则没办法工作。
将数片CD4518串行级联时，尽管每片CD4518属并行计数，但就整体而言已变成串行计数了。需要指出，CD4518未设置进位端，但可利用Q4做输出端。有人误将第一级的Q4端接到第二级的CP端，结果发现计数变成“逢八进一”了。
原因在于Q4是在CP8作用下产生正跳变的，其上升沿不能作进位脉冲，只有其下降沿才是“逢十进一”的进位信号。正确接法应是将低位的Q4端接高位的EN 端，高位计数器的CP端接USS。
CD4511
CD4511是一组用来作为BCD对共阴极LED七段显示器译码的包装。其引脚图F2，LT：做灯泡测试用，当LT=0，则不论其它输入状态为何，其输出abcdefg=1111111，使七段显示器全亮，即显示8，以便观测七段显示器是否正常。当LT=1，则正常解码。
BI：空白输入控制，当BI=0 (LT 为1 时) 则不论DCBA 之输入为何，其输出abcdefg皆为0，即七段显示器完全不亮，此脚可供使用者控制仅对有效数据译码，避免在无意义的数据输入时显示出来造成字型的系乱。
LE：数据栓锁致能控制；在CD4511 中，不但具译码功能，更具有数据栓锁的记忆功能。当LE=0 时(LT=1 且BI=1)，DCBA 数据会被送入IC 的缓存器中保存，以供译码器码；当LE=1 时，则IC 中的暂存器会关闭，仅保存原来在LE=0 时的DCBA数据供译码器译码。换句话说当LE=1 时，不论DCBA 的输入数据为何，皆不影响其输出，其输出abcdefg 仍保留原来在LE 由0转为1以前的资料。
一课程设计题目：数字频率计的设计 二、功能要求 （1）主要用于测量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲等周期信号的频率值。 （2）率范围：分四1Hz~999Hz、01kHz~9.99kHz、1kHz~99.9kHz、10~999KHZ (3)周期范围：1ms~1s。 （4）用3个发光二极管表示单位，分别对应3个高档位。 三频率计设计原理框图 正弦波 数字频率计原理框图 1
测试电路原理：在测试电路中设置一个闸门产生电路，用于产生脉冲宽度为1s 的闸门信号。改闸门信号控制闸门电路的导通与开断。让被测信号送入闸门电路，当1s闸门脉冲到来时闸门导通，被测信号通过闸门并到达后面的计数电路（计数电路用以计算被测输入信号的周期数），当1s闸门结束时，闸门再次关闭，此时计数器记录的周期个数为1s内被测信号的周期个数，即为被测信号的频率。测量频率的误差与闸门信号的精度直接相关。 被测信号 频率测量算法对应的方框图 四、各部分电路及仿真 1 整形电路部分 整形电路的目的是将三角波、正弦波变成方便计数的脉冲信号。整形电路可以直接用555定时器构成施密特触发。 本次设计采用555定时器，适当连接若干个电阻就可以构成触发器 图1-1 整形电路 将555定时器的THR和TR1两个输入端连在一起作为信号输入端，则可得到 显示电路 闸门产生 输入电路闸门计数电路
施密特触发器，为了提高其稳定性通常要在要在CON端口接入一个0.01uf左右的滤波电容。但使用555定时器的时候输入的电压应该要大于5V，本次设计直接用信号源来做输入信号，并且信号源的振幅为10V，没有用放大电路将信号放大。 2 时基电路 时基电路时用来控制闸门信号选通的时间，由于本次设计的频率计测试范围是0到999KHz，故时基信号要有1ms 10ms 100ms 1s，基于上述，还需要一个分频器分出不同的频率。设计过程如下：可用一个多谐振电路产生频率为1KHz的脉冲信号（即T=1ms），然后使用分频器产生10ms 100ms 1s。 多谐振电路可以采用555定时器或者晶体振荡器来完成。本次设计采用555定时器实现，本次设计的精确度要求比较低，而且555定时器组成的多谐振荡起的最高振荡频率只能最多1MHz，而我们将用555定时器产生1Kz的频率，满足在该范围之内。分频器采用10分频，可用74LS90或者74LS160。 图2-1555定时器构成的多谐振振荡器 555多谐振振荡器设计参数：设计一个震荡周期为1ms，输出的占空比 2 3 q
中北大学 信息与通信工程学院 通信工程专业 《电子线路及系统》课程设计任务书2016/2017 学年第一学期 学生姓名：张涛学号： 李子鹏学号： 课程设计题目：数字电子钟的设计 起迄日期：2017年1月4日～2017年7月10日 课程设计地点：科学楼 指导教师：姚爱琴 2017年月日 课程设计任务书
中北大学 信息与通信工程学院 通信工程专业 《电子线路及系统》课程设计开题报告2016/2017 学年第一学期 题目：数字电子钟的设计 学生姓名：张涛学号： 李子鹏学号：
指导教师：姚爱琴 2017 年 1 月 6 日 中北大学 信息与通信工程学院 通信工程专业 《电子线路及系统》课程设计说明书2016/2017 学年第二学期 题目：数字电子钟的设计 学生姓名：张涛学号： 李子鹏学号： 指导教师：姚爱琴 2017 年月日
目录 1 引言 (6) 2 数字电子钟设计方案 (6) 2.1 数字计时器的设计思想 (6) 2.2数字电路设计及元器件参数选择 (6) 2.2.2 时、分、秒计数器 (7) 2.2.3 计数显示电路 (8) 2.2.5 整点报时电路 (10) 2.2.6 总体电路 (10) 2.3 安装与调试 (11) 2.3.1 数字电子钟PCB图 (11) 3 设计单元原理说明 (11) 3.1 555定时器原理 (12) 3.2 计数器原理 (12) 3.3 译码和数码显示电路原理 (12) 3.4 校时电路原理 (12) 4 心得与体会 (12) 1 引言 数字钟是一种用数字电子技术实现时，分，秒计时的装置，具有较高的准确性和直观性等各方面的优势，而得到广泛的应用。此次设计数字电子钟是为了了解数字钟的原理，在设计数字电子钟的过程中，用数字电子技术的理论和制作实践相结合，进一步加深数字电子技术课程知识的理解和应用，同时学会使用Multisim电子设计软件。 2数字电子钟设计方案 2.1 数字计时器的设计思想 要想构成数字钟，首先应选择一个脉冲源——能自动地产生稳定的标准时间脉冲信号。而脉冲源产生的脉冲信号地频率较高，因此，需要进行分频，使得高频脉冲信号变成适合于计时的低频脉冲信号，即“秒脉冲信号”（频率为1Hz）。经过分频器输出的秒脉冲信号到计数器中进行计数。由于计时的规律是：60秒=1分，60分=1小时，24小时=1天，就需要分别设计60进制，24进制计数器，并发出驱动信号。各计数器输出信号经译码器、驱动器到数字显示器，是“时”、“分”、“秒”得以数字显示出来。 值得注意的是：任何记时装置都有误差，因此应考虑校准时间电路。校时电路一般
通过20进制计数器的输出端的E、D信号控制移位寄存器的S0和S1及其ＣＬＲ＇端真值表
七、附录 555的内部结构 555定时器电路是一块介于模与数字电路的一种混合电路，由于这种特殊的地位，故5 55定时电路在报警电路、控制电路得到了广泛的应用。下图为555的内部电路，从图上可以看出，其仅有两个比较器、一个触发器、一个倒相器、放电管和几个电阻构成，由于比较器电路是一个模拟器，而触发器电路为数字电路，故其为混合器件。 555为一8脚封装的器件，其各引脚的名称和作用如下： 1脚—GND,接地脚 2脚—TL,低电平触发端 3脚—Q,电路的输出端 4脚—/R D,复位端，低电平有效 5脚—V_C,电压控制端 6脚—TH,阈值输入端 7脚—DIS，放电端 8脚—V CC,电源电压端，其电压范围为：3～18V 555的功能描述
上图中当V_C不外接电压时，三个电阻对电源电压进行分压，每个电阻上的压降为1/3 V CC,则两个比较器的同相端的输出电压分别为：1/3CC,2/3V CC。从图上可以看出，其555的工作可分为下列3种情况加以讨论： 1.当触发输入端TL输入电压低于1/3V CC而阈值输入端电压大于2/3V CC时,其下面比较器输出为高电平，触发器输出高电平； 2.当触发输入端TL输入电压高于1/3V CC，而阈值输入端电压小于2/3V CC时,其两个比较器输出皆为低电平，触发器输出保持不变； 3.当触发输入端TL输入电压高于1/3V CC而阈值输入端电压大于2/3V CC时,其上面比较器输出为高电平，触发器输出低电平。 当然你在上面讨论时可同时对放电管进行讨论其状态，这里没有讨论，详情可能见有关资料，从上面的讨论，可列出下列表格： 输入输出 TH TL/RD Q放电管状态 ××00导通＞2/3V CC＞1/3V CC10导通 ＜2/3V CC＞1/3V CC1保持不变保持不变 ＞2/3V CC＞1/3V CC10导通 ＜2/3V CC＜1/3V CC11截止 一、芯片名称：同步可预置带清零二进制计数器 二、74LS163芯片的引脚图和引脚说明：
简易数字频率计设计报告 设计内容： 1、测量信号：方波、正弦波、三角波； 2、测量频率范围: 1Hz~9999Hz； 3、显示方式：4位十进制数显示； 4、时基电路由由555构成的多谐振荡器产生（当标准时间的精度要求较高时，应通过晶体振荡器分频获得）； 5、当被测信号的频率超出测量范围时，报警。 设计报告书写格式： 1、选题介绍和设计系统实现的功能； 2、系统设计结构框图及原理； 3、采用芯片简介； 4、设计的完整电路以及仿真结果； 5、Protel绘制的电路原理图； 6、制作的PCB； 7、课程设计过程心得体会（负责了哪些内容、学到了什么、遇到的难题及解决方法等）。 电子课程设计过程： 系统设计→在Multisim2001下仿真→应用Protel 99SE绘制电路原理图→制作PCB →撰写设计报告
简易数字频率计课程设计报告 第一章技术指标 1.1整体功能要求 1.2系统结构要求 1.3电气指标 1.4扩展指标 1.5设计条件 第二章整体方案设计 2.1 算法设计 2.2 整体方框图及原理 第三章单元电路设计 3.1 时基电路设计 3.2闸门电路设计 3.3控制电路设计 3.4 小数点显示电路设计 3.5整体电路图 3.6整机原件清单 第四章测试与调整 4.1 时基电路的调测 4.2 显示电路的调测 4-3 计数电路的调测 4.4 控制电路的调测 4.5 整体指标测试 第五章设计小结 5.1 设计任务完成情况 5.2 问题及改进
5.3心得体会附录 参考文献
第一章技术指标 1.整体功能要求 频率计主要用于测量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲等周期信号的频率值。其扩展功能可以测量信号的周期和脉冲宽度。 2.系统结构要求 数字频率计的整体结构要求如图所示。图中被测信号为外部信号，送入测量电路进行处理、测量，档位转换用于选择测试的项目------频率、周期或脉宽，若测量频率则进一步选择档位。 数字频率计整体方案结构方框图 3.电气指标 3.1被测信号波形：正弦波、三角波和矩形波。 3.2 测量频率范围：分三档： 1Hz~999Hz 0.01kHz~9.99kHz 0.1kHz~99.9kHz 3.3 测量周期范围：1ms~1s。 3.4 测量脉宽范围：1ms~1s。 3.5测量精度：显示3位有效数字（要求分析1Hz、1kHz和999kHz的测量误 差）。 3.6当被测信号的频率超出测量范围时,报警. 4.扩展指标 要求测量频率值时，1Hz~99.9kHz的精度均为+1。
目录 第一章技术指标 整体功能要求 系统结构要求 电气指标 扩展指标 设计条件 第二章整体方案设计 算法设计 整体方框图及原理 第三章单元电路设计 时基电路设计 闸门电路设计 控制电路设计 小数点显示电路设计 整体电路图 整机原件清单 第四章测试与调整 时基电路的调测 显示电路的调测 4-3 计数电路的调测 控制电路的调测 整体指标测试 第五章设计小结 设计任务完成情况 问题及改进 心得体会 第一章技术指标
1.整体功能要求 频率计主要用于测量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲等周期信号的频率值。其扩展功能可以测量信号的周期和脉冲宽度。 2.系统结构要求 数字频率计的整体结构要求如图所示。图中被测信号为外部信号，送入测量电路进行处理、测量，档位转换用于选择测试的项目------频率、周期或脉宽，若测量频率则进一步选择档位。 3.电气指标 被测信号波形：正弦波、三角波和矩形波。 测量频率范围：分三档： 1Hz~999Hz ~ ~ 测量周期范围：1ms~1s。 测量脉宽范围：1ms~1s。 3.5测量精度：显示3位有效数字（要求分析1Hz、1kHz和999kHz的测量误 差）。 当被测信号的频率超出测量范围时,报警. 4.扩展指标 要求测量频率值时，1Hz~的精度均为+1。 5.设计条件 电源条件：+5V。 可供选择的元器件范围如下表
门电路、阻容件、发光二极管和转换开关等原件自定。 第二章 整体方案设计 算法设计 频率是周期信号每秒钟内所含的周期数值。可根据这一定义采用如图2-1所示的算法。图2-2是根据算法构建的方框图。 被测信号
电路用以计算被测输入信号的周期数），当1s闸门结束时，闸门再次关闭，此时计数器记录的周期个数为1s内被测信号的周期个数，即为被测信号的频率。测量频率的误差与闸门信号的精度直接相关，因此，为保证在1s内被测信号的周期量误差在10 3量级，则要求闸门信号的精度为10 量级。例如，当被测信号为1kHz时，在1s的闸门脉冲期间计数器将计数1000次，由于闸门脉冲精度为10 ，闸门信号的误差不大于，固由此造成的计数误差不会超过1，符合5*10 3的误差要求。进一步分析可知，当被测信号频率增高时，在闸门脉冲精度不变的情况下，计数器误差的绝对值会增大，但是相对误差仍在5*10 3范围内。 整体方框图及原理 输入电路：由于输入的信号可以是正弦波，三角波。而后面的闸门或计数电路要求被测信号为矩形波，所以需要设计一个整形电路则在测量的时候，首先通过整形电路将正弦波或者三角波转化成矩形波。在整形之前由于不清楚被测信号的强弱的情况。所以在通过整形之前通过放大衰减处理。当输入信号电压幅度较大时，通过输入衰减电路将电压幅度降低。当输入信号电压幅度较小时，前级输入衰减为零时若不能驱动后面的整形电路，则调节输入放大的增益，时被测信号得以放大。 频率测量：测量频率的原理框图如图2-3.测量频率共有3个档位。被测信号经整形后变为脉冲信号（矩形波或者方波），送入闸门电路，等待时基信号的到来。时基信号由RC振荡电路构成一个较稳定的多谐振荡器，经4093整形分频后，产生一个标准的时基信号，作为闸门开通的基准时间。被测信号通过闸门，作为计数器的时钟信号，计数器即开始记录时钟的个数，这样就达到了测量频率的目的。 周期测量：测量周期的原理框图2-4.测量周期的方法与测量频率的方法相反，即将被测信号经整形、二分频电路后转变为方波信号。方波信号中的脉冲宽度恰好为被测信号的1个周期。将方波的脉宽作为闸门导通的时间，在闸门导通的时间里，计数器记录标准时基信号通过闸门的重复周期个数。计数器累计的结果可以换算出被测信号的周期。用时间Tx来表示：Tx=NTs 式中：Tx为被测信号的周期；N为计数器脉冲计数值；Ts为时基信号周期。
一、设计项目名称 温度采集显示系统硬件与软件设计 二、设计内容及要求 1，根据设计要求，完成对单路温度进行测量，并用数码管显示当前温度值系统硬件设计，并用电子CAD软件绘制出原理图，编辑、绘制出PCB印制版。 要求： （1）原理图中元件电气图形符号符合国家标准； (2)整体布局合理，注标规范、明确、美观，不产生歧义。 (3)列出完整的元件清单(标号、型号及大小、封装形式、数量) (4) 图纸幅面为A4。 (4)布局、布线规范合理，满足电磁兼容性要求。 (5)在元件面的丝印层上，给出标号、型号或大小。所有注释信息（包括标号、型号及说明性文字）要规范、明确，不产生歧义。 2.编写并调试驱动程序。 功能要求： （1）温度范围0-100℃。 （2）温度分辨率±1℃。 （3）选择合适的温度传感器。 3.撰写设计报告。 提示：可借助“单片机实验电路板”实现或验证软件、硬件系统的可靠性。 温度传感器 摘要：温度的检测与控制是工业生产过程中比较典型的应用之一，随着传感器在生产和生活中的更加广泛的应用，利用新型单总线式数字温度传感器 实现对温度的测试与控制得到更快的开发，随着时代的进步和发展，单 片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域。一种数字式温 度计以数字温度传感器DS18B20作感温元件，它以单总线的连接方式， 使电路大大的简化。传统的温度检测大多以热敏电阻为传感器，这类传 感器可靠性差，测量温度准确率低且电路复杂。因此，本温度计摆脱了 传统的温度测量方法，利用单片机STC89C52对传感器进行控制。这样
易于智能化控制。 关键词：数字测温；温度传感器DS18B20；单片机STC89C52； 一．概述 传感器从功能上可分为雷达传感器、电阻式传感器、电阻应变式传感器、压阻式传感器、热电阻传感器、温度传感器、光敏传感器、湿度传感器、生物传感器、位移传感器、压力传感器、超声波测距离传感器等，本文所研究的是温度传感器。 温度传感器是最早开发，应用最广泛的一类传感器。温度传感器是利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为电量的传感器。这些呈现规律性变化的物理性质主要有半导体。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。 随着科学技术的发展，测温系统已经被广泛应用于社会生产、生活的各个领域，在工业、环境监测、医疗、家庭多方面均有应用。从而使得现代温度传感器的发展。微型化、集成化、数字化正成为发展的一个重要方向。 二．硬件设计 1.DS18B20 DS1820 单线数字温度计特性 ? 独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通讯 ? 简单的多点分布应用 ? 无需外部器件 ? 可通过数据线供电 ? 零待机功耗 ? 测温范围-55~+125℃，以 0.5℃递增 ? 温度以 9 位数字量读出 ? 温度数字量转换时间 200ms （典型值） ? 用户可定义的非易失性温度报警设置 ? 报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件 ? 应用包括温度控制、工业系统、消费品、温度计或任何热感测系统 DS1820温度传感器外观图（a ）和引脚图（b ） ①引脚1接地 ②引脚2数字信号输入/输出 ③引脚3接高电平5V 高电平
实验一 TTL与非门的参数测试 一、实验目的 ·掌握用基本逻辑门电路进行组合逻辑电路的设计方法。 ·通过实验，验证设计的正确性。 二、实验原理 1.组合逻辑电路的分析： 所谓组合逻辑电路分析，即通过分析电路，说明电路的逻辑。 通常采用的分析方法是从电路的输入到输出，根据逻辑符号的功能逐级列出逻辑函数表达式，最好得到表示输出与输入之间的关系的逻辑函数式。然后利用卡诺图或公式化简法将得到的函数化简或变换，是逻辑关系简单明了。为了使电路的逻辑功能更加直观，有时还可以把逻辑函数式转化为真值表的形式。 2.逻辑组合电路的设计： 根据给出的实际逻辑问题，求出实现这一逻辑功能的最简单电路，陈伟组合逻辑电路的设计。 3.SSI设计：设计步骤如下： ①逻辑抽象；分析时间的因果关系，确定输入和输出变量。 ②定义逻辑状态的含义：以二值逻辑0、1表示两种状态。 ③列出真值表 ④写出逻辑表达式，并进行化简，根据选定器件进行转换。 ⑤画出逻辑电路的连接图。 ⑥实验仿真，结果验证。 三、实验仪器及器件 数字万用表1台
多功能电路实验箱1台 四、实验内容 1.设计5421BCD 码转换为8421BCD 码（用双输入端与非门实现）。 四位自然二进制码 5421ＢＣＤ码 Ｂ３ Ｂ２ Ｂ１ Ｂ０ Ｄ３ Ｄ２ Ｄ１ Ｄ０ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 伪码 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 根据5421BCD 码与8421BCD 码真值表可得 2.设A 、B 、C 、D 代表四位二进制变量，函数X=8A-4B+2C+D ，试设计一个组合逻辑电路，判断当函数值介于4 设计题目：数字频率计的设计与制作 一、课程设计的主要内容与目的 1. 主要内容：数字频率计的主要功能是测量周期信号的频率，频率是单位时间内信号 发生周期变化的次数，如果我们能在给定的1S时间内对信号波形计数，并将计数结果显示出来，就能读取被测信号的频率。数字频率计首先必须获得相对稳定与准确的时间，同时将被测信号转换成幅度与波形均能被数字电路识别的脉冲信号，然后通过计数器计算这一段时间间隔内的脉冲个数，将其换算后显示出来，这就是数字频率计的基本原理。 从数字频率计的基本原理出发，根据设计要求，得到如图1所示的电路框图。 图1 2. 设计目的：（1）掌握数字频率计的工作原理 （2）根据课程设计，熟悉一般产品设计的流程和方法。 （3）重点掌握数字频率计设计的计数部分。 二、主要技术指标 1.频率测量范围：10~9999HZ。 2.输入信号波形：任意周期信号，输入电压幅度>300mv. 3.电源：220V，50HZ。 系统框图中各部分的功能及实现方法 （1）电源与整流稳压电路 框图中的电源采用50Hz的交流市电。市电被降压、整流、稳压后为整个系统提供直流电源。系统对电源的要求不高，可以采用串联式稳压电源电路来实现。 （2）全波整流与波形整形电路 本频率计采用市电频率作为标准频率，以获得稳定的基准时间。按国家标准，市电的频率漂移不能超过0.5Hz，即在1％的范围内。用它作普通频率计的基准信号完全能满足系统的要求。全波整流电路首先对50Hz交流市电进行全波整流，得到如图2（a）所示100Hz的全波整流波形。波形整形电路对100Hz信号进行整形，使之成为如图2(b)所示100Hz的矩形波。波形整形可以采用过零触发电路将全波整流波形变为矩形波，也可采用施密特触发器进行整形。 2020/9/14 电子课程设计 ——数字频率计 目录 一 . 设计任务与要求 (2) 二 . 总体框图 (2) 2 . 1 题目分析及总体方案确定 (2) 三 . 选择器件 (4) 3 . 1 元件清单列表 (4) 3 . 2各元器件符号及逻辑功能 (5) 四 . 功能模块 (11) 4 . 1 整形电路 (11) 4 . 2 时基电路 (11) 4 . 3 逻辑控制电路 (12) 4 . 4 计数器、锁存器 (13) 4 . 5 译码显示电路 (15) 五 . 总体设计电路图 (15) 一 . 设计任务与要求 数字频率计是用来测量正弦信号、矩形信号、三角波等波形工作频率的仪器，其测量结果用十进制数字显示。具体要求如下： 1．测量频率范围：1Hz~10KHz； 2．数字显示位数：4位数字显示； 3．测量时间：t≤1.5s； 4．被测信号：方波、三角波、正弦波。 二 . 总体框图 2 . 1 题目分析及总体方案确定 频率的测量总的来说有三种方法：直接测量法、直接与间接测量相结合的方法和多周期同步测量法。直接测量法最简单，但测量误差最大；后两种方法测量精度高，但电路复杂。由于该题目没有对测量误差提出特别要求，为简单起见，采用直接测量法。 数字频率计就是直接用十进制的数字来显示被测信号频率。可以测的方波的频率，通过放大整形处理，它可还以测量正弦波、三角波和尖脉冲信号的频率。所谓频率就是在单位时间（1s）内周期信号的脉冲个数。若在一定时间间隔T内测得周期信号的脉冲个数N，则其频率为f=N Hz。 据此可得数字频率计的组成框图如图1—1(a)所示： 1-1(a) 图中的逻辑控制电路有两个作用：一是产生锁存脉冲，使显示器上的数字稳定；二是产生清零脉冲，使计数器每次测量从零开始计数。各信号之间的时序关系如图1-1（b）所示，图中信号由上而下依次是由放大整形电路得到的脉冲信号、时间基准信号、闸门电路输出、锁存脉冲和清零脉冲。 数电课程设计报告数字钟的设计 数电课程设计报告 第一章设计背景与要求 设计要求 第二章系统概述 2.1设计思想与方案选择 2.2各功能块的组成 2.3工作原理 第三章单元电路设计与分析 3.1各单元电路的选择 3.2设计及工作原理分析 第四章电路的组构与调试 4.1遇到的主要问题 4.2现象记录及原因分析 4.3解决措施及效果 4.4功能的测试方法，步骤，记录的数据 第五章结束语 5.1对设计题目的结论性意见及进一步改进的意向说明5.2总结设计的收获与体会 附图（电路总图及各个模块详图） 参考文献 第一章设计背景与要求 一．设计背景与要求 在公共场所，例如车站、码头，准确的时间显得特别重要，否则很有可能给外出办事即旅行袋来麻烦。数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确度和直观性，且无机械装置，具有更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字钟是一种典型的数字电路，包括了组合逻辑电路和时序电路。 设计一个简易数字钟，具有整点报时和校时功能。 （1）以四位LED数码管显示时、分，时为二十四进制。 （2）时、分显示数字之间以小数点间隔，小数点以1Hz频率、50%占空比的亮、灭规律表示秒计时。 （3）整点报时采用蜂鸣器实现。每当整点前控制蜂鸣器以低频鸣响4次，响1s、停1s，直到整点前一秒以高频响1s，整点时结束。 （4）才用两个按键分别控制“校时”或“校分”。按下校时键时，是显示值以0~23循环变化；按下“校分”键时，分显示值以0~59循环变化，但时显示值不能变化。 二．设计要求 电子技术是一门实践性很强的课程，加强工程训练，特别是技能的培养，对于培养学生的素质和能力具有十分重要的作用。在电子信息类本科教学中，课程设计是一个重要的实践环节，它包括选 目录 1 技术要求及系统结构 (1) 1.1技术要求 (1) 1.2系统结构 (1) 2设计方案及工作原理 (2) 2.1 算法设计 (2) 2.2 工作原理 (3) 3组成电路设计及其原理 (6) 3.1时基电路设计及其工作原理 (6) 3.2闸门电路设计 (7) 3.3控制电路设计 (8) 3.4小数点控制电路 (9) 3.5整体电路 (10) 3.6 元件清单 (10) 4设计总结 (11) 参考文献 (11) 附录1 (12) 附录2 (17) 摘要 简易数字频率计是一种用四位十进制数字显示被测信号频率（1Hz—100KHz）的数字测量仪器.它的基本功能是测量正弦波，方波，三角波信号，有四个档位（×1，×10，×100，×1000），并能使用数码管显示被测信号数据，本课程设计讲述了数字频率计的工作原理以及其各个组成部分，记述了在整个设计过程中对各个部分的设计思路、对各部分电路设计方案的选择、元器件的筛选、以及在设计过程中的分析，以确保设计出的频率计成功测量被测信号。 关键词：简易数字频率计十进制信号频率数码管工作原理 1技术要求及结构 本设计可以采用中、小规模集成芯片设计制作一个具有下列功能的数字频率测量仪。 1.1技术要求 ⑴要求测量频率范围1Hz－100KHz，量程分为4档，即×1、×10、×100、×1000。 ⑵要求被测量信号可以是正弦波、三角波和方波。 ⑶要求测试结果用数码管表示出来，显示方式为4位十进制。 1.2 系统结构 数字频率计的整体结构要求如图1-1所示。图中被测信号为外部信号，送入测量电路进行处理、测量，档位转换用于选择测试的项目------频率、周期或脉宽，若测量频率则进一步选择档位。 图1-1 数字频率计系统结构框图 2 设计方案及工作原理 2.1 算法设计 课程设计任务书 学生姓名：覃朝光 ___________ 专业班级：通信1103 __________ 指导教师： ___________ 工作单位：信息工程学院 题目：数字频率计的设计与实现 初始条件： 本设il?既可以使用集成脉冲发生器、计数器、译码器、单稳态触发器、锁存器、放大器、整形 电路和必要的门电路等，也可以使用单片机系统构建简易频率计。用数码管显示频率汁数值。 要求完成的主要任务：（包括课程设讣工作量及技术要求，以及说明书撰写等具体要求）仁课程设计工作量：1周。 2、技术要求： 1）设计一个频率讣。要求用4位7段数码管显示待测频率，格式为0000Hz. 2）测量频率范围:10~9999HZo 3）测量信号类型：正弦波、方波和三角波。 4）测量信号幅值：0.5~5V° 5）设计的脉冲信号发生器，以此产生闸门信号，闸门信号宽度为1s。 6）确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设讼分电路，画出总体电路原理图，阐述基本原理。 3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全 文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。 时间安排: 仁2013年5月17日,布宜课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。 2、2013年6月18日至2013年6月22日,方案选择和电路设计。 3、2013 年6月22日至2013 年7月1日,电路调试和设计说明书撰写。 4、2013年7月5日,上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 word 武汉理匸大学$数字电子电路》课程设讣说明书 目录 摘要 (3) 1电路的设计思路与原理 (4) 1.1电路设计方案的选择 (4) 1.1.1方案一：利用单片机制作频率计 (4) 1.1.2方案二：利用锁存器与计数器制作频率计 (4) 1.1.3方案三：利用定时电路与计数器制作频率计 (5) 1.1.4方案确定 (6) 1.2原理及技术指标 (6) 1.3单元电路设计及参数计算 (8) 1.3.1时基电路 (8) 1.3.2放大整形电路 (9) 1.3.3逻辑控制电路 (9) 1.3.4计数器 (11) 1.3.5锁存器 (12) 1.3.6译码电路 (13) 2仿真结果及分析 (13) 2.1仿其总图 (13) 2.2单个元电路仿真图 (14) 2.3测试结果 (16) 3测试的数据和理论计算的比较分析 (16) 4制作与调试中出现的故障、原因及排除方法 (16) 4.1故障a (17) 4.2故障b (17) 4.3故障c (17) 4.4故障d (17) 4.5故障e (18) 5心得体会 (18) 2 一、设计任务及要求 通过对《数字电子技术》课程的学习，让同学掌握《数字电子技术》课程的基本理论以及方法，加深学生对理论知识的理解，同时积极有效的提高了学生的动手能力，独立思考和解决问题的能力，创新思维能力、协调能力，以及团结合作、互帮互助的优良传统。为了充分体现这些精神和能力，所以让同学独立自主的制造一个数字时钟，故，对同学设计的数字时钟进行如下要求： 时钟显示功能，能够以十进制显示“时”，“分”，“秒”。 二、设计的作用、目的 （1）．在同学掌握《数字电子技术》课程的基本理论以及方法的基础上，加深学生对理论知识的理解，同时积极有效的提高了学生的动 手能力，独立思考和解决问题的能力，创新思维能力、协调能力，以及团结合作、互帮互助的优良传统。 （2）．掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计、安装、测试方法；进一步巩固所学的理论知识，提高运用所学知识分析和解决实际问题的能力。 （3）. 熟悉集成电路的引脚安排，掌握各芯片的逻辑功能及使用方法了解面包板结构及其接线方法，了解数字钟的组成及工作原理，熟悉数字钟的设计与制作。 （4）. 掌握数字钟的设计、调试方法。 三、设计过程 1.方案设计与论证 数字钟的逻辑结构主要包括有六十进制计数器、二十四进制计数器（其中包括六十进制计数器和二十四进制计数器均由十进制计数器74LS160接成）、动态显示译码器、LED数码管显示环节、555定时器（可以提供一个比较精确的1Hz的时钟脉冲），时间设置环节可以提供时间的初始设置，动态显示译码器提供将BCD代码(即8421码)译成数码显示管所需要的驱动信号，使LED数码管用十进制数字显示出BCD代码所表示的数值。 数字钟电路系统的组成框图： 前言 (3) 一、总体设计 (4) 二、硬件设计 (6) AT89C51单片机及其引脚说明： (6) 显示原理 (8) 技术参数 (10) 电参数表 (10) 时序特性表 (11) 模块引脚功能表 (12) 三、软件设计 (12) 四、调试说明 (15) 五、使用说明 (17) 结论 (17) 参考文献 (18) 附录 (19) Ⅰ、系统电路图 (19) Ⅱ、程序清单 (20) 前言 单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制,以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。因此，单片机的学习、开发与应用在生活中至关重要。 随着电子信息产业的不断发展,信号频率的测量在科技研究和实际应用中的作用日益重要。传统的频率计通常是用很多的逻辑电路和时序电路来实现的，这种电路一般运行缓慢，而且测量频率的范围比较小.考虑到上述问题，本论文设计一个基于单片机技术的数字频率计。首先，我们把待测信号经过放大整形;然后把信号送入单片机的定时计数器里进行计数,获得频率值；最后把测得的频率数值送入显示电路里进行显示。本文从频率计的原理出发，介绍了基于单片机的数字频率计的设计方案，选择了实现系统得各种电路元器件，并对硬件电路进行了仿真。 一、总体设计 用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。它以测量周期的方法对正弦波、方波、三角波的频率进行自动的测量. 所谓“频率”，就是周期性信号在单位时间（1s）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N，则其频率可表示为f=N/T。其中脉冲形成电路的作用是将被测信号变成脉冲信号，其重复频率等于被测频率f x。时间基准信号发生器提供标准的时间脉冲信号，若其周期为1s,则门控电路的输出信号持续时间亦准确地等于1s.闸门电路由标准秒信号进行控制，当秒信号来到时，闸门开通，被测脉冲信号通过闸门送到计数译码显示电路。秒信号结束时闸门关闭,计数器停止计数。由于计数器计得的脉冲数N是在1秒时间内的累计数，所以被测频率fx=NHz。 本系统采用测量频率法,可将频率脉冲直接连接到AT89C51的T0端，将T/C1用做定时器。T/C0用做计数器。在T/C1定时的时间里，对频率脉冲进行计数。在1S定时内所计脉冲数即是该脉冲的频率。见图1: 图1测量时序图 由于T0并不与T1同步,并且有可能造成脉冲丢失，所以对计数器T0做一定的延时，以矫正误差。具体延时时间根据具体实验确定。 根据频率的定义，频率是单位时间内信号波的个数，因此采用上述各种方案 数电课程设计报告：频率计 目录 一、设计指标 二、系统概述 1.设计思想 2.可行性论证 3.工作过程 三、单元电路设计及分析 1.器件选择 2.设计及工作原理分析 四、电路的组构及调试 1.遇到的问题 2.现象记录及原因分析 3.解决及结果 4.功能的测试方法、步骤、设备、记录的数据 五、总结 1.体会 2.电路总图 六、参考文献 一、设计指标 设计指标：要求设计一个测量TTL方波信号频率的数字系统。测试值采用4个LED七段数码管显示，并以发光二极管只是测量对象（频率）的单位：Hz、kHz。 频率的测量范围有四档量程。 1）测量结果显示四位有效数字，测量精度为万分之一。 2）频率测量范围：100.1Hz——999.9kHz，分为： 第一档： 100.0Hz——999.9Hz 第二档： 1.000kHz——9.999kHz 第三档： 10.00kHz——99.99kHz 第四档： 100.0kHz——999.9kHz 3）量程切换可以采用两个按键SWB、SWA手动切换。 扩展要求： 一、当被测频率大于999.9kHz，超出最大值时，设置亮一个警灯，并同时发出报警声音。 二、自动切换量程 提示： 1.计数器计到9999时，产生溢出信号CO，启动量程加档。 2.显示不足4位有效数字时量程减档。 三、各量程输出信号的频率最高位有效数字为1、2、3、4、5、6、7、8、9。 二、系统概述 1.设计思想 周期性信号频率可通过记录信号在1s内的周期数来确定其频率。 累计标准时间Ts中被测信号的脉冲个数Nx，被测信号频率：fx≈Nx/Ts 测量时间Ts选择：由于测量时间Ts需要根据被测信号的频率切换，所以通常对振荡时钟进行分频以获得不同的定时时间。 采样定时、显示锁存、计数器清零的控制时序波形图 2.可行性论证 用计数器实现记录周期数的功能；用时基信号产生计数时间作为采样时间；用四位动态扫描通过数码管显示结果；因为如果计数器直接把数据输入到数码管显示，那么数码管的数据就会不断变化，累计增加的情况，所以采用锁存器，在每个时间信号内，通过一个高电平使能有效，将计数器的数值锁存到寄存器或者锁存器；为了不要让每次锁存的数据会比上次 一、数字电子钟 1.设计目得 (1)培养数字电路得设计能力。 (2)掌握数字电子钟得设计、组装与调试方法。 2.设计内容及要求 (1)设计一个数字电子钟电路。要求: ①按24小时制直接显示“时”、“分”、“秒”。 ②当电路发生走时误差时具有校时功能。 ③具有整点报时功能,报时音响为4低1高,即在59分51秒、53秒、55秒、57秒输出500Hz信号,在59分59秒时输出1000 Hz信号,音响持续时间为1秒,最后一响结束时刻正好为整点。 (2)用中小规模集成电路组成电子钟,并在实验仪上进行组装、调试。 (3)画出各单元电路图、整机逻辑框图与逻辑电路图,写出设计、实验总结报告。 (4)选作部分:①闹钟系统。②日历系统。 3.数字电子钟基本原理及设计方法 数字电子钟得逻辑框图如图1411所示。它由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器、校时电路与整点报时电路组成。振荡器产生得脉冲信号经过分频器作为秒脉冲,秒脉冲送入计数器计数,计数结果通过“时”、“分”、“秒”译码器显示时间。有得数字电子钟还加有定时响铃、日历显示等其它功能,需增加相应得辅助电路。 图1411 数字电子钟得基本逻辑框图 (1)振荡分频电路 振荡器就是数字电子钟内部用来产生时间标准“秒”信号得电路。构成振荡器得电路很多,图1412(a)就是RC环形多谐振荡器,其振荡周期T≈2、2RC。作为时钟,最主要得就是走时准确,这就要求振荡器得频率稳定。要得到频率稳定得信号,需要采用石英晶体振荡器。石英晶体振荡器电路如图1412(b)所示,这种电路得振荡频率只取决于石英晶体本身得固有频率。 图1412 振荡器 (a)RC环形多谐振荡器 (b)石英晶体多谐振荡器 由于石英晶体振荡器产生得频率很高,要得到秒信号,需采用分频电路。例如,振荡器输出4 MHz信号,先经过4分频变成1 MHz,再经过6次10分频计数器,便可得到1Hz得方波信号作为秒脉冲。 (2)计数器 把秒脉冲信号送入秒计数器个位得CP输入端,经过6级计数器,分别得到“秒”个位、十位,“分”个位、十位,以及“时”个位、十位得计时。“秒”、“分”计数器为60进制,“时”计数器为24进制。 24进制计数器如图1413所示。当“时”个位计数器输入端CP来到第10个触发脉冲时,该计数器归零,进位端Q D5向“时”十位计数器输出进位信号。当第24个“时”脉冲(来自“分”计数器输出得进位信号)到来时,十位计数器得状态为0010,个位计数器得状态位0100,此时“时”十位计数器得Q B6与“时”个位计数器得Q C5输出为1。两者相与后送到两计数器得清零端R0A与R0B,通过74LS90内部得R0A与R0B与非后清零,完成24进制计数。同理可构成60进制计数器。 CP 来自分计数器 的进位信号 图1413 24进制计数器 (3)译码显示电路 译码驱动器采用8421 BCD码七段译码驱动器74LS48,显示器采用共阴极数七段数码显示器,有关74LS48与七段显示器得使用方法前面已经作了介绍,这里不再赘述。 (4)校时电路 当数字电子钟出现走时误差时,需要对时间进行校准。实现校时电路得方法很多,如图1414所示电路即可作为时计数器或分计数器得校时电路。 图1414 校时电路 现设用该电路作为分计数器得校时电路,图中采用RS触发器作为无抖动开关。通过开关K得接入位置,可以选择就是将“1 Hz信号”还就是将“来自秒计数器得进位信号”送至分计数器得CP端。当开关K置于B端时,RS触发器得输出、,“来自秒计数器得进位信号”被送至分计数器得CP端,分计数器正常工作;需要校正分计数器时,将开关K置于A端,这时RS触发器得输出、,“1 Hz信号”被送至分计数器得CP端,分计数器在“1Hz信号”得作用下快速计数,直至正确得时间,再将开关K置于B端,达到了校准时间得目得。 (5)整点报时电路 电路得设计要求在差10 s为整点时开始每隔1 s鸣叫一次,每次持续时间为1 s,共鸣叫5次,前4次为低音500 Hz,最后一次为高音1 kHz。因为分计数器与秒计数器从59分51秒计数到59分59秒得过程中,只有秒个位计数器计数,分十位、分个位、秒十位计数器得状态不变,分别为Q D4Q C4Q B4Q A4＝0101,Q D3Q C3Q B3Q A3＝1001,Q D2Q C2Q B2Q A2＝0101,所以Q C4＝Q A4＝Q D3＝Q A3＝Q C2＝Q A2＝1不变。设Y1＝Q C4Q A4Q D3Q A3Q C2Q A2,又因为在51、53、55、57秒时Q A1＝1,Q D1＝0,输出500Hz信号f2;59秒时Q A1＝1,Q D1＝1,输出1kHz信号f1,由此可写出整点报时电路得逻辑表达式为: 数字电路课程设计总结报告题目：交通灯控制器 班级：08通信工程1班 学号：0810618125 姓名：廖小梅 指导老师：张红燕 日期：2010年12月 目录 1、设计背景 2、设计任务书 3、设计框图及总体描述 4、各单元设计电路设计方案与原理说明 5、测试过程及结果分析 6、设计、安装、调试中的体会 7、对本次课程设计的意见及建议 8、附录 9、参考文献 10、成绩评定表格 一、设计背景 随着经济的快速发展，城市交通问题日益凸显严重，尤其在城市街道的十字叉路口，极其容易发生交通问题，为了保证交通秩序和人们的安全，一般在每条街上都有一组红、黄、绿交通信号灯。交通灯控制电路自动控制十字路口的红、黄、绿交通灯。交通灯通过的状态转换，指挥车辆行人通行，保证车辆行人的安全，实现十字路口交通管理自动化。 二、设计任务书 1、设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求南北方向（即 A车道）和东西方向（即B车道）两条交叉道路上的车辆 交替运行，每次通行时间都为30秒； 2、在绿灯转红灯时，先由绿灯转为黄灯，黄灯亮6秒后，再 由黄灯转为红灯，此时另一方向才由红灯转为绿灯，车辆 才开始通行。 三、设计框图及总体描述 1、分析系统的逻辑功能，画出其框图 交通灯控制系统的原理框图如图1所示。它主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。 图1交通灯控制系统原理框图 在图中， T30: 表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为30秒，即车辆正常通行的时间间隔。定时时间到，T30 =1，否则，T30 =0。 T6：表示黄灯亮的时间间隔为6秒。定时时间到，T6=1，否则，T6=0。 S T：表示定时器到了规定的时间后，由控制器发出状态转换信号。 由它控制定时器开始下个工作状态的定时。 交通系统的车道信号灯的工作状态转换如下所述： 状态1：A车道绿灯亮，B车道红灯亮。表示A车道上的车辆允许通行,B车道禁止通行。绿灯亮满规定的时间隔T30时， 控制器发出状态信号S T，转到下一工作状态。 状态2：A车道黄灯亮，B车道红灯亮。表示A车道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行，B车 道禁止通行。黄灯亮足规定时间间隔TY时，控制器发 出状态转换信号S T，转到下一工作状态。 状态3：A车道红灯亮，B车道黄灯亮。表示A A车道禁止通行，B车道上的车辆允许通行绿灯亮满规定的时间间隔T30 时，控制器发出状态转换信号S T，转到下一工作状态。课程设计报告(频率计)
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