1、陕 西 国 防 学 院 电 子 工 程 系 毕 业 论 文1课 程 设 计 论 文题 目 数 字 频 率 计专 业 电 子 信 息 工 程 技 术班 级 信 息 3053 班姓 名学 号 号指 导 教 师 马 艳 阳二 八 年 四 月陕 西 国 防 工 业 职 业 技 术 学 院 电 子 工 程 系陕 西 国 防 学 院 电 子 工 程 系 毕 业 论 文2毕业设计任务书专 业 : 电 子 信 息 工 程 技 术 班 级 : 信 息 xxx 学 生 签 名 :一 、 设 计 题 目 数 字 时 钟二 、 设 计 内 容 要 求 和 技 术 参 数（ 1） 有 “ 时 ” “ 分 ” “ 秒 ”
2、 十 进 制 显 示（ 2） 计 时 以 24小 时 为 周 期 （ 或 者 以 12小 时 为 周 期 ， 但 是 必 须 分 上 下 午 显 示 ）（ 3） 具 有 校 正 时 间 电 路 ， 对 当 前 时 间 进 行 校 正（ 4） 选 做 ： 走 时 过 程 中 能 按 预 设 的 定 时 时 间 （ 精 确 到 小 时 ） 启 动 闹 钟 产 生 闹 铃 ， 同 时 闹 铃 时 间持 续 3秒 整 点 报 时 ， 在 59分 59秒 时 输 出 1000Hz信 号 ， 音 响 持 续 1秒 ， 在 1000 Hz信 号 音响 结 束 时 刻 为 整 点 。三 、 设 计 应 完 成
3、 的 技 术 资 料（ 1） 写 出 设 计 过 程 （ 包 括 原 理 、 方 案 ）（ 2） 画 出 完 整 的 电 路 原 理 图 ， 并 描 述 各 部 分 的 功 能（ 3） 简 述 调 试 的 过 程（ 4） 列 出 设 计 和 调 试 过 程 中 出 现 的 问 题 及 解 决 方 案（ 5） 写 出 此 次 设 计 的 心 得 体 会四 、 设 计 考 核 的 主 要 知 识 与 技 能本 课 题 是 数 字 技 术 与 模 拟 技 术 混 合 的 综 合 性 课 题 ， 主 要 考 核 数 字 电 路 与 模 拟 电路 的 基 本 知 识 和 应 用 能 力 。五 、 设 计
4、 时 间 : 2008 年 2 月 25 日 至 2008 年 4 月 18 日六 、 指 导 教 师 签 名 : 马 艳 阳毕业设计进度表和平时考核周次 任 务 阶 段 名 称 及 主 要 内 容 检 查 日 期 检 查 结 果陕 西 国 防 学 院 电 子 工 程 系 毕 业 论 文3学 生 签 名 : 班 级 : 信 息 班平 时 成 绩 :指 导 教 师 签 名 :马 艳 阳 2008 年 4月指导教师评语和评分意见学 生 姓 名 :陕 西 国 防 学 院 电 子 工 程 系 毕 业 论 文4评 语 :评 分 : 指 导 教 师 签 名 : 年 月 日毕业答辩考核和毕业设计成绩学 生
5、姓 名 :1.答 辩 评 语 :陕 西 国 防 学 院 电 子 工 程 系 毕 业 论 文5评 分 :2.毕 业 设 计 成 绩 :根 据 学 生 平 时 表 现 、 指 导 教 师 评 语 意 见 ， 经 答 辩 小 组 考 核 ， 综 合 评 定 该生 毕 业 设 计 成 绩 为 。答 辩 小 组 ：组 长 签 名 ：组 员 签 名 ： 年 月 日陕 西 国 防 学 院 电 子 工 程 系 毕 业 论 文6摘 要在 本 文 中 ， 我 主 要 学 习 了 电 子 感 应 开 关 的 电 路 设 计 ， 运 算 ， 校 正 ， 本 文 介 绍 了 电 子感 应 开 关 的 原 理 及 应 用
6、 。数 字 频 率 计 是 一 种 基 本 的 测 量 仪 器 。 它 被 广 泛 应 用 与 航 天 、 电 子 、 测 控 等 领 域 。 它的 基 本 测 量 原 理 是 ， 首 先 让 被 测 信 号 与 标 准 信 号 一 起 通 过 一 个 闸 门 ， 然 后 用 计 数 器 计 数 信号 脉 冲 的 个 数 ， 把 标 准 时 间 内 的 计 数 的 结 果 ， 用 锁 存 器 锁 存 起 来 ， 最 后 用 显 示 译 码 器 ， 把锁 存 的 结 果 用 LED数 码 显 示 管 显 示 出 来 。 根 据 数 字 频 率 计 的 基 本 原 理 ， 本 文 设 计 方 案
7、的 基本 思 想 是 分 为 五 个 模 块 来 实 现 其 功 能 ， 即 整 个 数 字 频 率 计 系 统 分 为 分 频 模 块 、 防 抖 电 路 、计 数 模 块 、 锁 存 器 模 块 和 显 示 模 块 等 几 个 单 元 ， 并 且 分 别 用 VHDL对 其 进 行 编 程 ， 实 现 了闸 门 控 制 信 号 、 计 数 电 路 、 锁 存 电 路 、 位 选 电 路 、 段 选 电 路 、 显 示 电 路 等 。 而 且 ， 本 设 计方 案 还 要 求 ， 被 测 输 入 信 号 的 频 率 范 围 自 动 切 换 量 程 ， 控 制 小 数 点 显 示 位 置 ，
8、并 以 十 进 制形 式 显 示 。 能 够 用 十 进 制 数 码 显 示 被 测 信 号 的 频 率 ， 不 仅 能 够 测 量 正 弦 波 、 方 波 和 三 角 波等 信 号 的 频 率 ， 而 且 还 能 对 其 他 多 种 物 理 量 进 行 测 量 。 具 有 体 积 小 、 可 靠 性 高 、 功 耗 低 的特 点 。 AbstractThe digital cymometer is a kind of basic measuring instrument. It is widely used insuch fields as the spaceflight , electro
9、n , observing and controlling ,etc Basicmeasurement of it principle, is it examine signal adopt the gate together with standardsignal to let at first, the number of the signal pulse that then count through the counter ,latch with the latch the result of counting within standard time, use decipher di
10、splayfinally, number show is it is it come out to show to in charge of with LED result that latch.According to digital basic principle of cymometer, basic thought, this text of design planto divide into five pieces of module realize his function, namely whole digital cymometersystem divide into freq
11、uency division module , is it tremble circuit , count module , latchmodule and show such several units as module ,etc. to defend, carry on programmingwith VHDL to it separately , realize gate control signal , count circuit , location selectcircuit , section select circuit , show the circuit ,etc And
12、, this design plan also requires ,are examined the switching over amount automatically of frequency range of the inputsignal Cheng, control the decimal point and show the position, and陕 西 国 防 学 院 电 子 工 程 系 毕 业 论 文7前 言课 程 设 计 是 针 对 某 一 理 论 课 程 的 要 求 ， 对 学 生 进 行 综 合 性 实 践 训 练 的 实 践 教 学 环 节 ，可 以 培 养 学
13、生 运 用 课 程 中 所 学 的 理 论 知 识 与 时 间 紧 密 结 合 ， 独 立 地 解 决 实 际 问 题 的 能 力 。本 书 着 重 介 绍 数 字 逻 辑 电 路 的 设 计 方 法 和 测 试 。 设 计 都 以 电 路 的 基 本 理 论 为 基 础 ， 介绍 电 路 的 设 计 、 装 调 及 性 能 参 数 的 测 试 方 法 。 本 课 题 具 有 体 系 结 构 新 颖 ， 知 识 综 合 运 用 性强 ， 理 论 紧 密 联 系 实 践 的 特 点 。课 程 设 计 应 达 到 如 下 基 本 要 求 ：（ 1） 综 合 运 用 电 子 技 术 课 程 中 所
14、学 的 理 论 知 识 独 立 完 成 一 个 课 题 的 设 计 ；（ 2） 通 过 查 阅 手 册 和 参 考 文 献 资 料 ， 培 养 学 生 独 立 分 析 和 解 决 实 际 问 题 的 能 力 ；（ 3） 熟 悉 掌 用 电 子 元 器 件 的 类 型 和 特 性 ， 并 掌 握 合 理 选 用 的 原 则 ；（ 4） 学 会 电 子 电 路 的 安 装 和 调 试 技 能 ；（ 5） 数 子 电 子 仪 器 的 使 用 方 法 ；（ 6） 学 会 撰 写 课 程 设 计 论 文 ；（ 7） 培 养 严 肃 认 真 的 工 作 作 风 和 严 谨 的 科 学 态 度 。教 材 内
15、 容 的 选 择 既 有 利 于 理 论 联 系 实 际 ， 又 能 系 统 地 培 养 学 生 知 识 综 合 运 用 能 力 ， 进一 步 提 高 实 际 动 手 能 力 和 工 程 设 计 能 力 ， 适 应 当 前 电 子 技 术 迅 速 发 展 与 广 泛 应 用 的 需 要 。在 本 书 的 编 写 过 程 中 ， 得 到 的 两 位 老 师 的 指 导 与 帮 助 ， 才 使 我 们 的 设 计 非 常 圆 满 的 完成 ， 在 此 表 示 感 谢 。因 时 间 仓 促 及 编 者 水 平 有 限 ， 书 中 难 免 存 大 错 误 ， 恳 请 各 位 批 评 指 正 。陕 西
16、国 防 学 院 电 子 工 程 系 毕 业 论 文8绪 论在 电 子 系 统 非 常 广 泛 应 用 领 域 内 ， 到 处 可 见 到 处 理 离 散 信 息 的 数 字 电 路 。 供 消 费 用 的微 波 炉 和 电 视 、 先 进 的 工 业 控 制 系 统 、 空 间 通 讯 系 统 、 交 通 控 制 雷 达 系 统 、 医 院 急 救 系 统等 在 设 计 过 程 中 无 一 不 用 到 数 字 技 术 。 数 字 电 路 制 造 工 业 的 进 步 ， 使 得 系 统 设 计 人 员 能 在更 小 的 空 间 内 实 现 更 多 的 功 能 ， 从 而 提 高 系 统 可 靠
17、性 和 速 度 。 数 字 集 成 电 路 具 有 结 构 简 单（ 如 其 中 的 晶 体 管 是 工 作 于 饱 和 与 截 止 2种 状 态 ， 一 般 不 设 偏 置 电 流 ） 和 同 类 型 电 路 单 元多 （ 如 一 个 计 数 系 统 需 要 很 多 同 类 型 的 触 发 器 和 门 电 路 ） 的 特 点 ， 因 而 容 易 是 高 集 成 度 和归 一 化 。 由 于 数 字 集 成 电 路 与 电 子 计 算 机 的 发 展 紧 密 相 关 ， 因 而 发 展 很 快 ， 目 前 已 是 集 成电 路 中 产 量 最 高 、 集 成 度 最 大 的 一 种 器 件 。
18、 集 成 电 路 的 类 型 很 多 ， 从 大 的 方 面 可 分 为 模 拟和 数 字 集 成 电 路 两 大 类 。 虽 然 它 们 都 可 模 拟 具 体 的 物 理 过 程 ， 但 其 工 作 方 式 有 着 很 大 的 不同 。 甚 至 可 能 完 全 不 同 。 电 路 中 的 工 作 信 号 通 常 是 用 电 脉 冲 表 示 的 数 字 信 号 。 这 种 工 作 方式 的 信 号 ， 可 以 表 达 2种 截 然 不 同 的 现 象 。 如 以 有 脉 冲 表 示 “ 1” ， 无 脉 冲 便 表 示 “ 0” ；以 “ 1” 表 示 “ 真 ” ， 则 “ 0” 便 表
19、示 “ 假 ” ， 等 等 。 反 之 亦 然 。 这 就 是 “ 数 字 信 号 ” 的 含义 。 所 以 ， “ 数 字 量 ” 不 是 连 续 变 化 的 量 ， 其 大 小 往 往 并 不 改 变 ， 但 在 时 间 分 布 上 却 有 着严 格 的 要 求 ， 这 是 数 字 电 路 的 一 个 特 点 。 数 字 式 频 率 计 基 于 时 间 或 频 率 的 A/D转 换 原 理 ，并 依 赖 于 数 字 电 路 技 术 发 展 起 来 的 一 种 新 型 的 数 字 测 量 仪 器 。 由 于 数 字 电 路 的 飞 速 发 展 ，所 以 ， 数 字 频 率 计 的 发 展 也
20、 很 快 。 通 常 能 对 频 率 和 时 间 两 种 以 上 的 功 能 数 字 化 测 量 仪 器 ，称 为 数 字 式 频 率 计 (通 用 计 数 器 或 数 字 式 技 术 器 )在 电 子 测 量 技 术 中 ， 频 率 是 一 个 最 基 本 的参 量 ， 对 适 应 晶 体 振 荡 器 、 各 种 信 号 发 生 器 、 倍 频 和 分 频 电 路 的 输 出 信 号 的 频 率 测 量 ， 广播 、 电 视 、 电 讯 、 微 电 子 技 术 等 现 代 科 学 领 域陕 西 国 防 学 院 电 子 工 程 系 毕 业 论 文9一 、 概 述频 率 计 不 仅 可 以 测
21、量 正 弦 信 号 、 方 波 信 号 和 三 角 波 信 号 的 频 率 ， 而 且 还 能 对 其 他 多 种物 理 量 进 行 测 量 ， 如 机 械 震 动 频 率 、 转 动 体 的 转 动 速 度 等 ， 数 字 频 率 计 是 直 接 用 十 进 制数 字 来 显 示 被 测 信 号 频 率 的 一 种 数 字 测 量 表 ，二 、 简 易 数 字 频 率 计 原 理 框 图图 2.1原 理 框 图三 、 工 作 原 理1、 这 种 数 字 频 率 计 的 工 作 原 理 主 要 分 六 个 单 元 ，2、 时 基 础 单 元 。 包 括 振 荡 器 和 多 级 分 频 器 ，
22、用 来 产 生 周 期 为 1秒 或 6秒 的 脉 冲 信 号叫 时 基 信 号 。 振 荡 器 可 以 用 晶 体 振 荡 器 或 者 用 集 成 电 路 电 阻 电 容 搭 成 的 多 谐 振 荡 器3、 控 制 单 元 。 这 个 单 元 有 两 个 作 用 ， 一 是 经 过 门 控 双 稳 电 路 对 时 基 信 号 进 行 一 次 两分 频 ， 得 到 宽 度 为 1秒 或 6秒 的 方 波 ， 叫 闸 门 信 号 ； 用 这 个 信 号 的 宽 度 来 控 制 主 控 门 的时 间 取 样 时 间 ， 在 取 样 时 间 里 ， 主 控 门 允 许 被 测 信 号 通 过 见 图
23、 3.1图 。 二 是 每 次 取 样后 封 锁 主 控 门 和 时 基 信 号 输 入 们 ， 使 计 数 器 显 示 的 数 字 停 留 一 段 时 间 ， 以 便 观 测 和 读 取 数据 ， 这 个 任 务 由 门 控 双 稳 和 封 锁 双 稳 共 同 完 成 ， 所 以 简 单 的 说 ， 控 制 单 元 的 总 任 务 就 是 打陕 西 国 防 学 院 电 子 工 程 系 毕 业 论 文10开 主 控 门 记 数 关 上 主 控 门 显 示 ， 然 后 清 零 。 这 个 过 程 不 断 重 复 进 行 。4、 计 数 单 元 把 通 过 主 控 门 的 被 测 频 率 脉 冲
24、输 入 计 数 器 、 译 码 器 、 显 示 器 ， 由 显 示 器取 样 时 间 里 接 收 的 脉 冲 数 ， 也 就 是 被 测 频 率 。5、 延 时 单 元 。 取 样 时 间 结 束 后 ， 计 数 器 里 的 数 据 要 维 持 一 段 时 间 ， 这 段 时 间 叫 显 示时 间 。 延 时 单 元 里 的 延 时 电 路 决 定 显 示 时 间 的 长 短 ， 显 示 时 间 结 束 产 生 一 个 正 向 清 零 脉 冲 ，引 入 计 数 器 复 位 端 R ， 使 计 数 器 复 位 ， 显 示 数 字 变 为 零 。 所 以 整 个 测 频 过 程 的 时 间 过 程
25、是 ： 测 量 频 率 ， 显 示 数 字 跳 动 显 示 延 时 ， 显 示 数 据 保 持 不 变 清 零 ， 显 示 变 为 零6、 主 控 门 ， 起 控 制 被 测 信 号 通 过 的 作 用 ， 在 取 样 时 间 内 主 控 门 打 开 ， 在 显 示 时 间 和清 零 时 间 内 主 控 门 关 闭 。7、 输 入 单 元 ， 其 作 用 是 将 接 收 到 的 各 种 信 号 变 换 为 电 脉 冲 信 号 并 加 以 放 大 、 整 形 ；然 后 在 变 换 成 与 CMOS集 成 电 路 相 容 的 信 号 ， 也 即 是 起 一 个 接 口 作 用 。图 3.1表 明
26、测 试 原 理 的 波 形 图陕 西 国 防 学 院 电 子 工 程 系 毕 业 论 文11四 、 电 路 分 析多 谐 振 荡 器 由 一 片 CMOS“ 六 斯 密 特 电 路 ” CH40106中 的 一 个 斯 密 特 触 发 器 H2和 一个 电 容 C3有 一 个 电 阻 R3组 成 。 斯 密 特 触 发 器 的 正 向 阀 值 VT+(上 触 发 电 平 )和 负 向 阀 值 VT-（ 下 触 发 电 平 ） 不 同 ， 电 源 电 压 VDD） =+10V时 ,VT+ VT- 4V至 6V。 所 以 当 斯 密 特 电 路输 入 端 电 位 按 指 数 规 律 上 升 到 V
27、T+时 ， 输 出 端 才 由 高 电 平 变 为 低 电 平 ； 当 输 入 端 电 位 按指 数 规 律 下 降 到 VT-时 ， 输 出 端 才 由 低 电 平 变 为 高 电 平 ， 如 图 2.1 其 中 时 间 t1和 t2为t1= R3 C3InVT+ VT-t2 R3 C3In（ VDD VT VDD VT+）振 荡 周 期 T=t1 t2。 因 为 VDD和 VT+、 VT- 都 是 由 集 成 电 路 本 身 和 电 源 电 压 决 定 的 ， 所 以振 荡 周 期 主 要 有 由 R3 、 C3的 数 字 值 来 调 节 的 。分 频 器 采 用 CMOS“ 任 意 进
28、制 异 步 计 数 器 ” ， 型 号 C186。 它 不 需 要 外 加 门 电 路 ， 用 一片 C186便 可 实 现 2 16间 任 意 一 种 分 频 ， 所 以 经 常 被 采 用 。 如 表 4.1， 被 测 信 号 从 时表 4.1钟 端 CL输 入 时 ， 允 许 EN必 须 接 逻 辑 “ ” 电 平 用 输 入 信 号 的 上 升 沿 使 计 数 器 计数 ； 如 果 从 EN端 输 入 则 CL端 必 须 接 “ ” 电 平 ， 用 下 降 沿 使 计 数 器 计 数 。C186用 三 个 反 馈 端 A、 B、 C来 控 制 作 n分 频 ， 把 计 数 器 输 出
29、端 Q1Q2Q3按 规 定 连 接到 A、 B、 C端 ， 其 连 接 原 则 为 ： 如 果 要 作 n分 频 ， 就 写 出 n 所 对 应 的 二 进 制 码 将 其中 状 态 为 “ ” 的 Q端 和 反 馈 端 A、 B、 C相 连 。 如 果 状 态 为 “ ” 的 Q端 小 于 三 个 ，则 不 用 的 反 馈 要 接 到 “ ” 。 16分 频 时 具 体 的 连 法 如 表 4.2CL EN R 功 能上 升 沿 1 0 加 法 计 数0 下 降 沿 0 加 法 计 数上 升 沿 0 0 不 变1 下 降 沿 0 不 变下 降 沿 任 意 0 不 变任 意 上 升 沿 0 不
30、 变任 意 任 意 1 复 位陕 西 国 防 学 院 电 子 工 程 系 毕 业 论 文12N A B C2345678910111213141516 Q1Q2Q1Q3Q1Q2Q1Q4Q1Q1Q1Q3Q1Q20 11Q31Q3Q3Q21Q4Q1Q2Q4Q3Q30 111111Q3111Q41Q4Q40表 4.2图 4.1用 斯 密 特 电 路 组 成 的 多 谐 振 荡 器 波 形 图陕 西 国 防 学 院 电 子 工 程 系 毕 业 论 文13C186还 有 一 个 引 出 端 REX 这 是 为 实 现 分 频 时 从 外 界 接 入 一 个 D触 发 作用 的 。C1861连 成 五 分
31、 频 ;C1862连 成 十 分 频 ， 从 C1862的 Q4引 出 秒 信 号 ，上 述 用 多 谐 振 荡 器 和 分 频 器 来 获 得 时 基 信 号 的 办 法 ， 也 可 以 用 手 表 集 成 电 路 产 生 的 秒信 号 来 代 替 只 要 将 手 表 电 路 的 低 电 压 信 号 经 过 一 级 接 口 电 路 ， 转 换 成 10V 电 压 信 号 便COMS集 成 电 路 连 用 ，图 4.3中 K1为 单 刀 双 振 选 择 开 关 ， 由 它 选 取 “ 秒 ” 或 “ 0.1分 ” 作 为 时 基 信 号 门 控 双稳 和 封 锁 双 稳 用 一 片 CMOS集
32、 成 电 路 “ 双 D触 发 器 ” CO43.。 D触 发 器 当 作 双 稳 触 发 器用 时 Q 要 和 D 端 相 连 ， 各 点 波 形 时 基 信 号 经 过 门 1 去 触 发 门 控 双 稳 CO431 ， 使 Q1产 生 宽 度 为 1秒 或 0.1秒 的 矩 形 脉 冲 ， Q1连 到 封 锁 双 稳 CO432的 CP端 ， 用 Q1的 上 升 沿去 触 发 封 锁 双 稳 ， 使 Q2点 电 位 上 升 。 Q2点 电 位 上 升 时 恰 好 是 Q1点 电 位 下 降 ， 也 即 是 一次 计 数 测 量 结 束 ， 主 控 门 2关 闭 ， 所 以 从 Q2电 位
33、 上 升 时 刻 开 始 延 时 ， 经 时 间 1 后 产 生清 零 脉 冲 ， 使 计 数 器 以 及 两 个 D 触 发 器 都 复 位 ， 一 次 频 率 测 量 结 束 并 为 下 次 测 量 做好 准 备 图 4.3中 Q2 连 到 时 基 控 制 门 1的 输 入 端 ， Q11的 输 入 端 ， 时 基 信 号 不 能 通 过 门 1。维 持 两 个 D触 发 器 的 状 态 ， 直 到 延 时 单 元 产 生 清 零 脉 冲 为 止 。Q2点 波 形 的 上 升 沿 引 到 延 时 电 路 。 延 时 电 路 由 三 个 斯 密 特 触 发 器 H3 、 H4、 H5（ 与H
34、1、 H2共 用 一 片 “ 六 斯 密 特 电 路 ” ） 以 及 C1、 R1、 C2、 R2组 成 其 波 形 见 图 4.6从 E点 输 出 的清 零 脉 冲 ， 上 升 沿 比 Q2点 的 上 升 沿 延 迟 了 时 间 1， 1=R1 C1In(VDD/VT-)。 如 果 取 C1=30 F， R1=100K ， 则 延 迟 时 间 大 约 为 三 秒 钟 。 清 零 脉 冲 的 宽 度 2、 C2决 定 2=R2 C2In(VDD/陕 西 国 防 学 院 电 子 工 程 系 毕 业 论 文14双 门 控 和 封 锁 双 稳 的 波 形VT-)。 因 为 清 零 脉 冲 不 必 太
35、 宽 ， 所 以 R2和 C2比 较 ， 例 如 C2=100pF, 、 R2=100K计 数 显 示 部 分 采 用 四 块 CMOS“ 计 数 、 寄 存 、 译 码 、 显 示 驱 动 ” 四 合 一 电 路 ， 型 号 有 CH267和 C160(C190)以 及 5C160等 ， 前 两 种 用 +10V 电 源 ， 5C160用 5V电 源 。 CH267 和 C160如 图 4.2（ 1） C160、 C190、 5C160陕 西 国 防 学 院 电 子 工 程 系 毕 业 论 文15图 4.2 CMOS计 数 器 、 寄 存 、 译 码 、 显 示 驱 动 四 合 一 电 路
36、图陕 西 国 防 学 院 电 子 工 程 系 毕 业 论 文16五 、 C190 和 荧 光 屏 数 码 管 相 连 时 的 接 线 图图 5.1用 数 字 电 路 作 线 性 放 大 的 连 接 法图 5.2 被 测 电 路 用 负 电 源 的 接 口 电 路 图陕 西 国 防 学 院 电 子 工 程 系 毕 业 论 文17六 、 C160(C190)及 5C160 的 管 脚 功 能 如 下 ：Cp为 计 数 脉 冲 输 入 端 ， EN为 同 步 控 制 端 ， 当 EN=“ 1” ， 数 脉 冲 从 CP端 输 入 时 用 上升 沿 触 发 ； 如 果 EN=“ 0” 则 停 止 计
37、数 。 当 CP=“ 0” 计 数 计 数 脉 冲 从 EN 端 输 入 时 用 下降 沿 触 发 ， 如 果 CP=“ 1” 则 停 止 计 数 。进 位 脉 冲 有 两 种 。 一 种 是 同 步 进 位 脉 冲 JM和 输 入 计 数 脉 冲 等 宽 ； 另 一 种 是 展 宽 进 位脉 冲 C4， 输 出 引 脚 4上 有 小 原 点 的 ， 表 示 次 电 路 用 C4进 位 无 小 点 的 表 示 JW进 位K为 寄 存 命 令 端 。 K=“ 1” 时 ， 计 数 器 向 译 码 器 送 数 ， 显 示 数 字 和 计 数 器 状 态 相 同 ；K=“ 0” 时 ， 计 数 器
38、被 锁 住 ， 数 据 存 再 寄 存 器 中 。R为 复 位 端 ， R=“ 1” 时 计 数 器 置 零 ， 和 CP端 状 态 无 关 。 至 g为 七 段 译 码 输 出 ， 可 直 接 驱 动 液 晶 显 示 器 ， C190可 直 接 驱 动 荧 光 数 码 管 。 如在 外 部 加 上 J330 或 J331（ 叫 做 缓 冲 变 换 器 ， 输 出 驱 动 电 流 大 ） ， 可 推 动 发 光 二 极 管 组 成的 磷 砷 化 镓 显 示 器P0为 液 晶 熄 灭 控 制 端 。 当 P0=“ 1” 时 ， 液 晶 熄 灭 ， 当 P0=“ 0” 时 液 晶 正 常 显 示
39、。BP为 液 晶 激 励 频 率 输 入 端 ， 频 率 可 选 几 十 周 至 几 百 周 ， 上 下 宽 度 要 相 等 。 当 直 接 驱动 数 码 管 时 ， BP=“ 0” ， P0=“ 0”Li和 L0为 小 数 点 输 入 端 和 输 出 端 ， 当 Li=“ 1” 时 小 数 点 显 示 。C160和 5C160没 有 Q4Q3Q2 Q1端 ， 无 代 码 输 出 ， 如 果 需 要 打 印 机 ， 要 求 有 BCD代 码输 出 ， 可 换 用 C161、 C191和 5C161。 后 者 与 前 者 的 区 别 在 于 增 加 了 BCD 代 码 输 出 和 三态 控 制
40、， ST为 三 态 控 制 端 ， ST=“ 0” 时 为 正 常 显 示 状 态 ， ST=“ 1” 时 ， 译 码 器 的 输 出 端a、 b g、 L0呈 现 高 阻 开 路 状 态 。图 4.3所 示 的 简 易 频 率 计 采 用 液 晶 显 示 屏 ， 液 晶 显 示 屏 的 背 电 极 Df0接 在 C190的 端 ，送 入 50Hz方 波 。 液 晶 显 示 屏 要 求 输 入 的 液 晶 频 率 有 严 格 的 空 度 比 ， （ 占 空 比 、 占 空 系 数 ） 。空 度 比 的 定 义 为 脉 冲 重 复 周 期 T与 脉 冲 持 续 时 间 td之 比 ， 用 Q表
41、示 、 即 ： Q=T/td陕 西 国 防 学 院 电 子 工 程 系 毕 业 论 文18陕 西 国 防 学 院 电 子 工 程 系 毕 业 论 文19空 度 比 越 大 ， 表 示 两 个 脉 冲 之 间 的 间 隔 比 脉 冲 持 续 时 间 大 的 越 多 。 对 称 方 波 （ 即 脉 冲宽 度 与 两 个 脉 冲 的 间 隔 一 样 宽 ） 的 空 度 比 Q等 于 2。 但 是 ， 也 有 一 些 书 用 相 反 的 百 分 比 表示 ， 把 对 称 方 波 的 空 度 比 当 作 50%或 1/2。 液 晶 显 示 要 求 输 入 对 称 方 波 。如 果 采 用 荧 光 数 码
42、 管 显 示 ， C191和 荧 光 数 码 管 的 连 接 方 法 见 图 4.9图 4.3中 所 有 集 成 电 路 的 VDD=10V， 而 却 因 为 CMOS电 路 和 液 晶 的 功 耗 都 很 低 ， 所以 整 个 仪 器 只 需 用 干 电 池 或 一 块 集 成 电 池 供 电 ， 功 耗 只 一 只 手 电 筒 的 几 分 之 一 。下 面 介 绍 输 入 单 元 ， 因 被 测 对 秒 象 的 不 同 输 入 单 元 采 用 各 种 不 同 的 电 路 ， 图 4.3中 用的 是 光 电 输 入 电 路 ， 直 接 和 CMOS集 成 电 路 相 接 。 如 果 测 量
43、TTl电 路 里 的 频 率 ， 则 在 输入 端 加 一 块 CMOS“ 六 同 相 缓 冲 变 换 器 ” 作 接 口 ， 型 号 J331或 CH4010， 可 将 VCC=5V转换 成 VDD=10V如 果 测 量 PMOS电 路 里 的 频 率 ， 而 且 PMOS电 源 取 -24V， 则 可 用 图 5.2所 示 的 光 电 耦 合 器 作 接 口 。 当 测 量 各 种 不 同 的 电 源 电 路 时 ， 均 可 用 光 电 耦 合 器 作 接 口电 路 。如 果 输 入 的 是 小 信 号 ， 如 几 个 毫 伏 或 几 十 毫 伏 ， 则 可 先 经 过 一 级 放 大 ，
44、 放 大 电 路 可 用一 片 CMOS集 成 电 路 CO42（ 双 互 补 对 加 反 向 器 ） ， 或 其 他 非 门 、 反 向 器 均 可 ， 把 CMOS数 字 电 路 当 作 线 性 电 路 用 ， 图 4.11是 它 的 波 形 图 。 从 图 中 可 以 看 出 只 要 把 CMOS反 向门 电 路 偏 置 到 电 压 转 移 特 性 曲 线 的 线 性 区 域 ， 也 就 是 电 压 转 移 曲 线 中 最 陡 的 一 段 ， 使V0=1/2VDD 、 反 相 门 就 可 用 作 线 性 放 大 器 ， 它 同 样 具 有 高 输 入 阻 抗 和 低 功 耗 ， 好 的
45、线 性度 和 稳 定 度 ， 温 度 稳 定 性 很 好 ， 放 大 倍 数 为 ： K= V 出 / V 入如 需 较 高 的 增 益 ， 可 用 多 极 放 大 串 联 ， 如 图 5.1所 示 图 中 用 一 片 CO42.上 面 介 绍 的 几 种 接口 电 路 ， 功 耗 很 低 ， 而 且 可 以 与 CMOS的 VDD用 相 同 的 电 源 ， 所 以 制 作 起 来 比 较 简 便 ，效 果 很 好 。 整 个 数 字 频 率 计 ， 包 括 接 口 放 大 器 在 内 ， 共 用 了 11块 CMOS集 成 电 路 如 表表 7.1图 中 符 号 电 路 名 称 型 号 功
46、能 数 量H1H5 六 斯 密 特 电 路 CH40106 振 荡 延 时 1C1861C1863 任 意 进 制 异 步 计 数 器 C186 分 频 3C0431C0432 双 D触 发 器 C043 控 制 1C190C1904 计 数 、 寄 存 、 译 码 显示 驱 动 四 合 一 电 路 C190 计 数 、 显 示 4门 1、 2 四 2输 入 与 门 CH4081 控 制 1门 3、 4、 5 双 互 补 对 加 反 相 器 C042 放 大 1陕 西 国 防 学 院 电 子 工 程 系 毕 业 论 文20八 、 频 率 计 的 制 作 与 调 试参 考 步 骤（ 1） 用 数
47、 字 集 成 电 路 检 测 仪 对 所 用 的 IC进 行 检 测 ， 已 确 定 每 个 器 件 完 好 ，（ 2） 电 路 连 接将 稳 压 电 源 部 分 制 成 印 制 板 ， 固 定 焊 接 好 原 件 ， 然 后 在 面 包 板 上 将 IC插 座 及 各 种 器件 按 电 路 图 连 线（ 3） 电 源 测 试将 于 变 压 器 连 接 的 电 源 插 在 220V的 电 源 ， 用 万 用 表 检 测 稳 压 电 源 的 输 出 电 压 。 输 出电 压 的 电 压 。 输 出 电 压 的 正 常 值 应 为 +5V。 如 果 输 出 电 压 不 对 ， 应 仔 细 检 查
48、相 关 电 路 ， 消除 故 障 ， 稳 压 电 源 输 出 正 常 后 ， 接 着 用 示 波 器 检 测 产 生 基 准 时 间 的 全 波 整 流 电 路 的 输 出 波形 。 （ 4） 基 准 时 间 检 测关 闭 电 源 后 ， 插 上 全 部 IC 。 依 次 用 示 波 器 检 测 有 U1(74H4024)与 U3A组 成 的 基 准 时间 计 数 器 和 由 U2A组 成 的 T触 发 器 的 输 出 波 形 ，（ 5） 输 出 检 测 信 号从 被 测 信 号 数 输 入 端 输 入 幅 值 在 1V 左 右 、 频 率 为 1KHz左 右 的 正 弦 信 号 ， 如 果
49、电 路正 常 ， 则 数 码 管 可 以 显 示 被 测 信 号 的 的 频 率 。 如 果 数 码 管 没 有 显 示 ， 或 显 示 值 明 显 偏 离 输入 信 号 频 率 ， 则 作 进 一 步 检 测 。（ 6） 输 入 放 大 与 整 形 电 路 检 测用 示 波 器 观 测 整 形 电 路 U12A(74H4024)的 输 出 波 形 ， 正 常 情 况 下 ， 可 以 观 测 到 与 输 入频 率 一 致 、 信 号 幅 值 为 5V左 右 的 矩 形 波 ， 如 果 观 测 不 到 输 出 波 形 ， 或 观 测 不 到 波 形 形 状和 幅 值 不 对 ， 则 监 测 这 一 部 分 电 路 ， 消 除 故 障 。 如 果 部 分 电 路 正 常 ， 或 消 除 频 率 计 人 不 能正 常 工 作 ， 则 检 查 控 制 门（ 7） 检 查 控 制 门检 查 控 制 门 U3C(74H4024)的 输 出 波 形 ， 正 常 时 ， 每 间 隔 1s时 间 ， 可 以 观 测 到 被 测 信号 的 矩 形 波 。 如 观 测 不 到 波 形 ， 则 应 观 测 控 制 们 的 两 个 输 入
