数字逻辑--数字频率计的设计
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滁州学院之宇文皓月创作
课程设计陈述
课程名称:数字逻辑课程设计
设计题目:数字频率计的设计
系别:网络与通信工程系
专业:网络工程
组别:第四组
起止日期:2012年5月28日~ 2012年6月 22日
指导教师:
计算机与信息工程学院二○一二年制
课程设计任务书
目录
1 引言1
2 设计要求1
2.1题目1
2.2系统结构要求1
2.3制作要求1
2.4扩展指标1
2.5运行环境1
2.6设计条件1
2.7元件介绍2
①计数显示器2
② 74160N3
③ 7473N4
④ XFG14
3 整体设计方案5
4 详细分析6
4.1单元电路设计6 4.2控制电路6
4.3关于JK触发器7 4.4测试8
5 调试与操纵说明8
5.1第一次仿真9
5.2第二次仿真9
5.3第三次仿真10 5.4第四次仿真10
6 课程设计总结11
7 致谢11
8 参考文献12
1 引言
数字频率计是近代电子技术领域的重要丈量工具之一,同时也是其他许多领域广泛应用的丈量仪器。数字频率计是在基准时间内把丈量的脉冲数记录下来,换算成频率并以数字的形式显示出来。数字频率计应用于丈量信号(方波、正玄波或其他周期信号)的频率,并用十进制数显示。它具有精度高、丈量速度快、读数直观、使用方便等优点。
2 设计要求
2.1题目
频率计主要用于丈量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲等周期信号的频率值。其扩展功能可以丈量信号的周期和脉冲宽度。
①频率丈量范围:1HZ~10HZ。
②数字显示位数:四位静态十进制数显示被测信号的频率。
2.2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,送入丈量电路进行处理、丈量,档位转换用于选择测试的项目—频率、周期或脉宽,若丈量频率则进一步选择档位
2.3制作要求
①被测信号波形:正弦波、三角波和矩形波。
②丈量频率范围:1Hz~10kHz。
③丈量周期范围:0.1ms~1s。
④丈量脉宽范围:0.1ms~1s。
⑤丈量精度:显示4有效数字(要求分析1Hz、1kHz和10kHZ丈量误差)。
2.4扩展指标
要求丈量频率值时,1Hz~10z的精度均为±1。
2.5 运行环境
软件环境:windows XP Multisim 10。
硬件环境:微型计算机。
2.6设计条件
①电源条件:+5V。
②可供选择的元器件范围如表2-2-1所示:
表2-2-1 所需原件列表
元件名称数量
电源2个
计数显示器4个
74160N 4个
7473N 2个
OR3 1个
7408N 1个
XFG1 1个
2.7元件介绍
①计数显示器
该元件实质为显示译码器,人们直接利用译码器驱动显示器,因此人们就把这种类型的译码器叫做显示译码器,也就是我们通常说的显示器。
如图2-2-1所示
图2-2-1 计数显示器
其功能如表2-2-2所示
a b c d 显示结果
0 0 0 0 0
0 0 0 1 1
0 0 1 0 2
0 0 1 1 3
0 1 0 0 4
0 1 0 1 5
0 1 1 0 6
0 1 1 1 7
1 0 0 0 8
1 0 0 1 9
1 0 1 0 A
1 0 1 1 b
1 1 0 0 c
1 1 0 1 d
1 1 1 0 E
1 1 1 1 F
② 74160N
74160N是一种十进制的加法计数器,在本设计中由于仿真时受原件的限制,这里只使用计数芯片74160,且要求显示四位,四个计数器74160N可以组成分频器。
如图2-2-2所示
图2-2-2 74160N
其工作原理如表2-2-3所示
MR CP CEP CET PE DN QN TC
0 X X X X X 0 0 Reset(clear)
1 . X X ︱︱0 0
1 . X X ︱H 1 (1) Parallel load
1 . h h h X count (1) Count
1 X ︱X h X q (1) Hold (Do nothing)
1 X X ︱h X q 0
③ 7473N
7473N的主要功能由JK触发器实现,当JK触发器的J、K端同时接高电平时,输出端的状态会随着每输入一个脉冲改变一次。因此JK触发器输入端的频率是输出端的两倍,这就是通常认为的二分频。将输入端加到下一个JK触发器的时钟端又可实现频率的再次二分频,以此类推可实现频率的逐次分频。
图2-3 7473N
其功能如下表2-2-4所示
表2-2-4 7473N的工作原理
CLR CLK J K Q Q
0 X X X 0 1
1 . 0 0 Hold
1 . 1 0 1 0
1 . 0 1 0 1
1 . 1 1 Toggle
④ XFG1
函数发生器可以发生正弦波扫三角波和矩形波,信号频率可以再1HZ到999MHZ范围内调