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基于PROTEUS數字頻率計的設計
摘 要:該數字頻率計主要由74系列集成電路組成,它除具有基本的計頻功能外,還具有對信號進(jìn)行放大整形、選擇時(shí)基信號、自動(dòng)清零、自動(dòng)換擋等功能。將待測頻率的信號加入到信號輸入端,與時(shí)基信號經(jīng)閘門(mén)電路送入低位計數器的脈沖端開(kāi)始計數,利用時(shí)基信號的下降沿經(jīng)反相器去控制鎖存器74HC273,將信號鎖存,并用時(shí)基信號的低電平去給計數器清零,達到了很好的效果,以此實(shí)現計數、清零、換擋的功能。并通過(guò)Proteus仿真軟件驗證了設計的正確性。
關(guān)鍵詞:數字頻率計74系列集成器件Proteus
1 系統結構框圖及工作原理
數字頻率計的結構框圖如圖1所示。工作原理:接通電源后,首先檢測一下時(shí)鐘源是否起振,然后將分頻電路得到四種基頻信號,待測信號通過(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)的信號送入低位計數器開(kāi)始計頻,然后由最高位進(jìn)位信號控制四種基頻的選擇,再由數據分配器去控制每一個(gè)小數點(diǎn),從而簡(jiǎn)便的完成了換擋功能。在這里,我們用時(shí)基信號的下降沿經(jīng)反相器去控制鎖存信號,將數據讀出,再由時(shí)基信號的低電平去控制計數器清零,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譯碼后,再由數碼管顯示出來(lái)。
2 系統功能仿真調試
應用Protues進(jìn)行仿真,驗證所設計的電路能否將待測信號進(jìn)行放大整形,能否實(shí)現頻率測量,能否自動(dòng)換擋、自動(dòng)清零,測量高頻時(shí)有無(wú)較大的誤差,信號能否起振等。
2.1 放大整形電路
2.1.1 調試目的
測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準的方波信號。
2.1.2 調試電路
調試電路如圖2所示。
2.1.3 調試結果
假設輸入正弦波的幅值為2v,其顯示結果為如圖3所示。
2.2 計頻電路
2.2.1 調試目的
調試該頻率計能否實(shí)現自動(dòng)換擋、自動(dòng)清零以及能否測量出0-9.999MHZ的信號頻率。
2.2.2 調試電路
頻率測試電路如圖4所示。
2.2.3 調試結果
1、待測信號的頻率設為888HZ,其四位數碼管的顯示結果如圖5所示。
2、待測信號頻率設為12.58KHZ,其四位數碼管的顯示結果如圖6所示。
3、待測信號頻率設為100KHZ,其四位數碼管的顯示結果如圖7所示。
4、待測信號頻率設為1050KHZ,其四位數碼管的顯示結果如圖8所示。
3 調試結果分析
3.1 調試電路已實(shí)現的功能
通過(guò)先分步調試后整體調試的方法,本設計已實(shí)現了測量范圍從0-9.999MHZ的精確頻率測量,并且能夠自動(dòng)換擋、自動(dòng)清零。該數字頻率計可主要用于測量正弦波、矩形波、三角波、尖脈沖等周期信號的頻率值。
3.2 調試中遇到的問(wèn)題和此電路的不足
在調試的過(guò)程中遇到的問(wèn)題主要在于對邏輯控制電路和閘門(mén)電路的調試。剛開(kāi)始電平出現了黃色和測量高頻率時(shí)測不出數值的問(wèn)題,即使測量出來(lái)了,也會(huì )等很久,而且計出來(lái)的值總是比所設的值大一,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,并且計數很精確,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,那么對元器件的要求就更高,用這一電路就很難實(shí)現,就只有用微控制器MCU來(lái)完成此類(lèi)頻率計的設計了。
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