消费类电子产品设计课程设计-频率计设计任务书(08电信本)

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第一篇:消费类电子产品设计课程设计-频率计设计任务书(08电信本)

课程设计任务书

2009 ~2010 学年第 1 学期

学生姓名: 全班34人 专业班级: 08级电信本 指导教师: 夏术泉、王海华 工作部门: 电气学院

一、课程名

消费类电子产品设计

二、设计题目

数字频率计的设计与制作

三、课程设计内容(含技术指标)

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(1S)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。

设计并制作出一种数字频率计,其技术指标如下: 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 4.系统框图

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 数字频率计框图

下面介绍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。

图2 全波整流与波形整形电路的输出波形

(3)分频器

分频器的作用是为了获得1S的标准时间。电路首先对图2所示的100Hz信号进行100分频得到如图3(a)所示周期为1S的脉冲信号。然后再进行二分频得到如图3(b)所示占空比为50%脉冲宽度为1S的方波信号,由此获得测量频率的基准时间。利用此信号去打开与关闭控制门,可以获得在1S时间内通过控制门的被测脉冲的数目。

图3 分频器的输出波形

分频器可以采用教材中介绍过的方法,由计数器通过计数获得。二分频可以采用触发器来实现。

(4)信号放大、波形整形电路

为了能测量不同电平值与波形的周期信号的频率,必须对被测信号进行放大与整形处理,使之成为能被计数器有效识别的脉冲信号。信号放大与波形整形电路的作用即在于此。信号放大可以采用一般的运算放大电路,波形整形可以采用施密特触发器。

(5)控制门

控制门用于控制输入脉冲是否送计数器计数。它的一个输入端接标准秒信号,一个输入端接被测脉冲。控制门可以用与门或或门来实现。当采用与门时,秒信号为正时进行计数,当采用或门时,秒信号为负时进行计数。

(6)计数器

计数器的作用是对输入脉冲计数。根据设计要求,最高测量频率为9999Hz,应采用4位十进制计数器。可以选用现成的10进制集成计数器。

(7)锁存器

在确定的时间(1S)内计数器的计数结果(被测信号频率)必须经锁定后才能获得稳定的显示值。锁存器的作用是通过触发脉冲控制,将测得的数据寄存起来,送显示译码器。锁

存器可以采用一般的8位并行输入寄存器,为使数据稳定,最好采用边沿触发方式的器件。

(8)显示译码器与数码管

显示译码器的作用是把用BCD码表示的10进制数转换成能驱动数码管正常显示的段信号,以获得数字显示。

选用显示译码器时其输出方式必须与数码管匹配。5.实际参考电路

根据系统框图,设计出的电路如图4所示。

图4 数字频率计电路图

图中,稳压电源采用7805来实现,电路简单可靠,电源的稳定度与波纹系数均能达到要求。

对100Hz全波整流输出信号的分频采用7位二进制计数器74HC4024组成100进制计数器来实现。计数脉冲下降沿有效。在74HC4024的Q7、Q6、Q3端通过与门加入反馈清零信号,当计数器输出为二进制数 1100100(十进制数为100)时,计数器异步清零。实现 100 进制计数。为了获得稳定的分频输出,清零信号与输入脉冲“与”后再清零,使分频输出脉冲在计数脉冲为低电平时保持一段时间(10mS)为高电平。

电路中采用双JK触发器74HC109中的一个触发器组成触发器,它将分频输出脉冲整形为脉宽为1S、周期为2S的方波。从触发器Q端输出的信号加至控制门,确保计数器只在1S的时间内计数。从触发器Q端输出的信号作为数据寄存器的锁存信号。

被测信号通过741组成的运算放大器放大20倍后送施密特触发器整形,得到能被计数器有效识别的矩形波输出,通过由74HC11组成的控制门送计数器计数。为了防止输入信号太强损坏集成运放,可以在运放的输入端并接两个保护二极管。

频率计数器由两块双十进制计数器74HC4518组成,最大计数值为9999Hz。由于计数器受控制门控制,每次计数只在JK触发器Q端为高电平时进行。当JK触发器Q端跳变至低电平时,Q端的由低电平向高电平跳变,此时,8D锁存器74HC374(上升沿有效)将计数器的输出数据锁存起来送显示译码器。计数结果被锁存以后,即可对计数器清零。由于74HC4518为异步高电平清零,所以将JK 触发器的Q同100Hz脉冲信号“与”后的输出信号作为计数器的清零脉冲。由此保证清零是在数据被有效锁存一段时间(10mS)以后再进行。

显示译码器采用与共阴数码管匹配的CMOS电路74HC4511,4个数码管采用共阴方式,以显示4位频率数字,满足测量最高频率为9999Hz的要求。

2.方法与步骤 1)器件检测

用数字集成电路检测仪对所要用的IC进行检测,以确定每个器件完好。如有兴趣,也可对LED数码管进行检测,检测方法由自己确定。

2)电路连接

在自制电路板上将IC插座及各种器件焊接好;装配时,先焊接IC等小器件,最后固定并焊接变压器等大器件。电路连接完毕后,先不插IC。

3)电源测试

将与变压器连接的电源插头插入220V电源,用万用表检测稳压电源的输出电压。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输出波形。正常情况应观测到如图2(a)所示波形。

4)基准时间检测

关闭电源后,插上全部IC。依次用示波器检测由U1(74HC4024)与U3A组成的基准时间计数器与由U2A 组成的触发器的输出波形,并与图3所示波形对照。如无输出波形或波形形状不对,则应对U1、U3、U2各引脚的电平或信号波形进行检测,消除故障。

5)输入检测信号

从被测信号输入端输入幅值在1V左右频率为1KHz左右的正弦信号,如果电路正常,数码管可以显示被测信号的频率。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U1A(74HC14)的输出波形,正常情况下,可以观测到与输入频率

六、课

一致、信号幅值为5V左右的矩形波。如观测不到输出波形,或观测到的波形形状与幅值不对,则应检测这一部分电路,消除故障。如该部分电路正常,或消除故障后频率计仍不能正常工作,则检测控制门。

7)控制门检测

检测控制门U3C(74HC11)输出信号波形,正常时,每间隔1S时间,可以在荧屏上观测到被测信号的矩形波。如观测不到波形,则应检测控制门的两个输入端的信号是否正常,并通过进一步的检测找到故障电路,消除故障。如电路正常,或消除故障后频率计仍不能正常工作,则检测计数器电路。

8)计数器电路的检测

依次检测4个计数器74HC4518时钟端的输入波形,正常时,相邻计数器时钟端的波形频率依次相差10倍。如频率关系不一致或波形不正常,则应对计数器和反馈门的各引脚电平与波形进行检测。正常情况各电平值或波形应与电路中给出的状态一致。通过检测与分析找出原因,消除故障。如电路正常,或消除故障后频率计仍不能正常工作,则检测锁存器电路。

9)锁存电路的检测

依次检测74HC374锁存器各引脚的电平与波形。正常情况各电平值应与电路中给出的状态一致。其中,第11脚的电平每隔1S钟跳变一次。如不正常,则应检查电路,消除故障。如电路正常,或消除故障后频率计仍不能正常工作,则检测锁存器电路。

10)显示译码电路与数码管显示电路的检测

检测显示译码器74HC4511各控制端与电源端引脚的电平,同时检测数码管各段对应引脚的电平及公共端的电平。通过检测与分析找出故障。

四、进度安排

1.第1周第1天,布置课程设计任务,介绍设计思路;第2天-第5天,查资料并消化,具体电路设计,教师指导。

2.第2周第1天-第2天,PC板设计;第3天-第5天,每组学生代表介绍电路设计情况,教师对设计电路进行点评,提出修改意见。

3.第3周第1天-第3天,实物制作,并记录调试情况;第4天-第5天,整理设计资料、调试数据,写设计报告。

五、基本要求

1.按每3人分组,要求方案中每组设计重点不同。具体是第1-2组重点设计秒信号发生电路,第3-6组重点设计计数电路,第7-8组重点设计显示电路,第9-10组重点设计小信号放大电路和稳压电源电路,各组设计一种实现方案,不得相互抄袭。

2.硬件制作实物完成情况,演示设计与调试的结果。3.设计方案与说明书。4.课程设计报告或总结。

程设计考核 .总成绩分优、良、中、及格、不及格5个等次,其中考勤占10%,设计方案占20%,实物占50%,报告占20%。.交设计方案与说明书。3 .交课程设计报告或总结。

第二篇:物电学院09电信本2班电子技术课程设计题目,计时间安排及有关要求-郭凤德-2011.03.13-1

物电学院09级电信2班电子技术课程设计参考选题 题目

1.课 题 一:光控开关和报警电路

2.课 题 二:电子测光电路

3.课 题 三:声控开关电路

4.课 题 四:语言提示和告警电路

5.课 题 五:函数信号发生器的应用

6.课 题 六:定时开关电路

7.课 题 七:防盗和水位报警电路

8.课 题 八:可燃气体报警器电路

9.课 题 九:数字钟电路

10.课 题 十:数控步进电机

11.课题十一:可编程定时电路

12.课题十二:红外线自动水龙头控制电路

13.课题十三:热释电人体红外传感器的应用

14.课题十四:医院住院病人呼叫器

15.课题十五:基于VHDL的四人智力竞赛抢答计时器

16.课题十六:声﹑光同时控制的路灯照明开关电路

17.课题十七:单片机最小系统电路的设计

18.课题十八:节日彩灯的单片机控制设计

19.课题十九:基于单片机控制的数字温度计

20.课题二十:基于单片机控制的交通灯控制系统的设计

物电学院09级电信本科2班电子技术课程设计时间安排

1.五周一:师生见面 安排任务及时间

2.七周四:交课程设计任务书(电子稿)

3.十周四:交课程设计方案(电子稿)

4.十三周四:交课程设计元器件申领表(电子稿)

5.十六周四:预交课程设计报告(电子稿)预查设计报告和作品硬件

6.十八周四:提交设计报告(电子稿)检查作品硬件

7.十九周四:答辩 演示作品硬件 交纸质和电子稿设计报告 交作品硬件

8.二十周四:统计成绩上交

电子技术课程设计选题及组队的有关要求

1.1~2人为一个组 最好1人一个组 因为2人一个组 则每个人的成绩是不一样的2.最多3个组选同一题 但是每个组的设计方案应该不同

电子技术课程设计成绩计算方法

1.课程成绩=平时成绩+期末成绩

2.平时成绩=设计任务书+设计方案+计元器件申领表/3

期末成绩=答辩+作品硬件演示+设计报告/3

以上内容如需要调整修改另行通知 拟定时间:2011.03.13

注意:第二组才有的补充(参考选题)题目

21.课题二十一:汽车防盗报警器

22.课题二十二:鱼塘防盗报警器

23.课题二十三:门铃报警器

24.课题二十四:光控报警器

25.课题二十五:彩灯循环控制电路

26.课题二十六:低频信号功率放大器的设计

27.课题二十七:数字式录放音机的设计

28.课题二十八:恒温控制系统的设计

29.课题二十九:超声波测距系统的设计

30.课题 三 十:智能充电系统的设计

31.课题三十一:任意波形发生器的设计

32.课题三十二:数字式温度计的设计

33.课题三十三:基于MCS-51单片机的电子钟的技术的设计

34.课题三十四:基于EDA技术的数字频率计的设计

35.课题三十五:交通灯信号控制器的设计

36.课题三十六:光电式火灾报警器的设计

37.38.39.40.课题三十七:红外线防盗系统的设计 课题三十八:音乐流水灯的单片机控制系统 课题三十九:数字频率计的设计 课题 四 十:±12∨﹑±5∨集成稳压直流电源的设计

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