数字电路课程设计报告
1)设计题目
简易数字频率计
2)设计任务和要求
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—9.999KHZ，闸门时间1s；
HZ—99.99KHZ，闸门时间0.1s；
HZ—999.9KHZ，闸门时间10ms；
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.3)原理电路和程序设计：
（1）整体电路
数显式频率计电路
（2）单元电路设计；
（a）时基电路
(b)放大逻辑电路
(c)计数、译码、驱动电路
（3）说明电路工作原理;
四位数字式频率计是由一个CD4017（包含一个计数器和一个译码器）组成逻辑电路，一个555组成时基电路，一个9014形成放大电路，四个CD40110（在图中是由四个74LS48、四个74LS194、四个74LS90组成）及数码管组成。
两个CD40110串联成一个四位数的十进制计数器，与非门U1A、U1B构成计数脉冲输入电路。当被测信号从U1A输入，经过U1A、U1B两级反相和整形后加至计数器U13的CP+，通过计数器的运算转换，将输入脉冲数转换为相应的数码显示笔段，通过数码管显示出来，范围是1—9。当输入第十个脉冲，就通过CO输入下一个CD40110的CP+，所以此四位计数器范围为1—9999。
其中U1A与非门是一个能够控制信号是否输入的计数电路闸门，当一个输入端输入的时基信号为高电平的时候，闸门打开，信号能够通过；否则不能通过。
时基电路555与R2、R3，R4、C3组成低频多谐振荡器，产生1HZ的秒时基脉冲，作为闸门控制信号。计数公式：来确定。
与非门U2A与CD4017组成门控电路，在测量时，当时基电路输出第一个时基脉冲并通过U2A反相后加至CD4017的CP，CD4017的2脚输出高电平从而使得闸门打开。1s后，时基电路送来第二个脉冲信号，CD4017的2脚变为低电平，闸门关闭，测量结束。数码管显示即为所测频率。当555第三个脉冲送过来的时候，电路保持间歇1S，第四个脉冲后高电平加至R，使计数器复位。为下一次计算准备。
（4）元件选择。
资
料
元
件
标号
封装
数量
芯片
CD40110
GK7491AG
陶瓷熔扁平
CD4017
62F2X6KE4
陶瓷熔扁平
74LS00
陶瓷熔扁平
74LS10
陶瓷熔扁平
NE555
K104G4
双列直插型号
显示器
七段共阴数码管
电阻
300Ω
1KΩ
5.1KΩ
10KΩ
100KΩ
1MΩ
10KΩ(滑动)
电容
1000PF
0.1μF
100μF
二极管
1N4148
发光LED
开关
单刀双掷
导线
导线
若干
三极管
9014
电源
12V直流电源
4)电路和程序调试过程与结果：
a)、设计逻辑流程：
b)、理论波形图：
c)、仿真波形图：
1)、时基电路
2）、未、已经过施密特的波形：
d)、误差分析：
本实验的误差来自多方面的原因：一、时基电路NE555的滑动变阻器调节导致误差；二、闸门开放时间与信号输入时间的冲突导致测量不准确；三、整体电路的阻抗、容抗对电路信号的影响。
对于第一点，先计算相关的滑动变阻器的相应阻值大小，然后可以在关闭电源的情况下用万用表测量后才进行测量；第二点有点系统的偶然性；第三点可以尽量减少电路布局，从而减少相应的影响。
5)总结
这个电路多处使用了集成IC芯片，让电路更加简洁明了，并且提高了电路的安全性、可行性，减少了整个电路的功耗和整个电路的布线。但是此电路没有完全地符合实验要求：首先，整个电路没有施密特触发器，输入信号放大电路，数码管的小数点驱动，满位报警电路。因此我首先加入以三极管9014为核心的放大电路；然后用74LS00两个双输入与非门构成施密特触发器，对输入信号进行整形；对于报警电路，由于集成IC没有译码电路引脚，所以选择了一个8输入与非门和一个74LS00结成，这样可以充分考虑到唯一性；还有就是它的计数不是直接显示频率，而是显示一个数字，再与闸门的时候计算才可以得出真正的频率。
总体来说，电路还是存在一点小问题没有得到很好的解决，因为74LS00组成的施密特触发器没有很好地整形波，在示波器上出现脉冲波，还得于计算，可以改为以NE555组成的施密特电路。改用其他的数码管驱动，从而驱动小数点。
通过这次实验，让我认识到数字电路的万千变化，集成IC的推出，大大提高安全性和可行性。理解了科学就是力量。最主要是学习到设计电路的思想以为加强自己的焊接能力。让自己的电子技术更上一层楼。
附录：完整的电路PCB图，完整的源程序名列表（不需要把源程序打印出来，作为电子文档提交）。
附录一：
附录二：
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