VHDL数字频率计(一)(3)

00柳眉成闸门,在时间脉冲为高电平时,被测信号通过;低电平时闸门关闭,被测信号不能通过,如图示

 主控门由一个与非门和一个反相器构成。因为输入信号是经施密特电路整形后得到的,其得到的,其电平只有2.4V,故需在输入端加一接口电路,以实现电平转换驱动CMOS与非门。主控门电路如图示,反相器选c033,与非门。与非门选C066.
 
 5.放大整形电路
 为提高测量精度,在整形电路的输入端加一前置放大器。对幅度较低的(≤1V)
被测信号加以放大后再送入整形器中整形,对副值大于1V的被测信号可直接送入整形器中整形。另外,为防止被测信号过大损坏元器件。在整形电路的输入端加一限幅电路,
由4个二极管2CK5组成双向先限幅器。为保证AV≥Vom/Vim=14,所以采用普通共发射极放大电路即可.电路如图所示。
 
 
 7.计数\译码\显示电路
 (方案一)
 计数器的形式较多,由于设计中计数器数值由七段LED显示,应采用十进制计数。由于采用4位显示,至少使用4 个十进制计数器。
 分档电路有Hz,KHz两档,可以使用秒脉冲,毫秒脉冲做闸门信号也可以加长计数器位数,显示时使用多路开关选择低位高位实现分档。
 采用4片双十进制计数器74LS390构成8位十进制数年器,采用带锁存的4~2输入多路开关74LS399,实现量程转换功能,当开关置于低电平时,频率单位为KHz,开关置于高电平时频率单位为Hz。
 译码驱动电路采用译码器驱动一体74LS48,配合共阴极LED显示数码管,完成译码显示。
 方案二
 由于频率计的测量范围要求是1~9999Hz,故采用4块以180十进制加法计数电路。
 译码显示电路采用4块CC14547的七段译码和4共阴极数码管BS202组成。CC14547 r的功能表如下表所示,因为CC14547可直接驱动共阴极数码管,故选用CC14547作译码显示驱动器。
 
 
                        CC14547功能表 
输         入 显示数字 
BI D C B A  
0 X X X X 消   隐 
1 0 0 0 0 0  
1 0 0 0 0 1 
┇ ┇ ┇ ┇ ┇ ┇ 
1 1 0 0 1 ?8 
1 1 0 1 0 消   隐 
┇ ┇ ┇ ┇ ┇ ┇ 
1 1 1 1 1 消   隐 


 方案比较
 在以上方案中主要有TTL和COMS两种电路,这里值得注意的是TTL和COMS电路混合使用时,要电路的工作原理在两者之间需要接入接中电路,使其正常驱动,我做的频率计时考虑到设计电路时需求原则,第一要满足系统功能和性能的要求;二还要电路简单,成本低,体积小;三简单的电路对系统来说不肥是经济,同时还要可靠;电路兼容性好,可靠性高,系统集成度高,调试简单方便,生产工艺简单,操作简单耗电少,性价比高。
 根据电路的设计要求和原则,所以我设计出的电路原理图如(附图一)所示。

三、整机电路图
由以上分析得到数字频率计的整机逻辑图见附图一所示。

误差分析和整机调试
 1.误差分析
 本频率计误差来自两个方面:(1)测量时间不稳定,取决天石英晶体振荡器的不稳定度。(2)量化误差(±1个字误差),这是因为被测信号和测量的取样时间在时间关系上是随机的,计数器可能多计或少计一个数,若输入信号一定,则此误差不会超过±1。
 2.调试
   调试的原则是先局部后整机,在分别调试好单元电路的基础上再联机统调。各单元电路 调试方面如下:    
 {1}调试晶体振荡器,使其频率等于设计值。
 {2}检查分频器。可对各级分频器分别输入CP脉冲,用示波器观察各级的输出电压波形,看是否符合分频要求。
  (3)检查计数、译码、显示部分。将计数器、译码器、数码管连接在一起,给计数器输入方波信号,检查是否能正常计数、显示。
     (4)检查控制电路。输入CP脉冲,用示波器观察输出电压波形。
     (5)检查放大整形电路。主波信号输入低于1V的正弦波信号,用示波器观察整形器输出是否为方波信号。
   按上述方法将各单元电路调试好后,即可将各单元电路连起来进行整机统调。一般,只要各单元电路检查无误,则整机即可正常工作。
元件清单
名称 标注 材料 
LED1—LED4  共阴极七段LED数码管 
V1—V4 74LS48 BCD—七段显示译码/驱动 
V5—V8 74LS399 四——二输入多路开关带锁存 
V9—V12 74LS390 双下进制计数器 
V13 74LS00 四二输入与非门 
V14 74LS123 六反相器 
V15 74LS04 滑动电阻器 
RP 50k 1/8碳膜电阻 
R1 82k 1/8碳膜电阻 
R2 30k 1/8碳膜电阻 
R3—R8 10k 1/8碳膜电阻 
R9 4.8k 1/8碳膜电阻 
R10 2k 1/8碳膜电阻 
R11 5k 1/8碳膜电阻 
C1,C4&nb

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