课程设计(数字脉冲周期测试仪)Word格式文档下载.doc
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2.2.1方案的设计：
2.2.1.1基准.数字脉冲产生电路
方案一：
选用石英晶体构成振荡器电路。
石英晶体振荡器的作用是产生基准数字脉冲信号。
因此，一般采用石英晶体振荡器经过分频得到这一基准数字脉冲信号.
如图所示为数字脉冲集成电路中的晶体振荡器电路，常取晶振的频率为32768Hz，因其内部有15级2分频集成电路，所以输出端正好可得到1KHz的标准脉冲。
晶体振荡器电路图
2.2.1.2分频
要想知道输入脉冲的周期大小，就要产生基准脉冲。
当一个未知脉冲周期的脉冲输入时，晶振32768产生脉冲输入4060分频器，然后由4060产生一个1KHZ的基准测试脉冲。
CD4060是由一振荡器和14级二进制串行计数位组成。
振荡器的结构可以是RC或晶振电路。
CR为高电平时，计数器清零且振荡器停止工作。
所有的计数器均为主-从触发器，在/CP1（和CP0）的下降沿，计数器以二进制进行计数。
2.2.1.3计数
计数器采用CD4510：
CD4510为可预置BCD可逆计数器，该器件主要由四位具有同步时钟的D型触发器（具有选通结构，提供T型触发器功能）构成。
具有可预置数、加减计数器和多片级联使用等功能。
CD4510具有复位CR，置数控制LD、并行数据D0～D3、加减控制U/D、时钟CP和进位CI等输入。
CR为高电平时，计数器清零。
当LD为高电平时，D0～D3上的数据置入计数器中，CI控制计数器的计数操作，CI＝0时，允许计数。
此时，若U/D为高电平，在CP时钟上升沿计数器加1计数；
反之，在CP时钟上升沿减1计数。
除了四个Q输出外，还有一个进位/错位输出CO/BO。
CD4510提供了16引线多陶瓷双列直插（D）、熔封陶瓷双列直插（J）、塑料双列直插（P）和陶瓷片状载体（C）4种封装形式。
计数电路图
2.2.1.4译码和数码显示电路
译码和数码显示电路是将数字钟和计时状态直观清晰地反映出来，被人们的视觉器官所接受。
显示器件选用LED七段数码管。
在译码显示电路输出的驱动下，显示出清晰、直观的数字符号。
本设计所选用的是半导体数码管，是用发光二极管（简称LED）组成的字形来显示数字，七个条形发光二极管排列成七段组合字形，便构成了半导体数码管。
半导体数码管有共阳极和共阴极两种类型。
共阳极数码管的七个发光二极管的阳极接在一起，而七个阴极则是独立的。
共阴极数码管与共阳极数码管相反，七个发光二极管的阴极接在一起，而阳极是独立的。
当共阳极数码管的某一阴极接低电平时，相应的二极管发光，可根据字形使某几段二极管发光，所以共阳极数码管需要输出低电平有效的译码器去驱动。
共阴极数码管则需输出高电平有效的译码器去驱动。
译码数码显示电路图
2.2.2单元电路设计
2.2.2.1控制电路设计
在被测信号CLK发出后，被测信号的第一个下降沿使输出端为高电平，开关开启后，允许基准脉冲通过，计数器开始计数。
当被测信号的下一个下降沿到来后，输出端输出低电平，闸门关闭，计数器停止计数。
2.2.2.2计数部分电路的设计
计数部分电路由计数器CD4510和译码器CD4511和数码管组成，译码器用于驱动数码管，计数器用于记录脉冲数。
已知经过分频部分会产生一个1KHZ的基准脉冲其周期为1ms，知道一个输入脉冲内，可以产生多少个基准脉冲（记为x）就可以知道一个输入脉冲的周期，其公式为T=1ms*x。
2.2.2.3 显示模块设计
显示模块用来将两个十进制计数器的计数值输出至LED数码管进行显示。
于是，首先要完成BCD／七段码的译码。
再由译码器驱动两个数码管使其显示一个周期内的基准脉冲个数。
2.2.3具体原理图及元件清单
1.分频部分：
晶振32768HZ，分频器4060，电阻22M，电容33P
（1）晶振：
晶振32768的作用是产生一个2的15次方的脉冲输入4060分频器。
（2）分频器：
4060作用产生一个1KHZ的基准测试脉冲。
其由一个振荡器和14极二进制串行计数器组成，震荡器的结构可以由RC或晶振电路组成。
CR为高电平时计数器清零且振荡器无效，所有计数器位均由主从触发器。
以二进制计数，在时钟脉冲线上使用施密特触发器对时钟上升下降无限制。
（a）引脚图
（b）器件
（c）功能表
2.控制部分：
74LS00
74LS00：
74LS00是一个四-2输入与非门电路﹐即在一块集成电路含有四个独立的与非门。
每个与非门有2个输入端。
74LS00芯片符号及引脚排列如图2-4（a）、（b）所示。
（a）芯片符号
（b）引脚排列
（b）
输入
输出
A
B
Y
1
（
（c）真值表
3.计数部分：
CD4017，CD4510
（1）CD4017：
十进制计数／分频器CD4017，其内部由计数器及译码器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号的分配整个输出时序就是O0、O1、O2、…、O9依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。
CD4017有10个输出端（O0～O9）和1个进位输出端～O5-9。
每输入10个计数脉冲，～O5-9就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。
CD4017有3个输（MR、CP0和~CP1），MR为清零端，当在MR端上加是2个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号由CP0端输入；
若要用下降沿来计数，则信号由～CPl端输入。
设置2个时钟输入端，级联时比较方便，可驱动更多二极管发光。
由此可见，当CD4017有连续脉冲输入时，其对应的输出端依次变为高电平状态，故可直接用作顺序脉冲发生器。
（2）CD4510：
CD4510十进制同步加/减计数器为可预置BCD加减可逆计数器，该器件主要由四位具有同步时钟的D型触发器（具有选通结构，提供T型触发器功能）构成。
其中，芯片1脚为PE，2脚而Q4，3脚为P4，4脚为P1，5脚为CIN，6脚为Q1，7脚为，8脚为VSS,9脚为R,10脚为,11脚为Q2,12脚为P2,13脚为P3,14脚为Q3,15脚为CP,16脚为VDD。
其管脚排列如图（a）所示。
（a）CD4510引脚图
CIN
U/P
PE
R
工作状态
x
停止计数
加法计数
减法计数
X
预置数
复位
（
（b）CD4510真值表
4.显示译码电路：
CD4511，数码管
（1）CD4511：
4511的作用：
CD4511是一个用于驱动共阴极LED（数码管）显示器的BCD码—七段码译码器
4511的说明：
LT为灯测试端，加高电平时，显示器正常显示，加低电平时，显示器一直显示数码“8”，各笔段都被点亮，以检查显示器是否有故障。
BI为消隐功能端，低电平时使所有笔段均消隐，正常显示时，B1端应加高电平。
另外CD4511有拒绝伪码的特点，当输入数据越过十进制数9（1001）时，显示字形也自行消隐。
LE是锁存控制端，高电平时锁存，低电平时传输数据。
a～g是7段输出，可驱动共阴LED数码管。
另外，CD4511显示数“6”时，a段消隐；
显示数“9”时，d段消隐，所以显示6、9这两个数时，字形不太美观图3是CD4511和CD4518配合而成一位计数显示电路，若要多位计数，只需将计数器级联，每级输出接一只CD4511和LED数码管即可。
所谓共阴LED数码管是指7段LED的阴极是连在一起的，在应用中应接地。
限流电阻要根据电源电压来选取，电源电压5V时可使用300Ω的限流电阻。
其引脚图如下：
对引脚图的解释说明：
BI：
4脚是消隐输入控制端，当BI=0时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。
LT：
3脚是测试输入端，当BI=1，LT=0时，译码输出全为1，不管输入DCBA状态如何，七段均发亮，显示“8”。
它主要用来检测数码管是否损坏。
LE：
锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。
LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。
A1、A2、A3、A4、为8421BCD码输入端。
a、b、c、d、e、f、g：
为译码输出端，输出为高电平1有效。
4511功能表：
（2）数码管：
数码管的特点：
共阴极数码管内部发光二极管的阴极（负极）都联在一起,此管阴极（负极）在外部只有一个引脚。
管的工作原理：
数码管与译码器相连，译码器把接收到的信息转换为很的信息（0或者1），数码管上的每个二极管都与译码器的数据线相连，接收到1就亮，接收到0就不亮。
共阴极的概念：
共阴极，就是把数码管的7个LED的负极都接到一起，
的用途就看驱动电路来选择拉。
正输出的就选共阴极
负输出的就选共阳极
用译码器驱动数码管的电路图
2.2.3.3制作流程：
1.了解所制作产品的功能和技术指标，并思考完成这些步骤要用什么元器件完成，如何让这些元器件择优的组合在一起完成预期的任务。
2.总结思考的结果，把每一部分功能用元器件实现并把元器件的组合落实protel的原理图中。
3.检查原理图没有错误，把原理图转化pcb图。
再把每一个元器件摆放美观，以明线最少为原则。
4.把pcb版打印在专业的纸上。
5.在专业的机器内将pcb图转印到板子上。
6.用三氯化铁的适当溶液内把板子上的铜腐蚀掉，只剩下电路图。
7.用高速打孔钻将所有孔打通。
8.用砂纸打磨掉后，迅速用酒精溶解的松香刷两遍，将其晾干。
9.焊接，利用好松香和锡条。
10.进行安装与调试。
如果调试成功，说明此产品是制作成功。
3.安装与调试
根据各器件的使用及功能按照电路原理图连接电路，连接完成后，用万用表测试个元件是否与电源以及接地端连接良好。
确认无误后，连接外部电源和接地端，给电后，迅速查看有无元器件过热以及冒烟等情况，若有，应立即切断电源，然后按照原理图检查原因并改正。
若一切正常，则开始测试脉冲，看数码管是否正常显示，若显示状况良好，则调试成功，若出现异常则查图检测，纠错，反复调试，直至显示正常后结束。
4.课程设计的结论与心得：
实习的这两个星期以来，我学到了很多书上所学不到的，也体验到了许多以前未体会过的辛苦。
总的来说，受益良多！
自信可以说也是一种文化，在这样的文化里，只要敢于尝试，就永远不会输，只有那些不相信自己不去尝试的人，才是绝对的失败者
实习课教学是培养学生操作技能的一个重要环节，而技能的形成则是学生通过观察、模仿、实践来重复教师所演示的动作和反复练习来实现的。
两周的电工实习，时间不长，每个实习项目可以分配到的时间就更短，但是我们还是学到了很多东西。
本次实习的对我们很重要，是我们光信息学生实践中的重要环节。
两周实习中感触最深的便是理论联系实践的重要性。
在大一和大二我们学的都是一些理论知识，就是有几个实习我们也大都注重观察的方面，比较注重理论性，而较少注重我们的动手锻炼。
而这一次的实习不光要懂得理论知道，更多的是要我们动手做，好多东西看起来十分简单，一看电路图都懂，但没有亲自去做它，你就不会懂理论与实践是有很大区别的，看一个东西简单，但它在实际操作中就是有许多需要注意的地方，比如说焊接，看上去蛮简单，想做好其实是非常难的。
我们这次的实习就是要我们打破理论和实践之间的间隔，跨过理论和实践之间的鸿沟，或许是我们成长的又一次飞跃。
在本次实习中，感谢崔老师的悉心指导，使我们学到了很多实用的知识，增强我们的自信心，同时也使自己明白自己存在着很大的不足，认识到了自己的缺点。
在以后的学习中，我会加强理论和实践的结合，不断完善自己，成为一个真正具有综合能力的人才。
这次设计感到非常受益良多，也给我增加了学习的乐趣，也增加了我的学习动手能力，感恩。
5、参考文献
[1]于安红，简明电子与器件手册；
上海交通大学出版社；
[2]宋春荣.通用集成电路速查手册.山东科学技术出版社.1995.
[3]．高吉祥.电子技术基础实验与课程设计.电子工业出版社
课程设计
评语
成绩
指导教师
（签字）
年月日
前言
20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。
数字集成电路技术的发展,广泛应用于人们的生活生产中，所以对电子技术的深入研究是必要的。
在现在的生活、生产中，我们需要去测量一些电子产品的脉冲周期，这就用到了电子技术中的数字脉冲周期测试仪。
这次电子技术课程设计中，我们就是要设计出一台能够测试数字脉冲周期的仪器。
它能够测试出某种未知数字脉冲的周期。
它的主要原理是在被测信号的一个完整周期内，对基准脉冲进行计数。
当输入一个位置周期的数字脉冲时，测量仪同时产生一个已知周期的基准测试脉冲，同时记录并显示出基准脉冲周期数，从而转换成未知数字脉冲的周期。
本次课程设计得到信电学院崔春艳老师的大力支持，她提出了许多的意见和建议，在此表示衷心的感谢。
由于本人能力有限，在设计中难免会出现错误与不足，希望各位老师及读者给予批评并提出宝贵意见。
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