目錄目錄1一、課程設計題目簡介2
1．1 課程名2
1．2 課程設計題目2
二、課程設計具體安排2
2．1 設計內容2
2．2 設計目的2
2．3 設計要求2
2．4 設計進度3
三、技術指標、整體方案與重點方案設計3
3．1 技術指標3
3．2 系統結構4
3．3 基本原理4
3．4 整理方案原理圖4
3．5單元電路設計電路設計4
3．6 重點設計電路8
四、元器件的檢測9
4．1 二極體的檢測方法9
4．2 三極體的檢測方法10
4．3 發光二極體的檢測10
4．4 數碼管的檢測10
4．5 晶元的檢測11
4．6 電容器的檢測11
4．7 電源變壓器的檢測11
五、實物操作12
5．1 電路圖繪製12
5．2 電路焊接12
5．3 電路除錯12
六、課程設計結論14
6．1 設計思路14
6．2 問題及改進14
6．3 設計心得14
七、參考文獻15
附錄1 數字頻率計電路原理圖16
附錄2 數字頻率計pcb設計圖17
附錄3 使用元器件一覽表18
課程設計任務書
一、課程任務
1.1 課程名
消費類電子產品設計
1.2 課程題目及內容
數字頻率計的設計與製作
二、課程設計具體安排
2．1 設計內容
設計並製作一種數字頻率計
2．2 設計目的
1、掌握數字頻率計的組成原理。
2、了解數字頻率計測量頻率與測量週期的基本原理。
3、掌握數字頻率計的設計、組裝與除錯。
4、熟練掌握數字頻率計減小測量誤差的方法。
5、學習積體電路合理選擇與使用。
2．3 設計要求
1、全體同學按2～3人進行分組，每組研究物件不同，不得抄襲。
2、每組必須查詢相關資料，仔細閱讀，認真完成設計。
3、設計完成後，除錯實物並演示設計結果。
4、每位同學嚴格進行答辯，認真獨立完成課程設計報告。
2．4 設計進度
2023年12月8日：下發設計任務書，布置設計任務和設計要求、設計時間安排。要求學生到網上或圖書館查詢關於頻率計設計方面的資料。
2023年12月13日：講解電源與整流穩壓電路、訊號放大、波形整形電路、控制閘電路的工作原理，並要求學生相互討論且搞懂這一部分設計原理和設計方案。
2023年12月14日：講解計數器、鎖存器、顯示解碼器與數碼管電路的工作原理，並要求學生相互討論且搞懂這一部分設計原理和設計方案。
2023年12月15日：要求學生繪出數字頻率計的原理框圖以及各部分電路的詳細連線圖，並且查資料搞懂各部分的原理。
2023年12月16日：根據已經論證的詳細電路圖，用protel99上機畫出數字頻率計的原理圖，及pcb版圖。
2023年12月17日：在弄懂原理的前提下，要求學生列出器件清單，並與老師討論方案的合理性。確定設計方案、器件清單後，以班為單位，於星期
六、星期天去購買器件。下星期準備焊接。
2023年12月20日：講解焊接技術、數碼管、二極體、三極體等器件的檢測方法，並要求學生查詢關於器件檢測方面的資料。元器件的檢測及布局。
2023年12月21日：焊接電源、輸入訊號檢測、輸入放大與整形電路、計數器電路、控制門檢測、顯示解碼電路與數碼管顯示電路等，並進行檢測
2023年12月22日：繼續進行焊接。
2023年12月23日：安裝、除錯、故障排除
2023年12月24日：實物驗收；布置實驗報告的書寫要求並書寫實驗告。
三、技術指標、整體方案與重點方案設計
3.1 技術指標
1．頻率測量範圍：10~9999hz
2．入訊號波形：任意週期訊號
3．輸入訊號電壓幅度：大於300mv
4．電源：220v、50hz
3.2系統結構
本系統分為電源與整流穩壓電路模組，全波整流與波形整形電路模組，分頻器模組，訊號放大和波形整形電路模組，控制門模組，計數器模組，鎖存器模組，顯示解碼器與數碼管顯示模組。幾個模組各個都有自己完成的相應的功能，各個模組之間緊密結合起來組成了整個數字頻率計系統。有關各個模組的具體作用將在方案設計中加以介紹。
3.3基本原理
數字頻率計的主要功能是測量週期訊號的頻率。頻率是單位時間內訊號發生週期變化的次數。如果能在給定的1s時間內對訊號波形計數，並將計數結果顯示出來，就能讀取被測訊號的頻率。
數字頻率計首先必須獲得相對穩定與準確的時間，同時將被測訊號轉換成幅度與波形均能被數位電路識別的脈衝訊號，然後通過計數器計算這一段時間間隔內的脈衝個數，將其換算後顯示出來。按照這個基本原理，我們可以完成設計這個數字頻率計。
3.4整體方案原理圖
圖1 整體方案原理圖
3.5單元電路設計
1.電源與整流穩壓電路
框圖中的電源採用50hz的交流市電。市電被降壓、整流、穩壓後為整個頻率計電路系統提供直流電源。
具體實現電路如下圖所示：
圖2 電源與整流穩壓部分原理圖
我們採用9v變壓器對220v市電進行降壓，後通過四個in4007整流二極體組成的全橋整流對交流電進行整流，後經過乙個1000uf的極性電容進行濾波，之後通過三端穩壓器l7805進行穩壓，後在經過一100uf電容再次濾波，最後可以得到較穩定的5v電壓，給整個頻率計電路系統供電。我們把此模組作為重點設計電路部分，具體的分析詳見3.4重點設計電路部分。
2.全波整流與波形整形電路
本頻率計採用市電頻率作為標準頻率，以獲得穩定的基準時間。全波整流電路首先對50hz交流市電進行全波整流，得到100hz的全波整流波形。波形整形電路對100hz訊號進行整形，使之成為100hz的矩形波。
設計的具體電路如下：
圖3 全波整流與波形整形電路部分原理圖
通過in4733穩壓二極體進行穩壓保護，後通過施密特反相器74hc14進行整形，整形後的波形為100hz的矩形波。
3.分頻器
分頻器對100hz訊號進行100分頻得到週期為1s的脈衝訊號。然後再進行二分頻得到占空比為50%脈衝寬度為1s的方波訊號，由此獲得測量頻率的基準時間。利用此訊號去開啟與關閉控制門，可以獲得在1s時間內通過控制門的被測脈衝的數目。
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