數字電路課程設計報告
1)設計題目
簡易數字頻率計
2)設計任務和要求
要求設計一個簡易的數字頻率計，測量給定信號的頻率，并用十進制數字顯示，具體指標為：
1)測量范圍：1HZ—9.999KHZ，閘門時間1s；
HZ—99.99KHZ，閘門時間0.1s；
HZ—999.9KHZ，閘門時間10ms；
KHZ—9999KHZ，閘門時間1ms；
2)顯示方式：四位十進制數
3)當被測信號的頻率超出測量范圍時,報警.3)原理電路和程序設計：
（1）整體電路
數顯式頻率計電路
（2）單元電路設計；
（a）時基電路
(b)放大邏輯電路
(c)計數、譯碼、驅動電路
（3）說明電路工作原理;
四位數字式頻率計是由一個CD4017（包含一個計數器和一個譯碼器）組成邏輯電路，一個555組成時基電路，一個9014形成放大電路，四個CD40110（在圖中是由四個74LS48、四個74LS194、四個74LS90組成）及數碼管組成。
兩個CD40110串聯成一個四位數的十進制計數器，與非門U1A、U1B構成計數脈沖輸入電路。當被測信號從U1A輸入，經過U1A、U1B兩級反相和整形后加至計數器U13的CP+，通過計數器的運算轉換，將輸入脈沖數轉換為相應的數碼顯示筆段，通過數碼管顯示出來，范圍是1—9。當輸入第十個脈沖，就通過CO輸入下一個CD40110的CP+，所以此四位計數器范圍為1—9999。
其中U1A與非門是一個能夠控制信號是否輸入的計數電路閘門，當一個輸入端輸入的時基信號為高電平的時候，閘門打開，信號能夠通過；否則不能通過。
時基電路555與R2、R3，R4、C3組成低頻多諧振蕩器，產生1HZ的秒時基脈沖，作為閘門控制信號。計數公式：來確定。
與非門U2A與CD4017組成門控電路，在測量時，當時基電路輸出第一個時基脈沖并通過U2A反相后加至CD4017的CP，CD4017的2腳輸出高電平從而使得閘門打開。1s后，時基電路送來第二個脈沖信號，CD4017的2腳變為低電平，閘門關閉，測量結束。數碼管顯示即為所測頻率。當555第三個脈沖送過來的時候，電路保持間歇1S，第四個脈沖后高電平加至R，使計數器復位。為下一次計算準備。
（4）元件選擇。
資
料
元
件
標號
封裝
數量
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
雙列直插型號
顯示器
七段共陰數碼管
電阻
300Ω
1KΩ
5.1KΩ
10KΩ
100KΩ
1MΩ
10KΩ(滑動)
電容
1000PF
0.1μF
100μF
二極管
1N4148
發光LED
開關
單刀雙擲
導線
導線
若干
三極管
9014
電源
12V直流電源
4)電路和程序調試過程與結果：
a)、設計邏輯流程：
b)、理論波形圖：
c)、仿真波形圖：
1)、時基電路
2）、未、已經過施密特的波形：
d)、誤差分析：
本實驗的誤差來自多方面的原因：一、時基電路NE555的滑動變阻器調節導致誤差；二、閘門開放時間與信號輸入時間的沖突導致測量不準確；三、整體電路的阻抗、容抗對電路信號的影響。
對于第一點，先計算相關的滑動變阻器的相應阻值大小，然后可以在關閉電源的情況下用萬用表測量后才進行測量；第二點有點系統的偶然性；第三點可以盡量減少電路布局，從而減少相應的影響。
5)總結
這個電路多處使用了集成IC芯片，讓電路更加簡潔明了，并且提高了電路的安全性、可行性，減少了整個電路的功耗和整個電路的布線。但是此電路沒有完全地符合實驗要求：首先，整個電路沒有施密特觸發器，輸入信號放大電路，數碼管的小數點驅動，滿位報警電路。因此我首先加入以三極管9014為核心的放大電路；然后用74LS00兩個雙輸入與非門構成施密特觸發器，對輸入信號進行整形；對于報警電路，由于集成IC沒有譯碼電路引腳，所以選擇了一個8輸入與非門和一個74LS00結成，這樣可以充分考慮到唯一性；還有就是它的計數不是直接顯示頻率，而是顯示一個數字，再與閘門的時候計算才可以得出真正的頻率。
總體來說，電路還是存在一點小問題沒有得到很好的解決，因為74LS00組成的施密特觸發器沒有很好地整形波，在示波器上出現脈沖波，還得于計算，可以改為以NE555組成的施密特電路。改用其他的數碼管驅動，從而驅動小數點。
通過這次實驗，讓我認識到數字電路的萬千變化，集成IC的推出，大大提高安全性和可行性。理解了科學就是力量。最主要是學習到設計電路的思想以為加強自己的焊接能力。讓自己的電子技術更上一層樓。
附錄：完整的電路PCB圖，完整的源程序名列表（不需要把源程序打印出來，作為電子文檔提交）。
附錄一：
附錄二：
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