数4 简单数字频率计

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1、简单数字频率计简单数字频率计1. 实验目的2. 实验原理及其应用3. 集成电路的使用介绍4. 实验内容 5. 实验中的注意事项 6. 实验中遇到的常见问题 7. 实验总结要求简单数字频率计（续）简单数字频率计（续）一、实验目的 1、了解数字频率计的工作原理。 2、掌握有源晶振和无源晶振以及阻容元件、非门等组成的波形 发生器。 3、学习中规模集成电路计数器和分频器的使用。 4、学习组装简单的数字频率计。简单数字频率计（续）简单数字频率计（续）二、实验原理及其应用 1、数字频率计组成框图 被测信号发生器时钟基准信号发生器及分频闸门电路十进制计数器单脉冲发生器(门控电路)译码电路显示电路门控信号 简

2、单数字频率计（续）简单数字频率计（续）1)闸门电路：它由与非门组成，把被测试信号加到一个输入端， 门控信号加到另一个输入端。门控信号控制闸门电路的开和关。2)时钟基准信号发生器及分频：可采用非门和阻容元件等组成， 也可采用石英晶体振荡器和分频器等组成。前者产生频率精度、 稳定性差；后者产生频率已知、精度高、稳定性好。 分频：把来自基准信号发生器的信号进行分频，以改变门控信号 的宽度。3)单脉冲发生器(门控电路)：把来自分频的周期性信号变成单脉冲即门控信号。4)十进制计数器：对通过闸门电路的脉冲信号进行计数。简单数字频率计（续）简单数字频率计（续）5)译码电路：将BCD码编译成七段码。6)显示电

3、路：将七段码接到共阴极或共阳极数码管和限流电阻上，这样就可以把相应的通过闸门电路的脉冲数显示出来。简单数字频率计（续）简单数字频率计（续）2、数字频率计的应用 通过启动测试开关，把被测试信号的频率显示在显示设备上。简单数字频率计（续）简单数字频率计（续）三、集成电路和晶振以及其他元件使用介绍 1、中规模集成电路计数器74LS90(二、五混合进制计数 器)。 2、中规模集成电路分频器/振荡器CD4060(14位二进制 分频)。 3、J-K触发器74LS73。 4、4MHz有源晶振和11.0592MHz无源晶振。 5、与非门(74LS00)和非门(74LS04)。 6、阻容元件若干等。简单的数字频

4、率计（续）简单的数字频率计（续）CD4060(14位二进制分频器/振荡器)管脚功能如下： 1：12分频输出；2：13分频输出； 3：14分频输出；4：6分频输出； 5：5分频输出； 6：7分频输出； 7：4分频输出； 8：Vss地； 9：信号正向输出； 10：信号反向输出； 11：信号输入； 12：复位信号输入； 13：9分频输出； 14：8分频输出； 15：10分频输出； 16：VDD电源；简单的数字频率计（续）简单的数字频率计（续）CD4060内部结构图简单的数字频率计（续）简单的数字频率计（续） CD4060功能表 输入 输出 RESET I O /O Q分频 H X L L L L C

5、K CK /CK Q410，12 14 简单的数字频率计（续）简单的数字频率计（续）4060功能图4060典型RC振荡电路4060典型晶体振荡电路功能图晶体振荡电路RC振荡电路T=2.2RxCxRs=210Rx简单数字频率计（续）简单数字频率计（续）74LS90(二、五混合进制计数器)管脚功能如下：简单数字频率计（续）简单数字频率计（续）74LS90功能表 复位输入 输出 R0(1) R0(2) R9(1) R9(2) QD QC QB QA H H L X L L L L H H X L L L L L X X H H L L L L X L X L 计数 L X L X 计数 L X X

6、L 计数 X L L X 计数简单数字频率计（续）简单数字频率计（续）74LS90内部结构图：简单数字频率计（续）简单数字频率计（续）晶振外形图示：简单数字频率计（续）简单数字频率计（续）有源晶振管脚功能如下：1:NC；2:地；3:输出；4:电源；1234简单的数字频率计（续）简单的数字频率计（续）无源晶振管脚功能如下：2个引脚无区别。简单数字频率计（续）简单数字频率计（续）四、实验内容 1、用非门和阻容元件组成一个频率可调的多谐振荡器，频率为 100Hz1000Hz。 2、用触发器组成单脉冲发生器。 3、用两片74LS90计数器组成2位十进制计数器，并具有清零 功能。 4、用4 M Hz有源

7、晶振和CD4060分频器组成的分频电路得到输 出为14、13、12、10、9、8、7、6、5、4等分频信号和基 本时钟正、反相信号，并把这些分频输出信号作为数字频率 计的被测信号。 5、把1、2、3、4和由与非门组成的闸门电路组装成一个完整的 数字频率计，并对其进行测试，将所测的结果与分频电路得 到的信号频率作比较。简单数字频率计（续）简单数字频率计（续） 6、用11.0592MHz无源晶振和非门、阻容元件等组成一个波形 发生器，用示波器观察信号的波形并它们画下来。 7、用所提供的元器件设计一个60分频的计数器。 8、用CD4060和晶振或阻容元件等设计一定频率的振荡器电路。简单数字频率计（续

8、）简单数字频率计（续）五、实验中的注意事项 1、集成电路芯片的管脚要弄清，电源和地不要接错。 2、有源晶振电源和地以及输出端不要接错。 3、74LS90计数器的清零和置9端接线时要注意，若两个清零 端和两个置9端都接有效电平时芯片工作正常就按照此方法 连接，若工作不正常，此时可以将两个清零端和两个置9端 只接其中一个端，另外一端可悬空，这样可以解决74LS90 计数器工作不正常的问题。 4、CD4060分频器输出信号有反向和正向的特点。简单数字频率计（续）简单数字频率计（续）六、实验中常见问题 1、多谐振荡器输出信号有失真时，可在信号输出端加整形电路 即一个非门，得到一个不失真的方波信号。 2、集成电路芯片和有源晶振的管脚要弄清，电源和地不要接错。 3、示波器观察高频信号时应采用NORMAL扫描和触发电平旋钮等 方式来调节使波形稳定。 4、各个模块都工作正常，但组装后不能得到正确的结果。可以 用示波器检查各部分的输出信号波形是否正常，特别是有门 控信号和被测信号的情况下，闸门的输出是否有一串脉冲波 形输出？ 简单数字频率计（续）简单数字频率计（续）七、实验总结要求 1、CD4060分频器输出的分频信号与数字频率计测试的结果作 比较，并给出结论。 2、通过实验，讨论并给出影响数字频率计精度的原因，提出解 决设计方案。 3、给出几种脉冲信号发生器电路，并比较之。