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电路设计->光电电路图->其他光电实用电路图->自动复位数字频率计的设计与制作

自动复位数字频率计的设计与制作

作者:dolphin时间:2016-09-29

  一、设计思想
  
  1、测频原理:电路原理见下图本频率计是采用对输入脉冲进行计数的方式实现测频的,测量范围为1Hz-99.999kHz。(1OHZ以下稍有偏差
  
  )IC9构成时钟电路。C2,32768Hz晶体,R3,R4与IC9内部电路共同组成振荡电路,产生32768Hz脉冲经IC9内部14级二分频后由③脚输出2Hz脉冲送至IC8的脚。C3,R5为IC8的开机复位电路,因为输入脉冲为2Hz,所以IC8输出端YO至Y9依次产生0.5s的高电平第一个脉冲使IC8③脚为高电平,将IC1至IC5同时清零复位,此时数码管显示为零。第一,第二个脉冲被VD1,VD2合并带宽为Is宽的标准脉冲,经IC8-1反相后变为低电平控制计数闸门,印控制IC5的④脚TE端,闸门打开,计数器开始计数。当第三个脉冲到来时,IC5=④脚变为高电平,计数停止,并显示测量值,一直持续到第十个脉冲,故读数周期为3.5s。当第十一个脉冲到来时,计数器又被清零,开始下一次的测量,如此周而复始地循环。
  
  由于闸门时间为1s,故1s内计的脉冲数即为被测频率。
  
  2、被测信号的输入、放大与整形:R1,C1、组成输入电路。IC1O-2与R3组成放大电路,R3使IC1O-2处于线性放大状态,调整它的阻值可调整放大增益IC1O-3,IC1O-4对输入信号进行整形,使其成为近似方波的信号。被测信号送至IC5的输入端③脚进行计数,然后由数码管显示计数。
  
  3、设计特点:振荡频率32768HZ的晶振,经14级分频后,频率为2HZ,所以选择CD4060作为分频器使用。输出脉冲为2HZ,所以又经CD4017再经两次分频后达到0.5HZ,再经VDI与VD2合成为所需的1HZ基准信号,经门电路形成标准控制脉冲,达到精确测星的目的。
  
  采用石英晶体作频率源,采用分频后再合成的方法,为本设计的关键所在,闸门计数,时间精确,显示精度高,同时,数码管显示时间仅为3.5秒,反应速度快。且成本低,易于制作,不需调试。

  二、技术指标
  
  1.工作电压:直流3.8V。
  
  2.输入灵敏度:30MV;3.分辨率:1Hz;4.输入波形:正弦波,方波,三角波;5.最高输入电压:30V;6.测量范围:1Hz-99,999kHz:
  
  动LED数码管。R为清零端,当R=1时,计数器直接清零oTE端接闸门控制信号,当TE=0时,计数器开始计数当TE=1时,停止计数,但显示的结果被保留。电路采用3.8V电源供电,既可满足驱动LSD的要求,又可减少干扰与功率损耗。
  
  2、振荡电路:采用频率为32768HZ石英晶体[集成电路CD4060与CD4017作为分频器。

自动复位数字频率计电路原理图


  
  三、主要元器件的选择
  
  1、驱动与显示:采用5片CD40110(IC1~5)驱动5个LED共阴数码管组成5位十进制计数显示器。
  
  CD40110内部包括十进制计数器和7段译码器两部分,译码输出可以直接驱动LED数码管。R为清零端,当R=1时,计数器直接清零oTE端接闸门控制信号,当TE=0时,计数器开始计数当TE=1时,停止计数,但显示的结果被保留。电路采用3.8V电源供电,既可满足驱动LSD的要求,又可减少干扰与功率损耗。
  
  2、振荡电路:采用频率为32768HZ石英晶体[集成电路CD4060与CD4017作为分频器。

  四、装配工艺
  
  1、制作印刷电路板:按电路图设计印刷板图,按印制板图,用腐蚀或雕刻的方法制作印刷电路板。再用直径为0.2-1.Omm的钻头按元件布置图打孔,并处理焊盘等。
  
  2、按印制板电路按元件布置图正确安装各元件,具体装配工艺要求如下:
  
  (1)电阻采用水平安装,贴紧印制板。电阻的色环方向要保持一致:
  
  (2)电解电容要尽量插到底[元件底面离印制板最高不能大于4mm;{31所有插入焊盘孔内的元器件及导线均采用直脚焊,剪脚留头在焊面以上1-0.5mm,要求焊点圆滑、光亮、浸润良好。
  
  (4)要防止虚焊、搭焊、和散锡,要防止由于焊接时间过长而将效铜板烫起,或是将元件烧坏。并且,焊接单个元件管脚时间不宜超过3秒为好;
  
  (5)电路板焊好后安装在外壳底板上,四角用螺丝钉紧固;
  
  (6)在所有焊接工作完成后再插上CMOS集成电路。
  
  (7)安装面板上的器件,应使器件排列美观、有序、便于操作、检测,各安装螺母要安装紧固;
  
  3、检查无搭锡、无装错后,通电试验无误后,安装外壳,紧固外壳螺丝。

频謴计元件布置图

频率计PCB图

  五、测试与调试
  
  1、检测输出端、电源与地端在路电阻,确定无短路故障。
  
  2、确认电源电压为3.8V后,接通电源。
  
  3、测试各IC输出端脉冲工作情况,确认各IC都正常工作。
  
  4、输入幅值与脉宽的标准输入信号,检测输出性能指示。



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