电子电路实验报告

学院（系） 电子与信息工程学院 专 业 学生姓名 电子信息工程 （中意） 学 号

月

一、数字频率计的原理

频率计的基本原理是用一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟，对比测量其他信号。因此数字频率计实际是一个脉冲计数器，即在单位时间里所统计的脉冲个数，所以我们课题研究的主要内容放在计数脉冲电路。实际应用中测量频率和周期的方法一般可分为无源测频法、有源测频法及计数器法等方法。 计数器法，又分为直接测频法和间接测频法。

（1）直接测频法，即在一定闸门时间内测量被测信号的脉冲个数。 用一标准闸门信号（闸门宽度为Tc）对被测信号的重复周期进行计数，计数结果为Nx时，其待测频率为

Fx?Nx/Tc（公式2-1）

时间Tc为标准闸门宽度（s），Nx为计数器计出的脉冲个数（重复周期数），测量的精度主要取决于计数Nx的误差。其特点在于：测量方法简单；待测信号频率越高，精度越高；测量时间越长，误差越小；但当待测信号频率较低时，误差较大。

（2）间接测频法，如周期测频法。

此法是在待测信号的一个周期Tx内，记录标准频率信号变化次数N0。这种方法测出的频率是

Fx=N0/Tx （公式2-2） 此法的特点是低频检测时精度高，但高频检测时误差很大。为了提高T法高频测量时的精度可通过A分频使待测信号的周期扩大A倍。

数字频率计作为数字电路中的一个典型应用，实际的硬件设计用到的器件较多，连线比较复杂，而且会产生比较大的延时，造成测量误差、可靠性差。随着复杂可编程逻辑器件的广泛应用，以EDA工具作为开发手段，运用VHDL语言。将使整个系统大大简化。提高整体的性能和可靠性。

1.电路的组成及工作原理

(1) 电路的组成

数字频率计一般都由振荡器、分频器、三级CMOS反相器、控制器、计数译码器、LED显示器这几部分组成。首先晶振信号由振荡器的振荡电路产生一个标准频率信号，经分频器分频得到2Hz的控制脉冲。控制脉冲经过控制器中

的门电路分别产生锁存信号和计数清零信号。待测信号经过运放的放大、整形之后，输出一个与待测信号同频率的矩形脉冲信号，该信号在控制门经过与选通信号的合成，产生计数脉冲信号。计数脉冲信号与锁存信号、清零复位信号共同控制计数译码器的计数、锁存、清零三个状态，然后通过LED显示器显示出来。

(2) 频率计的工作原理

本次设计采用的是计数器法。

1.计数器

（1）由4个双稳态触发器可以构成一个同步或非同步十进制数计数器-——从计数器的输入端每输入一个脉冲，触发器的状态就改变一次，通过对该状态进行译码，就能在数码管中显示出与输入脉冲一致的数字。输入10个脉冲后，输出一个进位脉冲至下一个十进制数计数器，同时本位计数器复零，数码管显示

10。七位计数器串联就构成一个七位十进制数电子计数器。

（2）要使计数器正常工作，要求输入信号的波形是方波，幅度适当且频率不超过十进制数计数器的最高工作频率。

（3）十进制计数器具有10分频的功能，即输入10个脉冲，输出1个脉冲，输入计数器的频率为fi，从十进制数计数器输出的脉冲频率降低至fi/10。 由电子计数器如何构成频率计，我们可以从频率的定义入手。

2.电子计数式频率计测频原理

所谓频率就是周期信号在单位时间（1S）里变化的次数，若在一定时间间隔T内测得的这个周期性信号的重复变化次数N，则其频率可表示为f=N/T。数字频率计的测频原理如下图所示。

设fx为待测频率，从A端输入，经整形电路变成方波，加到与非门的一个输入端上，该与非门起主闸门的作用。在与非门的第二个输入端上加有闸门控制

信号。控制信号为低电平，闸门关闭，无信号进入计数器。控制信号为高电平时，闸门开启，整形后的脉冲进入计数器计数。控制信号经1s后再次为低电平，闸门开启恰为1s。1s内fx个脉冲进入了计数器，计数器即显示频率值fx（HZ）。 从测频原理可以推知：

（1）闸门控制信号的准确与否直接关系到频率测量的精确度。如果开门时间（1s）有百分之一秒的误差（10-6s），即开门时间短（或长）了10-6s，测得频率也将带有10-6s的误差。

（2）如果闸门时间延长到10s，则电子计数器中计得的脉冲多了10倍。直读频率时应将小数点左移一位，末位便能分辨出0.1HZ，提高了频率计测频的分辨率和精度；反之，将闸门时间缩短至0.1s或0.01s时，相应地降低了测频的分辨率和精度。实际测量时，可据精度要求，灵活地选择闸门时间。闸门改变时，小数点位置自动移位，使读到的频率值正确。

3. 电路工作各部分原理：

（1）放大整形部分：由宽带放大器将输入端进入的待测信号fx放大到一定的幅度，使整形电路能正常进行。如果输入信号太强，则放大器输入端的限幅二极管将起作用，衰减信号保证放大器不至损害。整形一般由施密特触发器电路构成，可将不同波形的输入信号整形成方波，以使控制门能正常工作。当被测信号超过10MHz以上时，电路要对它进行100分频，并对分频后的信号进行放大整形，然后再进行下面的工作。当输入的信号低于10MHz以下时，电路直接对此信号进行放大整形处理。

（2）信号输入部分经过一个三位转换开关实现高低档，校正，测晶振之间的转换。

（3）控制电路由分频器的输出信号控制。在控制门开启之前发生计数器清零脉冲，主门开启时计数器计数1s，之后进行数据锁存，再经过译码显示电路显示出来。

二、各部分芯片介绍

1．CD4518的介绍

（1）基本描述

CD4518是一个双BCD同步加速器，由两个相同的同步4级计数器组成。

（2）引脚图

由图可见，它主要包括16个引脚，分别是：

1，9脚（CLK）：时钟输入端 3－6脚（Q1A－Q4A）：计数器输出端

2，10脚（EN）：计数允许控制端 11-14脚（Q1B-Q4B）：计数器输出端

7，15脚（R）：清除端 8脚（VSS）：地

16脚（VDD）：正电源

2．74HC390的介绍

（1）基本描述

74HC390是一个双二-五-十进制的加法计数器。

（2）引脚图

由图可见，它主要包括16个引脚，分别是：

1，4，12，15脚（CP）：时钟输入端

2，14脚（CR）：清除端 8脚（GND）：地

16脚（VCC）：电源

3，5—7，9-11，14脚（1Q0－1Q3，2Q0-2Q3）：计数器输出端

3.74HC132的介绍

（1）基本描述

74HC132是四2输入端与非施密特触发器。作用是2输入的与非运算,得符合施密特触发器的输入输出条件下的与非运算。

（2）引脚图

由图可见，它主要包括14个引脚，分别是：

7脚（GND）：地 14脚（VCC）：电源

1，2,，4，5，9，10，13，14脚：数据输入端

3，6，8，11脚：数据输出端

4. CD4511的介绍

（1）基本描述

CD4511 是一片 CMOS BCD—锁存/7 段译码/驱动器，用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码—七段码译码器。

（2）引脚图

由图可见，它主要包括16个引脚，分别是：

A0~A3：二进制数据输入端 Ya~Yg：数据输出端

4脚（~BI）：输出消隐控制端

5脚（LE）：数据锁定控制端 8脚（VSS）：地

3脚（~LT）：灯测试端

16脚（VDD）：正电源

5. SN74HC74的介绍

（1）基本描述

SN74HC74是上升沿双D触发器。

（2）引脚图

由图可见，它主要包括14个引脚，分别是：

5，6，8，9：数据输出端 1，13（~CLR）：清除端 4，10脚（PRE）：预置端 3，11（CLK）：时钟输入端 5脚（LE）：数据锁定控制端 14脚（VCC）：电源 7脚（GND）：地 2，12脚（D）：数据输入端

6. 74HC04的介绍

（1）基本描述

74HC04是高速的硅栅CMOS器件，是一个六反相器。

（2）引脚图

由图可见，它主要包括14个引脚，分别是：

1,3,5,9,11,13脚（A）：输入端 14脚（VCC）：电源 2,4,6,8,10,12脚（Y）：输出端

7脚（GND）：地

7. LM358的介绍

（1）基本描述

LM358 是内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器。

（2）引脚图

由图可见，它主要包括14个引脚，分别是：

2脚：反向输入端1 3脚：正向输入1

1,7脚：输出端 4脚：地

8脚：电源

5脚：正向输入2 6脚：反向输入2

三、实验体会

这次电路设计实习的任务是让我们制作一个数字频率计的电路。 在正式制作的的前一周，数字频率计的电路设计图已发到我们手上。由于我们中意班之前没有学习过相关的课程，所以当我看到电路图时感到有些茫然。不过好在有一周的准备时间来让我们熟悉电路的结构。

在这一周的准备过程中，我通过上网查阅资料，了解到的不少的信息，对于频率计的电路结构也有了初步的了解。我查阅了电路图中所出现的所有类别的芯片，其作用以及其各个引脚的功能。我们手上所拿到的是一张已经设计好的电路图，而这张电路图并不是一个完整地画在一张图上的，而是分割成两张。前一张画有放大整形部分和控制部分的电路，后一

张画

有显示电路部分。须将两张电路合并才能得到一个完整的电路。因为电路是已经设计好的，因此剩下要做的就是把这个完整的电路在电路板上实现出来。

转眼一周过去了，该到了实践操作的环节。我们需要将电路图上的各个元器件实物焊接到电路板上，并且按照电路图的指示把线路连接到位。老师给了我们一个前面已经做完的班级的一位同学的样板，在看到各个元件之间纷繁复杂的导线后，不禁长吁一口气，心理已经做好奋斗一周的准备。虽然看起来焊接的工作并不是特别难，但事实上这其中是有许多技巧要讲究的。首先就是电路板的排版问题。由于需要把完整的电路焊上去，必须考虑如何把每个元件的位置放在合理的位置才能使导线的连接更方便、更节省、更美观。为此，我不得不利用课余时间把一个完整的电路图画出来，并且自己设计元件的排版。随后，在白天的实践操作中，我就按照自己画的电路图和自己设计的排版来焊接。当然事情还远没有这么简单，各种意想不到的问题会随着焊接的进行接踵而来。其中一个常常会遇到的问题就是接线的顺序问题。因为一个引脚可能会连接多条导线，因此必须实现考虑好如何布线才能方便焊接。还有由于插孔间的空间十分狭小，所以一不留神或者手一抖就会将两条本来互不相连且相邻的插孔焊在一块儿。遇到这种情况总是会令人措手不及，往往要花费半天时间才能解决。不过在经历了一次次的失败和挫折后，逐渐从中吸取的教训，操作变得更加熟练了，经验也更加丰富了。在经过整整四天的埋头苦干后，焊接工作终于宣告完成。

这次实践事实上是为了锻炼一下我们动手操作的能力。通过这几天的磨练，让我懂得了：在做任何事情之前，一个完整周密的计划安排是必不可少的。如果事先做了安排，做事的效率就会很高，并且不容易出差错。如果事先没有做过安排，而是走一步看一步的话，不仅效率低下，而且非常容易出差错。除此之外，还有很重要的一点就是要有大局观。做事要有远见。就拿焊电路板来说吧，掌握了整体布局，焊接就会顺风顺水，如果只顾及了局部，那么焊接过程就会磕磕绊绊，最后拿出来的东西也会不尽如人意。总之，这次实践在我的计划之下，总算是顺利地完成了，作品做的是好是坏，暂且不去评论，不过在制作过程中说获得的宝贵经验和启迪却是弥足珍贵的，所以我认为这次实践体现了其应有的价值。

第二篇：电子电路实验报告样本

实验报告书

实验名称：                 

班    级：                

学    号：                

姓    名：               

时    间：                

成    绩：               

指导教师：               

 

电工电子教学基地

一、实验名称（实验题目）

    PLD实验教学系统的使用

二、实验目的

1、掌握PLD实验箱的结构和使用；

2、学习MAXPLUSⅡ软件的基本操作；

3、掌握数字电路逻辑功能测试方法；

4、掌握实验的基本过程和实验报告的编写。

三、实验要求

1、验证与非门的逻辑功能；

2、验证或非门的逻辑功能；

四、实验仪器

1、PC机

2、PLD实验箱

五、实验电路图

1、与非门电路

（1）仿真电路图

 

图1.1 与非门逻辑功能仿真电路图

（2）下载电路图

 

图1.2 与非门逻辑功能测试电路图

2、或非门电路

（可将图1.1、图1.2中的与非门可用其它门电路替换）

六、实验步骤

（一）准备实验

1、了解实验目的，掌握实验仪器的使用；

2、根据实验要求完成电路设计，编写《设计报告书》。

（二）上机实验

3、…

4、…

…

（以上填入MAXPLUSⅡ软件的基本操作步骤）

n、按KEY11、KEY12按键，观察红色发光二极管R1的状态，记录测试数据（状态）。

n+1、编写《实验报告书》

七、实验数据及结论

1、与非门

（1）仿真波形

与非门仿真波形如图1.3所示。

图1.3 与非门仿真波形图

（2）与非门下载电路硬件测试情况见表1.X。

表1.X  与非门电路测试数据

（3）实验结论：

从仿真波形和硬件测试表都可得与非门逻辑功能真值表,见表1.1。

表1.1 与非门逻辑功能真值表

从表中可知，Y=AB，电路逻辑关系正确，设计符合要求。

2、或非门

(1) ……

(2) ……

八、实验总结与体会

1、

2、

注：每个实验中的图号和表序按照实验序号编排，如实验一的第一个图的图号为“图1.1”等，第一个插表的序号为“表1.1”等。