数字电子技术课程设计

实验十六 简易脉宽测量电路

脉宽测量设计用来测量一个PWM波的高电平持续时间进而可以实现信号的占空比测量。 一． 设计要求

用常用数字电路IC设计一个脉宽测量，主要技术指标如下：

1) 能显示三位计数值，时间单位为毫秒。

1） 被测量脉冲的频率范围1HZ~100HZ，10KHZ的时间基准信号由信号发生器提供。 2） 能测量信号的高低电平宽度，实现占空比测量。 3） 写出设计过程，画出逻辑图。

二． 要求完成的任务

1） 利用软件（如modelsin）进行设计输入，设计仿真，使其具备设计要求的逻辑

功能。

2） 根据前期的设计搭建数字电路，调试系统。 3） 画出完整的电路图，写出设计总结报告

4） 基准频率由晶振电路分频产生，存储前后两次的测量数据，实现占空比测量。

三． 工作原理及设计思路

10KHZ的矩形脉冲信号由信号发生器提供，它和分频器组成一个时间标准信号电路，用以产生1ms的计时时间。通过计数器，译码器和显示器显示出被测脉冲的宽度。

被测量信号Fx为周期性矩形脉冲。在测量控制信号启动后，控制器使控制门只能让被测信号Fx的第一个正脉冲通过，从而测出脉冲宽度Tw的时间，因此，控制器应由触发器和门电路组成。 四．设计框图

总体框图如下：

五．参考原理图

以下是实现的一种参考方案：

接译码器

Fx

1D 1SD 1CP 1Q 1RD

QD QC QB QA

QD QC QB QA ENT CO ENP

﹠

“174LS160 ENP

LOAD ENT CLK CLR

74LS160 LOAD

CLK CLR

1”

1D 1CP 1SD 1Q 1RD

2CP 2 RD 2D

﹠

2SD 2Q

1

U3

U2

﹠

标准信号

1

Vcc

Vcc

K

六． 电路原理

其中被测信号Fx为100HZ～1KHZ信号源，我们的主控门为U4，我们的标准信号源频率为1KHZ～10KHZ信号源，U3输出为我们要测量的信号高电平持续时间。即当U3输出为1时，我们对标准信号源进行记数。

我们的控制门为U2和U3，U3输出被测量信号的一个高电平脉宽， U2A和U2B分别为被测信号源上升沿触发（置1）和下降沿触发（置0）。

U1A的1Q输出为预置信号，为0时有效，开始启动时，K置0，使U2A置0，U2B置1。然后，K置1，计数开始。这时如果被测信号上升沿到来，U2A置1开始打开主控制门开始计数，紧接着的下降沿使U2B置0，从而关掉控制门，计数完毕。但是由于启动时要求上升沿先到达以达到正确记数，所以要外加电路使电路在第一个下降沿之后开始工作，也就是U1A的作用，读者可以自行分析。接下来就只要扩展为1000进制计数器了。

七．所用的元器件：双D触发器74LS74×2，与非门74LS00×2，计数器74LS160×2，七段共阴数码管2个，开关1个。 八．思考扩展模块：

（1）.如何实现测量信号的占空比。 (2).提高测量的精度，进行误差分析。

九．课程设计报告 （1）.课题名称 (2).内容摘要

(3).设计内容及要求

(4)比较和选写设计的系统方案,画出系统框图 (5).单元电路设计、参数计算和器件选择

（6）.画出完整的电路图, 并说明电路的工作原理 (7).组装调试的内容。括: ①使用的主要仪器和仪表

a) 调试电路的方法和技巧

b) 测试的数据和波形并与计算结果比较分析 c) 调试中出现的故障、原因及排除方法。

（8）总结设计电路的特点和方案的优缺点，指出课题的核心及实用价值，提出改进意见和展望。

（9）列出系统所用的元器件清单。 （10）列出参考文献。 （11）收获、体会。

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