数字频率计.
频率计的发展简介
频率计的发展简介一、数字频率计的简介数字式频率计即DFM-Digital Frequencymeter，也称为数字频率表或电子计数器。
它不仅是电子测量和仪器仪表专业领域中测量频率与周期、测量频率比和进行计数、测时的重要仪器，而且比示波器测频更方便、经济得多，特别是现代电子计数器产品与足见和具有多种测量功能的数字式频率计，已广泛应用于计算机系统、通讯广播设备、生产过程自动化测控装置、带有LED、LCD数字显示单元的多种仪器仪表以及诸多的可许技术领域。
可以说，伴随着数字化技术的发展，电子计算机、通讯设备、音频和视频技术进入科研、生产、军事技术和经济生活领域，直至家庭和个人，使得电子计数器和测频手段与上述电子设备耦连为形影不离的技术。
数字频率计是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。
它的基本功能是测量正弦信号.方波信号,尖脉冲信号及其他各种单位时间内变化的物理量.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，对比测量其他信号的频率。
通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数，此时我们称闸门时间为1秒。
闸门时间也可以大于或小于一秒。
闸门时间越长，得到的频率值就越准确，但闸门时间越长则没测一次频率的间隔就越长。
闸门时间越短，测的频率值刷新就越快，但测得的频率精度就受影响。
本文。
数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器，被测信号可以是正弦波，方波或其它周期性变化的信号。
如配以适当的传感器，可以对多种物理量进行测试，比如机械振动的频率，转速，声音的频率以及产品的计件等等。
因此，数字频率计是一种应用很广泛的仪器，电子系统非常广泛的应用领域内，到处可见到处理离散信息的数字电路。
数字电路制造工业的进步，使得系统设计人员能在更小的空间内实现更多的功能，从而提高系统可靠性和速度。
二、数字频率计的发展在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多点参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量就显得更为重要。
数字频率计毕业论文
数字频率计毕业论文数字频率计是一种用于测量信号频率的仪器，广泛应用于电子工程、通信工程、无线电技术等领域。
它的原理是通过将输入信号与参考信号进行比较，从而得到信号的频率信息。
本文将从数字频率计的原理、应用以及未来发展方向等方面进行探讨。
一、数字频率计的原理数字频率计的原理基于周期计数法。
它通过将输入信号与参考信号进行比较，并计算两个信号之间的相位差，从而得到信号的频率。
具体来说，数字频率计将输入信号分成若干个周期，并通过计数器记录每个周期的时间。
然后，通过计算每个周期的时间差，即可得到信号的频率。
二、数字频率计的应用数字频率计在电子工程领域有着广泛的应用。
首先，它可以用于测量无线电信号的频率。
在通信工程中，我们经常需要测量无线电信号的频率，以确保信号的稳定性和准确性。
数字频率计能够提供高精度的测量结果，使我们能够更好地了解信号的特性。
其次，数字频率计还可以用于频谱分析。
频谱分析是一种将信号分解成不同频率成分的方法，可以帮助我们了解信号的频率分布情况。
数字频率计可以通过测量信号的频率，为频谱分析提供准确的数据支持，从而帮助我们更好地理解信号的特性。
此外，数字频率计还可以用于音频设备的调试和校准。
在音频工程中，我们经常需要调试和校准音频设备，以确保音频信号的准确性和稳定性。
数字频率计能够提供高精度的频率测量结果，为音频设备的调试和校准提供准确的参考。
三、数字频率计的未来发展方向随着科技的不断发展，数字频率计也在不断演进和改进。
未来，数字频率计有望在以下几个方面得到进一步发展。
首先，数字频率计的测量精度将进一步提高。
随着技术的进步，数字频率计的测量精度将得到进一步提升。
高精度的测量结果将使得我们能够更准确地了解信号的特性，为相关领域的研究和应用提供更可靠的数据支持。
其次，数字频率计的测量范围将进一步扩大。
目前，数字频率计的测量范围通常在几十Hz到几GHz之间。
未来，随着技术的发展，数字频率计的测量范围有望进一步扩大，从而能够满足更广泛的应用需求。
数字频率计±1个字误差的探讨
数字频率计±1个字误差的探讨数字频率计是一种广泛应用于电子测量领域的仪器，用于测量电路中的频率。
在实际的应用中，数字频率计的精度是非常重要的，其中误差是一个不可避免的问题。
本文将探讨数字频率计的误差来源及其对精度的影响，以及如何降低误差，提高精度。
一、误差来源数字频率计的误差来源主要有以下几个方面：1. 时钟误差：数字频率计是通过计算时间间隔来计算频率的，因此时钟的精度对频率计的精度有很大影响。
时钟误差可以通过校准时钟来减小。
2. 计数误差：数字频率计的计数器是通过计算电路中的脉冲数来计算频率的，而计数误差是由于计数器的计数精度不够造成的。
计数误差可以通过增加计数器的分辨率来减小。
3. 信号源误差：数字频率计的精度还受到信号源的影响，信号源的稳定性和精度越高，数字频率计的精度就越高。
4. 温度漂移误差：数字频率计的电路元件随着温度的变化会产生漂移，这种漂移会影响数字频率计的精度。
温度漂移误差可以通过控制温度来减小。
二、误差对精度的影响数字频率计的误差对精度的影响是非常显著的，误差越大，精度越低。
例如，如果数字频率计的误差为±1个字，而测量的频率为10MHz，那么误差就是10ppm。
如果误差增加到±10个字，那么误差就是100ppm，这会对测量结果造成很大的影响。
三、如何降低误差，提高精度为了降低数字频率计的误差，提高精度，我们可以采取以下措施：1. 选择高精度的时钟和计数器，以减小时钟误差和计数误差。
2. 使用高精度的信号源，以提高数字频率计的精度。
3. 控制温度，以减小温度漂移误差。
4. 校准数字频率计，以确保其精度符合要求。
5. 采用数字信号处理技术，以提高数字频率计的精度和稳定性。
综上所述，数字频率计的误差是一个不可避免的问题，但是我们可以通过选择高精度的器件、控制温度、校准仪器等措施来减小误差，提高数字频率计的精度和稳定性。
数字频率计
数字频率计数字频率计是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器，它的基本功能是测量正弦信号、方波信号、尖脉冲信号的频率及其他各种单位时间内变化的物理量，因此，它的用途十分广泛。
一、设计目的掌握数字频率计的设计二、设计内容技术要求：测量频率范围 0-9999 Hz和1Hz-100 KHz。
测量信号方波峰--峰值为3-5V（与TTL兼容）。
闸门时间 10ms,0.1s,1s和10s，脉冲波峰—峰值为3-5V。
三、数字频率计的基本原理数字频率计的原理框图如图所示：它由4个基本单元组成：1.带衰减器的放大整形系统包括从被测信号到衰减放大整形系统此部分。
其中衰减放大整形系统包括衰减器、跟随器、放大器、施密特触发器。
它将正弦波输入信号Vx整形成同频率方波Vo，测试信号通过衰减开关选择输入衰减倍数，衰减器有分压器构成幅值过大的被测信号经过分压器的分压送入后级放大器，以避免波形失真。
由运算放大器构成的射极跟随器起阻抗变换作用，使输入阻抗提高。
系统的整形电路由施密特触发器组成，整形后的方波送到闸门以便计数。
2.石英晶体振荡器及多级分频系统石英晶体振荡器如图振荡频率为4MHz，经过÷4（用74LS47芯片），÷10（用74LS90芯片）等分频器的分频作用，使输出频率的周期范围1us～10s。
根据被测信号的频率大小，通过闸门时基选择开关选择时基。
时基信号经过门控电路得到方波，其正脉宽时间T控制闸门的开放时间。
3.闸门电路闸门电路由与门组成，其开通与否受门控信号的控制，当门控信号为高电平“1”时，闸门开启，为“0”时，闸门关闭。
显然，只有在闸门开启时间内，其产生的脉冲信号送到计数器，计数器开始计数，直到门控信号结束，闸门关闭4.可控制的计数锁存、译码显示系统本系统由计数器、锁存器、译码器、显示器、单稳态触发器组成。
其中计数器按十进制计数。
如果在系统中不接锁存器，则显示器上的数字就会随计数器的状态不停地变化，只有在计数器停止计数时，显示器上的显示数字才能稳定，所以，在计数器后边必须接锁存器。
数字频率计
6 7
B
9
R9(1Q)B 8
2 R9(2Q)C
U4A
1
2
3
3
R0(1) QD
11 74LS08N
R0(2)
74LS90N
U3
14
12
1 A QA
6Байду номын сангаас7
B
9
R9(1Q)B 8
2 R9(2Q)C
3
R0(1) 11 QD
R0(2)
74LS90N
时基电路
U5A
1
2
3
74LS08N
U6
14
12
1 A QA
U7A
I
II
T
III N
IV
V
四:设计分析
1. 时基电路 其基本电路图如下:
锁存信号 请零信号
VCC 5V R1 430ohm
J1 Key = A
500ohm R4
C3 1uF
8 U1
4 VCC RST
7
3
6 DIS OUT
2 THR
TRI
5
CON GND
1 C4 LM555CH
0.01uF
U2
14
12
1 A QA
74LS90N
U9A
1
IO2
2
3
74LS08N 时基输出端
其中一级分频后的波形如下:
(注:上面的波形为振荡器产生) 。由此可见,设计的电路是正确的.
附 1 74LS90 各管脚作用：
置9端 （R9（1）=R9（2）=1时，
生的时基信号,其脉冲宽度分别为: 1s, 0.1s; 5. 当被测信号的频率超出测量范围时,报警.
数电课程设计数字频率计
1.概述数字频率计是通过一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟，对比测量其他信号的频率。
通常是计算每秒内的脉冲个数，也就是我们所称的闸门时间为1秒。
闸门时间不定，但闸门时间影响频率计的准确度，闸门时间越长，得到的频率值就越准确，但闸门时间越长则没测一次频率的间隔就越长。
闸门时间越短，测的频率值刷新就越快，但测得的频率精度就受影响。
数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器，被测信号可以是正弦波，方波或其它周期性变化的信号。
如配以适当的传感器，可以对多种物理量进行测试，比如机械振动的频率，转速，声音的频率以及产品的计件等等。
因此，数字频率计是一种应用很广泛的仪器。
本次课程设计中画图与仿真主要用到了Proteus软件，Proteus是一款电路分析实物仿真系统，可仿真各种电路和IC，元件库齐全，有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器。
具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真，使用和操作起来非常方便。
2.数字频率计原理与框图所谓频率，就是周期性信号在单位时间内变化的次数．若在一定时间间隔t 内测得这个周期性信号的重复变化次数为n，则其频率可表示为nft若在闸门时间1S内计数器计得的脉冲个数为n，则被测信号频率等于nHz。
数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器，被测信号可以是正弦波，方波或其它周期性变化的信号。
它一般由放大整形电路、时基电路、逻辑控制电路、闸门电路、计数器、锁存器、译码器、显示器等几部分组成。
其基本原理是用一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟，对比测量其他信号的频率。
通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数，此时我们称闸门时间为1秒。
计数信号并与锁存信号和清零复位信号共同控制计数、锁存和清零三个状态，然后通过数码显示器件进行显示。
图2-1 数字频率计整体框图2武汉理工大学《数字电子技术》课程设计说明书33.数字频率计的设计3.1 放大整形电路放大整形电路由晶体管 放大器与74LS00等组成，放大器将输入频率为的周期信号如正弦波、三角波等进行放大。
数字频率计安全操作及保养规程
数字频率计安全操作及保养规程数字频率计是一款广泛应用于电力、工业、医疗、机械等领域的便携式计量仪器。
使用数字频率计需要遵守一定的安全操作和保养规程，以确保设备的安全性、稳定性和准确性。
本文将介绍数字频率计的安全操作和保养规程。
安全操作规程1. 操作前在使用数字频率计之前，需先仔细查看仪器的外部是否有明显的损坏。
如有明显的破损或质量问题，务必先进行维修或更换。
同时，需要检查电源线是否连接牢固，各部件是否完好无损。
在检查完毕后才能正常使用。
2. 操作中数字频率计使用时应遵循以下操作:•仔细阅读并按说明书正确操作。
•在仪器运行前，先对要测量的对象进行检查与记录。
确保检测对象的电压、频率、相位等参数在仪器测量范围内。
•长时间使用时，为防止超负荷散热，就需要不时检查仪器的温度，如有异常现象要及时关机停用，待温度恢复后再使用。
•测量过程中不要拆动设备，如未达到测量结果，应先检查设备仪器、线路、测量对象、电源之间是否有错误或不稳定现象，确认设备正常后才能进行下一步操作。
•避免不当操作或强外力撞击。
将频率计放置在平稳的台面上，防止其倾斜或翻倒，避免损坏设备或人员受到伤害。
3. 操作后数字频率计使用完毕后，应遵循以下操作:•关闭电源，然后慢慢拔下电源线。
•将频率计放置在干燥通风的环境中。
•定期清洁仪器及标准件，如有损坏需及时更换。
•长时间不使用时，应将仪器放置于阴凉，干燥的地方，定期拿出使用。
保养规程数字频率计的保养可以做到以下几点：1. 定期清理与保养数字频率计长期使用后，仪表表面会有所污染，专用擦拭巾可以清除表面污染，如果污染非常沉重，可以用清洗液加以擦洗，但要注意在擦洗过后必须立即用清水擦拭干净并保持通风干燥。
2. 安全存放数字频率计不使用时，应将其搁置于阴凉、干燥、通风、无腐蚀性气体的地方。
必要时，可以将其包裹防尘。
不要将仪器长期置放在潮湿、高温、有害气体的环境下。
3. 定期校准数字频率计在长期使用的过程中，可能会出现使用误差。
数字频率计
一、总体设计思想1.基本原理数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器，是测量周期信号的频率的。
我们这里要求的是对峰峰值3～5V的方波进行测频。
说到原理，我们应该从什么是频率说起。
所谓频率，就是周期性信号在单位时间(1秒) 内变化的次数。
但是我们既然用到数字测频器，并且用LED显示出来，最好是起到简便的作用，因此如果我们能在给定的单位时间（例如1秒）或其他时间内对信号波形计数，并将计数结果用LED显示出来，就能知道被测信号的频率。
因此，可以将时钟信号先经过分频器把信号的时间脉冲调整成单位时间脉冲，也就是标准秒信号。
这样方便与下面的控制与测频。
然后把被测信号以及刚刚获得的标准秒信号都经过控制电路，设置控制电路的目的是检测是否这两个脉冲信号能否成功送入计数器计数。
而计数器的作用是对输入脉冲计数。
这样我们就有时间脉冲的记录，然后在经过数据锁存器，设置数据锁存器的目的是为了锁定刚刚计数器所记录下来的结果，这样才会有稳定的输出，否则将会造成计数器的结果丢失。
紧接着连接一个显示译码器主要是把信号通过译码器转换成为显示器能够识别的码制，最后则是通过LED显示我们的最终结果。
2.设计框图根据这次课程设计的要求：设计一个数字频率计，测量频率范围：1～100kHz。
频率的LED数字显示。
测量信号方波峰峰值3～5V。
我设计了如下的总体设计框图。
主要是针对我的设计的基本原理也就是先将时钟信号先经过分频器，再把被测信号以及刚刚获得的标准秒信号都经过控制电路，接着是计数器，然后是数据锁存器，数据译码器，最后是LED 显示器。
二、设计步骤和调试过程 1、总体设计电路这次课程设计的要求是设计一个数字频率计，测量频率范围：1～100kHz 。
频率的LED 数字显示。
测量信号方波峰峰值3～5V 。
所以我先将时钟信号先经过分频器把信号的时间脉冲调整成单位时间脉冲，也就是标准秒信号。
这样方便与下面的控制与测频。
然后把被测信号以及刚刚获得的标准秒信号都经过控制电路，设置控制电路的目的是被测信号计数检测是否这两个脉冲信号能否成功送入计数器计数。
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锁存显示电路
共阳极
锁存 译码 器
超量程报警显示电路
5输入与门的5个输入端（软件中未找到6输 • 在被测信号频率范围未知的情况 入与门，用两个与门代替），分别与个十百 千万位计数器的进位端RCO连接，另一个 下，如果选择了不合适的档位， 与门与闸门电路的输出端连接。总的输出端 连接到一个运算放大器上，再接一个指示灯 特别是量程小于被测频率的档， 以及蜂鸣器的一端。当闸门仍然处于开启状 态，计数至99999后，四个计数器进位端都 处于高电平时，与门输出高电平，指示灯亮， 此时不能正确测量信号频率。超 且蜂鸣器发出报警声音。 量程报警显示电路在超量程测量 时会进行报警，并且通过铃声进 行显示，提醒用户更换更高量程 的档位。
谢谢观看
单稳态触发器电路
• 输出缓冲电路由反相器G8和G9组成，用于提高电路带负 载能力。 • 根据门G6输出端电路结构和门G7输入端电路结构可以求 出计算输出脉冲宽度的公式 • Tw≈Rext*Cext ln2=0.69Rext*Cext • 通常Rext的取值在2~30kΩ 之间，Cext的取值在 10pF~10uF之间，得到的Tw范围可达20ns~200ms。 • 2）在使用外接电阻Rext（下降沿触发）时，取 Cext=10uF,Rext=10kΩ ,Tw能达20ns~200ms之间的70ms， 连接两个这样10 11脚接电容Cext，11 14脚接电阻Rext， 4 5脚接高电平的74121，有前后两个单稳态分别输出至 锁存器STB和计数器RD¯ ，即在高电平计数完70ms后， 开始锁存，70ms后，再清零，如此反复。
锁存显示电路
• 锁存显示电路功能： • 当计数完成，即闸门关闭时，通过锁 存电路将计数结果锁存，计数结果 （为十进制，读数方便）通过7447译 码，送给五个七段共阳极显示数码管 显示。7447的主要功能是输出低电平 驱动的显示码，用以推动共阳极7段 LED数码管显示相应的数字。
锁存显示电路
锁存器4508如图3.5 所示，在 OE¯ MR接 地时，STB每来一个 触发信号,锁存器就 将D0~D3的信号锁存， 待到触发信号过去， 无论D0~D3 怎样 变化，输出Q0~Q3都 保持所存信号不变 直到下一个触发脉 冲到达。四个锁存 器的输入端D分别与 计数器的QA~QD相连， 输出端Q分别与后面 的显示电路相连。
单稳态触发器电路
整机电路
仿真结果（PROTEUS）
• 仿真所测值与理论值大致相等。 HZ档误差为±1HZ，10HZ档误差为 ±10HZ, 100HZ档误差为±100HZ, 1kHZ档误差为±1kHZ。（由于软 件运行问题，测试时信号频率一 律为1024Hz，而没有显示出大频 率信号的测量结果）
脉冲波形产生及分频电路
• 多谐振荡器电路
脉冲波形产生及分频电路
• 多级分频器电路
是两个D触发器，通过D与 Q¯¯相连，S R接地，构成二 分频电路，相连接即是四分频。
脉冲波形产生及分频电路
• 多级分频器电路
六十分频电路，参照数字电子计数实验教程 实验十一 脉 冲分配器及其使用，用两片CC4017和一片CC4013及与 非门实现（将第二片5端和第一片11端接与非门）.
设计原理
• 总体框图
设计原理
• 信号经过放大整形后变为方波信 号，当门控信号到来后，闸门电 路开启，时间为T1，计数器实现 计数功能，T1时间过后闸门关闭， 计数停止，锁存器使能端置零， 计数结果被锁存，通过数码管可 以方便读出被测信号频率。
整形电路---将被测信号整形成方波，方便计数
• 555定时器构成施密特触发器
数字频率计的设计
杜昌波 指导教师
12100505 刘权 吴敏
2014 年 06 月
设计任务与要求
• • • • • • • 1.1 基本功能 1）能够测量正弦信号，矩形信号等波形的频率； 2）测量信号的频率范围为1HZ~100KHZ，分辨率为1HZ； 3）测量结果直接用十进制数值计数，通过五个数码管显示； 4）具有自较和测量两种功能； 5）测量误差小于5%； 6）多谐振荡器采用12M晶振电路，闸门用与门实现，显示用共阳极 数码管。 • 1.2 扩展功能 • 1）分成四个频段，即1~99Hz,100~1KHz,1~10KHz,10~100KHz； • 2）有超量程警告功能，当测量信号频率超过所选档位的量程时， 频率计发出铃声警报。
计数电路
• 计数电路的功能
Hale Waihona Puke 脉冲信号进入十进制计数器，在闸 门时间T1=tw内,累计信号脉冲个数 N=T×f，计数器通过对脉冲信号计 数，可直接或间接测出周期信号的 频率。
计数电路
•
用并行进位的方式。这里我将五个74LS160 级联成5位同步十进制计数器(计数输入接每一 片74160的CLK端，第一片74160的EP ET接VCC， 进位RCO接下一片的EP ET,每一片的LD接VCC， D0~D3接地)。 • 整个计数电路的输入端（每一个74LS160 的CLK端）与闸门电路的输出端连接，闸门打开， 计数器开始计数。闸门关闭，计数器停止计数。 RCO为进位端，在之后的超量程报警中用到。
脉冲波形产生及分频电路
• 多级分频器电路
并行进位法
为5片74160级联的10^5分频器，结构原理同《数字电子技术基 础》书上P.303百进制计数器。通过选取不同片数过来的RCO作 为闸门信号，即可实现0.5Hz 5Hz 50Hz 500Hz不同频率信号。
闸门电路
1HZ
10HZ
• 闸门电路功能
只有当闸门开启时，计数器才实现 计数功能，计数器开启的时间就是闸 门开启时间。计数结果为外界整形之 后得到的方波的负脉冲个数。可见， 1000HZ 当闸门开启时间一定时，被测信号频 100HZ 率可由计数结果与闸门开启时间相除 求得。