课程设计报告(频率计)
课程设计数字频率计
课程设计数字频率计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握数字频率计的基本原理与功能，了解其在实际生活中的应用。
2. 学会使用特定软件或工具进行数字频率计的设计与仿真。
3. 掌握基本的计数、计时方法，并将其应用于数字频率计的搭建。
技能目标：1. 能够运用已学知识，设计并搭建一个简单的数字频率计，培养动手操作能力和问题解决能力。
2. 能够运用逻辑思维，分析并优化数字频率计的设计方案，提高创新意识和团队协作能力。
3. 能够熟练运用相关软件或工具进行数字频率计的仿真实验，提高计算机操作技能。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术的兴趣，激发学习热情，形成积极的学习态度。
2. 培养学生的团队合作精神，学会倾听、交流、分享，增强集体荣誉感。
3. 使学生认识到科技对社会发展的作用，提高社会责任感和使命感。
本课程针对初中年级学生，结合电子技术课程内容，以数字频率计为主题，旨在培养学生的动手操作能力、问题解决能力和创新意识。
在教学过程中，注重理论与实践相结合，让学生在实际操作中掌握知识，提高技能，同时注重情感态度价值观的培养，使学生在学习过程中形成积极向上的人生态度。
通过本课程的学习，学生能够达到上述课程目标，为后续相关知识的学习奠定基础。
二、教学内容1. 理论知识：- 数字频率计的基本原理与功能- 频率的定义及测量方法- 计数器、定时器的工作原理2. 实践操作：- 数字频率计的硬件组成与电路设计- 软件仿真工具的使用方法- 设计并搭建数字频率计的实验步骤3. 教学大纲：- 第一阶段：数字频率计基本原理学习（1课时）- 理解频率概念，掌握频率测量方法- 了解数字频率计的基本原理与功能- 第二阶段：硬件组成与电路设计（2课时）- 学习数字频率计的硬件组成- 掌握计数器、定时器的工作原理- 分析并设计数字频率计电路- 第三阶段：软件仿真与实验操作（2课时）- 学习并掌握软件仿真工具的使用方法- 设计实验方案，搭建数字频率计- 进行仿真实验，验证设计效果4. 教材关联：- 本教学内容与教材中“电子技术基础”、“数字电路设计与应用”等章节相关。
数电课程设计报告-数字频率计
数电课程设计报告：频率计目录一、设计指标二、系统概述1.设计思想2.可行性论证3.工作过程三、单元电路设计与分析1.器件选择2.设计及工作原理分析四、电路的组构与调试1.遇到的问题2.现象记录及原因分析3.解决与结果4.功能的测试方法、步骤、设备、记录的数据五、总结1.体会2.电路总图六、参考文献一、设计指标设计指标：要求设计一个测量TTL方波信号频率的数字系统。
测试值采用4个LED七段数码管显示，并以发光二极管只是测量对象（频率）的单位：Hz、kHz。
频率的测量范围有四档量程。
1）测量结果显示四位有效数字，测量精度为万分之一。
2）频率测量范围：100.1Hz——999.9kHz，分为：第一档：100.0Hz——999.9Hz第二档：1.000kHz——9.999kHz第三档：10.00kHz——99.99kHz第四档：100.0kHz——999.9kHz3）量程切换可以采用两个按键SWB、SWA手动切换。
扩展要求：一、当被测频率大于999.9kHz，超出最大值时，设置亮一个警灯，并同时发出报警声音。
二、自动切换量程提示：1.计数器计到9999时，产生溢出信号CO，启动量程加档。
2.显示不足4位有效数字时量程减档。
三、各量程输出信号的频率最高位有效数字为1、2、3、4、5、6、7、8、9。
二、系统概述1.设计思想周期性信号频率可通过记录信号在1s内的周期数来确定其频率。
累计标准时间Ts中被测信号的脉冲个数Nx，被测信号频率：fx≈Nx/Ts测量时间Ts选择：由于测量时间Ts需要根据被测信号的频率切换，所以通常对振荡时钟进行分频以获得不同的定时时间。
采样定时、显示锁存、计数器清零的控制时序波形图2.可行性论证用计数器实现记录周期数的功能；用时基信号产生计数时间作为采样时间；用四位动态扫描通过数码管显示结果；因为如果计数器直接把数据输入到数码管显示，那么数码管的数据就会不断变化，累计增加的情况，所以采用锁存器，在每个时间信号内，通过一个高电平使能有效，将计数器的数值锁存到寄存器或者锁存器；为了不要让每次锁存的数据会比上次增加一个基数，而计数器的连续计数累积计数，所以要对每次锁存后立即清零，让计数器从零开始计数。
课程设计-频率测量仪设计
摘要本文介绍了一种自顶向下分层设计多功能数字频率计的设计方法。
该频率计采用VHDL硬件描述语言编程以MAX+PLUSⅡ为开发环境，极大地减少了硬件资源的占用。
数字频率计模块划分的设计具有相对独立性，可以对模块单独进行设计、调试和修改，缩短了设计周期。
该数字频率计的测量范围为l0Hz～10MHz，响应时间小于等于15秒；其测试结果由4只七段数码管稳定显示，测量误差小于等于1％。
仿真波形与分析结果表明，所设计的电路通过硬件仿真能够满足数字频率计的功能要求，具有理论与实践意义，实现了电子电路自动化的过程。
数字频率计模块划分的设计具有相对独立性，可以对模块单独进行设计、调试和修改，缩短了设计周期。
关键词：VHDL 数字频率计 EDA MAX+PLUSⅡ第一章概述第一节课题研究背景数字频率计是电子测量与仪表技术最基础的电子仪表类别之一, 数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器，而且它是数字电压必不可少的部件。
当今数字频率计不仅是作为电压表、计算机、天线电广播通讯设备、工艺过程自动化装置。
多种仪表仪器与家庭电器等许多电子产品中的数据信息输出显示器反映到人们眼帘。
集成数字频率计由于所用元件少、投资少,体积小,功耗低,且可靠性高,功能强,易于设计和研发,使得它具有技术上的实用性和应用的广泛性。
不论从我们用的彩色电视机、电冰箱，DVD，还有我们现在家庭常用到的数字电压表数字万用表等等都包含有频率计。
现在频率计已是向数字智能方向发展，即可以很精确的读数也精巧易于控制。
数字频率计已是现在频率计发展的方向,它不仅可以很方便的读数,而且还可以使频率的测量范围和测量准确度上都比模拟先进.而且频率计的使用已是很多的方面,数字卫星、数字通讯等高科技的领域都有应用，今天数字频率计的发展已经不仅仅是一个小电子产品的发展也是整个民族乃至整个国家的发展，所以频率计的发展是一个整体的趋势。
而从民族产业上来说，我们在这种产业中还落后于西方发达国家，这将会关系到民族产业的兴衰。
数字频率计设计报告
数字频率计设计报告数字频率计设计报告一、设计目标本次设计的数字频率计旨在实现对输入信号的准确频率测量，同时具备操作简单、稳定性好、误差小等特点。
设计的主要目标是实现以下功能：1. 测量频率范围：1Hz至10MHz；2. 测量精度：±0.1%；3. 具有数据保持功能，可在断电情况下保存测量结果；4. 具有报警功能，可设置上下限；5. 使用微处理器进行控制和数据处理。
二、系统概述数字频率计系统主要由以下几个部分组成：1. 输入信号处理单元：用于将输入信号进行缓冲、滤波和整形，以便于微处理器进行准确处理；2. 计数器单元：用于对输入信号的周期进行计数，并通过微处理器进行处理，以得到准确的频率值；3. 数据存储单元：用于存储测量结果和设置参数；4. 人机交互单元：用于设置参数、显示测量结果和接收用户输入。
三、电路原理数字频率计的电路原理主要包括以下步骤：1. 输入信号处理：输入信号首先进入缓冲器进行缓冲，然后通过低通滤波器进行滤波，去除高频噪声。
滤波后的信号通过整形电路进行整形，以便于微处理器进行计数。
2. 计数器单元：整形后的信号输入到计数器，计数器对信号的周期进行计数。
计数器的精度直接影响测量结果的精度，因此需要选择高精度的计数器。
3. 数据存储单元：测量结果和设置参数通过微处理器进行处理后，存储在数据存储单元中。
数据存储单元一般采用EEPROM或者Flash 存储器。
4. 人机交互单元：人机交互单元包括显示屏和按键。
用户通过按键设置参数和查看测量结果。
显示屏用于显示测量结果和设置参数。
四、元器件选择根据系统设计和电路原理，以下是一些关键元器件的选择：1. 缓冲器：采用高性能的运算放大器，如OPA657；2. 低通滤波器：采用一阶无源低通滤波器，滤波器截止频率为10kHz；3. 整形电路：采用比较器，如LM393；4. 计数器：采用16位计数器，如TLC2543；5. 数据存储单元：采用EEPROM或Flash存储器，如24LC64；6. 显示屏：采用带ST7565驱动的段式液晶显示屏，如ST7565R。
简易数字频率计(数字电路课程设计)
数字电路课程设计报告1)设计题目简易数字频率计2)设计任务和要求要求设计一个简易的数字频率计，测量给定信号的频率，并用十进制数字显示，具体指标为：1)测量范围：1H Z—9.999K H Z，闸门时间1s；10 H Z—99.99K H Z，闸门时间0.1s；100 H Z—999.9K H Z，闸门时间10ms；1 K H Z—9999K H Z，闸门时间1ms；2)显示方式：四位十进制数3)当被测信号的频率超出测量范围时,报警.3)原理电路和程序设计：（1）整体电路数显式频率计电路（2）单元电路设计；（a）时基电路信号号(b)放大逻辑电路信号通信号(c)计数、译码、驱动电路号（3）说明电路工作原理;四位数字式频率计是由一个CD4017（包含一个计数器和一个译码器）组成逻辑电路，一个555组成时基电路，一个9014形成放大电路，四个CD40110（在图中是由四个74LS48、四个74LS194、四个74LS90组成）及数码管组成。
两个CD40110串联成一个四位数的十进制计数器，与非门U1A、U1B构成计数脉冲输入电路。
当被测信号从U1A输入，经过U1A、U1B两级反相和整形后加至计数器U13的CP+，通过计数器的运算转换，将输入脉冲数转换为相应的数码显示笔段，通过数码管显示出来，范围是1—9。
当输入第十个脉冲，就通过CO输入下一个CD40110的CP+，所以此四位计数器范围为1—9999。
其中U1A与非门是一个能够控制信号是否输入的计数电路闸门，当一个输入端输入的时基信号为高电平的时候，闸门打开，信号能够通过；否则不能通过。
时基电路555与R2、R3，R4、C3组成低频多谐振荡器，产生1HZ的秒时基脉冲，作为闸门控制信号。
计数公式：]3)2243[(443.1CRRRf++=来确定。
与非门U2A与CD4017组成门控电路，在测量时，当时基电路输出第一个时基脉冲并通过U2A反相后加至CD4017的CP，CD4017的2脚输出高电平从而使得闸门打开。
数字频率计课程设计报告
数字频率计课程设计报告一、课程目标知识目标：1. 让学生理解数字频率计的基本原理，掌握频率、周期等基本概念；2. 使学生掌握数字频率计的使用方法，能够正确操作仪器进行频率测量；3. 引导学生运用已学的数学知识，对测量数据进行处理，得出正确结论。
技能目标：1. 培养学生动手操作仪器的技能，提高实验操作能力；2. 培养学生运用数学知识解决实际问题的能力，提高数据分析处理技能；3. 培养学生团队协作能力，提高实验过程中的沟通与交流技巧。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对物理实验的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生严谨的科学态度，养成实验过程中认真观察、准确记录的好习惯；3. 引导学生认识到物理知识在实际应用中的价值，提高学以致用的意识。
课程性质：本课程为物理实验课，结合数字频率计的原理与应用，培养学生的实践操作能力和数据分析能力。
学生特点：六年级学生具备一定的物理知识和数学基础，对实验操作充满好奇，具备初步的团队合作能力。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，以学生为主体，引导学生主动参与实验过程，培养其动手能力和解决问题的能力。
通过课程目标的分解，使学生在实验过程中达到预期的学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 数字频率计基本原理：- 频率、周期的定义与关系；- 数字频率计的工作原理；- 数字频率计的测量方法。
2. 实验操作技能：- 数字频率计的操作步骤；- 实验过程中的注意事项；- 数据记录与处理方法。
3. 教学大纲：- 第一课时：介绍数字频率计的基本原理，让学生了解频率、周期的概念及其关系；- 第二课时：讲解数字频率计的工作原理，引导学生掌握其操作方法；- 第三课时：分组进行实验操作，让学生动手测量不同频率的信号；- 第四课时：对测量数据进行处理与分析，培养学生数据分析能力；- 第五课时：总结实验结果，讨论实验过程中遇到的问题及解决办法。
4. 教材章节：- 《物理》六年级下册：第六章《频率与波长》；- 《物理实验》六年级下册：实验八《数字频率计的使用》。
韶关学院频率计课程设计
韶关学院频率计课程设计一、教学目标本课程旨在通过频率计的教学，使学生掌握频率计的基本原理、结构和应用，培养学生运用频率计解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解频率计的定义、分类和基本原理。
（2）掌握频率计的结构和主要组成部分。
（3）熟悉频率计在不同领域的应用。
2.技能目标：（1）能够分析频率计的基本电路和工作原理。
（2）具备频率计的操作能力和故障排查能力。
（3）能够运用频率计解决实际工程问题。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对频率计技术的兴趣和好奇心。
（2）树立学生对频率计技术的自信心，培养学生的创新意识。
（3）培养学生团结协作、积极进取的精神风貌。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.频率计的基本原理：介绍频率计的定义、分类和基本原理，使学生了解频率计的工作机制。
2.频率计的结构与组成：详细讲解频率计的结构和主要组成部分，包括振荡器、分频器、计数器等。
3.频率计的应用：介绍频率计在通信、电子测量、控制系统等领域的应用，展示频率计在实际工程中的重要性。
4.频率计的操作与维护：教授频率计的操作方法和注意事项，培养学生具备频率计的基本操作能力。
5.频率计故障排查与维修：讲解频率计常见故障的排查方法和维修技巧，提高学生解决实际问题的能力。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学：1.讲授法：通过讲解频率计的基本原理、结构和应用，使学生掌握相关知识。
2.案例分析法：分析实际工程中的频率计应用案例，帮助学生更好地理解频率计的工作原理和应用价值。
3.实验法：安排实验室实践环节，让学生亲自动手操作频率计，培养学生的实际操作能力。
4.讨论法：学生进行课堂讨论，分享学习心得和经验，提高学生的沟通能力和团队合作精神。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的频率计教材，为学生提供系统的学习资料。
2.参考书：提供相关的参考书籍，丰富学生的知识体系。
频率计课程设计报告
频率计课程设计报告一、课程目标知识目标：1. 理解频率计的基本概念，掌握频率计的使用方法。
2. 学会运用频率计进行简单的数据收集、统计和分析。
3. 掌握频率分布表的制作方法，并能运用其进行数据处理。
技能目标：1. 能够正确操作频率计，进行实际数据的收集。
2. 培养学生运用频率分布表进行数据处理的能力，提高数据分析技能。
3. 培养学生的观察能力、动手能力和团队合作能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对数据科学的兴趣，激发学生探索科学规律的欲望。
2. 培养学生严谨、细致的科学态度，养成认真观察、记录数据的良好习惯。
3. 增强学生的团队协作意识，培养学生在团队合作中互相尊重、共同进步的精神。
课程性质分析：本课程为初中物理与数学相结合的实践课程，通过实际操作频率计，让学生在实践中学习数据收集、统计和分析的方法。
学生特点分析：初中生好奇心强，动手能力强，但注意力容易分散，需要通过实际操作和有趣的教学活动来激发学习兴趣。
教学要求：1. 教师应注重理论与实践相结合，让学生在实际操作中掌握知识。
2. 教学过程中要关注学生的个体差异，给予每个学生充分的指导和鼓励。
3. 创设有趣的教学情境，激发学生的学习兴趣，提高课堂参与度。
二、教学内容1. 频率计基础知识：介绍频率计的定义、原理和功能，使学生理解频率计在数据收集与分析中的应用。
- 教材章节：第三章第二节《数据的收集与处理》2. 频率计的操作方法：讲解频率计的正确使用步骤，指导学生进行实际操作。
- 教材章节：第三章第三节《频率计的使用》3. 数据收集与统计：指导学生运用频率计进行实际数据收集，学会制作频率分布表。
- 教材章节：第三章第四节《数据的整理与表示》4. 数据分析与应用：通过对收集到的数据进行分析，引导学生发现数据背后的规律。
- 教材章节：第三章第五节《数据分析与应用》教学安排与进度：第一课时：频率计基础知识学习，了解频率计的原理和功能。
第二课时：学习频率计的操作方法，并进行实际操作练习。
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设计题目：数字频率计的设计与制作
一、课程设计的主要内容与目的
1. 主要内容：数字频率计的主要功能是测量周期信号的频率，频率是单位时间内信号
发生周期变化的次数，如果我们能在给定的1S时间内对信号波形计数，并将计数结果显示出来，就能读取被测信号的频率。
数字频率计首先必须获得相对稳定与准确的时间，同时将被测信号转换成幅度与波形均能被数字电路识别的脉冲信号，然后通过计数器计算这一段时间间隔内的脉冲个数，将其换算后显示出来，这就是数字频率计的基本原理。
从数字频率计的基本原理出发，根据设计要求，得到如图1所示的电路框图。
图1
2. 设计目的：（1）掌握数字频率计的工作原理
（2）根据课程设计，熟悉一般产品设计的流程和方法。
（3）重点掌握数字频率计设计的计数部分。
二、主要技术指标
1.频率测量范围：10~9999HZ。
2.输入信号波形：任意周期信号，输入电压幅度>300mv.
3.电源：220V，50HZ。
系统框图中各部分的功能及实现方法
（1）电源与整流稳压电路
框图中的电源采用50Hz的交流市电。
市电被降压、整流、稳压后为整个系统提供直流电源。
系统对电源的要求不高，可以采用串联式稳压电源电路来实现。
（2）全波整流与波形整形电路
本频率计采用市电频率作为标准频率，以获得稳定的基准时间。
按国家标准，市电的频率漂移不能超过0.5Hz，即在1％的范围内。
用它作普通频率计的基准信号完全能满足系统的要求。
全波整流电路首先对50Hz交流市电进行全波整流，得到如图2（a）所示100Hz的全波整流波形。
波形整形电路对100Hz信号进行整形，使之成为如图2(b)所示100Hz的矩形波。
波形整形可以采用过零触发电路将全波整流波形变为矩形波，也可采用施密特触发器进行整形。
图2 全波整流与波形整形电路的输出波形
（3）分频器
分频器的作用是为了获得1S的标准时间。
电路首先对图2所示的100Hz信号进行100分频得到如图3（a）所示周期为1S的脉冲信号。
然后再进行二分频得到如图3（b）所示占空比为50％脉冲宽度为1S的方波信号，由此获得测量频率的基准时间。
利用此信号去打开与关闭控制门，可以获得在1S时间内通过控制门的被测脉冲的数目。
图3 分频器的输出波形
（4）信号放大、波形整形电路
为了能测量不同电平值与波形的周期信号的频率，必须对被测信号进行放大与整形处理，使之成为能被计数器有效识别的脉冲信号。
信号放大与波形整形电路的作用即在于此。
信号放大可以采用一般的运算放大电路，波形整形可以采用施密特触发器。
（5）控制门
控制门用于控制输入脉冲是否送计数器计数。
它的一个输入端接标准秒信号，一个输入端接被测脉冲。
控制门可以用与门或或门来实现。
当采用与门时，秒信号为正时进行计数，当采用或门时，秒信号为负时进行计数。
（6）计数器
计数器的作用是对输入脉冲计数。
根据设计要求，最高测量频率为9999Hz，应采用4位十进制计数器。
可以选用现成的10进制集成计数器。
（7）锁存器
在确定的时间（1S）内计数器的计数结果（被测信号频率）必须经锁定后才能获得稳定的显示值。
锁存器的作用是通过触发脉冲控制，将测得的数据寄存起来，送显示译码器。
锁存器可以采用一般的8位并行输入寄存器，为使数据稳定，最好采用边沿触发方式的器件。
（8）显示译码器与数码管
显示译码器的作用是把用BCD码表示的10进制数转换成能驱动数码管正常显示的段信号，以获得数字显示。
选用显示译码器时其输出方式必须与数码管匹配。
三、资料的搜集及整理。
数字频率计的主要功能是测量周期信号的频率。
频率是单位时间（1S）内信号发生周期变化的次数。
现在一般用三种方法来设计频率计。
实现数字频率计的方法有如下三种：
1.单片机设计方法。
2. 硬件描述语言VHDL,FPGA/CPLD 可编程逻辑器件设计方法。
3. 模拟电子线路、数字电子技术及电路综合设计的方法。
三种方法的优缺点如下：
用单片机和一些外围电路来完成频率计的设计，结构清晰，稳定性好，控制能力强，造价成本也相对低一些，要求设计者会高级计算机语言（C 语言）或汇编语言，数字电路和模拟电路等专业基础知识和相应的单片机基础。
I 用硬件描述语言VHDL 和可编程逻辑器件FPGA/CPLD 来实现数字频率计的设计，准确度高，造价成本相对于单片机来说稍高一些，也要求设计者掌握硬件描述语言VHDL 和可编程逻辑器件FPGA/CPLD 的相关知识，数字电路和模拟电路等专业基础知识和理论。
II 还可以用模拟电子线路、数字电子技术及电路综合设计的方法，用一些集成芯片和外围电路组成时序电路和组合电路，当然这种方法结构比较复杂，方法比较难，准确度也较前两种差，但是只需要掌握数字电路和模拟电路等专业基础知识即可完成设计。
四、 个人具体设计方案
1.电源部分
稳压电源采用7805来实现，电源的稳定度与波纹系数均能达到要求。
2.秒信号产生电路
采用晶振管32768来产生，电路简单可靠，结果准确。
3.数字频率计计数部分（主要内容）选用芯片74LS90
频率计数器由四块二-十进制BCD 码芯片74LS90组成，74LS90的芯片逻辑如下图4所示
图4 74LS90逻辑图
R0(1)、R0(2)、R9(1)、R9(2)的高低电平的改变控制着74LS90的计数和清零，CKA 和CKB 为脉冲输入端，Q0、Q1、Q2、Q3为输出端。
真值表如表1所示 表1 74LS90真值表
复位输入
输出 R0(1) R0(2) R9(1) R9(2) Q0 Q1 Q2 Q3 H H L × L L L L H H × L L L L L × × H H H
L
L
H
× L × L 计数
L × L × L
×
×
L
× L L ×
将Q3接到CKA 并且将Q0接到CKB ，便可实现进位。
四片74LS90级联构成4位十进制。