数字频率计设计 毕业设计
基于单片机的数字频率计设计(创新的自动选当功能)_毕业设计
基于单片机的数字频率计设计(创新的自动选当功能)基于单片机的数字频率计设计摘要：一个基于单片机的数字频率计设计，系统硬件主要包括整形电路（由74LS00斯密特触发器组成），分频器74LS161、多路选择器74LS151、与非门74LS00组成的分频模块，控制电路（由AT89C52单片机组成），LED数码管和显示电路。
能根据输入信号自动切换量程，可以测量方波、三角波及正弦波等多种波，结构简单，操作方便，价格低廉，适用于日常生活和生产、计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域。
关键词：单片机；数字频率计；定时器；计数；测量；AT89C52Design of digital frequency meter based on singl e chipmicrocomputerAbstract：The hardware system includes shaping circuit (consisting of 74LS00 Schmitt trigger), frequency module frequency divider 74LS161, 74LS151, 74LS00 MUX NAND gate, control circuit (composed of AT89C52 single chip computer), LED digital tube and display circuit. The software includes control of the main program and interrupt service subroutine, digital transformation procedures and display program. According to the input signal automatic switching range, can be measured in square wave, triangular wave and sine wave, wave, simple structure, convenient operation, low price, suitable for daily life and production, computer, communications equipment, audio video and other fields of scientific research and production.Keywords:single chip microcomputer; digital frequency meter; timer; counter; measurement; 89C52目录第1章引言 (1)1.1 数字频率计的发展和意义 (1)1.2 数字频率国内外的发展形势 (1)1.3 本章小结 (2)第2章系统总体设计 (4)2.1 系统设计要求 (4)2.2 测频方法 (4)2.3 系统设计思路 (5)2.4 系统设计框图 (5)2.5 本章小结 (6)第3章系统硬件设计 (7)3.1 单片机模块设计 (7)3.1.1 AT89C52介绍 (7)3.1.2 单片机引脚分配 (8)3.1.3 复位电路 (8)3.1.4 定时/计数器 (9)3.2 电源模块设计 (10)3.2.1 电源变压器 (11)3.2.2 整流电路 (11)3.2.3 滤波电路 (12)3.2.4 稳压电路 (12)3.2.5 电源模块原理图 (12)3.3 放大整形模块设计 (13)3.3.1 与非门74LS00 (13)3.3.2 放大整形模块原理图 (14)3.4 分频模块设计 (15)3.4.1 分频器74LS161芯片 (15)3.4.2 多路选择器74LS151芯片 (16)3.4.3 分频模块原理图 (16)3.5 显示电路设计 (17)3.5.1 频率数值显示电路 (18)3.5.2 频率数值单位显示电路 (18)3.6 整机电路流程 (19)3.7 本章小结 (19)第4章系统软件设计 (20)4.1 系统流程图 (21)4.2 初始化 (22)4.3 频率测量模块和量程自动切换模块设计 (22)4.4 显示模块设计 (25)4.5 延时模块设计 (27)4.6 本章小结 (28)第5章系统仿真及数据分析 (29)5.1 电源模块仿真 (29)5.2 放大整形电路仿真 (29)5.2.1 仿真软件MULTISIM 10.0仿真整形电路 (29)5.2.2 仿真放大整形电路 (30)5.3 频率计仿真 (32)5.3.1 使用KEIL软件编程 (32)5.3.2 使用软件Proteus仿真频率计 (32)5.4 本章小结 (38)第六章、结论 (39)致谢 (40)参考文献 (41)附录1 原理图 (42)附录2 Pcb电路图 (43)附录3 元件清单 (44)附录4 程序源代码 (45)附录5 仿真效果图 (53)第1章引言1.1 数字频率计的发展和意义随着电子信息技术的飞速发展，各种离散的电子元器件及其相关的功能单位。
毕业设计简易数字频率计的设计
毕业论文论文题目简易数字频率计的设计系部电信工程学院专业通信技术班级09通信技术2班姓名于银玲指导教师刘丽华2020年4 月1. 引言 (1)2. 数字频率计方案设计 (1)2.1 测量频率的方案分析 (1)2.2 本次设计采纳的方案 (2)3. 设计原理分析（硬件部份） (2)3.1 信号放大整形电路 (3)3.2 分频电路 (3)3.3 四选一电路 (3)3.4 51单片机部份 (4)3.5 显示电路 (4)4. 系统程序设计（软件部份） (5)4.1 测频软件实现原理 (5)4.2 软件流程图 (5)4.3 系统的仿真和调试 (6)4.4 系统的改善 (6)5. 总结与体会 (6)参考文献 (7)附录一：系统整体电路图 (8)附录二：系统整体程序.................................................................... 错误!未定义书签。
简易数字频率计的设计一摘要在电子技术中，频率是最大体的参数之一，而且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分紧密的关系，因此频率的测量就显得更为重要。
测量频率的方式有多种,其中电子计数器测量频率具有精度高、利用方便、测量迅速，和便于实现测量进程自动化等优势，是频率测量的重要手腕之一。
电子计数器测频有两种方式：一是直接测频法，即在必然闸门时刻内测量被测信号的脉冲个数；二是间接测频法，如周期测频法。
直接测频法适用于高频信号的频率测量，间接测频法适用于低频信号的频率测量。
传统的频率计通常采纳组合电路和时序电路等大量的硬件电路组成，产品不但体积较大，运行速度慢，而且测量范围低，精度低。
因此，随着对频率测量的要求的提高，传统的测频的方式在实际应用中已不能知足要求。
因此咱们需要寻觅一种新的测频的方式。
随着单片机技术的进展和成熟，用单片机来做为一个电路系统的操纵电路慢慢显示出其无与伦比的优越性。
因此本论文采纳单片机来做为电路的操纵系统，设计一个能测量高频率的数字频率计。
毕业设计124数字频率计的设计
淮阴师范学院毕业设计物理系电子信息科学与技术专业课题名称数字频率计的设计学生姓名学生班级指导老师起讫日期 2004 .12 .1 — 2005 .4 .72005年4月7日摘要:利用等精度测量原理实现了频率的测量。
并介绍了一种进行等精度数字测量频率的硬件实现方案。
该方法简单实用，具有较广的使用价值。
关键词:数字频率计；函数信号发生器；闸门时间Abstract: A digital frequency meter designed by using equal precision measurement, have realized the frequency measurement. It introduces the hardware construction method of equal precision digital measurement frequency. This method is easy and convenient.Keywords: Digital frequency meter; Function signal generator;The interval between the opening and closing of the lock gate目录1 引言 (3)2 设计原理 (4)3 电路分析 (4)3.1 整体电路分析 (4)3.2 单元电路分析 (5)3.2.1 逻辑控制电路 (5)3.2.2 计数器 (7)3.2.3 锁存器 (8)3.2.4 BCD码七段显示译码/驱动器 (9)3.2.5 脉冲形成电路 (10)3.2.6 闸门电路 (12)3.3 整体电路图 (13)4 硬件调试 (15)4.1调试方法与过程 (15)4.1.1脉冲形成电路的调试 (15)4.1.2 时基电路的调试 (15)4.1.3锁存信号电路的调试 (15)4.1.4整体电路的调试 (15)4.2测试仪器与设备 (15)5 测试结果 (15)6心得体会 (15)7 感谢 (16)参考文献 (17)1.引言随着无线电技术的发展与普及，“频率”已成为广大群众所熟悉的物理量。
一种数字频率计的设计-毕业设计
湖南文理学院芙蓉学院本科生毕业论文(设计)题目：一种数字频率计的设计学生姓名：学号：专业班级：自动化0701班指导教师：完成时间：2011年4月26日目录摘要 (Ⅰ)A b s t r a c t (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.1频率计概述及其频率计的应用 (1)1.1.1频率计的概述 (1)1.1.2数字频率计的发展现状 (1)1.2数字频率计系统介绍 (2)1.2.1课题研究的目的和意义 (2)1.2.2国内外数字频率计的研究现状 (3)第2章数字频率计的设计 (6)2.1设计的任务和要求 (6)2.1.1设计的任务 (6)2.1.2设计的要求 (6)2.2设计思路 (6)2.3方案论证与选择 (7)第3章硬件电路的设计 (10)3.1主系统的构成及其工作原理 (10)3.2 信号整形电路 (11)3.2.1信号整形电路论证 (11)3.2.2过零比较器整形方案设计 (12)3.3信号分频与数据选择电路 (13)3.4单片机最小系统设计 (14)3.5显示方案论证 (15)3.5.1 LED方案 (15)3.5.2 LCD12864方案 (16)第4章软件设计 (17)4.1软件编程思路 (17)4.2各个子模块软件设计及流程图 (17)4.2.1计数模块设计 (17)4.2.2控制模块设计 (18)4.2.3基准时间产生模块设计 (19)4.2.4信号选择模块设计 (20)4.3主程序段及软件流程图 (21)第5章系统调试 (23)5.1调试设备 (23)5.2硬件调试 (23)5.2.1静态调试 (23)5.2.2动态调试 (24)5. 3联机仿真、在线动态调试 (24)第6章结论 (29)参考文献 (30)致谢 (32)附录1 (33)附录2 (34)附录3 (36)摘要数字频率计是近代电子技术领域的重要测量工具之一，同时也是其他许多领域广泛应用的测量仪器。
它是在规定的基准时间内把测量的脉冲数记录下来，换算成频率并以数字形式显示出来。
基于VHDL的数字频率计设计
XXXXXXX学院学生毕业设计（论文）报告系别：电子与电气工程学院专业：电子信息工程技术班号：学生姓名：学生学号：设计（论文）题目：基于VHDL的数字频率计设计指导教师：设计地点：XXXXXXX学院起迄日期：20XX.9.1~20XX.10.31毕业设计（论文）任务书专业电子信息工程技术班级姓名一、课题名称：基于VHDL的数字频率计设计二、主要技术指标：1. 频率范围为：1Hz~50MHz。
2. 结果用数码管十进制显示。
3. 输入信号电压幅度为50mV～5V。
三、工作内容和要求：1. 构建大体的设计方案，并了解其内容。
2. 构建出大体的顶层原理设计框图。
3. 对底层的每个电路模块的设计，并通过软件MAX+PLUS2完成程序的编写通过。
4. 对整个原理框图进行编译并通过。
5. 对整个仿真图编译通过。
四、主要参考文献：[1] 陈必群. EDA技术与项目训练[M] ，常州：常州信息职业技术学院，2009年.[2] 王凤英. 基于FPGA的数字频率计设计与仿真[J].科技资讯,，2008，15（8）：1—10[3] 谭会生,张昌凡.EDA技术及应用.西安[M]：电子科技大学出版社,2001年[4] 张凯,林伟.VHDL实例剖析[M].北京：国防工业出版社,2004年[5] 刘玉良，李玲玉，邓勇全.吉林：用EDA方法设计数字系统的灵活性[D]，2002年[6] 宋万杰等.CPLD技术及其应用.[M].西安：西安电子科技大学出版社，2000年.学生（签名）年月日指导教师（签名）年月日教研室主任（签名）年月日系主任（签名）年月日毕业设计（论文）开题报告基于VHDL的数字频率计设计目录摘要Abstract第1章前言 (1)第2章数字频率计的要求 (2)2.1 主要技术指标 (2)2.2 工作内容和要求 (2)第3章数字频率计的方案设计.............................. (3)3.1 基本原理 (3)3.1.1 频率计测量频率的设计原理 (3)3.1.2 频率计测量频率的原理图 (3)3.2 设计流程图 (3)第4章数字频率计各模块功能介绍 (4)4.1 频率控制模块的VHDL语言源程序 (4)4.1.1 频率控制模块的程序 (4)4.2 十进制加法计数器CNT10的VHDL语言源程序 (5)4.2.1 十进制计数器的程序 (5)4.2.2 十进制计数器的顶层设计 (6)4.3系统模块的VHDL语言源程序 (7)4.3.1系统模块的设计 (7)4.3.2 系统模块的程序 (7)4.4 锁存器LOCK的VHDL语言源程序 (10)4.4.1 锁存器LOCK的程序 (10)4.5 译码模块DECODER的VHDL语言源程序 (11)4.5.1 译码模块DECODER的程序 (11)4.6四选一选择器MUX41的VHDL语言源程序 (12)4.6.1 MUX41程序 (12)4.7 四进制计数器CNT4的VHDL语言源程序 (13)4.7.1 四进制计数器CNT4的程序 (13)4.8 250分频器的VHDL语言源程序 (14)4.8.1 250分频器的程序 (14)第5章数字频率计仿真图 (15)5.1 频率控制模块仿真波形图 (15)5.2 十进制计数器模块仿真波形图 (15)5.3 锁存模块仿真波形图 (15)5.4 译码模块波形仿真图 (16)5.5 四选一选择器MUX41的仿真图 (16)5.6 四进制计数器CNT4的仿真图 (16)5.7 250分频器的仿真图 (17)第6章频率计顶层原理图的输入 (18)第7章下载测试 (19)第8章结束语 (20)参考文献答谢辞数字频率计是直接用十进制数字来显示被测信号频率的一种测量装置。
数字频率计毕业设计(定稿)-王粲
吉首大学JISHOU UNIVERSITY 本科生毕业设计题目名称数字频率计设计学生姓名王粲学院信息科学与工程学院专业年级电子信息工程、2008级指导教师孟凡斌职称高级实验师写作时间2011年11月至2012年5月吉首大学教务处制数字频率计设计王粲（吉首大学信息科学与工程学院，湖南吉首416000）摘要数字频率计设计主要以单片机为核心，包括时基电路，逻辑控制电路，放大整形电路，闸门电路，计数电路，锁存电路，译码显示电路等七大部分。
测频的基本原理是采用直接测频法，被测信号先进入信号放大电路进行放大，再被送到波形整形电路整形，把被测的正弦波或三角波整形为方波，利用单片机的计数器和定时的功能对被测信号进行计数，编写好相应的程序可以使单片机自动调节测量的量程，并把测出的频率数据送到显示电路上显示。
系统简单可靠、操作简易，能基本满足一般情况下的需要。
既保证了系统的测频精度，又使系统具有较好的实时性。
本频率计设计简洁，便于携带，扩展能力强，适用范围广。
关键词：单片机；运算；频率计；显示电路The Design of Digital Frequency MeterWangCan(College of Information Science and Engineering,Jishou University,Jishou,Hunan 416000)AbstractDesign of digital frequency meter microcontroller as the core, the logic control circuit, amplifier shaping circuit, the gate circuit, the counting circuit, latch circuit, decoding circuit most of the seven shows, Frequency measurement of the basic principle is the use of direct side frequency method，the measured signal the first amplifier to amplify the incoming signal, and then was sent to the waveform shaping circuit surgery, the measured sine wave or triangle wave shaping as a square wave. Counter and timer microchip features of the signal count. Write the corresponding program can automatically adjust the measurement range of SCM, and the frequency of the measured data to the display circuit displays.System is simple, reliable, easy to operate and can basically meet the general needs. Both to ensure the accuracy of the system frequency measurement, but also the system has good real-time. The frequency meter design is simple and easy to carry, expansion capability, wide application.Key words：microcontroller；operation,；frequency meter；Show circuit目录第一章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2 课题研究的目的和意义 (1)1.3设计任务与要求 (1)第二章数字频率计总体设计方案 (2)2.1方案比较 (2)2.2方案论证 (3)2.3方案选择 (3)第三章数字频率计的硬件系统设计 (4)3.1 数字频率计的硬件系统框架 (4)3.2 数字频率计的主机电路设计 (4)3.3数字频率计的信号输入电路设计 (7)3.4数字频率计显示电路的设计 (7)3.4.1 LED段显示器结构与原理 (7)3.4.2 LED数码管的显示方式 (9)3.5分频电路 (11)3.6数字频率计电源模块的设计 (12)数字频率计的系统原理图 (13)第四章数字频率计软件系统设计 (15)4.1 软件设计规划 (15)4.1.1信号处理 (15)4.1.2中断控制 (16)4.2.1定时器/计数器 (16)4.2.2定时工作方式0 (17)4.3程序流程图设计 (18)4.3.1主程序流程 (18)4.3.2 中断流程 (18)第五章数字频率计的仿真调试 (20)致谢 (21)参考文献 (22)附录（程序） (23)第一章绪论1.1课题背景在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、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。
本科毕业设计论文--数字频率计课程设计报告
数电课程设计实验报告学院：机械与电子工程学院班级： 1521501姓名：熊伟学号： 201520150122指导老师：冯林、刘琦2016．11.18课程设计报告一、设计题目数字频率计设计二、设计任务频率计又称为频率计数器，是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器。
其最基本的工作原理为：当被测信号在特定时间段T内的周期个数为N时，则被测信号的频率f=N/T。
用中小规模数字集成电路和半导体显示器件实现以下技术指标：频率测量范围：10～9999Hz输入电压幅度：300mV～3V输入信号波形：任意周期信号显示位数： 4位电源： 220V50Hz三、设计要求1. 系统工作原理说明；2. 画出系统电路原理图；3. 对所设计的电路全部或部分进行仿真，使之达到设计任务要求；4. 写出设计说明书。
目录0综述 (2)1 方案论证 (4)2 原理及技术指标 (5)3 单元电路设计及参数计算 (7)3.1时基电路 (7)3.2逻辑控制电路 (8)3.3计数器 (9)3.4锁存器 (11)3.5译码电路 (12)3.6设计总图 (13)4设计小结 (13)4.1 设计任务完成情况 (13)4.2 问题及改进 (14)4.3 心得体会 (14)摘要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，方波信号以及其他各种单位时间内变化的物理量。
在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中，由于其使用十进制数显示，测量迅速，显示直观，所以经常要用到数字频率计。
频率测量中直接测量的数字频率计主要由四个部分构成：时基（T）电路、输入电路、计数显示电路以及控制电路。
在一个测量周期过程中，被测周期信号在输入电路中经过放大、整形、微分操作之后形成方波信号，加到与非门的另一个输入端上.该与非门起到主阀门的作用,在与非门第二个人输入端上加阀门控制信号,控制信号为低电平时阀门关闭,无信号进入计数器;控制信号为高电频时,阀门开启整形后的信号进入计数器,若阀门控制信号取1s,则在阀门时间1s内计数器得到的脉冲数N就是被测信号的频率1 方案论证数字频率计的主要功能是测量周期信号的频率。
数字频率计——精选推荐
毕业设计（论文）任务书课题名称：数字频率计的设计学院（系部）：机电工程系专业：电子信息工程三班学生姓名：学号：＿＿月＿＿日至＿＿月＿＿日共＿＿周指导老师（签字）＿＿＿＿＿＿＿教学院长（签字）＿＿＿＿＿＿＿目录摘要综述第一章引言1.1课题的目的及意义1.2国内外发展现状及研究概况1.3设计的主要技术指标与参数1.4设计的主要内容第三章单元电路设计1.数字频率计原理2.数字频率计的基本原理框图3.数字频率计的基本原理4.数字频率计的设计电路5.放大整形电路6.石英晶体振荡器和分频器7.计数译码显示电路8.控制电路9.数字频率计的电路图10.课程设计的总结与展望1.1课题的目的及意义数字频率计是用数字显示检测先好频率的仪器，是一些科研生产领域不可缺少的脉显仪器，被测信号可以是正弦波，方波，三角波或其他周期性变化的信号，经过改装，可以测量脉冲宽度，精密数字式脉款测量仪，可以测量电容。
如配以适当的传感器，可以对多种物理量进行测试，比如机械振动的脉冲，转速，声音的频率以及产品的计时等等。
因此，数字频率计作为一种基础测量仪器到目前已有30多年的发展史，并且在工业测量中有广泛的应用。
本次设计的四位数显频率计是在基础理论和专业基础上，用十进制数字来显示被测信号频率的测量装置。
通过对其的设计，使我巩固了所学的本专业基础理论、专业知识和基本技能，增强了综合运用所学知识与技术独立分析问题解决问题的能力；对频率计的工作原理、电子仪器的常用设计方法等有比较深入的了解；进而掌握应用计算机进行电子线路设计的基本思想和方法。
1.2国内外发展现状及研究概况当今社会，随着科技的进步，电子技术得到了飞速的发展与应用，数字系统的设计也有了很大的进步，如今运行速度快，在功能更加强大的基础上更加便于使用携带成了发展的方向。
60年代以来，在半导体器件和计算机技术发展的基础上，结合电测技术创造了完全新的数字式仪表。
它在测试方法，原理，仪器结构和操作方法上完全与前面所讲的模式式仪表不同，产生了新型智能化仪表，它具有程序控制，信息存储数据处理和自动检修功能，使数字仪表向高准确度，多功能，高可靠性和低价格方面大大前进了一步。
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毕业设计（论文）任务书课题名称数字频率设计课题性质毕业论文专业楼宇智能化工程技术班级 11级学生姓名学号 113121指导教师教研室主任系部主任发放日期一、课题条件：1．分析频率计的设计方法；2．利用现有的仿真软件进行波形仿真；二、毕业论文（设计）主要内容：1、测量信号：方波；2、测量频率范围：1KHZ~9999HZ；10KHZ~100KHZ；3、显示方式：4位十进制数显示；4、时基电路由555定时器及分频器组成，555振荡器产生脉冲信号，经分频器分频产生的时基信号，其脉冲宽度分别为：1秒，0.1秒；5、当被测信号的频率超出测量范围时，报警。
三、计划进度：1. 资料的收集撰写开题报告 7月18日至9月8日2. 方案设计 9月9日至9月15日3. 电路的设计指标分析与确定；后期的电路优化元器件的选择与参数确定9月16日至11月2日4. 毕业设计论文的修改、完善 11月3日至11月10日5. 毕业设计答辩11月15 日至11月20日6. 毕业设计工作总结11月20日至11月25日四、主要参考文献：(1)电子技术基础(第三版)(2)电子产品的设计与制作工艺(3)电子设计技术杂志(4)现代电子学及应用1(5)AD(6)数字电子技术基础阎石主编高等教育出版社指导教师（系）教研室主任年月日年月日摘要频率计又称为频率计数器，是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器。
其最基本的工作原理为：当被测信号在特定时间段T内的周期个数为N 时，则被测信号的频率f=N/T。
频率计主要由四个部分构成：时基（T）电路、输入电路、计数显示电路以及控制电路。
在一个测量周期过程中，被测周期信号在输入电路中经过放大、整形、微分操作之后形成特定周期的窄脉冲，送到主门的一个输入端。
主门的另外一个输入端为时基电路产生电路产生的闸门脉冲。
在闸门脉冲开启主门的期间，特定周期的窄脉冲才能通过主门，从而进入计数器进行计数，计数器的显示电路则用来显示被测信号的频率值，内部控制电路则用来完成各种测量功能之间的切换并实现测量设置。
在传统的电子测量仪器中，示波器在进行频率测量时测量精度较低，误差较大。
频谱仪可以准确的测量频率并显示被测信号的频谱，但测量速度较慢，无法实时快速的跟踪捕捉到被测信号频率的变化。
正是由于频率计能够快速准确的捕捉到被测信号频率的变化，因此，频率计拥有非常广泛的应用范围。
在传统的生产制造企业中，频率计被广泛的应用在产线的生产测试中。
频率计能够快速的捕捉到晶体振荡器输出频率的变化，用户通过使用频率计能够迅速的发现有故障的晶振产品，确保产品质量。
在计量实验室中，频率计被用来对各种电子测量设备的本地振荡器进行校准。
在无线通讯测试中，频率计既可以被用来对无线通讯基站的主时钟进行校准，还可以被用来对无线电台的跳频信号和频率调制信号进行分析。
常用的频率测量方法有测频法、测周法、测周期/频率法、F/V与A/D法。
本文阐述了用测频法构成的数字频率计。
关键词：逻辑控制，计数器，时基（T）电路、输入电路、计数显示电路以及控制电路。
目录1概述 (5)1.1设计目的 (5)1.2设计要求 (5)1.3设计技术指标与要求 (5)2．总体方案设计及硬件设计 (6)2.1设计方案 (6)2.2硬件设备 (9)3．各模块设计 (10)3.1控制电路波形示意图 (10)3.2单元电路设计 (10)3.2.1衰减放大整形系统 (10)3.2.1时基电路 (11)3.2.3逻辑控制电路 (12)3.2.4闸门电路 (12)3.2.5计数锁存器 (14)3.2.6译码显示电路 (14)3.3数字频率计整体电路 (15)4测试与调整 (17)5 心得体会与总结 (18)6 参考文献 (19)1．概述1.1设计目的：本课程设计是在前导验证认知实验的基础上，进行更高层次的命题设计实验，要求学生在教师指导下独立查阅资料、设计、安装和调试特定功能的电子电路。
培养学生利用模拟、数字电路知识，解决电子线路中常见实际问题的能力，使学生累积实际电子制作经验，目的在于巩固基础，培养技能，追求创新，走向实用。
1.2设计要求：（1）以电子技术基础的基本理论为指导，将设计实验分为基础性和系统性两个层次，基础性指基本单元电路设计与调试，系统型指若干个模拟，数字基本单元电路组成并完成特定功能的电子电路的设计，调试；（2）熟悉常用电子仪器操作使用和调试方法；（3）拓展电子电路的应用领域，能设计，制作出满足一定性能指标或特定功能的电子电路任务。
1.3设计技术指标与要求：1、测量信号：方波；2、测量频率范围：1KHZ~9999HZ；10KHZ~100KHZ；3、显示方式：4位十进制数显示；4、时基电路由555定时器及分频器组成；5、脉冲宽度分别为：1秒，0.1秒；6、当被测信号的频率超出测量范围时，报警。
2 总体方案及硬件设计2.1方案设计：频率计是直接用十进制来显示被测信号频率的一种测量装置。
它可以测量正弦波、方波和三角波的频率。
利用施密特触发器将输入信号整形为方波，并利用计数器测量1s内脉冲的个数，利用锁存器锁存，稳定显示在数码管上。
常用的频率测量方法有以下四种。
○1测周法首先把被测信号进行二分频，获得一个高电平时间或低电平时间都是一个信号周期的方波信号，然后用一个已知周期Ts的高频方波信号作为计数脉冲，在一个信号周期的时间内对fs信号进行计数，如图1-2所示。
图2-1-1 测周法原理若在T时间内的计数值为N，则有T=N*Ts即 f=1/T=1/N*Ts=fs/N测周法测量的误差与信号频率成正比，而与高频率标准计数信号的频率成反比。
当fs为常数时，被测信号频率越低，误差越小，测量精度也就越高。
由于测周法所获得的信号周期数据，还需要求倒数运算才能得到信号频率，而二进制数据的求倒数运算中小规模数字集成电路却较难实现，因此，测周法不适合本设计要求。
○2测周期/频率法周期/频率测量是采用两个计数器，分别对被测信号f和高频标准计数信号fs进行计数，其测量原理如图1-3所示。
图2-1-2 测周期/频率法原理在确定的检测时间内，若对被测信号 f 的计数值为N1，对高频信号 f 的计数值N2，则所测的信号频率为f=1/T=N1/N2*Ts=N1*fs/N2可见，周期/频率法需要进行除法运算才能得到信号频率，这用中小规模数字集成电路却较难实现，因此，该方法不适合本设计要求。
○3F/V 与A/D 法 这种频率测量方法是先通过F /V 变换，把频率信号转换成电压信号；然后再通过A /D 转换把电压信号转换成数字信号，再对数字信号进行计数，从而得到所测信号的频率。
○4测频法 数字频率计的原理框图如下图所示，他由六个基本单元电路组成：衰减放大整形系统、时基电路、逻辑控制电路、闸门电路、计数锁存电路、译码显示电路。
由555定时器构成的多谐振荡器在接通电源后，由于电容的充放电，使输出的波形为矩形脉冲，在经过多级分频系统及门控电路得到具有固定宽度T 的方波脉冲作门控信号，时间基准T 成为砸门时间。
宽度为T 的方波脉冲控制闸门（与非门）的一个输入端B 。
当A 端接入一个信号源时，经过衰减器的衰减、放大器的放大作用和555定时器构成的整形系统的整形产生一个周期为Tx 的序列窄脉冲，当门控信号到来后，闸门开启，周期为Tx 的脉冲信号和周期为T 的门控信号相与非通过闸门，当两个信号全都为高电平时相与的结果保持A 的信号不变，当闸门信号为低电平时，相与结果为低电平，即在示波器上不显示波形。
在闸门的输出端产生的脉冲信号送到计数器，计数器开始计数，直到门控信号结束为止，闸门关闭。
单稳态触发器1的暂态送入锁存器的使能端，使锁存器将结果锁存，这样送到显示器的读书就为稳定值，计数器也停止计数并被单稳态触发器2的暂态清零 ，以便下次测量数据的准确性。
图2-1-3 测频法原理被检测正弦波型号 译码器 显示器DE本设计选择了测频法，由于测频法的测量误差与信号频率有关：信号频率越高，误差越小；而信号频率越低，则测量误差越大。
用测频法所获得的测量数据，在闸门时间为1s时，不需要进行任何换算，计数器所计数据就是信号频率。
另外，在信号频率较低时，如1~100Hz，可以通过增大闸门时间来提高测量精度。
2.2硬件设计：原件序号型号主要参数数量备注1 5552 定时器2 74LS221 2 逻辑控制电路3 74LS90 6 10进制计数器4 74LS273 2 锁存器5 CC4511 4 译码器6 8421数码器 4 数码管7 R 5.1K 2 电阻8 R 51K 2 电阻9 R 10K 2 电阻10 R 41k 1 电阻11 R 1K 1 电阻12 R 100K 1 电阻13 RP 100K 2 电位器14 Rext 3.3K 2 电阻15 Cext 0.01uF 2 电容16 C 0.033uF 1 电容17 C 10uF 1 电容18 C 47uF 1 电容19 LED 48 二极管20 C 0.1uF 1 电容21 C 0.01uF 1 电容表2-13各模块的设计：3.1控制电路波形示意图由频率的算法可知闸门的时间决定量程，可以通过闸门时基选择开关选择，T大些，测量准度就高些。
根据被测频率选择闸门时间，显示器的小数点对应闸门显示数据量程。
实验时若未加小数点显示闸门时间T为1s，被测信号频率通过计数锁存可直接从计数显示器上读出。
调试时观测被测信号、闸门信号、清零信号、锁存信号各点波形可得一组完整的数字频率计的波形，各部分的波形如图示。
图3-1-1 控制电路波形图3.2单元电路设计3.2.1衰减放大整形系统衰减放大整形系统包括衰减器、跟谁器、放大器和施密特触发器，他将正弦波输入信号V1整形成同频率方波V0。
衰减器由分压器构成，测试信号首先通过衰减开关选择衰减倍率，幅值过大的被测信号经分压器分压，送入后级放大系统以免波形失真。
由运算放大器构成的设计跟随器起阻抗变换的作用，使输入阻抗变大，由运算放大器构成的同相放大器的的放大倍数为（Rf=R1）/R1，改变R1的大小可以改变放大倍数。
系统的整形电路由施密特触发器组成，整形后的方波送到后的方波到闸门以便计数。
放大电路由3DG100和电阻电容组成，目的是将一定频率的周期信号进行放大。
整形电路由555定时器构成施密特触发器，对放大器的输出信号进行整形，使之成为矩形脉冲信号。
V图3-2-1 放大衰减整形系统电路3.2.2时基电路时基电路的作用是产生一个标准的时间信号（高电平持续时间为1s ）。
本实验中的标准实际信号根据所提供器件，由555定时器构成的多谐振荡器和3片74LS90构成分频器产生。
其完整电路如下：图3-2-2 时基电路当555定时器接通电源后，电压经变位器和两个电阻对电容经行充电，当电压上升到一定电压（该电压由变位器的阻值大小决定，当变位器的阻值为0时，该值为5/3 V ）时，Uo=0，VT 导通，电容通过R2和VT 放电，在放电的过程中，电容两端电压下降，当电压下降到一定时，VT 管又截止，输出电压又由0变为1，即从低电频跳变为高电频，也就形成了下降沿，如此的，电容周而复始的充放电即形成了连续的矩形脉冲，然后通过三个分频器，使频率计的功能更齐全，能够调整测量频率的范围，使测试范围可以更广。