数字频率计设计与仿真
数字频率计的课设报告以及仿真电路
河北联合大学2011级本科课程设计简易数字频率计的设计姓名: 张如林学号: 201114050113班级: 11电气1班2013年12月18摘要 (1)一，概述 (2)二，方案设计 (2)1.设计题目 (2)2.设计任务和要求 (2)3.程序设计思路 (2)三，单元电路设计与Multisim仿真分析 (3)1.1Hz时基电路 (4)2.六进制计数器门控电路 (4)3.NE555施密特整形电路 (7)4.计数、锁存、驱动、显示电路 (7)5.整体仿真电路 (7)四，总原理图及元器件清单 (8)1.总原理图 (8)2.元器件清单 (9)五．结论 (10)六．心得体会 (10)七．参考文献 (11)八．附录 (12)在数字电路中，数字频率计属于时序电路，它主要由具有记忆功能的触发器构成。
在计算机及各种数字仪表中，都得到了广泛的应用。
在CMOS电路系列产品中，数字频率计是用量最大、品种很多的产品，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，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，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。
测量频率的方法有多种,其中电子计数器测量频率具有精度高、使用方便、测量迅速，以及便于实现测量过程自动化等优点，是频率测量的重要手段之一。
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。
1一、概述频率是周期信号每秒钟内所含的周期数值。
输入电路：由于输入的信号可以是正弦波，方波。
而后面的闸门或计数电路要求被测信号为矩形波，所以需要设计一个整形电路则在测量的时候，首先通过整形电路将正弦波或者三角波转化成矩形波。
在整形之前由于不清楚被测信号的强弱的情况。
所以在通过整形之前通过放大衰减处理。
当输入信号电压幅度较大时，通过输入衰减电路将电压幅度降低。
当输入信号电压幅度较小时，前级输入衰减为零时若不能驱动后面的整形电路，则调节输入放大的增益时，被测信号得以放大。
基于Verilog的数字频率计的设计(包含代码及仿真)
一、实验名称数字频率计的设计二、实验地点211楼303三、实验目的和任务(1) 了解数字电路设计的基本特点(2) 了解数字频率计电路的基本原理(3) 基本掌握ISE 软件的使用（设计输入、仿真、实现）(4) 了解可编程逻辑器件（FPGA ）的一般情况(5) 基本掌握HDL 的使用四、实验内容(1) 设计出符合设计要求的解决方案(2) 设计出单元电路(3) 利用EDA 软件对各单元电路及整体电路进行仿真(4)利用EDA 软件在ELB 电子课程设计实验板实现设计(5) 观察实验结果五、项目需用仪器设备名称以及所需主要元器件PC 机、EDA教学实验系统一台,带有（SPARTAN -3A XC3S200A芯片,LED 管, 七段数码管等）的实验板一块, 跳线、下载电缆一根,函数发生器。
六、实验任务与要求频率测量范围为10Hz～10MHz，用6只数码管以kHz为单位显示测量结果；有三个带锁按键开关(任何时候都只会有一个被按下)用来选择1S、0.1S和0.01S三个闸门时间中的一个；有一个按钮开关用来使频率计复位；有两只LED，一只用来显示闸门的开与闭，另一只当计数器溢出时做溢出指示。
数字频率计的相关技术指标如下：1、位数:测量频率通过LED数码管为六位十进制数显示。
2、测试频率范围为：10HZ-10MHZ。
3、计数器溢出时要有溢出标志over。
4、需要有闸门标志gate。
5、显示工作方式：a、用BCD七段共阳极数码管显示读数，只有在读数不发生跳变时才是正确的结果。
b、采用记忆显示方法，即在一次测试结束时，显示测试结果，此显示值一直保留到下次测量显示数到来，才将上次显示更新。
用第二次测试结果，更新显示值。
6、要求被测输入信号应是符合数字电路要求的脉冲波。
七、verilog设计环境介绍VerilogVerilog HDL是目前应用最为广泛的硬件描述语言．Verilog HDL可以用来进行各种层次的逻辑设计，也可以进数字系统的逻辑综合，仿真验证和时序分析等。
实验六基于Multisim8的简易数字频率计仿真
闸门
门控
B 放大 整形
S2
1000Tx
1Tx
10Tx 100Tx
÷10
÷10
计数锁存译码 显示系统
÷10
四、实验参考电路
（1）控制时序产生电路
图4.8.5 是由秒脉冲发生器（可由晶体振荡器和 多级分频器组成）和可重触发单稳态74LS123 组成
的控制时序产生电路。秒脉冲发生器产生脉冲宽度 为的定时脉冲，74LS123单稳态电路产生锁存和清 零脉冲。（仿真软件Multisim 8的元件库中，没有 74LS123单稳态电路，可用555定时器组成单稳态 电路）。 5V
4. 闸门电路
闸门电路由与门组成，该电路有两个输入端和一 个输出端，输入端的一端，接门控信号，另一端接 整形后的被测方波信号。闸门是否开通，受门控信 号的控制，当门控信号为高电平“1”时，闸门开启； 而门控信号为低电平“0”时，闸门关闭。显然，只 有在闸门开启的时间内，被测信号才能通过闸门进 入计数器，计数器计数时间就是闸门开启时间。可 见，门控信号的宽度一定时，闸门的输出值正比于 被测信号的频率，通过计数显示系统把闸门的输出 结果显示出来，就可以得到被测信号的频率。
5. 电子计数器测量周期
当被测信号频率比较低时，用测量周期的方法来 测量频率比直接测量频率有更高的准确度和分辨率， 且便于测量过程自动化。该测量方法在许多科学技 术领域中都得到普遍使用。图4.8.4是用电子计数器 测量信号周期的原理方框图。
晶振
Tx
时基 分频
1µs
S1 Tc
10µs 1ms 100µs Tx1
①可控制的计数、锁存、译码显示系统； ②石英晶体振荡器及分频系统（可用Multisim 8中
的函数发生器替代）；
数字频率计的设计与仿真分析
广东水利电力职业技术学院电力工程系WXH
第1页
第 2 章 电子设计实训
工作原理简述如下： 工作原理简述如下： 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 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 的次数。如果我们能在给定的 时间内对信号波 形计数，并将计数结果显示出来， 形计数，并将计数结果显示出来，就能读取被测 信号的频率。所以， 信号的频率。所以，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 对稳定与准确的时间， 度与波形都能被数字电路识别的脉冲信号， 度与波形都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， 通过计数器计算这一段时间间隔内的脉冲个数， 并用显示器显示记录的结果。 并用显示器显示记录的结果。
广东水利电力职业技术学院电力工程系WXH
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第 2 章 电子设计实训
设计任务和要求： 设计任务和要求：
1、利用石英晶体振荡电路产生1024Hz的基准频率。 2、位数：计4位十进制数。 3、量程：第一挡：1~9999Hz; 第三挡； 1~999900Hz。 4、显示方式：用七段LED数码管显示读数。 5、显示位数：4位。 6、具有‘自校”功能。 7、画出设计的数字频率计的组成框图。 8、画出设计的数字频率计的电路总图。 9、列出实验设备与器件清单。
广东水利电力职业技术学院电力工程系WXH 第3页
第二挡： 1~99990Hz;
参考电路
第 2 章 电子设计实训
广东水利电力子设计实训
74LS390芯片简介 74LS390芯片简介 LS390 74LS390是集成双十进制计数器，每片芯片 74LS390是集成双十进制计数器， LS390是集成双十进制计数器 中含有两个独立的BCD码十进制计数器。 BCD码十进制计数器 中含有两个独立的BCD码十进制计数器。每个计 数器中包含一个二进制计数器和一个五进制计数 既可单独用于二、五进制计数， 器，既可单独用于二、五进制计数，也可串联成 十进制计数器。用一片74LS390可构成一个一百 74LS390 十进制计数器。用一片74LS390可构成一个一百 进制计数器，若加上少量的门电路则可构成100 进制计数器，若加上少量的门电路则可构成100 以内的任意进制计数器，应用灵活方便。 以内的任意进制计数器，应用灵活方便。 74LS390为高电平清零。 LS390为高电平清零 74LS390为高电平清零。
(精校版)数字频率计仿真实验报告
完整word版,数字频率计仿真实验报告编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（完整word版,数字频率计仿真实验报告）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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上海电力学院课题名称数字频率计课题代码 201 院(系）电力与自动化工程学院专业电气工程及其自动化班级学号及姓名时间指导教师签名：教研室主任（系主任)签名:任务书一、目的1、了解并掌握电子电路的一般设计方法，具备初步的独立设计能力.2、通过查阅手册和文献资料，进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则；进一步掌握电子仪器的正确使用方法。
3、学会使用EDA软件Multisim对电子电路进行仿真设计.4、初步掌握普通电子电路的安装、布线、调试等基本技能.5、提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力，学会撰写课程设计总结报告；培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。
二、设计内容、要求及设计方案1、任务设计并制作1个数字式频率计。
2、基本要求1）被测信号为TTL脉冲信号。
2）显示的频率范围为00～99Hz。
3)测量精度为±1 Hz.4）用LED数码管显示频率数值.3、扩展部分1）输入信号为正弦信号、三角波，幅值为l0mV。
2）显示的频率范围为0000～9999Hz.3）提高测量的精度至0.1Hz.4、设计方案频率是指单位时间（1s）内信号振动的次数。
从测量的角度看，即单位时间测得的被测信号的脉冲数。
电路的方框图如图1所示。
被测信号送入通道，经放大整形后，使每个周期形成一个脉冲,这些脉冲加到主门的A输入端,门控双稳输出的门控信号加到主门的B输入端。
基于Protues数字频率计的设计与仿真
基于Proteus的数字频率计设计与仿真摘要：本文主要论述了利用单片机AT89C51进行频率、周期、时间间隔、占空比测量的设计过程。
该频率计采用测量N个信号波形周期的算法，充分利用单片机AT89C51中三个可编程定时/计数器，结合部分中规模数字电路，克服了基于传统测频原理的频率计的测量精度随被测信号频率的下降而降低的缺点，实现了频率、周期、时间差、占空比的高精度测量，结果的显示。
该数字频率计的硬件系统电路由前置整形电路、分频电路、基准信号源、单片机电路和数字显示电路构成。
其中单片机电路又由单片机、数据选择器、键盘、状态指示电路构成。
软件系统由主程序、键盘子程序、显示子程序、测量子程序、脉冲高、低电平宽度测量子程序构成，由汇编语言编写。
通过硬件系统和软件系统的相互配合，成功的实现了频率、周期、时间差、占空比的高精度测量，系统的自校和测量结果的显示。
关键词：数字频率计；周期；单片机Digital Frequency Measure Design and Simulation Based on ProteusAbstract:This article mainly discusses the design process of us ing single-chip AT89C51to measure frequency, cycle, time interval and duty cycle. U s ing the algorithm of measur ing N signal cycle, mak ing full use of the three programmable timer / counter of single-chip AT89C51, combined with some digital circuits, t he frequency meter overcome s the shortcomings of the measurement accuracy reduces with the reduction of the frequency of the measured signal by t he frequency meter based on the principle of traditional measurement of frequency , achieves high-precision measurements of the frequency, cycle, time difference and duty cycle, displays the results. The hardware system circuit s of the digital frequency meter is made up of the pre-shaping circuit, sub-frequency circuit, reference signal source, single-chip circuit, digital display circuit and DC power supply regulator circuit. Of it, the s ingle-chip circuit consists of single-chip, data selector and keyboards. The s oftware system is made up of main program, keyboard s ubroutine, display subroutine, measurement subroutine, pulse high and low level width measurement subroutine, prepared by the assembly language. T hrough the cooperat ion with each other of the h ardware system and software system,t he frequency meter successfully achieves high-precision measurements of frequency,cycle, time difference, and duty cycle, finishes s ystem calibration and the display of measurement results.Keywords：d igital frequency meter;cycle; single-chip1绪论·1.1课题研究的意义随着科学技术的发展，尤其是单片机技术和半导体技术的高速发展，频率计的研究及应用越来越受到重视，这样对频率测量设备的要求也越来越高。
基于Protues数字频率计的设计与仿真
基于Proteus的数字频率计设计与仿真摘要：本文主要论述了利用单片机AT89C51进行频率、周期、时间间隔、占空比测量的设计过程。
该频率计采用测量N个信号波形周期的算法，充分利用单片机AT89C51中三个可编程定时/计数器，结合部分中规模数字电路，克服了基于传统测频原理的频率计的测量精度随被测信号频率的下降而降低的缺点，实现了频率、周期、时间差、占空比的高精度测量，结果的显示。
该数字频率计的硬件系统电路由前置整形电路、分频电路、基准信号源、单片机电路和数字显示电路构成。
其中单片机电路又由单片机、数据选择器、键盘、状态指示电路构成。
软件系统由主程序、键盘子程序、显示子程序、测量子程序、脉冲高、低电平宽度测量子程序构成，由汇编语言编写。
通过硬件系统和软件系统的相互配合，成功的实现了频率、周期、时间差、占空比的高精度测量，系统的自校和测量结果的显示。
关键词：数字频率计；周期；单片机Digital Frequency Measure Design and Simulation Based on ProteusAbstract:This article mainly discusses the design process of us ing single-chip AT89C51to measure frequency, cycle, time interval and duty cycle. U s ing the algorithm of measur ing N signal cycle, mak ing full use of the three programmable timer / counter of single-chip AT89C51, combined with some digital circuits, t he frequency meter overcome s the shortcomings of the measurement accuracy reduces with the reduction of the frequency of the measured signal by t he frequency meter based on the principle of traditional measurement of frequency , achieves high-precision measurements of the frequency, cycle, time difference and duty cycle, displays the results. The hardware system circuit s of the digital frequency meter is made up of the pre-shaping circuit, sub-frequency circuit, reference signal source, single-chip circuit, digital display circuit and DC power supply regulator circuit. Of it, the s ingle-chip circuit consists of single-chip, data selector and keyboards. The s oftware system is made up of main program, keyboard s ubroutine, display subroutine, measurement subroutine, pulse high and low level width measurement subroutine, prepared by the assembly language. T hrough the cooperat ion with each other of the h ardware system and software system,t he frequency meter successfully achieves high-precision measurements of frequency,cycle, time difference, and duty cycle, finishes s ystem calibration and the display of measurement results.Keywords：d igital frequency meter;cycle; single-chip1绪论·1.1课题研究的意义随着科学技术的发展，尤其是单片机技术和半导体技术的高速发展，频率计的研究及应用越来越受到重视，这样对频率测量设备的要求也越来越高。
数字频率计的设计与实现
目录1. 引言 (1)2．设计任务书 (2)3. 数字频率计基本原理 (3)3.1 设计思路 (3)3.2 原理框图 (3)4. 设计步骤及实现方法 (4)4.1 信号拾取与整形 (4)4.2 计数电路 (5)4.3锁存电路 (6)4.4 译码显示电路 (7)4.5 时钟电路及波形设计 (9)5 总体电路图及工作原理 (13)6 元器件的检测与电路调试缺点分析 (14)7 心得体会 (15)参考文献 (16)1. 引言数字频率计是一种基础测量仪器，在许多情况下，要对信号的频率进行测量，利用示波器可以粗略测量被测信号的频率，精确测量则要用到数字频率计。
本设计项目可以进一步加深我们对数字电路应用技术方面的了解与认识，进一步熟悉数字电路系统设计与调试的方法和步骤。
2．设计任务书1、设计题目：数字频率计2、设计出一个数字频率计，其技术指标如下：（ 1 ）频率测量范围： 10 ～ 9999Hz 。
（ 2 ）输入电压幅度 >300mV 。
（ 3 ）输入信号波形：任意周期信号。
（ 4 ）显示方式：4位十进制数显示。
（ 5 ）电源： 220V 、 50Hz 。
3、给定仪器设备及元器件示波器、音频信号发生器、逻辑笔、万用表、数字集成电路测试仪、直流稳压电源。
4．电路原理要求简单，便于制作调试，元件成本低廉易购。
3. 数字频率计基本原理3.1 设计思路（1）利用光电开关管做电机转速的信号拾取元件，在电机的转轴上安装一圆盘，在圆盘上挖一小洞，小洞上下分别对应着光发射和光接受开关，圆盘转动一圈既光电管导通一次，利用此信号做为脉冲计数所需。
（2）计数脉冲通过计数电路进行有效的计数，按照设计要求每一秒种都必须对计数器清零一次，因为电路实行秒更新，所以计数器到译码电路之间有锁存电路，在计数器进行计数的过程中对上一次的数据进行锁存显示，这样做不仅解决了数码显示的逻辑混乱，而且避免了数码显示的闪烁问题。
（3）对于脉冲记数，有测周和测频的方式。
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数字频率计设计与仿真1 引言在现代电子技术中，频率是基本的参数之一，并与许多电子参量的测量方案和测量结果有密切的关系。
因此我们对于频率的认识显得就更为重要。
频率的测量方法有很多，其中数字频率计具有测量精度高、使用方便和测量迅速等优势，是目前测量频率的主要手段。
Multisim 是以Windows 为基础的一种仿真工具，适合用于数字电路或者模拟电路的设计工作。
它有直观的捕捉和强大的仿真功能，能够轻松，快速，高效对电路图进行设计和验证。
图1-1 频率计方框图数字频率计是一种最基本的测量仪器，是通信设备、计算机应用、音频视频设备等等科研生产领域里不测或缺的测量设备之一，是一种用十进制数字显示被测信号的频率的数字的测量仪器，迄今为止已经有几十年的发展历史，频率计的基本功能是用来测量三角波信号、正弦波信号及方波信号等单位时间内变化的物理量。
因而其实际运用范围是很广泛的。
在早期，人们对于数字频率计的研究主要表现在扩大测量范围和提高精确度，而这些技术现在已日却成熟，现在人们对数字频率计又提出很多新的要求，例如价格低，操作方便，高精度，高稳定度甚至还包括数据处理和分析功能。
较老的频率计是输主门 十进制计数器显示器主门触发器 十进制计数器时基振荡器 输入放大器多芯片同步十进制技术，新型频率计要求芯片的数量要少，这样器件越少的话对于频率计的技术就会更准确，误差也会越小。
一个基本的频率计的方框图如图1-1所示。
而本课题涉及的主要内容是对输入信号的整形，闸门电路控制输入信号，以及对脉冲的计数，锁存和译码，通过该项设计可以将数字电路和模拟电路的理论知识运用到实际的设计中去，具有方便快捷，容易测量等特点。
2 选择测量方式信号频率指的是信号在单位时间内周期信号变化的次数，其表达式可写为f=N/T ，其中f 指被测信号的频率，N 为信号所累计的脉冲的个数，T 是产生N 个脉冲所需要的时间参数。
该表达式其所记录的结果就是被测信号的频率。
如在1s 的时间内记录了100个脉冲，则该被测信号的频率就是100HZ 。
对于频率的测量方法大体可以分为两种：一种是直接测频法，就是在一定的测量时间内测量被测信号的脉冲个数，因此又可称为计数法。
该方法是将被测信号经过脉冲形成电路以后加到闸门电路的一个输入端，只有在闸门被开通的T 秒时间内，被测信号的脉冲才被送到十进制计数器里进行计数。
如果在闸门打开的时间为T ，计数器在T 的时间内得到的计数数值为N 1，则被测信号的频率f= N 1/T ，如图2-1所示就是直接测频法的测量原理。
图 2-1 直接测频法测量原理对于直接测频法，信号的频率越高，误差就越小；而信号的频率越低，测量误差反而越大。
所以直接测频法适合用于对高频信号的测量，频率越高，测量精度也越高。
被测信号 计数值N 1标准闸门 T另一种是间接测频法，例如周期测频法。
周期测量法是把被测信号用来控制闸门的开闭，将标准时基脉冲信号通过闸门电路加到计数器上，闸门电路在外来信号的一个周期内被打开，则计数器所得到的计数数值就是标准时基脉冲外信号的周期值，然后再求周期值的倒数，这样就可以得到所测信号频率值了。
首先将被测的信号通过二分频后，得到一个高电平时间内是一个信号周期为T 的方波信号；然后用另一个周期T 1的高频方波信号来作为计数脉冲信号，在一个信号周期为T 的时间内对周期为T 1信号进行计数，如图2-2所示为间接测频法的测量原理图。
图2-2 间接测频法的测量原理如果在T 时间内的计数值为N 2,可以得到：T 2=N 2*T 1 ，f 2=1/T 2=1/(N 2*T 1)=f 1/N 2由上述表达式可知：N 2绝对误差是N 2=N+1，N 2相对误差是δN2=(N 2-N)/N=1/N ，T 2相对误差是δT2=(T 2-T)/T=(N 2*T 1-T)/T=f/f 1。
由T 2的相对误差可知，周期测量误差是与信号频率成正比的，但是却与高频的标准计数信号频率成反比例。
当f 1是常数时，被测的信号频率越低误差越小，测量精度也就可以越高。
本章小结：通过对上述频率测量的两种原理和方法的比较可以很明确的看出来周期测量法适合对频率较低信号的测量，而计数法则适合于对频率较高信号的测量，选择测量方法不仅要考虑此因素，还要考虑测量时候的实现难易程度，因为用周期测量法所得到数据还需要通过f=1/T 求倒运算才可以得出信号的频率，而求倒数运算很难用中小规模数字集成电路来实现，因此周期测量法不适合本实验。
而计数法所得到的测量数据，被测信号信号二分频 高频信号T在闸门时间为一秒的时间内不需要进行任何换算，数码管所显示的数字就是被测信号的频率。
所以，本设计采用计数法测量，即直接测频法。
3 设计原理及整体电路分析直接测频法的设计原理框图如图3-1所示。
图3-1 设计原理框图首先有个被测信号fx ，但此信号可以是任意形状，例如正选波，三角波和各种不规则的波行，然后就必须把这个波变成规则的矩形脉冲波，这时侯需要一个整形电路，经过整形电路后就会形成与被测信号同频率的矩形脉冲，再将脉冲送入闸门电路。
555振荡器由555定时器构成的，其作用是产生一个标准的时基信号，作为闸门开通的基准时间，作为计数器的时钟信号，计数器开始记录时钟的个数，这样就达到了测量频率的目的。
闸门电路是由一个与非门组成，在闸门电路开通的情况下，开始计被测信号中有多少个上升沿，当计数完后，此时数码管显示计数完成后的数字。
锁存器作用是把计数器在1s 结束时的计数值进行锁存，从而使显示器上获得稳定的测量值，因为计数器在1秒时间内要完成很多输入脉冲，如果不加锁存器，显示器上的值会随输入的变化而变化，不便于读数。
控制电路里面要产生计数清零信号和锁存控制信号，如下图3-2所示 整形电路 脉冲形成 闸门电路 计数电路锁存电路控制电路 时基电路 555振荡器 BCD 码七段显示被测信号图3-2 控制电路示意图本章小结：在设计电路时，自己认为最重要的部分应该是时基电路和整形电路，整形电路是为了得到同频率的标准矩形方波，而时基电路是为了产生标准的时基信号，只有这两部分设计仿真成功，电路设计就完成了一半，这都整个电路仿真是否起着决定的作用4单元电路设计4.1 脉冲形成电路脉冲形成电路是由信号发生器和整形电路组成的，当输入一个信号是正弦波或是三角波或其他周期变化的波形，先经过一个由二极管组成的双向限幅器，再经过由555组成的施密特触发器进行整形，最后得到标准的矩形脉冲信号。
电路图如图4-1所示。
施密特触发器限幅器图4-1 脉冲形成电路限幅器起一个滤波作用。
只有当输入信号在一定范围内时才能完全通过限幅器，这时输出电压才会随着输入电压变化而变化。
而当输入信号超过这一范围时，输出电压或保持不变或二极管截止。
555定时器构成施密特触发器的电路图如图4-2所示,波形图如图4-3所示。
图4-2 555定时器构成施密特触发器图4-3 构成施密特触发器输入输出波形图4-2中，V CO(5)端接10nF，起滤波作用，以提高电压的稳定性，清0端4接高电平V CC,将两个比较器输入端6和2连在一起，作为施密特触发器的输入端。
其工作波形如图4-3所示。
当Ui＜1/3Vcc时，输出V o为高电平。
当1/3Vcc＜Vi＜2/3Vcc,状态保持不变。
当Vi≥2/3Vcc时，输出V o=V Ol,状态发生一次翻转。
Vi由最大值逐步下降，当Vi下降至Vi≤1/3Vcc时，使输出V o= V oH，状态又发生一次翻转。
由此可见该电路上限触发电平为V t+=2/3Vcc，下限触发电平为V t-=1/3Vcc。
4.2 时基电路时基电路是由555定时器构成的多谢振荡器，如图4-4所示，工作波形如图4-5所示，它的功能是产生标准的一秒脉冲。
图中V CC (8)和RST(4)接高电平，CON(5)接10nF 的电容，起滤波作用，将THR(6)和TRI(2)连在一起，作为输入信号的Ui输入端，三极管T D输出端DIS(7)通过通过电阻R6(10.7KΩ)接到电源V CC。
电路接通电源时，由于555定时器内部电容C还未充电，V CC通过555定时器电阻(R1+R2)对电容C充电，电路进入暂稳态。
在暂稳态期间，随着电容C的充电，V CON的电位不断升高，当V CON≥2/3Vcc时，这时电路输出V0翻转为低电平，电路发生一次自动翻转。
在此同时，555定时器内部的三极管T D导通，电容C放电，电路进入另一暂稳态。
然而随着电容C的继续放电，V CON的电位逐渐下降，当下降到V CON≤1/3Vcc时，电路又一次发生自动翻转。
此后，如此反复，形成多谐振荡。
电路充电时，得到的暂稳态持续时间为t1 = 0.7(R6+R7)C3电容放电时，得到的暂稳态持续时间为t2 = 0.7 R7C3从而得到，电路输出矩形脉冲的周期为T = t1+t2 = 0.7(R6+2R7)C3图4-4 时基电路图4-5 工作波形4.3 闸门电路闸门电路是由一个与非门组成，如下图4-6闸门电路的作用是控制计数器的输入脉冲，标准时间信号一秒脉冲到来时，闸门开通，这时，脉冲形成电路的被测信号脉冲通过闸门进入计数器，从而计数；当标准时间脉冲结束时，闸门关闭，这时被测信号无法通过闸门，也就无法计数。
图4-6 闸门电路4.4 计数器计数器采用74LS90异步计数器，当一秒脉冲到来时，闸门开通，被测信号通过闸门计数器计数，标准时间脉冲结束时闸门关闭，如图4-7为74LS90引脚图。
图4-7 74LS90引脚图之所以采用74LS90计数器，是因为它有很多好处，其一74LS90计数器是一种中规模二一五进制计数器，功能表如表4-1所示。
它可以灵活的构成8421BCD和5421BCD 码计数器，分别是Q A接B，Q D接A。
表4-1 74LS90功能表复位输入输出R1 R2 S1 S2 Q D Q C Q B Q AH H L X L L L LH H X L L L L LX X H H H L L HX L X L 计数L X L X 计数L X X L 计数X L L X 计数表中H为高电平、L为低电平、×为不定状态。
其二74LS90计数器设有专用置“0”端R1、R2和置位（置“9”）端S1、S2。
其三74LS90计数器多种分频方式，即五分频，十分频，六分频，九分频，其中，十分频中又有8421码十分频和5421码十分频。
4.5 锁存器本课题锁存器的作用是将计数器在一秒结束时的计数值进行锁存，使在显示器上获得稳定的数值。
选用8D锁存器74LS273可以完成上述锁存器，要想完成锁存功能必须使清除端保持高电平，引脚图如4-8所示其中1D～8D为数据输入端，1Q～8Q为数据输出端，11脚CLK为锁存控制端。