数字频率计课程设计
电子技术课程设计(数字频率计的设计)

一课程设计题目:数字频率计的设计二、功能要求(1)主要用于测量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲等周期信号的频率值。
(2)率范围:分四1Hz~999Hz、01kHz~9.99kHz、1kHz~99.9kHz、10~999KHZ(3)周期范围:1ms~1s。
(4)用3个发光二极管表示单位,分别对应3个高档位。
三频率计设计原理框图正弦波数字频率计原理框图1测试电路原理:在测试电路中设置一个闸门产生电路,用于产生脉冲宽度为1s 的闸门信号。
改闸门信号控制闸门电路的导通与开断。
让被测信号送入闸门电路,当1s闸门脉冲到来时闸门导通,被测信号通过闸门并到达后面的计数电路(计数电路用以计算被测输入信号的周期数),当1s闸门结束时,闸门再次关闭,此时计数器记录的周期个数为1s内被测信号的周期个数,即为被测信号的频率。
测量频率的误差与闸门信号的精度直接相关。
被测信号频率测量算法对应的方框图四、各部分电路及仿真1 整形电路部分整形电路的目的是将三角波、正弦波变成方便计数的脉冲信号。
整形电路可以直接用555定时器构成施密特触发。
本次设计采用555定时器,适当连接若干个电阻就可以构成触发器图1-1 整形电路将555定时器的THR和TR1两个输入端连在一起作为信号输入端,则可得到显示电路闸门产生输入电路闸门计数电路施密特触发器,为了提高其稳定性通常要在要在CON端口接入一个0.01uf左右的滤波电容。
但使用555定时器的时候输入的电压应该要大于5V,本次设计直接用信号源来做输入信号,并且信号源的振幅为10V,没有用放大电路将信号放大。
2 时基电路时基电路时用来控制闸门信号选通的时间,由于本次设计的频率计测试范围是0到999KHz,故时基信号要有1ms 10ms 100ms 1s,基于上述,还需要一个分频器分出不同的频率。
设计过程如下:可用一个多谐振电路产生频率为1KHz的脉冲信号(即T=1ms),然后使用分频器产生10ms 100ms 1s。
数字频率计课程设计报告

《数字频率计》技术报告一、问题的提出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,无法实时快速地跟踪捕捉到被测信号频率的变化。
而频率计则能够快速准确的捕捉到被测信号频率的变化。
在传统的生产制造企业中,频率计被广泛的应用在生产测试中。
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。
数字频率计是一种用数字显示的频率测量仪表,它不仅可以测量正弦信号、方波信号和尖脉冲信号的频率,而且还能对其他多种物理量的变化频率进行测量,诸如机械振动次数,物体转动速度,明暗变化的闪光次数,单位时间里经过传送带的产品数量等等,这些物理量的变化情况可以由有关传感器先转变成周期变化的信号,然后用数字频率计测量单位时间内变化次数,再用数码显示出来。
二、解决技术问题及指标要求1、技术指标被测信号:正弦波、方波或其他连续信号;采样时间:1秒(0.1秒、10秒);显示时间:1秒(2秒、3秒......);LED显示;灵敏度:100mV;测量误差:±1Hz。
数字频率计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。
一般T=1s,所以应要求定时器尽量输出为1s的稳定脉冲。
2、设计要求可靠性:系统准确可靠。
稳定性:灵敏度不受环境影响。
经济性:成本低。
重复性:尽量减少电路的调试点。
低功耗:功率小,持续时间长。
三、方案可行性分析(方案结构框图)率,而且还可以测量它们的周期。
经过改装,可以测量脉冲宽度,做成数字式脉宽测量仪;可以测量电容做成数字式电容测量仪;在电路中增加传感器,还可以做成数字脉搏仪、计价器等。
单片机数字频率计课程设计

单片机数字频率计课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握单片机的基本原理,理解数字频率计的工作机制。
2. 使学生能够运用单片机编程实现数字频率计的功能,包括计时、计数和显示。
3. 让学生了解数字频率计在实际应用中的重要性,如信号处理、电子测量等领域。
技能目标:1. 培养学生运用单片机进行数字频率计设计和编程的能力。
2. 培养学生运用相关软件(如Keil、Proteus等)进行电路仿真和调试的能力。
3. 提高学生的动手实践能力,学会在实际操作中发现问题、解决问题。
情感态度价值观目标:1. 激发学生对电子技术和单片机编程的兴趣,培养其创新精神和实践能力。
2. 培养学生严谨的科学态度,注重实验数据的准确性和可靠性。
3. 增强学生的团队协作意识,学会在项目合作中相互支持、共同进步。
课程性质:本课程为实践性较强的课程,要求学生在掌握理论知识的基础上,进行实际操作和项目实践。
学生特点:学生具备一定的单片机基础知识,对编程和电路设计有一定了解,但实际操作能力有待提高。
教学要求:结合学生特点和课程性质,注重理论与实践相结合,以项目为导向,培养学生的动手实践能力和创新能力。
通过课程学习,使学生能够独立完成单片机数字频率计的设计和编程任务,达到课程目标所要求的具体学习成果。
二、教学内容1. 理论知识:- 单片机原理和结构:介绍单片机的内部组成、工作原理及性能特点。
- 数字频率计原理:讲解频率的概念、测量原理及其在电子测量中的应用。
- 编程语言:回顾C语言基础知识,重点掌握单片机编程相关语法。
2. 实践操作:- 电路设计:学习使用Proteus软件设计数字频率计电路,包括单片机、计数器、显示模块等。
- 程序编写:运用Keil软件编写数字频率计程序,实现计数、计时和显示功能。
- 仿真调试:在Proteus环境下进行电路仿真,调试程序,确保其正常运行。
3. 教学大纲:- 第一周:回顾单片机原理和结构,学习数字频率计原理。
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。
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第二章 系统原理图的介绍1.数字频率计的原理频率是周期信号每秒钟内所含的周期数值。
可根据这一定义采用如图2-1所示的算法。
图2-2是根据算法构建的方框图。
被测信号图2-2 频率测量算法对应的方框图 在测试电路中设置一个闸门产生电路,用于产生脉冲宽度为1s 的闸门信号。
改闸门信号控制闸门电路的导通与开断。
让被测信号送入闸门电路,当1s 闸门脉冲到来时闸门导通,被测信号通过闸门并到达后面的计数电路(计数电路用以计算被测输入信号的周期数),当1s 闸门结束时,闸门再次关闭,此时计数器记录的周期个数为1s 内被测信号的周期个数,即为被测信号的频率。
测量频率的误差与闸门信号的精度直接相关,因此,为保证在1s内被测信号的周期量误差在10 ³量级,则要求闸门信号的精度为10 ⁴量级。
例如,当被测信号为1kHz时,在1s的闸门脉冲期间计数器将计数1000次,由于闸门脉冲精度为10 ⁴,闸门信号的误差不大于0.1s,固由此造成的计数误差不会超过1,符合5*10 ³的误差要求。
进一步分析可知,当被测信号频率增高时,在闸门脉冲精度不变的情况下,计数器误差的绝对值会增大,但是相对误差仍在5*10 ³范围内。
但是这一算法在被测信号频率很低时便呈现出严重的缺点,例如,当被测信号为0.5Hz时其周期是2s,这时闸门脉冲仍未1s显然是不行的,故应加宽闸门脉冲宽度。
假设闸门脉冲宽度加至10s,则闸门导通期间可以计数5次,由于数值5是10s的计数结果,故在显示之间必须将计数值除以10.2.2 整体方框图及原理输入电路:由于输入的信号可以是正弦波,三角波。
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。
eda课程设计数字频率计

eda课程设计 数字频率计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解并掌握数字频率计的基本原理,包括频率的概念、测量方法及其在电子工程中的应用。
2. 学生能够运用所学知识,分析并识别EDA(电子设计自动化)软件中与数字频率计相关的元件和模块。
3. 学生能够运用电子元件搭建简单的数字频率计电路,并描述其工作过程。
技能目标:1. 学生能够运用EDA软件进行数字频率计电路的设计、仿真和调试,具备实际操作能力。
2. 学生能够通过小组合作,解决在数字频率计设计过程中遇到的技术问题,提高团队协作和问题解决能力。
情感态度价值观目标:1. 学生能够认识到数字频率计在电子工程领域的重要性和实际应用价值,激发对电子工程的兴趣和热情。
2. 学生在课程学习中,培养严谨的科学态度,注重实验数据的真实性和准确性。
3. 学生通过小组合作,学会尊重他人意见,培养良好的沟通能力和团队精神。
本课程针对高中年级学生,结合电子工程学科特点,强调理论与实践相结合,注重培养学生的动手操作能力和实际应用能力。
课程目标具体、可衡量,旨在帮助学生和教师在课程结束后,能够清晰地了解学生在知识、技能和情感态度价值观方面的预期成果。
同时,将课程目标分解为具体的学习成果,便于后续的教学设计和评估。
二、教学内容本章节教学内容依据课程目标,紧密围绕数字频率计的设计与实现,确保内容的科学性和系统性。
具体教学内容如下:1. 理论知识学习:- 频率概念及其测量方法- 数字频率计的原理与分类- EDA软件的基本操作与使用方法2. 实践操作环节:- 数字频率计电路设计原理- EDA软件中数字频率计电路搭建与仿真- 实际电路搭建与调试3. 教学大纲安排:- 第一课时:介绍频率概念、测量方法及数字频率计的原理与分类,让学生了解课程背景和目标。
- 第二课时:讲解EDA软件的基本操作与使用方法,引导学生学习并掌握软件应用。
- 第三课时:分析数字频率计电路设计原理,指导学生进行电路设计和仿真。
eda数字频率计课程设计

eda数字频率计课程设计一、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EDA工具的使用方法;2. 使学生掌握数字频率计的电路设计,包括计数器、时钟分频器等关键部分;3. 让学生掌握数字频率计的仿真与调试方法,了解其在实际应用中的限制和改进措施。
技能目标:1. 培养学生运用EDA工具进行数字电路设计和仿真的能力;2. 培养学生独立分析问题、解决问题的能力,能够根据实际需求调整和优化数字频率计的设计;3. 培养学生团队合作意识,提高沟通与协作能力。
情感态度价值观目标:1. 激发学生对电子设计的兴趣,培养创新意识和探索精神;2. 培养学生严谨的科学态度,注重实验数据的真实性,遵循实验操作规范;3. 引导学生关注我国电子产业的发展,增强民族自豪感和使命感。
课程性质:本课程为实践性较强的电子设计课程,旨在通过数字频率计的设计与实现,让学生掌握电子设计的基本方法和技能。
学生特点:学生已具备一定的电子基础知识,具有较强的学习能力和动手能力,但对EDA工具的使用和数字电路设计尚较陌生。
教学要求:教师需结合学生特点,注重理论与实践相结合,引导学生主动参与课堂讨论和实践活动,培养其独立思考和解决问题的能力。
通过课程学习,使学生能够达到预定的学习成果,为后续相关课程的学习打下坚实基础。
二、教学内容根据课程目标,本章节教学内容主要包括以下几部分:1. 数字频率计原理介绍:使学生了解数字频率计的工作原理,掌握频率测量的基本方法。
- 相关教材章节:第五章“数字频率计”- 内容列举:频率计的基本原理、计数器原理、时钟分频器原理等。
2. EDA工具使用:培养学生运用EDA工具进行电路设计与仿真的能力。
- 相关教材章节:第三章“EDA工具的使用”- 内容列举:EDA工具的基本操作、原理图绘制、电路仿真等。
3. 数字频率计电路设计:使学生掌握数字频率计的电路设计方法,包括计数器、时钟分频器等关键部分。
- 相关教材章节:第四章“数字电路设计”- 内容列举:计数器设计、时钟分频器设计、数字频率计整体电路设计等。
数字频率计课程设计

数字频率计课程设计引言数字频率计是一种用来测量波形信号频率的仪器。
在本次课程设计中,我们将设计并实现一个基于微控制器的数字频率计。
在设计过程中,我们将使用Arduino开发板以及相应的传感器和电路组件。
本文档将介绍该课程设计的目标、设计思路、实现步骤以及预期的结果。
目标本次课程设计的目标是通过设计一个数字频率计来实现以下功能: 1. 测量输入的波形信号的频率。
2. 将测量结果以数字形式在液晶显示屏上显示。
设计思路1.硬件设计:•使用Arduino开发板作为主控制器。
•使用一个脉冲传感器作为输入信号源。
•使用一个液晶显示屏来显示测量结果。
2.软件设计:•使用Arduino编程语言编写程序。
•通过读取脉冲传感器的信号来计算输入信号的频率。
•将计算得到的频率值通过串口传输给液晶显示屏。
实现步骤1.硬件连接:•将脉冲传感器的输出引脚连接到Arduino开发板的数字输入引脚。
•将液晶显示屏的控制引脚连接到Arduino开发板的对应输出引脚。
2.软件编程: ```c // 引入LiquidCrystal库 #include<LiquidCrystal.h>// 定义液晶显示屏的引脚 LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);// 定义脉冲传感器的引脚 int pulsePin = 7;// 定义变量存储频率值 float frequency = 0;void setup() { // 初始化液晶显示屏 lcd.begin(16, 2);// 设置脉冲传感器引脚为输入状态 pinMode(pulsePin, INPUT);// 设置波特率为9600 Serial.begin(9600); }void loop() { // 定义变量存储脉冲计数值 int pulseCount = 0;// 计算脉冲计数值 while (pulseCount < 1000) { if (digitalRead(pulsePin) == HIGH) { pulseCount++; delayMicroseconds(100); } }// 计算频率值 frequency = pulseCount / 1000.0;// 在串口上发送频率值 Serial.println(frequency);// 清除液晶屏内容 lcd.clear();// 在液晶屏上显示频率值 lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(。
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课程设计任务书学生姓名:覃朝光专业班级:通信1103指导教师:工作单位:信息工程学院题目: 数字频率计的设计与实现初始条件:本设计既可以使用集成脉冲发生器、计数器、译码器、单稳态触发器、锁存器、放大器、整形电路和必要的门电路等,也可以使用单片机系统构建简易频率计。
用数码管显示频率计数值。
要求完成的主要任务: (包括课程设计工作量及技术要求,以及说明书撰写等具体要求)1、课程设计工作量:1周。
2、技术要求:1)设计一个频率计。
要求用4位7段数码管显示待测频率,格式为0000Hz。
2)测量频率范围:10~9999Hz。
3)测量信号类型:正弦波、方波和三角波。
4)测量信号幅值:0.5~5V。
5)设计的脉冲信号发生器,以此产生闸门信号,闸门信号宽度为1s。
6)确定设计方案,按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路,设计分电路,画出总体电路原理图,阐述基本原理。
3、查阅至少5篇参考文献。
按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。
全文用A4纸打印,图纸应符合绘图规范。
时间安排:1、2013年5 月17日,布置课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。
2、2013 年 6 月18 日至2013 年6 月22 日,方案选择和电路设计。
3、2013 年6 月22 日至2013 年7 月1 日,电路调试和设计说明书撰写。
4、2013年7月5日,上交课程设计成果及报告,同时进行答辩。
指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日目录摘要 (3)1电路的设计思路与原理 (4)1.1电路设计方案的选择 (4)1.1.1方案一:利用单片机制作频率计 (4)1.1.2方案二:利用锁存器与计数器制作频率计 (5)1.1.3方案三:利用定时电路与计数器制作频率计 (5)1.1.4方案确定 (6)1.2 原理及技术指标 (6)1.3 单元电路设计及参数计算 (8)1.3.1时基电路 (8)1.3.2放大整形电路 (9)1.3.3逻辑控制电路 (9)1.3.4计数器 (11)1.3.5锁存器 (12)1.3.6译码电路 (13)2仿真结果及分析 (13)2.1仿真总图 (13)2.2单个元电路仿真图 (14)2.3测试结果 (17)3测试的数据和理论计算的比较分析 (17)4制作与调试中出现的故障、原因及排除方法 (17)4.1故障a (17)4.2故障b (18)4.3故障c (18)4.4故障d (18)4.5故障e (18)5 心得体会 (19)6参考文献 (20)数字频率计设计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.在普通的电子测量仪器中,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。
本课程次设计是基于TTL系列芯片的简易数字频率计,数字频率计应用所学的数字电路和模拟电路的知识进行设计。
在设计过程中,所有电路仿真均基于Mulstisim仿真软件。
关键词:周期;频率;时基电路;锁存器;计数器;数码管;1电路的设计思路与原理1.1电路设计方案的选择根据课程设计任务书中的要求,及我们对频率计数器的了解,大致可以设计出以下三种方案。
1.1.1方案一:利用单片机制作频率计如图1所示,此方案是采用单片机程序处理输入信号并且将结果直接送往LED显示,为了提高系统的稳定性,输入信号前进行放大整形,在通过A/D转换器输入单片机系统,采用这种方法可大大提高测试频率的精度和灵活性,并且能极大的减少外部干扰,采用VDHL编程设计实现的数字频率计,除被测信号的整形部分、键输入部分和数码显示部分以外,其余全部在一片FPGA芯片上实现,整个系统非常精简,而且具有灵活的现场可更改性。
但采用这种方案相对设计复杂度将会大大提高并且采用单片机系统成本也会大大提高。
图1.1-1 方案一框架图1.1.2方案二:利用锁存器与计数器制作频率计图2 是利用锁存器和计数器设计的数字频率计的组成框图,其基本原理是被测信号首先经放大电路、整形电路后,它的幅值改变了但它的频率没有改变,所以能得到计数器所要求的脉冲信号。
时钟电路产生时间基准信号,分频后控制计数与保持状态。
当其高电平时,计数器计数;低电平时,计数器处于保持状态,数据送入锁存器进行锁存显示。
然后对计数器清零,准备下一次计数。
图1.1-2 方案二框架图1.1.3方案三:利用定时电路与计数器制作频率计如图3所示为数字频率计系统原理总框图,被测量信号经过放大与整形电路传入十进制计数器,变成矩形波信号,此时数字频率计与被测信号的频率相同,时基电路提供标准时间基准信号,此时利用所获得的基准信号来触发控制电路,进而得到一定宽度的闸门信号,计数时1S内,闸门开通,被测量的脉冲信号通过闸门,其计数器开始计数,当1s至1.25S闸门关闭,停止计数,所得的数字N就是其频率.图1.1-3 方案三 框架图1.1.4方案确定方案一整个系统非常精简,而且具有灵活的现场可更改性。
但采用这种方案相对设计复杂度将会大大提高,并且采用单片机系统成本也会大大提高。
有了单片机,虽然可以通过编写一段适当的程序就可以得到结果,但到目前为止我们还没有正式地接触单片机的知识。
此方案不能起到巩固所学知识的作用。
方案二所用的原理虽说都是我们在模电和数电中学到,但它的设计原理很复杂。
用protues 软件虽然可以仿真出正确的结果,但到现实中进行购买元器件、电路的调试时就会很复杂,并且所需精力和财力也比较多,所以不宜采用。
方案三所选的单元电路都是我们在模电和数电课上学到的知识,并且这些单元电路很常用,也很便宜,所以易于购买。
它的整体结构也简单,便于组装和调试,也容易出结果,并且能巩固我们所学的知识。
综合以上的三种频率计的设计方案,通过考虑设计方案设计复杂程度、调试难易程度及所用的元器件的价格等几个方面,得出:应选用方案三。
1.2 原理及技术指标交流电信号或脉冲信号的频率是指单位时间内产生的电振动的次数或脉冲个数。
用数学模型可表示为:f=tN ,式中f 为频率。
N 为电振动次数或脉冲数。
T 为产生N 次电振动或脉冲所需要的时间。
第一步把各种被测信号通过放大整形电路,使其成为规矩的数字信号实现频率测量的另一必备环节是时基电路。
时基电路就是产生时间标准信号的电路装置。
通常要求精确稳定,所以采用1MHz 或5MHz 石英晶体振荡器做成标准时间信号发生器。
一般计数器则采用十位计数器,N 进制的计数器也就是N 分频器,其N 进位信号也可作为N 分频信号。
图1.2-1数字频率计系统原理方框图逻辑控制电路的一个重要的作用是在每次采样后还要封锁主控门和时基信号输入,使图1.2-2 逻辑控制电路计数器显示的数字停留一段时间,以便观测和读取数据。
简而言之,控制电路就是通过循逻辑控制电路 数码显示器译码器锁存器 计数器闸门电路放大与整形电路 时基电路 V环打开主控门计数,关上主控门显示,然后清零,这个过程来完成频率的计数。
控制电路如图2.1.b 所示.1.3 单元电路设计及参数计算1.3.1时基电路用于获得稳定的时间基准信号,以此来控制主控门的开启时间,电路见图3.1.图1.3-1 时基电路时基电路的作用是产生一个标准时间信号(高电平持续时间是1s ),由定时器555构成的多谐震荡器产生(当标准时间的精度要求较高时,应通过晶体震荡器分频获得)。
若震荡器的频率Hz t t f 8.0)/(1210=+=,其中。
s t s t 25.0,121==。
由公式C R R t )(7.0211+=和,C R t 227.0=,可计算出电阻R1、R2及电容C 的值。
若取电容C=10uF ,则7.357.0/22==C t R k Ω 取标称值36 k Ω107)7.0/(211=-=R C t R k Ω 取1R =47 k Ω,RP =100 k Ω1.3.2放大整形电路由于输入的信号可以是正弦波,方波,三角波。
而后面的闸门或计数电路要求被测信号为方波,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方波。
对信号的放大功能由集成放大器来实现,对信号整形的功能由555构成的施密特触发器来实现。
施密特触发器电路是一种特殊的数字器件,一般的数字电路器件当输入起过一定的阈值,其输出一种状态,当输入小于这个阈值时,转变为另一个状态,而施密特触发器不是单一的阈值,而是两个阈值,一个是高电平的阈值,输入从低电平向高电平变化时,仅当大于这个阈值时才为高电平,而从高电平向低电平变化时即使小于这个阈值,其仍看成为高电平,输出状态不这;低电平阈值具有相同的特点。
为保证测量精度,在整形电路的输入端加一前置放大器。
对幅值较低的被测信号经放大后再送入整形器整形。
如图3.2.2为放大整形电路原理图。
此电路采用集成运算放大器LM258为放大器,可对周期信号进行放大再传入整形器中对信号进行整形。
1.3-2放大整形电路1.3.3逻辑控制电路控制电路需要控制几个模块。
包括计数电路,锁存电路,和译码显示电路。
通过产生控制信号控制所要控制的模块,同时会产生清零信号和锁存信号,使显示器显示的测量结果稳定.辑控制电路的作用主要是控制主控门的开启和关闭,同时也控制整机逻辑关系。
本次设计采用74LS123N组成逻辑控制电路,先启动脉冲置成1,其余触发器置成0,此时时基电路传入脉冲,控制电路开始工作。
被测信号通过闸门进入计数电路,于是计数器译码器开始计数,记下所测信号频率值。
当控制电路转为其他状态时,闸门关闭,计数器停止工作,数码管继续显示所测频率值。
直到有一次循环,计数器清零,数码管显示消失,到此为止,频率计完成一次测量。
脉冲信号可由两个单稳态触发器74LS123N产生,它们的脉冲宽度由电路的时间常数、触发脉冲从1A端输入时,在触发脉冲决定。