简易数字频率计的设计与制作
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。
简易频率计设计(数电课设)
简易频率计设计1、设计目的综合运用数字电子技术相关知识设计具有指定用途的数字电路，学会由分立器件与集成电路组成电子电路的方法。
2、设计任务设计一简易频率计，要求如下：（1）频率测量范围：0—99Hz（2）输入电压幅度：300mv～5v（3）输入信号波形：方波、正弦波、三角波等周期信号（4）显示位数：2位3、设计要求（1）合理的设计硬件电路，说明工作原理及设计过程，画出相关的电路原理图；（2）选择常用的电器元件（说明电器元件选择的过程和依据）；（3）对设计的电路进行仿真，验证各性能指标；（4）按照规范要求，按时提交课程设计报告，并完成答辩。
4、参考资料（l）李立主编. 电工学实验指导. 北京：高等教育出版社，2005（2）高吉祥主编. 电子技术基础实验与课程设计. 北京：电子工业出版社，2004（3）谢云等编著. 现代电子技术实践课程指导. 北京：机械工业出版社，2003目录一、设计方案的选择（原理） (3)二、电路设计计算与分析 (4)1.单元模块的设计 (4)（1）整形电路 (4)（2）时基电路 (6)（3）计数电路 (8)（4）锁存电路 (9)（5）译码显示电路 (9)2.电路中集成器件 (10)（1）555定时器 (11)（2）74HC160 (12)（3）74HC373 (13)（4）74LS48 (13)3.电路参数分析 (15)三、总结及心得 (16)四、附录： (17)五、参考文献 (19)一、设计方案的选择（原理）运用555定时器构成的多谐振荡器电路，使其产生时钟脉冲，即为有一定频率或周期的方波信号，再使用一个555定时器构成的施密特电路对待测波形进行调整，无论待测信号为方波、三角波还是正弦波都可以调成同一周期的方波信号，然后用一个与门将两个555产生的不同方波连接起来再与两个计数器连接，目的是为了当计数器在多谐震荡器输出一秒的高电平的情况下使计数器正确计数一秒内待测信号的高电平出现数目。
简易数字频率计设计 完整版
河南科技大学课程设计说明书课程名称现代电子系统设计题目简易数字频率计设计学院＿＿电信学院＿＿＿＿＿班级＿＿＿＿＿＿＿学生姓名____________________指导教师＿＿＿＿＿＿＿＿＿日期＿＿2010-01-10＿＿＿＿＿＿课程设计任务书（指导教师填写）课程设计名称现代电子系统课程设计学生姓名刘轮辉专业班级电信科071 设计题目简易数字频率计设计一、课程设计目的掌握高速AD的使用方法；掌握频率计的工作原理；掌握GW48_SOPC实验箱的使用方法；了解基于FPGA的电子系统的设计方法。
二、设计内容、技术条件和要求设计一个具有如下功能的简易频率计。
（1）基本要求：a．被测信号的频率范围为1～20kHz，用4位数码管显示数据。
b．测量结果直接用十进制数值显示。
c．被测信号可以是正弦波、三角波、方波，幅值1～3V不等。
d．具有超量程警告（可以用LED灯显示，也可以用蜂鸣器报警）。
e．当测量脉冲信号时，能显示其占空比（精度误差不大于1%）。
（2）发挥部分a．修改设计，实现自动切换量程。
b．构思方案，使整形时，以实现扩宽被测信号的幅值范围。
三、时间进度安排布置课题和讲解：1天查阅资料、设计：4天实验：3天撰写报告：2天四、主要参考文献何小艇《电子系统设计》浙江大学出版社2008.1潘松黄继业《EDA技术实用教程》科学出版社2006.10指导教师签字：2009年12月14日目录一、摘要 (4)二、系统方案论证 (4)2.1频率测量方案 (5)三、数字频率频率计的基本原理 (6)四、各个模块设计 (7)4、1 A/D模数转换模块 (8)4、2 比较模块 (9)4、3 频率和占空比测量模块 (10)五、各个模块仿真波形 (12)六、心得体会 (14)七、参考文献 (15)附录一 (16)附录二 (22)一.摘要频率计是数字电路中的一个典型应用，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，频率测量在科技研究和实际应用中的作用日益重要。
(最新整理)数字频率计设计与制作
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数字频率计设计与制作王峰, 电子工程系摘要:数字频率计是一种可以用十进制数字显示被测信号频率的测量仪器。
被测信号可以是任何周期性变化的信号如正弦波、方波、三角波等等。
如果加入放大电路，通过传感器则可以对许多微弱的、规律的物理量进行测量，例如声音、机械振动、转速的频率等等。
使用频率计能让我们直观的看到信号的频率,其方便性、简单性、准确性使其具有较高的实用价值。
因此数字频率计是一种应用很广泛的仪器，在计算机、通讯设备、自动化等科研生产领域起着重要作用。
对于本次课题“数字频率计设计与制作”，我选用了555定时器产生时基信号，单稳态触发器74LS273来控制电路中的锁存，计数器74LS90来计数,74LS48进行译码并通过数码管显示。
运用数字集成芯片给设计减少了很多不必要的麻烦。
关键词:数字频率计；锁存；译码；计数Digital Frequency Meter Design and FabricationWangfeng, Electronic Information EngineeringAbstract:Digital Frequency Meter is a measuring device， it can using decimal numeral reveal the signal frequency。
The measured signal was variety seasonal signal， such as sinusoidal wave, square wave， triangle wave and so on. If we using amplify circuit， we can also use sensing element measuring so many faint and regular signals，for example voice， inflexible vibrate and rotation rate. Digital Frequency Meter can make us intuitively sight the signal frequency，it’s conveniently, simply and accuracy，so it has enormously worthy in many fields, include computer， communication apparatus， automation equipment and so on。
简易数字频率计设计方案汇总(三款简易数字频率计设计原理图详解)
简易数字频率计设计方案汇总（三款简易数字频率计
设计原理图详解）
简易数字频率计设计方案（一）
本次设计的数字频率计以AT89C52为核心，在软件编程中采用的是C51语言，测量采用了多周期同步测量法，它避免了直接测量法对精度的不足，同时消除了直接与间接相结合方法，需对被测信号的频率与中介频率的关系进行判断带来的不便，能实现较高的等精度频率和周期的测量。
硬件电路设计方案
多周期同步测量法的基本思路是使被测信号与闸门之间实现同步化，从而从根本上消除了在闸门时间内对被测信号进行计数时的±1量化误差，使测量精度大大提高。
倒数计数器就是基于该方法而设计出来的一种具有创新思想的测频、测周期的仪器。
它采用多周期同步测量法，即测量输入多个（整数个）周期值，再进行倒数运算而求得频率。
其优点是：可在整个测频范围内获得同样高的测试精度和分辨率。
1、系统级方案设计。
简易数字频率计的设计说明
《电子技术》课程设计报告题目简易数字频率计的设计学院（部）电子与控制工程学院专业电气工程及其自动化班级3204080123学生楠学号**********06月12日至06月22日共周指导教师（签字）前言在电子测量技术中，频率是一个最基本的参量，对适应晶体振荡器、各种信号发生器、倍频和分频电路的输出信号的频率测量，广播、电视、电讯、微电子技术等现代科学领域。
因此，数字频率计是一种应用很广泛的仪器。
那么频率应该如何测量呢？根据频率的的定义我们可以知道，在一个标准一秒的时间被测信号的脉冲个数就是它的频率，我们只要测出它的大小，就可以测出信号的频率了。
数字频率计是数字电路中的一个典型应用，实际的硬件设计用到的器件较多，连线比较复杂，而且会产生比较大的延时，造成测量误差、可靠性差。
而在设计中，我们常用学习软件multisim 来仿真设计，通过严格的测试后，能够较准确地测量方波、正弦波等各种常用的信号的频率。
在此次设计中我们经过网上搜索，查阅图书阅览室的有关书籍等途径，搜集了大量的资料。
经过我们对资料的分析整理，以及细心地设计，最终成功设计出了一台简易数字频率计，在我们付出了汗水之后总算是尝到了成功的甘甜。
我们的设计可能不是很完美，但是我们尽力去做了，如果有什么意见或建议，希望能多提出一些，我们会努力做到最好的。
目录摘要及设计要求 1 第一章系统概述21.1数字频率计的基本原理21.2数字频率计设计的系统框图1.3系统各部分功能论述1.3.1电源波形整形电路1.3.2分频器1.3.3待测信号放大、波形整形电路1.3.4控制门1.3.5计数器1.3.6超量程报警器1.3.7锁存器1.3.8显示译码器与数码管第二章单元电路的设计与分析第三章系统综述，总体电路图3.1 数字频率计设计原理图3.2电路的检测方法与步骤第四章总结参考文献元件明细表附图鸣收获与体会，存在的问题简易数字频率计的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。
基于multisim数字频率计设计
基于multisim数字频率计设计
在Multisim中设计数字频率计（Digital Frequency Counter），可以使用计数器和时钟信号来实现频率测量。
下面是一种基本的设计方法：
打开Multisim软件并创建一个新的电路设计。
从元件库中选择一个计数器元件（如74LS90或74HC161），将其放置在工作区中。
从元件库中选择一个时钟源元件（如信号发生器），将其放置在工作区中。
连接时钟源元件的输出端口到计数器元件的时钟输入端口。
根据计数器元件的位数，选择需要读取的输出位（如4位或8位），并连接到合适的显示元件（如7段数码管或LED灯）。
连接电源和接地。
配置时钟源元件的频率，以模拟待测信号的频率。
运行电路模拟，并观察数码管或LED灯上显示的计数值。
根据计数值和计数时间，可以通过简单的计算得到频率值。
这是一个简单的数字频率计的设计示例。
具体的设计过程和连接方式可能因使用的元件型号和Multisim版本而有所不同。
根据具体需求，您可以进行进一步的调整和改进，例如添加显示切换按钮、改
善精度和稳定性等。
请注意，这只是一个基本的设计示例，实际设计中可能需要考虑更多因素，如输入信号的幅值范围、滤波和抗干扰能力等。
根据具体需求，可能需要使用更复杂的电路和元件。
建议在设计和实施之前进行充分的研究和验证。
简易数字频率计的设计与制作
简易数字频率计的设计与制作作者:赵玉龙【摘要】:本设计是基于单片机内部的两个定时器/计数器与外围硬件相结合,并通过一定的软件控制达到测量频率的目的的简易数字频率计，可以直接精确测量1KHZ到65.535KHZ的频率范围。
本设计的优点在于直接利用单片机进行频率的测量，更加的方便，实用。
【关键词】:单片机频率测量前言单片机即单片微控制器单元,由微处理器,存储器,I/O接口,定时器/计数器等电路集成在一块芯片上构成,现在应用于工业控制,家用民用电器以及智能化仪器仪表,计算机网络,外设,通信技术中,具有体积小、重量轻、性价比高、功耗低等特点, 同时具有较高的抗干扰性与可靠性可供设计开发人员灵活的运用各种逻辑操作,实现实时控制和进行必要的运算.目前单片机更朝着大容量、高性能与小容量、低廉化、外围电路内装化以及I/O接口的增强和能耗降低等方向发展.本设计的意义在于如何利用较少的硬件达到直接测量较高精度频率的目的，更加的方便，快捷，相对于传统的数字频率计实用性更高。
第一章 系统硬件电路的设计1.1方案的选择:方案一.采用组合电路和时序电路等大量的硬件电路来构成，利用555多谐振荡产生闸门时间，两个D 触发器来进行门控信号的选择，数码管,以及其他硬件电路组成。
方案二.利用一块AT89C51单片机芯片直接来驱动数码管。
比较方案一与方案二在实现功能一样的情况下,我们可以发现纯粹利用硬件电路来实现不仅产品体积较大，运行速度慢,而且增加了许多的硬件成本,而利用单片机体积小、功能强、性能价格比较高等特点,在实际使用时节约了很多的硬件成本,符合设计的要求,故而本设计选择方案二来实现频率的测量.1.2系统功能分析本系统是基于单片机的简易数字频率计，在硬件的基础上通过软件的控制达到频率测量的目的，整个系统工作由软件程序控制运行。
整个系统主要可以分为两个部分，频率测量单元和频率显示单元。
频率测量单元主要完成对被测信号的测量，而显示单元主要完成用数码形式将测量结果显示出来。
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简易数字频率计的设计与制作 作者:赵玉龙 【摘要】:本设计是基于单片机内部的两个定时器/计数器与外围硬件相结合,并通过一定的软件控制达到测量频率的目的的简易数字频率计，可以直接精确测量1KHZ到65.535KHZ的频率范围。本设计的优点在于直接利用单片机进行频率的测量，更加的方便，实用。 【关键词】:单片机 频率 测量 前言 单片机即单片微控制器单元,由微处理器,存储器,I/O接口,定时器/计数器等电路集成在一块芯片上构成,现在应用于工业控制,家用民用电器以及智能化仪器仪表,计算机网络,外设,通信技术中,具有体积小、重量轻、性价比高、功耗低等特点, 同时具有较高的抗干扰性与可靠性可供设计开发人员灵活的运用各种逻辑操作,实现实时控制和进行必要的运算.目前单片机更朝着大容量、高性能与小容量、低廉化、外围电路内装化以及I/O接口的增强和能耗降低等方向发展.本设计的意义在于如何利用较少的硬件达到直接测量较高精度频率的目的，更加的方便，快捷，相对于传统的数字频率计实用性更高。 第一章 系统硬件电路的设计 1.1方案的选择: 方案一.采用组合电路和时序电路等大量的硬件电路来构成，利用555多谐振荡产生闸门时间，两个D触发器来进行门控信号的选择，数码管,以及其他硬件电路组成。 方案二.利用一块AT89C51单片机芯片直接来驱动数码管。 比较方案一与方案二在实现功能一样的情况下,我们可以发现纯粹利用硬件电路来实现不仅产品体积较大，运行速度慢,而且增加了许多的硬件成本,而利用单片机体积小、功能强、性能价格比较高等特点,在实际使用时节约了很多的硬件成本,符合设计的要求,故而本设计选择方案二来实现频率的测量. 1.2系统功能分析
本系统是基于单片机的简易数字频率计，在硬件的基础上通过软件的控制达到频率测量的目的，整个系统工作由软件程序控制运行。整个系统主要可以分为两个部分，频率测量单元和频率显示单元。频率测量单元主要完成对被测信号的测量，而显示单元主要完成用数码形式将测量结果显示出来。 1.3.系统的方框图:
被测信号通过单片机的内部处理，完成对被测信号的测量，经过转换以数字形式显示出来。
图一 系统方框图 具体情况如下： 将单片机定时/计数器0设置成定时器方式,由它对单片机机器周期信号计数定时,形成时间间隔T,去控制单片机定时/计数器1的启动和停止, 单片机定时计数器1设置成计数器方式,由它对被测信号计数. 这里需要说明能够的是单片机内的两个定时/计数器在同一时刻不能既作为计数器使用又作为定时器使用,如设置成定时器模式就不能作为计数器使用;如设置成计数器模式就不能作为定时器使用. 1.4.各功能部件单元电路设计
被测信号 频率测量单元 数字显示单元 1.4.1 单片机的选择 由于51系列的单片机的功能已经完全符合本设计的要求，考虑到性价比，本设计选择AT89C51作为电路的单片机，完成各项功能。
图二 AT89C51 1.4.2单片机基本外围电路设计 1.振荡电路： Mcs-51单片机的18、19脚为其内部反相放大器的两个引脚，这两个引脚外接一个石英晶振及电容构成自激振荡器，石英晶振可以在1.2-12MHZ之间选择，电容的大小通常为30pf左右，过大或过小都会影响振荡器的起振速度以及稳定性。MCS-51单片机每个机器周期包含六个状态周期,一个周期包含两个振荡周期,因此一个机器周期可以产生12个机器周期,采用12MHZ的晶体振荡器每个机器周期恰好为1us.
图三 振荡电路
2.复位电路： RST是单片机复位引脚的输入端，在振荡器运行的情况下，要实现复位操作RST脚要至少保持有两个机器周期的时间，即2us的时间，但为了保险起见一般要保持10ms以上的高电平，如果采用的C为10uf,R采用8.2K，时间常数为10×10×8.2×10=82ms，这个时间完全符合要求。
图四 复位电路 1.4.3 51系列的两个定时/计数器
1. 结构 MCS-51单片机的51系列有两个定时/计数器,分别记为Timer0和Timer1.,每个定时/计数器有两个外部输入端(T0,INTO和T1,INT1),两个八位的二进制加法计数器(TH0,TL1和TH0,TH1).由两个内部特殊功能寄存器(TMOD,TCON)控制定时/计数器的工作,其中TMOD是定时/计数器模式控制寄存器,其格式如下
表一 用于定时/计数器1 用于定时/计数器0 TMOD被分成两部分,每部分四位,分别用于定数/计数器0和定时/计数器1,其中GATE和C/用于控制信号的输入,M1,M0分别用于定义定数计数器的工作方式.
寄存器名:TMOD 位名称 地址:89H 位地址 GATE ------- C/ --- M1 ----- M0 ----- GATE C/ M1 M0
----- ----- ----- -----
寄存器名:TCON 位名称 地址:88H 位地址 TF1 8FH TR1 8EH TF0 8DH TR0
8CH 表二 用于定时/计数器 TCON也被分成两部分,高四位用于定时/计数器.其中TR1,TR0用于控制计数信号的输入,TF1,TF0为计数器的溢出位. 2. 原理 计数信号的选择和控制通过TMOD中的GATE,C/和TCON中的TR0这三个控制位来实现. TMOD中的C/用于选择技术信号的来源:C/=0时,计数信号取自于内部,其计数频率为晶振的1/12,此时工作于定时器模式;C/=1是,计数信号来自于外部T0(P3.4),此时工作于计数器模式. TMOD中的GATE和TCON中的TR0用于控制计数脉冲的接通,通常有两种使用方法: *GATE=0时,仅仅由程序设置TR0=1来接通计数脉冲,由程序设置TR0=0来停止计数.此时与外部INTO无关. *GATE=1时,先由程序设置TR0=1,然后由外部INT0=1来控制接通计数脉冲,INT0=0时则停止计数.如TR0=0,则禁止INT0来控制接通计数脉冲. 所以,GATE是专门用来选择计数器启动方式的控制位,GATE=0时可由程序来启动计数器,GATE=1时可有外部硬件通过INTO端来启动计数. 定时/计数器的工作方式(M0,M1可设置四种内部计数的工作方式):
表三 计数器的工作方式 工作方式0主要为兼容早期的MCS-48单片机所保留,一般可用工作方式1来替代. 工作方式1的特点是:计数范围宽,但每次的初值都要由程序来设置. 工作方式2的特点是:初值只需设置一次,每次溢出后,初值自动会从TH0加
工作方式 M1 M0 功能 0 1 2 3 0 1 1 1 0 1 0 1 13位二进制加法计数器 16位二进制加法计数器 可重置初值的8位二进制加法计数器 2个独立的8位二进制加法计数器(T0) 计数范围 －初值=8192-初值 －初值=65536-初－初值=256-初值 －初值=256-初值 载到TL0或从TH1加载到TL1,但计数范围较工作方式1小. 工作方式3的特点是:增加了一个独立的计数器,但只能适用于定时/计数器0,而且占用了定时/计数器1的TR1和TF1,所以此时的定时/计数器1只能用于不需要中断的应用. 四种工作方式对溢出的处理方式均相同,加法计数器超出范围后,溢出信号将使TCON中的TF0或TF1置位,计数器回到0或初值,重新开始计数. TF0或TF1置位后,可向CPU提出中断请求,TF0和TF1在CPU响应中断后会自动复位,而在禁止中断响应时,也可由软件来复位.本设计的工作方式将在软件设计中体现. 3. 定时和计数范围的计算 由于本设计定时器到工作方式2所以我们只详细介绍工作方式2的定时和计 数范围的计算方法. 工作方式2的计数范围为 计数范围为－初值=100－初值=256－初值,初值的取值范围为00H-0FFH,即0-255,当初值为0时,可得最大计数值N=255;而初值为0FFH=255时,可的最小计数值N=1. 定时时间T为计数范围乘上计数周期,即 T=（－初值）×计数周期=(－初值) ×1/fosc×12=12(256-初值)/ fosc 根据定时时间T可计算出应设置的初值为: 初值=256-T/计数周期=256-T× fosc/12 当晶振频率fosc=12MHZ时,计数周期为1us,当初值为0时,可得最大定时 时间为T为256us,即0.256ms.如果设定时间为T=0.1ms=100us 初值=256- 100us× 1/fosc*12=256-100us*12MHZ/12=9CH,即TH0,TL0或TH1,TL1的初值可设为9CH.本设计的具体参数值在后文的软件设计中具体介绍. 4. 定时/计数器中断 定时/计数器的中断源是由其溢出位引入的.当定时/计数器到达设定的时间 或检测到设定的计数脉冲后,其溢出位置位. TF0和TF1分别为定时/计数器0和定时/计数器1的溢出位,当定时/计数器溢出时,相应的TF1和TM0就会置”1”,由此向CPU提出中断请求.CPU响应中断后,会自动清除这些中断请求标志位, 定时/计数器的计数脉冲由外部引脚T0和T1引入时,定时/计数器就变为计数器.当计数脉冲使得定时器计数溢出时,相应的TF0和或TF1就会置”1”,由此向CPU提出计数器的中断请求.当发生中断请求后,CPU会通过各中断源的屏蔽情况来决定是否响应中断请求,ET1和ET0分别为定时/计数器0,1的中断允许位,当允许为”0”,表示屏蔽相应的中断,即禁止CPU响应来自来自相应中断源提出的中断请求.允许位为”1”,表示允许CPU响应来自相应中断源提出的中断请求. 1.4.4 显示单元
图五 显示单元 数码管 1．工作原理 数码管使用时通过解码电路得到的数码接通相应的发光二极而形成相应的字。 2. 分类 数码管按各发光二极管电极的连接方式分为共阳数码管和共阴数码管两种. 共阳数码管是指将所有发光二极管的阳接到一起形成公共阳极(COM)的数码管.共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V,当某一字段发光二极管的阴极为低电平时,相应字段就点亮.当某一字段的阴极为高电平时,相应字段就不亮.共阳数码管内部连接如下图所示.