简易数字频率计的设计

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1、存档资料成绩：　华东交通大学理工学院课程设计报告书所属课程名称电子系统设计题目简易数字频率计的设计　　分院　电信分院　　专业班级学　　号　　　学生姓名　　　　指导教师2013年12月03日第14页共14页目录目录2第一章课程设计内容要求及目的31.1设计要求：31.2设计目的：3第二章整体方案设计52.1算法设计52.2整体方框图及原理6第三章单元电路设计83.1时基电路设计83.2闸门电路设计93.3小数点显示电路设计10第四章测试与调整114.1时基电路的调测114.2显示电路的调测114-3计数电路的调测124.

2、4整体指标测试12第五章设计小结13参考文献14第14页共14页第一章课程设计内容要求及目的1.1设计要求：频率计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。其扩展功能可以测量信号的周期和脉冲宽度。指标如下：1.整体功能要求频率计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.系统结构要求数字频率计的整体结构要求如图所示。图中被测信号为外部信号，送入测量电路进行处理、测量，档位转换用于选择测试的项目------频率、周期或脉宽，若测量频率则进一步选择档位。3被测信号波形：正弦波、三角

3、波和矩形波。4测量频率范围：分三档1Hz~999Hz0.01kHz~9.99kHz0.1kHz~99.9kHz。5测量周期范围：1ms~1s。被测信号测量电路显示电路档位转换。6测量脉宽范围：1ms~1s。7测量精度：显示3位有效数字（要求分析1Hz、1kHz和999kHz的测量误差）。1.2设计目的：第14页共14页为了测量频率，就要用到频率计。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

4、。本设计与制作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、制作与调试的方法和步骤。第14页共14页第二章整体方案设计2.1算法设计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。计数电路闸门输入电路闸门产生显示电路被测信号图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

5、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第14页共14页期个数为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10³量级，则要求闸门信号的精度为10量级。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

6、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。第14页共14页周期测量：测量周期的原理框图2-4.测量周期的方法与测量频率的方法相反，即将被测信号经整形、二分频电路后转变为方波信号。脉冲宽度的闸门信号，若被测信号为较高频率，计数电路的位数要很多，而且测量时间过长会给用户带来不便，所以可将频率范围设为几档：1Hz~999Hz档采用1s闸门脉宽；0.01kHz~9.99kHz档采用0.1s闸门脉宽；0.1kHz~99.9kHz档采用0.01s

7、闸门脉宽。多谐振荡器经二级10分频电路后，可提取因档位变化所需的闸门时间1ms、0.1ms、0.01ms。计控制电路：控制电路里面要产生计数清零信号和锁存控制信号。控制电路工作波形的示意图如图2-5.第14页共14页第三章单元电路设计3.1时基电路设计图3-1时基电路与分频电路它由两部分组成:如图3-1所示，第一部分为555定时器组成的振荡器(即脉冲产生电路),要求其产生1000Hz的脉冲.振荡器的频率计算公式为:f=1.43/((R1+2*R2)*C),因此,我们可以计算出各个参数通过计算确定了R1取430欧姆,R3

8、取500欧姆,电容取1uF.这样我们得到了比较稳定的脉冲。如图3-2所示，555产生的1kHz的信号经过三次分频后得到3个频率分别为100Hz、10Hz和1Hz的方波。第14页共14页图3-21kHz的方波分频后波形图3.2闸门电路设计如图3-3所示，通过74151数据选择器来选择所要的10分频、100分频和1000分频。7415