数字式频率基电路设计报告

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1、第18页共17页电子线路课程设计电子线路课程设计报告姓名：学号：专业：日期：第18页共17页电子线路课程设计1引言本周我们电气班的同学一起完成这个课程设计，设计并制作一个具有选频特性的简易两位数字式频率计电路。测量频率的方法有很多种，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。电子计数器测频有两种方式：一是直接测频法，即在一定闸门时间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。数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等

2、科研领域不可缺少的测量仪器。它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，精确度高，显示直观，经常要用到频率计。1．1简易数字式频率计原理1.1.1电子计数器测频原理周期性信号在单位时间内重复出现的次数，称为电流/电压的频率。频率计又称为频率计数器，是一种专门对信号频率进行测量的电子测量仪器，不论频率计技术指标如何定义，其基本工作原理都类似，频率测量原理如图3。图3频率测量基本原理图第18页共17页电子线路课程设计

3、若在一定的时间间隔T内的计得这个周期性信号的重复次数个为No时，则被测信号的频率F为：F=No/T式中：F为频率，单位为Hz。No为计数器计数值，计数器计数定时时间为T。　一般的数字式频率计主要由四个部分构成：输入电路、闸门电路，计数显示电路和控制电路，频率和周期测量原理框图如图4。图4频率和周期测量原理方框图在一个频率测量的周期过程中，被测频率信号在输入电路中经过放大、滤波和整形、形成特定的被测脉冲，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（定时计数信号）。在闸门脉冲开启主门的期间，特定的被测脉冲才能通过主门，从而进入计数器进行计数

4、，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。1.1.2周期测量原理周期测量原理框图如图4，脉冲宽度测量计算公式：T=No*To式中：T为被测脉冲宽度，单位为s，To为时标，No为计数器计数值。1.1.3简易数字式频率计方框图简易数字式频率计方框图如图5。译码显示被测信号计数器计数控制整形电路时基信号发生器清零电路计数定时电路图5简易数字式频率计方框图第18页共17页电子线路课程设计2主要技术指标和要求2.2.1主要技术指标频率计电路的输入信号为正弦信号：频率：1Hz~10KHz，幅度：峰-峰值300mV。输

5、入信号整形电路：（1）设计一个电压放大器，增益5~10倍可调。（2）设计一个电压比较器，参考端基准电压为1.0V左右。（3）设计一个中心频率为200Hz~1KHz的有源带通滤波器，使计数器能够对频率通带内的信号进行正常计数，其余则不计数。计数器电路：（1）设计一个2位的十进计数器、译码驱动和显示电路。（2）要求频率计具有自动测频、自动清零、数据显示和数据保持功能。2.2.2发挥部分（1）频率计电路要求具有较高的抗干扰性能（采用TLP521光耦隔离器）。.（2）频率计具有A、B双通道自动测频、数据显示和数据保持功能。（3）频率计实现A、B通道号的显示。2.2.3实物要求

6、根据频率计测频原理，结合模电和数电的基础理论知识，完成对简易数字式频率计方案和电路设计和仿真，并在面包板上完成连接、装配、调试和演示。2.2.4实验仪器示波器：TDO2022A功率函数信号发生器：SP1631A三路稳压电源：MPS-3003L-3万用表：UNI-T2.2.5主要器件及典型电路形式（1）本次课程设计用器件介绍：74LS00、74LS04、74LS20、74LS32、74LS160、74LS47、74LS123、74LS74、74HCT573、CD4020、LM339、TLP521、OP07、LM324、七段LED数码管、发光二极管、开关二极管、三极管等。

7、第18页共17页电子线路课程设计（2）典型数字电路形式：十进计数器、译器显示及驱动电路、逻辑控制电路、比较器、分频器、光电隔离器、时基信号发生器、单稳态信号发生器。（3）典型模拟电路形式：放大器、跟随器、二阶有源带通滤波器。集成运放电路均采用±5V供电。2电子线路课程设计内容2.1简易数字式频率计电路设计简易数字式频率计电原理图如图6。图6简易频率计电原理图2.1.2电路工作原理如图6，本设计主要包括电压放大电路、有源带通滤波电路、整形电路、计数、译码驱动电路和逻辑控制电路等。（1）被测正弦波信号通过放大器放大，有源带通滤波器滤波，电压比较器整形后，