简易数字频率计设计

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1、长安大学电工学课程设计报告书简易数字频率计设计2014年6月27日《电工与电子技术基础》课程设计报告题目简易数字频率计学院（部）汽车学院专业车辆工程班级学生姓名学号6月23日至6月28日共1周20长安大学电工学课程设计报告书简易数字频率计设计2014年6月27日目录前言2第一章技术指标31.1、主要技术指标和要求：31.2、系统结构要求31.3、所用元件4第二章整体方案设计思路52.1、设计思路52.2、方案讨论5第三章各部分电路的设计73.1、放大整形电路73.2、闸门电路93.3、计数电路103.4、时基电路与分频电路103.5、

2、控制电路113.6、显示电路133.7报警电路14第四章电路汇总154.1、整体电路图15第五章课程设计总结与体会16【附录】1720长安大学电工学课程设计报告书简易数字频率计设计2014年6月27日前言【摘要】本学期我们学习了《电工学电子技术》这本书的内容，经过课堂和实验两部分的学习，对基本的模电和数电电路知识有了基本的了解掌握。正是运用所学知识加上小组合作研究，我们在基于课本内容、考虑实际能力水平、查找资料借鉴其他设计者的成功之处，设计了“简易数字频率计”。本设计主要综合运用运用了信号的放大整形、门电路和时序逻辑电路等多方面的知识

3、，是对所学知识的一种实践也是一种考验。【关键字】数字频率计计数器信号处理与控制20长安大学电工学课程设计报告书简易数字频率计设计2014年6月27日第一章技术指标1.1、主要技术指标和要求：（1）被测信号的频率范围100Hz～10kHz；（2）输入信号为正弦信号或方波信号；（3）用四位数码管显示所测频率值，并用红、绿色发光二极管表示单位；（4）具有超量程报警功能。1.2、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

4、位。被测信号测量电路显示电路单位转换图1-1数字频率计整体方案结构方框图20长安大学电工学课程设计报告书简易数字频率计设计2014年6月27日1.3、所用元件序号元器件名称型号参数数量74L系列译码器74LS247N4锁存器74LS175N4十进制计数器74LS160N4或非门74LS02N1与非门74LS03N1非门1与门74LS08N2二极管LED（红色）LED3LED（绿色）LED1共阳七段数码显示管4电阻510Ω210KΩ14.3KΩ14.7KΩ23.3KΩ2470Ω1100Ω1电容10μF310nF6470μF11mF15K

5、Ω22KΩ1定时器5554开关双刀四掷开关120长安大学电工学课程设计报告书简易数字频率计设计2014年6月27日第二章整体方案设计思路2.1、设计思路利用《电工学电子技术》所学模电和数电两部分所学知识设计思路如图放大电路整形电路计数电路被测信号闸门时基电路控制电路译码显示图2-1设计思路图报警超量程2.2、方案讨论（1）测频法（M法）对频率为f的周期信号，测频法的实现方法，是用以标准闸门信号对被测信号的重复周期进行计数，当计数结果为N时，起频率为：f1=N1/TG，TG为标准闸门宽度，N1是计数器计出的脉冲个数。设在TG期间，计数器

6、的精准计数值为N，根据计数器的技术特性可知，N1的绝对误差是△N1=N±1，N1的相对误差为&N1=（N1-N）/N=±1-N/N＝±１/N，由N1的相对误差可知，N（或N1）的数值越大，相对误差越小，成反比例关系。因此在f已知的条件下，为减少N1的相对误差可通过增大TG的方法来降低测量误差。但是，增大TG会使频率测量的响应时间长，当TG为确定值时（通常取TG=120长安大学电工学课程设计报告书简易数字频率计设计2014年6月27日），则有f=N，固有f1的相对误差：&f1=（f1-f）/f=（f±1-f）/f=±1/f由上式可知，f

7、1的相对误差与f成反比关系，即信号频率越高，误差越小；而信号频率越低，则测量误差越大。因此，M法适用于高频信号的测量，频率越高的，测量精度也越高。（2）侧周法（T法）首先把被测信号通过二分频，获得一个高电频时间和低电频时间都是一个信号周期T的方波信号；然后用一个已知的高频方波信号作为计数脉冲，在一个信号周期T的时间内对此高频信号进行计数，若在T时间内的计数值为N2，则T2=N2*Toscf2=1/T2=fosc/N2.　N2的绝对误差为△N=±1，N2的相对误差为&N2=（N2-N）/N=（N±1-N）/±1/N。从T2的相对误差可以

8、看出，周期测量的误差与信号频率成正比，而与高频的标准计数信号的频率成反比，当fosc为常数时，被测信号频率越低，误差越小，测量精度越高。由于所学知识的限制，考虑到课程设计的目的，我们利用第一种测频法，利用计数器的知识对频