频率计的设计与制作

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1、武汉理工大学华夏学院《电子线路设计与制作》实验报告题目：数字频率计的设计与制作摘要数字频率计是用数字显示被测信号的仪器，被测信号可以是正选波、方波或其他周期性变化的信号。如配以适当的传感器，可以对多种物理量进行测试，比如机械振动的频率、转速、声音的频率以及产品的计件等等。因此，数字频率计是一种应用很广泛的仪器。本设计主要利用所学的数字电子技术基础相关知识和模拟电子即使做成。所用器件主要包括：多谐振荡器，施密特触发器，D触发器74LS273，双单稳态触发器74LS123，十进制计数器74LS90，数码管等元器件。本次设计是利用Proteus软件完成的，通过该软件进行仿真和设计出数字频率计的原理

2、图，最后根据该原理图进行实物的连接。关键词：数字频率计；Proteus；数字电子技术1绪论数字频率计是一种用十进制数字显示频率的数字测量仪器，它的基本功能是测量正弦波信号，方波信号和尖脉冲信号以及其他各种单位时间内变化的物理量，它的用途十分广泛。本设计主要由多谐振荡器、整形电路、闸门电路、计数器和数字显示几个模块组成，利用Proteus软件完成设计与仿真之后在实验室进行调试，验收。2设计指标要求设计并制作一个简易的数字频率计电路。技术指标要求是：1．测量信号:正弦波、方波、三角波信号；2．测量频率范围:1Hz~999Hz;3．频率准确度：±2Hz；4．显示方式:3位十进制数显示;5．时基电路

3、由555振荡器产生。3数字频率计的设计数字频率计的主要功能是测量周期信号的频率。频率是单位时间（1S）内信号发生周期变化的次数。如果我们能在给定的1S时间内对信号波形计数，并将计数结果显示出来，就能读取被测信号的频率。数字频率计首先必须获得相对稳定与准确的时间，同时将被测信号转换成幅度与波形均能被数字电路识别的脉冲信号，然后通过计数器计算这一段时间间隔内的脉冲个数，将其换算后显示出来。这就是数字频率计的基本原理。7武汉理工大学华夏学院《电子线路设计与制作》实验报告3.1数字频率计组成框图3.1.1数字频率计的组成框图如图3-1所示：图3-1数字频率计的组成框图3.1.2数字频率计的基本原理频

4、率计是直接用十进制来显示被测信号频率的一种测量装置。它可以测量正弦波、方波、三角波的频率。利用施密特触发器将输入信号整形为方波，并利用计数器测量1s内脉冲的个数，利用锁存器锁存，稳定显示在数码管上。频率是指单位时间(1s)内信号振动的次数。从测量的角度看，即单位时间测得的被测信号的脉冲数。被测信号送入通道，经放大整形后，使每个周期形成一个脉冲，这些脉冲加到主门的A输入端，门控双稳输出的门控信号加到主门的B输入端。在主门开启时间内，脉冲信号通过主门，进入计数器，则计数器记得的数，就是要测的频率值。3.2秒脉冲的设计利用一片555芯片可以通过多谐振荡器电路产生高电平为1S的脉冲，其电路图如图3-

5、2所示：7武汉理工大学华夏学院《电子线路设计与制作》实验报告图3-2多谐振荡器3.3控制门的设计本部分电路由与门组成，该电路有两个输入端和一个输出端，输入端的一端，接门控信号，另一端接整形后的被测方波信号。闸门是否开通，受门控信号的控制，当门控信号为高电平“1”时，闸门开启；而门控信号为低电平“0”时，闸门关闭。显然，只有在闸门开启的时间内，被测信号才能通过闸门进入计数器，计数器计数时间就是闸门开启时间。可见，门控信号的宽度一定时，闸门的输出值正比于被测信号的频率，通过计数显示系统把闸门的输出结果显示出来，就可以得到被测信号的频率。其原理图如图3-3所示：图3-3控制门的设计3.4计数器的设

6、计7武汉理工大学华夏学院《电子线路设计与制作》实验报告采用2/5分频十进制加法计数器74LS192，三片级联可扩展测量范围到1——999Hz，R91、R92端置零，R01、R02单稳态触发器输出的控制段相接，起到给计数器清零、为下一周期的计数做准备的作用。其原理图如图3-4所示：图3-4计数器的设计3.5锁存器的设计在确定的时间（1S）内计数器的计数结果（被测信号频率）必须经锁定后才能获得稳定的显示值。锁存器的作用是通过触发脉冲控制，将测得的数据寄存起来，送显示译码器。锁存器可以采用一般的8位并行输入寄存器，为使数据稳定，最好采用边沿触发方式的器件。3.6显示译码及数码管的设计显示译码器的作

7、用是把用BCD码表示的10进制数转换成能驱动数码管正常显示的段信号，以获得数字显示。选用显示译码器时其输出方式必须与数码管匹配。其原理图如图3-5和3-6所示：图3-5显示译码的设计图3-6数码管的设计3.7数字频4组装调试与故障排除7武汉理工大学华夏学院《电子线路设计与制作》实验报告根据数字频率计的总电路原理图以及各个元件的管脚图进行实物的连接，通过实验箱上接入+5V电源，通过函数发生器计入一定频率的信号。