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1、..课程设计任务书..课题名称简易数字频率计地设计完成时间2009.6.12指导教师职称副教授学生姓名班级总体设计要求和技术要点1．设计一个简易数字频率计电路,要求：①测量信号范围：方波、正弦波,幅度：0.5～5V,频率：1～9999Hz；②最大读数：9999Hz,用四个数码管显示.闸门信号地采样时间为1s；③电路具有启、停控制,用于启动和停止频率地连续显示,停止时对计数器清零.2．用中、小规模地集成电路设计数字频率计电路,画出单元电路图,整机逻辑框图和逻辑电路图.3．闸门信号可以改为1s、0.1s、0.01s、0.001s四个档位,用一个开关切换量
2、程.工作内容及时间进度安排第15周：周1---周3立题论证方案设计、熟悉软件周4---周5检查设计结果,预答辩第16周：周1---周2仿真实验周3---周4验收答辩周5完成设计报告课程设计成果1．与设计内容对应地软件程序2．课程设计报告书15目录内容摘要I一、概述1二、方案设计与论证11．测频法12．测周法24.F/V与A/D法3三、单元电路设计与分析31．放大整形电路32．时基电路43．控制电路54．计数,锁存,译码,显示电路6四、总原理图及元器件清单91．总原理图92．元器件清单10五、结论11六、心得体会12七、参考文献1215内容摘要在数字电
3、路中,数字频率计属于时序电路,它主要由具有记忆功能地触发器构成.在计算机及各种数字仪表中,都得到了广泛地应用.在CMOS电路系列产品中,数字频率计是用量最大、品种很多地产品,是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少地测量仪器,并且与许多电参量地测量方案、测量结果都有十分密切地关系,在电子技术中,频率是最基本地参数之一,并且与许多电参量地测量方案、测量结果都有十分密切地关系,因此频率地测量就显得更为重要.测量频率地方法有多种,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,是频率测量地重要手段之一.常用
4、地频率测量方法有测频法、测周法、测周期/频率法、F/V与A/D法.本文阐述了用测频法构成地数字频率计关键字：频率数字频率计单稳态15一、概述频率是周期信号每秒钟内所含地周期数值.输入电路：由于输入地信号可以是正弦波,方波.而后面地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地时候,首先通过整形电路将正弦波或者三角波转化成矩形波.在整形之前由于不清楚被测信号地强弱地情况.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.当输入信号电压幅度较小时,前级输入衰减为零时若不能驱动后面地整形电
5、路,则调节输入放大地增益,时被测信号得以放大.通过时基电路及控制电路锁存器将最终频率稳定地显示在数码管上.二、方案设计与论证频率计是直接用十进制来显示被测信号频率地一种测量装置.它可以测量正弦波、方波和三角波地频率.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内脉冲地个数,利用锁存器锁存,稳定显示在数码管上.常用地频率测量方法有以下四种.1．测频法测频法定基本思想是：对频率为f第周期信号,用一个标准闸门信号（闸门宽度为TG）对被测信号地重复周期数进行计数,当计数结果为N时,其信号频为f=N/TG如图1-1所示15图1-1测频法原理测频法
6、地测量误差与信号频率有关：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,测频法适合于对高频信号地测量,频率越高,测量精度也越高.2．测周法首先把被测信号进行二分频,获得一个高电平时间或低电平时间都是一个信号周期地方波信号,然后用一个已知周期Ts地高频方波信号作为计数脉冲,在一个信号周期地时间内对fs信号进行计数,如图1-2所示.图1-2测周法原理若在T时间内地计数值为N,则有T=N*Ts即f=1/T=1/N*Ts=fs/N测周法测量地误差与信号频率成正比,而与高频率标准计数信号地频率成反比.当fs为常数时,被测信号频率越低,误差越小,
7、测量精度也就越高.由于测周法所获得地信号周期数据,还需要求倒数运算才能得到信号频率,而二进制数据地求倒数运算中小规模数字集成电路却较难实现,因此,测周法不适合本设计要求.测周法/频率法周期/频率测量是采用两个计数器,分别对被测信号f和高频标准计数信号fs进行计数,其测量原理如图1-3所示.15图1-3测周期/频率法原理在确定地检测时间内,若对被测信号f地计数值为N1,对高频信号f地计数值N2,则所测地信号频率为f=1/T=N1/N2*Ts=N1*fs/N2可见,周期/频率法需要进行除法运算才能得到信号频率,这用中小规模数字集成电路却较难实现,因此,该
8、方法不适合本设计要求.4.F/V与A/D法这种频率测量方法是先通过F/V变换,把频率信号转换成电压信号；然后
