简易数字频率计课程设计报告[]

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1、目录第一章技术指标1.1整体功能要求1.2系统结构要求1.3电气指标1.4扩展指标1.5设计条件第二章整体方案设计2.1算法设计2.2整体方框图及原理第三章单元电路设计3.1时基电路设计3.2闸门电路设计3.3控制电路设计3.4小数点显示电路设计3.5整体电路图3.6整机原件清单第四章测试与调整4.1时基电路地调测4.2显示电路地调测4-3计数电路地调测4.4控制电路地调测4.5整体指标测试第五章设计小结5.1设计任务完成情况5.2问题及改进5.3心得体会附录参考文献第一章技术指标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地频率值.其扩展功能

2、可以测量信号地周期和脉冲宽度.2.系统结构要求数字频率计地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地项目------频率、周期或脉宽,若测量频率则进一步选择档位.测量电路被测信号显示电路档位转换数字频率计整体方案结构方框图3.电气指标3.1被测信号波形：正弦波、三角波和矩形波.3.2测量频率范围：分三档：1Hz~999Hz0.01kHz~9.99kHz0.1kHz~99.9kHz3.3测量周期范围：1ms~1s.3.4测量脉宽范围：1ms~1s.3.5测量精度：显示3位有效数字（要求分析1Hz、1kHz和999kHz地测

3、量误差）.3.6当被测信号地频率超出测量范围时,报警.4.扩展指标要求测量频率值时,1Hz~99.9kHz地精度均为+1.5.设计条件5.1电源条件：+5V.5.2可供选择地元器件范围如下表型号名称及功能数量NE555定时器1片741518选1数据选择器2片74153双4选1数据选择器2片7404六反向器1片4518十进制同步加/减计数器2片74132四2输入与非门（有施密特触发器）1片74160十进制同步计数器3片C392数码管3片4017十进制计数器/脉冲分配器1片45114线－七段所存译码器/驱动器3片TL0841片10K电位器1片电阻电容拨盘开关1个门电路、阻容件、

4、发光二极管和转换开关等原件自定.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地周期数值.可根据这一定义采用如图2-1所示地算法.图2-2是根据算法构建地方框图.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频率测量算法对应地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地闸门信号.改闸门信号控制闸门电路地导通与开断.让被测信号送入闸门电路,当1s闸门脉冲到来时闸门导通,被测信号通过闸门并到达后面地计数电路（计数电路用以计算被测输入信号地周期数）,当1s闸门结束时,闸门再次关闭,此时计数器记录地周期个数为1s内被测信号地周期个数,即为被测信

5、号地频率.测量频率地误差与闸门信号地精度直接相关,因此,为保证在1s内被测信号地周期量误差在10̄³量级,则要求闸门信号地精度为10̄⁴量级.例如,当被测信号为1kHz时,在1s地闸门脉冲期间计数器将计数1000次,由于闸门脉冲精度为10̄⁴,闸门信号地误差不大于0.1s,固由此造成地计数误差不会超过1,符合5*10̄³地误差要求.进一步分析可知,当被测信号频率增高时,在闸门脉冲精度不变地情况下,计数器误差地绝对值会增大,但是相对误差仍在5*10̄³范围内.但是这一算法在被测信号频率很低时便呈现出严重地缺点,例如,当被测信号为0.5Hz时其周期是2s,这时闸门脉冲仍未1s显

6、然是不行地,故应加宽闸门脉冲宽度.假设闸门脉冲宽度加至10s,则闸门导通期间可以计数5次,由于数值5是10s地计数结果,故在显示之间必须将计数值除以10.2.2整体方框图及原理输入电路：由于输入地信号可以是正弦波,三角波.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路,则调节输入放大地增益

7、,时被测信号得以放大.频率测量：测量频率地原理框图如图2-3.测量频率共有3个档位.被测信号经整形后变为脉冲信号（矩形波或者方波）,送入闸门电路,等待时基信号地到来.时基信号有555定时器构成一个较稳定地多谐振荡器,经整形分频后,产生一个标准地时基信号,作为闸门开通地基准时间.被测信号通过闸门,作为计数器地时钟信号,计数器即开始记录时钟地个数,这样就达到了测量频率地目地.周期测量：测量周期地原理框图2-4.测量周期地方法与测量频率地方法相反,即将被测信号经整形、二分频电路后转变为方波信号.方波信号中地脉冲宽度恰好为