eda技术课程设计报告-数字频率计

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1、课程设计课程EDA技术课程设计题目数字频率计院系专业班级学生姓名学生学号指导教师大学课程设计任务书课程EDA技术课程设计题目数字频率计主要内容、基本要求、主要参考资料等主要内容：数字频率计是直接用十进制数字来显示被测信号频率的一种测量装置。它在测量其他物理量如转速、振动频率等方面获得广泛应用。本课程设计主要是完成一个频率范围是0~999999Hz的能测量方波信号的频率的频率计的设计。基本要求：1、设计一个能测量方波信号的频率的频率计。2、测量的频率范围是0~999999Hz。3、结果用十进制数显示。主要参考资料：[1]潘松著.EDA技术实用教程(第二版).北京：科学出版社,2005.[2]康

2、华光主编.电子技术基础模拟部分.北京：高教出版社,2006.[3]阎石主编.数字电子技术基础.北京：高教出版社,2003.完成期限指导教师专业负责人17一、整体功能要求1.基本原理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的频率值，其扩展功能可以测量信号的周期和脉冲宽度。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为频率、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所用电气指标：被测信号波形：正弦波、三角波和矩形波。测量频率范围：分三档。

3、1Hz~999Hz，0.01kHz~9.99kHz，0.1kHz~99.9kHz。测量周期范围：1ms~1s。测量脉宽范围：1ms~1s。测量精度：显示3位有效数字（要求分析1Hz、1kHz和999kHz的测量误差）。当被测信号的频率超出测量范围时,报警.所用扩展指标有：要求测量频率值时，1Hz~99.9kHz的精度均为+1。设计条件：电源+5V。门电路、阻容件、发光二极管和转换开关等原件自定。17可供选择的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

4、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个一、整体设计步骤和调试过程1、总体设计电路频率是周期信号每秒钟内所含的周期数值。可根据这一定义采用如图所示的算法。框架图是根据算法构建的方框图。计数电路闸门输入电路闸门产生显示电路被测信号频率测量算法对应的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的闸门信号。改闸门信号控制闸门电路的导通与开断。让被测信号送入闸门电路，当1s17闸门脉冲到来时闸门导通，被测信号通过闸门并到

5、达后面的计数电路（计数电路用以计算被测输入信号的周期数），当1s闸门结束时，闸门再次关闭，此时计数器记录的周期个数为1s内被测信号的周期个数，即为被测信号的频率。测量频率的误差与闸门信号的精度直接相关，因此，为保证在1s内被测信号的周期量误差在10̄³量级，则要求闸门信号的精度为10̄⁴量级。2、模块设计和相应模块程序被测信号译码显示衰减放大fx整形电路闸门电路计数电路振荡器时基电路K1K2K3控制电路测量频率的原理框图时基电路闸门电路计数电路锁存电路译码显示被测信号Tx整形电路二分频控制电路测量周期的原理框图17输入电路：由于输入的信号可以是正弦波，三角波。而后面的闸门或计数电路要求被测信

6、号为矩形波，所以需要设计一个整形电路则在测量的时候，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的强弱的情况。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的整形电路，则调节输入放大的增益，时被测信号得以放大。频率测量：测量频率的原理框图如图。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，等待时基信号的到来。时基信号有555定时器构成一个较稳定的多谐振荡器，经整形分频后，产生一个标准的时基信号，作为闸门开通的基准时间。

7、被测信号通过闸门，作为计数器的时钟信号，计数器即开始记录时钟的个数，这样就达到了测量频率的目的。周期测量：测量周期的原理框图。测量周期的方法与测量频率的方法相反，即将被测信号经整形、二分频电路后转变为方波信号。方波信号中的脉冲宽度恰好为被测信号的1个周期。将方波的脉宽作为闸门导通的时间，在闸门导通的时间里，计数器记录标准时基信号通过闸门的重复周期个数。计数器累计的结果可以换算出被测信号的周期。用时间Tx来表示