简易数字频率计数器的课程设计

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1、题号一、实物二、课程设计论文总分满分503020206020100评分依据电路设计电路的调试及工作情况回答问题论文规范性设计原理简述及原理图测试结果及分析得分总分=实物*50%+课程设计报告书*50%。目录第一章引言11.1设计要求11.2系统概述2第二章设计方案分析与论证32.1算法设计32.2整体方框图以及工作原理3第三章单元电路设计53.1时基信号产生电路：53.2放大整形电路：63.3计数电路73.4译码显示电路83.5逻辑控制电路8第四章简易数字频率计实物制作104.1频率准确度104.2频率测量范围以及各电路测试104.2.1石基

2、电路测试：104.2.2放大与整形电路测试：104.2.3测试译码显示部分：104.2.4计数模块测试：104.2.5逻辑控制模块测试：114.3整体测试114.4频率计数器的实物照片11第五章测试结果分析与设计体会125.1测试结果125.2设计任务完成情况125.3问题及改进125.4设计体会13参考文献14附录一控制电路波形示意图15附录二电路原理图16附录三元器件清单17附录四PCB布线参考图18第一章引言电子工程师经常需要测量频率，时间间隔，相位和对事件计数，精确的测量离不开频率计数器或其他同类产品，如电子计数器和时间间隔分析仪。频

3、率计数器，是一种专门对被测信号频率进行测量并用数字显示的频率测量仪器。它不仅可以测量正弦信号、方波信号和尖脉冲信号的频率，而且还能对其他多种物理量的变化频率进行测量，诸如机械振动次数，物体转动速度，明暗变化的闪光次数，单位时间里经过传送带的产品数量等等，这些物理量的变化情况可以有关传感器先转变成周期变化的信号，然后用数字频率计测量单位时间内变化次数，再用数码显示出来。其最基本的工作原理为：当被测信号在特定的时间段T内的周期个数为N时，则被测信号的频率f=N/T。频率计数器主要由四个部份构成：时基（T）电路、输入电路、计数显示电路以及控制电路。

4、在一个测量周期过程中，被测周期信号在输入电路中经过放大、整形、操作之后形成特定周期的窄脉冲，送到主门的一个输入端。主门的另外一个输入端为时基电路产生电路产生的闸门脉冲。在闸门脉冲开启主门的期间，特定周期的窄脉冲才能通过主门，从而进入计数器进行计数，计数器的显示电路则用来显示被测信号的频率值，内部控制电路则用来完成各种测量功能之间的切换并实现测量设置。衡量频率计数器主要指标是测量范围、测量功能、精度和稳定性，这些也是决定价格高低的主要依据。1.1设计要求 一、设计一个简易的数字频率计数器。1、频率测量范围：1～9999Hz；2、可输入的被测信号

5、的波形：正弦波、方波、以及三角波中任意一种波形；2、输入电压幅度：300mV～5V；4、显示方式：四位数码管LED显示；5、测量误差≤±0.1%。181.2系统概述该频率计的测频范围0Hz～9999Hz，测量的电压范围为300mV～5V，该电路大致可分为模拟和数字两个部分：模拟部分包括信号放大电路、信号整形电路；数字部分包括计数电路、显示电路、时基信号发生电路与计数器与锁存器控制电路等。该电路设计的整体思路就是将交变的模拟信号转换为数字信号，然后实现频率的计算。当在该电路的输入端输入变化的模拟信号时，通过由比较器组成的整形电路进行整形。此时该

6、部分输出的信号就变成了规则的数字脉冲信号，最后通过数字电路来实现计数功能。整形过后数字信号就可以通过计数器等数字电路来处理。计数器与显示电路相连。即可显示所测的频率。其中时基信号发生电路的作用是产生一秒钟脉宽的时基信号，来控制计数器实现一秒钟的计数，同时时基信号还控制锁存电路，当计数结束后及时锁存数据以实现稳定的显示。18第二章设计方案分析与论证2.1算法设计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2.1所示的算法。图2.2是根据算法构建的方框图。图2.1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。

7、该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所以这里我们采用误差很小的晶振分频电路来产生1s的闸门信号。2.2整体方框图以及工作原理交流电信号或脉冲信号的频率是指单位时间内产生的电振动的次数或脉冲个数。用数学模型可表示为：f=N/t 式中f——频率。N——电振动次数或脉冲数。t——

8、产生N次电振动或脉冲所需要的时间。首先必须把各种被测信号通过放大整形电路，使其成为规矩的数字信号，以便于计数器计数。实现频率测量的另一必备环节是时基电路。所谓时基电