简易数字频率计的设计

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1、电子技术课程设计简易数字频率计的设计专业：电子信息工程班级：姓名：指导教师：日期：2010年12月21日前言一、频率计的基本原理频率计时一种专门针对被测信号频率进行测量的电子测量仪器。其最基本的原理为：当被测信号在特定时间段T内的周期个数为N时，则被测信号的频率为f=N/T。频率计主要由四个部分构成：时基电路，输入电路，控制电路，计数显示电路。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、操作后形成特定周期的脉冲，送到主电路的一个输入端。主电路的另一个输入端为时基电路产生的闸门脉冲，在

2、闸门脉冲开启主电路的期间，特定周期的脉冲才能通过，从而进入技术其进行技术，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转换。二、频率计的应用范围在传统的电子测量仪器中，示波器在进行频率测量时测量精度较低，误差较大。频谱仪可以准确的测量频率并显示被测信号的频谱，但测量速度较慢，无法实时快速的跟踪捕捉到被测信号频率的变化。正是由于频率计能够快速准确的捕捉到被测信号频率的变化，因此，频率计拥有非常广泛的应用范围。在传统的生产制造企业中，频率计被广泛地应用在产线的生产测试中。频率

3、计能够快速的捕捉到晶体振荡器输出频率的变化，用户通过使用频率计能够快速的发现有故障的晶振产品，确保产品质量。在计量实验室中，频率计被用来对各种电子测量设备的本地振荡器进行校准。在无线通讯测试中，频率计既可以被用来对无线通讯基站的主时钟进行校准，还可以被用来对无线电台的跳频信号和频率调制信号进行分析。目录简易数字频率计摘  要第一章系统概述1.1、设计方案的选择1.1.1、计数法1.1.2、计时法1.2、整体方框图及原理第二章单元电路设计2.1、时基电路设计2.2、控制电路设计2.3、计数、锁存、译码、显

4、示电路设计2.4、放大整形电路设计2.5、整体电路图2.6、元件清单第三章设计小结3.1、设计任务完成情况3.2、问题及改进3.3、心得体会附录参考文献简易数字频率计初始条件：本设计可以使用在数模电理论课上学过或没学过的集成器件和必要的门电路构建简易频率计，用数码管显示频率计数值。要求完成的主要任务：①设计一个频率计。要求用4位7段数码管显示待测频率，并用发光二极管表示单位。②测量频率的范围：100hz—100khz。③测量信号类型：正弦波和方波。④具有超量程报警功能。摘要：本次课程设是针对简易频率计的

5、设计，在设计过程中，所有电路仿真均基于multisim仿真软件。multisim软件的仿真功能十分强大，可以几乎100％地仿真出真实电路的结果，而且它在桌面上提供了万用表、示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器等工具，它的器件库中则包含了许多大公司的晶体管元器件、集成电路和数字门电路芯片，器件库中没有的元器件，还可以由外部模块导入,利用它可以直接从屏幕上看到各种电路的输出波形。本课程设计介绍了简易频率计的设计方案及其基本原理，并着重介绍了频率计各单元电路的设计思路，原理及仿真

6、，整体电路的的工作原理，控制器件的工作情况。整个设计配以仿真电路图和波形图加以辅助说明。设计共有三大组成部分：一是原理电路的设计，本部分详细讲解了电路的理论实现，是关键部分；二是仿真结果及分析，这部分是为了分析电路是否按理论那样正常工作，便于理解。三是性能测试，这部分用于测试设计是否符合任务要求。最后是对本次课程设计的总结。关键字：频率计、时基电路、逻辑控制、分频、计数、锁存、译码、显示。第一章系统概述1.1、设计方案的选择信号的频率就是信号在单位时间内所产生的脉冲个数，其表达式为f=N/T，其中f为被

7、测信号的频率，N为计数器所累计的脉冲个数，T为产生N个脉冲所需的时间。计数器所记录的结果，就是被测信号的频率。如在1s内记录1000个脉冲，则被测信号的频率为1000HZ。测量频率的基本方法有两种：计数法和计时法，或称测频法和测周期法。1．1.1、计数法计数法是将被测信号通过一个定时闸门加到计数器进行计数的方法，如果闸门打开的时间为T，计数器得到的计数值为N1，则被测频率为f=N1/T。改变时间T，则可改变测量频率范围。如图1-1所示。计数值N1T被测信号标准闸门图1-1测频法测量原理设在T期间，计数器

8、的精确计数值应为N,根据计数器的计数特性可知，N1的绝对误差是N1=N+1,N1的相对误差为δN1=(N1-N)/N=1/N。由N1的相对误差可知，N的数值愈大，相对误差愈小，成反比关系。因此，在f以确定的条件下，为减少N的相对误差，可通过增大T的方法来降低测量误差。当T为某确定值时（通常取1s），则有f1=N1,而f=N，故有f1的相对误差：δf1=(f1-f)/f=1/f从上式可知f1的相对误差与f成反比关系，即信号频率越高，误差越小