电工电子技术课程设计 数字频率计

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1、题目数字频率计班级11计科（2班）学号姓名指导徐老师时间2013年12月18号景德镇陶瓷学院16电工电子技术课程设计任务书姓名_______班级11计科（2）班指导老师徐琼琼设计课题：数字频率计设计任务与要求本课程设计数字频率计，是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器。其最基本的工作原理为：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f=N/T。具体设计步骤如下：1、系统工作原理说明；2、画出系统电路原理图；3、写出设计说明书。设计步骤1、查阅相关资料，开始撰写设计说明书；2、先给出总体方案并对工作原理进行大致的

2、说明；3、依次对各部分分别给出单元电路，并进行相应的原理、参数分析计算、功能以及与其他部分电路的关系等等说明；4、列出标准的元件清单；5、总体电路的绘制及总体电路原理相关说明；6、列出设计中所涉及的所有参考文献资料。参考文献[1]阎石主编.数字电子技术基础.第四版.高等教育出版社出版社.2006[2]林涛主编.数字电子技术基础.清华大学出版社.2006[3]董诗白主编.模拟电子技术基础.高等教育出版社.2006[4]康光华主编.电子技术基础.数字部分.第四版.高等教育出版社.2000[5]李哲英，《电子技术及其应用基础》（数字部分），高

3、等教育出版社电子2003[6]陈晓文主编.《电子线路课程设计》.电子工业出版社.200416目录1、总体方案与原理说明42、单元电路设计72.1时基电路72.2放大整形电路82.3逻辑控制电路92.4计数器102.5锁存器112.6译码电路123、总体电路原理相关说明134、总体电路原理图145、元件清单156、参考文献167、设计心得体会17161、总体方案与原理说明数字频率计的主要功能是测量周期信号的频率。频率是单位时间（1S）内信号发生周期变化的次数。如果我们能在给定的1S时间内对信号波形计数，并将计数结果显示出来，就能读取被测信

4、号的频率。数字频率计首先必须获得相对稳定与准确的时间，同时将被测信号转换成幅度与波形均能被数字电路识别的脉冲信号，然后通过计数器计算这一段时间间隔内的脉冲个数，将其换算后显示出来。这就是数字频率计的基本原理。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三种:直接测量法,直接和间接测量相结合的方法和多周期同步测量.

5、直接测量法最简单,但测量误差较大;后两种方法测量精度虽高,但电路复杂,为简便起见,采用直接测量法.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=式中f为频率。N为电振动次数或脉冲数。T为产生N次电振动或脉冲所需要的时间。第一步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实现频率测量的另一必备环节是时基电路。时基电路就是产生时间标准信号的电路装置。通常要求精确稳定，所以采用1MHz或5MHz石英晶体振荡器做成标准时间信号发生器。一般计数器则采用十位计数器，N进制的计数器也就是N分频

6、器，其N进位信号也可作为N分频信号如图1所示为数字频率计系统原理总框图，被测量信号经过放大与整形电路传入十进制计数器，变成矩形波信号，此时数字频率计与被测信号的频率相同，时基电路提供标准时间基准信号，此时利用所获得的基准信号来触发控制电路，进而得到一定宽度的闸门信号，计数时1S内，闸门开通，被测量的脉冲信号通过闸门，其计数器开始计数，当1s至1.25S闸门关闭，停止计数,所得的数字N就是其频率.16逻辑控制电路数码显示器译码器锁存器计数器闸门电路放大与整形电路时基电路VX图1.数字频率计系统原理总框图逻辑控制电路的一个重要的作用是在每次

7、采样后还要封锁主控门和时基信号输入，使图2逻辑控制电路计数器显示的数字停留一段时间，以便观测和读取数据。简而言之，控制电路就是通过循环打开主控门计数，关上主控门显示，然后清零，这个过程来完成频率的计数。控制电路如图2所示.162、单元电路设计2.1时基电路用于获得稳定的时间基准信号，以此来控制主控门的开启时间，电路见图3图3时基电路本设计中采取用555定时器组成的多谐振荡器如图3.1所示。接通电源后，电容被充电，当上升到时，使为低电平，同时放电三极管T导通，此时电容C通过和T放电，下降。当下降到时，翻转为高电平。电容器C放电所需的时间为

8、当放电结束时，T截止，将通过、向电容C充电，由上升到所需的时间为16当上升到时，电路又翻转为低电平。如此周而复始，于是在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波。其振荡频率为2.2放大整形电路由于输入的信号可以