数电课程设计数字频率计2013.doc

PAGE  PAGE 19 目录： 一 摘要……………………………………………………………………2 二 设计原理及方案………………………………………………………3 1.、设计方案…………………………………………..…………………42．设计原理…………………………………………..…..………………5 三 单元电路……………………………………………..…….……………7 1.输入信号电路…………………………………………….……………72. 时基和闸门电路…………………………………………….………8 3. 逻辑控制电路………………………………………………………11 4. 锁存器和清零………………………………………………..………11 5. 计数电路设计………………………………………………………12 四 元器件清单……………………………………………………………14 五 整体电路……………………………………………….………………15 参考文献………………………………………………..……………………17 体会心得…………………………………………………18 摘要 在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量就显得更为重要。本次课程设计的目的是根据已经学到的知识，按照这次课程设计的要求设计一个简易的数字频率计，要求频率计范围内能测出所输入信号的频率。测量频率的方法有多种，中电子计数器测量频率具有精度高、使用方便、测量迅速，其以及便于实现测量过程自动化等优点，是频率测量的重要手段之一。电子计数器测频有两种方式：一是直接测频法，即在一定闸门时间内测量被测信号的脉冲个数；二是间接测频法，如周期测频法。根据设计的要求我是按照第一种方法设计的，是直接测频法。可以见一定范围内的信号输入后直接测的信号的频率。 关键词：逻辑控制，计数器，门控信号。 一 设计原理及方案 数字频率计就是直接用十进制的数字来显示被测信号频率。可以测的方波的频率，通过放大正行处理，它可还以测量正弦波、三角波和尖脉冲信号的频率。所谓频率就是在单位时间（1s）内周期信号的脉冲个数。若在一定时间间隔T内测得周期信号的脉冲个数N，则其频率为f=N/T，据此，设计方案框图如图1所示： 译码显示电路 锁存器 逻辑控制电路 计数器 时基电路 闸门电路 分频器 被测信号的整形 图1 数字频率计组成框图 图中脉冲形成的电路的作用是将被测信号变成脉冲信号，其重复频率等于被测信号的频率fＸ。，时间基准信号发生器提供标准的时间脉冲信号，若其周期为1s，则门控电路的输出信号也就是闸门信号持续时间也会等于1s。闸门电路由闸门信号进行控制当闸门号到来时，闸门开通，被测脉冲信号通过闸门被送到计数器译码显示电路。闸门信号结束时，闸门关闭，计数器得的脉冲数N是在1秒时间内的累计数，所以被测频率fＸ= N Hz。 1、设计方案 根据设计要求，简易数字频率计的工作原理方框图如图2所示： 图2设计原理方框图 首先，被测信号经放大整形处理后，会得到与输入信号频率相同的方波；然后时基电路产生的闸门信号，与处理后的被测信号一起送入闸门电路，若是闸门信号关闭，被测信号不能进入计数器，当闸门信号开启时，当被测信号被送入计数器时，计数器开始计数，后面的锁存译码电路，最后显示出所测信号的频率。 根据课题的要求，首先需要确定满足测量要求的测量方法。由测量原理与方法可知，可用的测量方法由两种，一种是测周法，另一种是测频发。测周法适用于低频信号的频率测量，测频发适用于较高频率信号的频率测量。但是由于用测周法所获得的信号周期数据，还需要求倒数才能得到周期的频率，数字电路中用大多时二进制单位，所以求倒数不太容易实现。因此本实验采用的是测频法，测周法不适合这个实验。 2、设计原理 由逻辑电路组成的频率计，大多是由中小规模的集成芯片按照逻辑原理组合而成，其结构复杂，组装、调试比较麻烦；但是我们所学的知识大部分是集成芯片，所以只用中小型规模的集成芯片组成的逻辑电路，有多个单元组成而成的简易数字频率计。 图3（a）原理方框图 测频法：又称为M法测量频率的原理框图如图3（a）.测量频率共有4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。时基信号由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。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。 对频率是f的周期信号，测频的实现方法，是有一个标准闸门信号（闸门宽度为Tg）对周期信号的重