数字频率计课程设计报告.doc.doc

数电课程设计实验报告 学院： 机械与电子工程学院 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 2016．11.18课程设计报告 一、设计题目 数字频率计设计 二、设计任务 频率计又称为频率计数器，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。 用中小规模数字集成电路和半导体显示器件实现以下技术指标： 频率测量范围：10～9999Hz 输入电压幅度：300mV～3V 输入信号波形：任意周期信号 显示位数： 4位 电源： 220V50Hz 三、设计要求 1. 系统工作原理说明 2. 画出系统电路原理图 4. 写出设计说明书。 目录 0综述 2 1 方案论证 4 2 原理及技术指标 5 3 单元电路设计及参数计算 7 3.1时基电路 7 3.2逻辑控制电路 8 3.3计数器 9 3.4锁存器 11 3.5译码电路 12 3.6设计总图 13 4设计小结 13 4.1 设计任务完成情况 13 4.2 问题及改进 14 4.3 心得体会 14 摘要 数字频率计是一种用十进制数字，显示被测信号频率的数字测量仪器。它的基本功能是测量正弦信号，方波信号以及其他各种单位时间内变化的物理量。在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中，由于其使用十进制数显示，测量迅速，显示直观，所以经常要用到数字频率计。 频率测量中直接测量的数字频率计主要由四个部分构成：时基（T）电路、输入电路、计数显示电路以及控制电路。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、微分操作之后形成方波信号，加到与非门的另一个输入端上.该与非门起到主阀门的作用,在与非门第二个人输入端上加阀门控制信号,控制信号为低电平时阀门关闭,无信号进入计数器;控制信号为高电频时,阀门开启整形后的信号进入计数器,若阀门控制信号取1s,则在阀门时间1s内计数器得到的脉冲数N就是被测信号的频率 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分频器，其N进位信号也可作为N分频信号。 如图2.1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. 图2.1数字频率计系统原理方框图 逻辑控制电路的一个重要的作用是在每次采样后还要封锁主控门和时基信号输入，使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2.1.b所示. 图2.2 逻辑控制电路 3 单元电路设计 3.1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 如下 图