简易数字频率计课程的设计论文.doc

摘要 频率计的基本原理是用一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟，对比测量其他信号的频率。通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数，此时我们称时间为1秒。时间也可以大于或小于一秒。时间越长，得到的频率值就越准确，但时间越长则没测一次频率的间隔就越长。时间越短， 测的频率值刷新就越快，但测得的频率精度就受影响。 本文数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器，被测信号可以是正弦波， 方波或其它周期性变化的信号。1-1 ICM7216D构成数字频率计电路图 1.1由ICM7216D构成的数字频率计 由ICM7216D构成的10MHZ频率计电路采用+5V单电源供电。高精度晶体振荡器和构成10MHz并联振荡电路，产生时间基准频率信号，经内部分频后产生闸门信号。输出分别连接到相应数码显示管上。ICM7216D要求输入信号的高电平大于3.5V，低电平小于1.9V，脉宽大于50ns，所以实际应用中，需要根据具体情况增加一些辅助电路。 优点：这个电路由于芯片集成度相对较高，所以电路设计较为简单，操作比较简单。而且精确度高。 缺点：对于芯片不太熟悉，而且由于集成度太高，缺少电路设计，仿真软件中并没有这个芯片。由于输出级需要相应的辅助电路，为电路设计带来很大麻烦。 1.2 运用单片机设计数字频率计 频率计的计数和显示部分可以由单片机及其最小系统完成，将适用于计数以及显示的程序烧入单片机内，再根据时基电路、放大整形电路、倍频锁相电路一起构成频率计。由于学过单片机相关教程，掌握一定的编程能力，所以用单片机实现数字频率计还是可行的。 优点：由于用到单片机，控制电路计数等功能通过编写程序实现，减少了相关硬件的使用，降低了成本。而且利用C语言程序有很强的可修改性。 缺点：利用单片机需要最小系统，还需要了解最小系统，而且对于编程能力要求很高，对于初学者来说要求还是过高了。 1.3我的电路分析 数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器，被测信号可以是正弦波，方波或其它周期性变化的信号。它一般由放大整形电路、时基电路、逻辑控制电路、闸门电路、计数器、锁存器、译码器、显示器等几部分组成。其基本原理是用一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟，对比测量其他信号的频率。通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数，此时我们称基础时间为1秒。基础时间也可以大于或小于一秒。待测信号经过放大整形电路之后，输出一个与待测信号同频率的矩形脉冲信号，该信号在检测闸门经过选通信号的合成，产生计数信号。控制脉冲经过控制器中的门电路分别产生锁存信号和计数器清零信号。计数信号并与锁存信号和清零复位信号共同控制计数、锁存和清零三个状态，然后通过数码显示器件进行显示。 1.3-1数字频率计整体框图 待测频率信号由C5正极输入经过放大整形之后成为方波，由74LS00的6输出，并输入74LS390的计数器中，使74LS390正常计数。555定时器构成多谐振荡器产生方波使得t1=1s，t2=0.25s由3输出并作为控制信号使74LS390计数一秒后停止计数。74LS123的单稳态触发器产生锁存信号的脉冲，触发74LS273将计数器的数值输送给数码显示管，使其显示输入的频率值 整体电路图如下 1.3-2简易数字频率计的整体电路图 2单元电路的说明及其各参数的计算。 2.1放大整形电路 放大整形电路由与74LS00等组成，其中组成放大器将输入频率为周期信号如正弦波、三角波等进行放大。与非门74LS00构成施密特触发器，它对放大器的输出信号进行整形，使之成为矩形脉冲。，其中。由公式和，可计算出电阻R1、R2及电容C的值。若取电容C=10uF，则 kΩ 取标称值36 kΩ kΩ　　 取=47 kΩ，RP =100 kΩ　 其电路图如下 2.2-1 时基电路电路图 附555定时器工作原理 555定时器是一种模拟电路和数字电路相结合的中规模集成电路,其 管脚排列如图(A)与内部结构如图（B）所示。 (A) (B) 2.2-2 555定时器管脚图和内部结构图 它由分压器、比较器、基本R--S触发器和放电三极管等部分组成。分压器由三个5的等值电阻串联而成。分压器为比较器、提供参考电压，比较器的参考电压为，加在同相输入端，比较器的参考电压为，加在反相输入端。比较器由两个结构相同的集成运放、组成。高电平触发信号加在的反相输入端，与同相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本R--S触发器端的输入信号；低电平触发信号加在的同相输入端，与反相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本R—S触发器端的输入信号。基本R--S触发器的输出状态受比较器、的输出