数字频率计电路工作原理与设计.docVIP

武汉大学 毕 业 论 文 数字频率计电路的工作原理与设计  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. 在普通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。 第1章 绪论 1.1 课题研究的背 1 1.2课题研究现状和前景 1 1.3 本课题的主要研究内容 1 第2章 方案论述 2.1数字频率计测量方法的论证及选择 2 第3章 整体方案设计 3.1 算法设计 3 3.2整体方框图原理 4 第4章 单元电路设计 4.1时基电路设计 6 4.2放大整形电路设计 8 4.3逻辑控制电路设计 9 4.4计数器 10 4.5锁存器 12 4.6译码电路 12 4.7 系统整体原理图 13 第5章 测试与调整 5.1电源测试 15 5.2输入检测信号 15 5.3输入放大与整形电路检测 15 5.4控制门检测 15 5.5计数器电路的检测 15 5.6锁存电路的检测 15 5.7 显示译码电路与数码管显示电路的检测 16 小结 17 致 谢 18 参考文献 19 附 录 20 后记 20 第1章 绪论 1.1 课题研究的背景 数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器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。在数字电路中，属于时序电路，它主要由具有记忆功能的触发器构成。在计算机及各种数字仪表中，都得到了广泛的应用。在CMOS电路系列产品中，是用量最大、品种很多的产品。不可缺少的测量仪器—13数量级。所以，一般在生产过程中把许多物理量比如温度、压力、流量、液位、PH值，乃至各种气体百分比成分等均用传感器转换成信号频率，然后用数字频率计来测量，以提高精确度。 发展趋势：目前数字频率计是计算机、通信设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。它是近代电子领域重要的测量工具之一，并且它与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系。所以数字频率计的测量显得越来越重要。 1.3 本课题的主要研究内容 主攻方向：整体电路的设计和工作原理。 主要内容：全面掌握数字式频率计整体电路组成部分和各部分的功能，讨论电路的工作原理。设计整体电路。选择元器件，安装、调试电路，测量数据。设计部分以实际电路给出频率测量范围为1HZ-10kHZ,精度在0.2％。 第2章 方案论述 2.1数字频率计测量方法的论证及选择 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,间接测量法和多周期同步测量。 1. 直接测量法 直接测量法：无需利用被测量与其他实测量之间的函数关系进行额外计算，就可直接得到被测量的值的测量方法。通过对与被测量有已知关系的其他量进行直接测量，来确定被测量的值的测量方法。fm = = 当 fx≥ fm时, 直接测频, 间接测周; 当 fx≤ fm时, 直接测周, 间接测频 3.多周期同步测量法 多周期同步测频法此法的