2015年电赛频率计设计报告.doc

word格式文档 PAGE 专业整理 word格式文档 专业整理 此处贴密封纸，然后 此处贴密封纸，然后掀起并折向报告背面，最后用胶水在后面粘牢。 2015年全国大学生电子设计竞赛 数字频率计（F题） 2015年8月15日 摘 要 数字频率计可以直接计数单位时间内被测信号的脉冲数，并以数字形式显示频率值。主要由四个部分构成：输入电路、时基（T）电路、计数显示电路以及控制电路。 首先通过OP37G把输入信号进行放大，由施密特触发器CD40106整形，由于其对正向和负向增长的信号有不同的阀值电压，使得高低电平具有迟滞性，得到更稳定的方波。接着通过74LS160对过高频率的信号进行分频；而后通过AT89S52控制闸门电路来控制计数器计数的标准时间，再由计数器对通过的高电平进行计数，用数码管显示计数后的高电平数，即得到被测信号的频率。 关键词：AT89S52、放大整形电路、施密特触发器、分频、时基电路、数码管 目 录 TOC \o 1-3 \h \z \u 16921 1引言： 1 11592 2系统理论分析与设计 1 11754 2.1放大电路的选择: 1 18919 2.2整形电路： 1 12016 2.3分频电路 2 23746 2.4计数模块 2 25784 2.5显示模块 2 24581 3电路与程序设计 2 7745 3.1电路的设计 2 22034 3.1.1系统总体框图 2 3652 3.1.2 电路原理图 3 18948 3.1.3电源 4 15158 3.2程序的设计 4 29253 3.2.1程序功能描述与设计思路 4 21716 3.2.2程序流程图 4 24287 4测试方案与测试结果 6 4297 4.1测试方案 6 7006 4.2 测试条件与仪器 7 10579 4.3 测试结果及分析 7 2631 4.3.1测试结果(数据) 8 19233 4.3.2测试分析与结论 8 4320 附录1：电路原理图 9 19564 附录2：源程序 10 PAGE 专业整理 数字频率计（F题） 1引言： 数字计数式频率计能直接计数单位时间内被测信号的脉冲数，然后以数字形式显示频率值。数字计数器主要由四个部分构成：输入电路、时基（T）电路、计数显示电路以及控制电路。首先通过宽带前置放大电路把输入信号进行放大，由CD40106整形得到能被计数器识别的脉冲波；接着通过74LS160对过高频率的信号进行分频；而后通过AT89S52控制闸门电路来控制计数器计数的标准时间，再由计数器对通过的脉冲信号进行计数，用LCD1602显示计数后的脉冲数，即得到被测信号的频率。 本系统主要由放大整形模块、分频模块、计数模块、显示模块、电源模块构成，整体流程框图如下： 数码管显示AT89C532单片机分频，脉冲信号宽带放大、整形 数码管显示 AT89C532单片机 分频，脉冲信号 宽带放大、整形 2系统理论分析与设计 2.1放大电路的选择: 因为输入的被测信号幅值不确定，在本设计中要求测量的幅值在50MV-1V之间，所以必须在对脉冲技术前必须对信号进行处理，使其转化为能被计数器识别的高电平。 方案一：三极管放大 优势：放大的可调性更高， 缺点：三极管的放大特性在高频时不稳定，只适用于中低频的放大。且单个三极管的放大倍数有限，对于幅值极低的信号无法满足。 方案二：运算放大器放大 优势：电路简单，集成度高，比较稳定 缺点：运算放大器就是由多个三极管集成，单其参数固定，放大倍数足够。且运算放大器的工作范围较大，对于较高频率的信号同样适用。 综合考虑本设计的需求，我们决定采用运算放大器进行信号的放大，因为本次设计的要求是达到10MHZ以上，采用三极管无法处理这么高的频率。因此采用运算放大器。 2.2整形电路： 由于输入的信号可以是正弦波，三角波。而后面的闸门或计数电路要求被测信号为矩形波，所以需要设计一个整形电路则在测量的时候，首先通过整形电路将正弦波或者三角波转化成矩形波。 方案1：使用电压比较器 优点：电路简单，使用方便，容易受到噪声干扰。 缺点：输出的方波不够平稳，在输入的波形不稳定的情况下，电压比较器不能在同样的地方开启，使得输出的方波占空比不稳定。且当电流不够大时，波形边沿不够陡峭。 方案2：使用施密特触发器 优点：因为对正向和负向增长的输入信号具有不同的阀值电压，