数字电子技术课程设计数字频率计.pdf

设计内容及要求

错误!未找到引用源。技术要求

测量频率范围：1000Hz～10000Hz；被测信号：方波或正弦波峰峰值为3V～5V（与TTL

兼容）；显示方式：4位十进制数显示。

错误!未找到引用源。设计步骤及要求

错误!未找到引用源。拟定数字频率计的组成框图，设计各单元电路，并用Multisim仿

真；

错误!未找到引用源。在通用电路板上安装、调试电路，并测试技术指标；

错误!未找到引用源。拟写设计报告。内容包括：整机框图及工作原理、各单元电路设

计说明及实验测试数据与波形、总电路图和设计心得与体会。

错误!未找到引用源。选做内容

错误!未找到引用源。用计数法测量周期；

错误!未找到引用源。扩展测频范围10KHz～100KHz。

摘要：

本次课程设是针对简易频率计的设计，在设计过程中，所有电路仿真均基于multisim仿

真软件。multisim软件的仿真功能十分强大，可以几乎100％地仿真出真实电路的结果，而

且它在桌面上提供了万用表、示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、

逻辑转换器等工具，它的器件库中则包含了许多大公司的晶体管元器件、集成电路和数字门

电路芯片，器件库中没有的元器件，还可以由外部模块导入,利用它可以直接从屏幕上看到

各种电路的输出波形。

本课程设计介绍了简易频率计的设计方案及其基本原理，并着重介绍了频率计各单元电路的

设计思路，原理及仿真，整体电路的的工作原理，控制器件的工作情况。整个设计配以仿真

电路图和波形图加以辅助说明。设计共有三大组成部分：一是原理电路的设计，本部分详细

讲解了电路的理论实现，是关键部分；二是仿真结果及分析，这部分是为了分析电路是否按

理论那样正常工作，便于理解。三是性能测试，这部分用于测试设计是否符合任务要求。最

后是对本次课程设计的总结。

关键字：频率计、时基电路、逻辑控制、分频、计数、逻辑显示。

一、设计方案的选择

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为技术其所累计的脉冲个数，T为产生N个脉冲所需的时间。技术其所记录

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两种：计数法和计时法，或称测频法和测周期法。

1、计数法

计数法是将被测信号通过一个定时闸门加到计数器进行计数的方法，如果闸门打开的时间为

T，计数器得到的计数值为N1，则被测频率为f=N1/T。改变时间T，则可改变测量频率范

围。如图1-1所示。

计数值N1

被测信号

标准闸门

T

图1-1测频法测量原理

设在T期间，计数器的精确计数值应为N,根据计数器的计数特性可知，N1的绝对误差是

N1=N+1,N1的相对误差为δ=(N1-N)/N=1/N。由N1的相对误差可知，N的数值愈大，相

N1

对误差愈小，成反比关系。因此，在f以确定的条件下，为减少N的相对误差，可通过增

大T的方法来降低测量误差。当T为某确定值时（通常取1s），则有f=N,而f=N，故有

11

f的相对误差：

1

δ=(f-f)/f=1/f

f11

从上式可知f的相对误差与f成反比关系，即信号频率越高，误差越小；而信号频率越

1

低，则测量误差越大。因此测频法适合用于对高频信号的测量，频率越高，测量精度也越高。

2、计时法

计时法又称为测周期法，测周期法使用被测信号来控制闸门的开闭，而将标准时基脉冲通过

闸门加到计数器，闸门在外信号的一个周期内打开，这样计数器得到的计数值就是标准时基

2

脉冲外信号的周期值，然后求周期值的倒数，就得到所测频率值。

首先把被测信号通过二分频，获得一