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数字频率计的设计

摘要:本论文是一种直接用十进制数字来显示被测信号频率的测量装

置。它不仅可以测量正弦波、方波、三角波的频率，而且还可以测量

其它各种单位时间内变化的物理量的频率。该频率计是首先将被测信

号变成脉冲信号，其重复频率等于被测频率。时钟电路提供标准的时

间脉冲信号。闸门电路由标准秒信号进行控制，当闸门信号为高电平

时，闸门开通，被测信号的脉冲通过闸门送入计数显示电路进行显示；

当闸门信号为低电平时，闸门关断，计数器没有时钟脉冲输出，计数

器停止计数。

关键词:频率显示闸门秒信号

引言

随着无线电技术的发展与普及，“频率”已成为广大群众所熟悉

的物理量。调节收音机上的频率刻度盘可以使我们选听到自己所喜欢

的电台节目；调节电视机上的微调旋钮可使电视机对准电视台的广播

频率，获得图像清晰的收看效果，这些已成为人们的生活常识。

人们在日常生活、工作中更离不开计时。学校何时上、下课？工

厂几时上、下班等这些都涉及到计时。频率、时间的应用，在当代高

科技中显得尤为重要。例如，邮电通讯，大地测量，地震预报等等，

都与频率、时间密切相关，只是其精密度和准确度比人们日常生活中

的要求高得多罢了。

本次设计主要采用计数法制成一个测量范围在0～9999Hz的频

率计。该频率计闸门信号的采样时间为1s，并采用4位数码管显示。

它不仅可以测量正弦波、方波、三角波的频率，而且还可以测量其它

各种单位时间内变化的物理量的频率。

一、数字频率计的组成

数字频率计电路主要由串联型稳压电源、整形电路、10分频电

路、时钟电路、闸门形成及控制电路、计数显示电路等组成。

电路组成框图1-1如下:

待测信号整形电路10分频电路闸门形成及控制电路

串联型稳压电源时钟电路计数显示电路

电路组成框图1-1

二、设计所用集成电路简介

1.集成电路NE555概述

NE555是一种集模拟、数字于一体的中规模集成电路，它常

应用于信号的产生与变化、电路的检测与控制。芯片采用双列直

插式封装，有八个管脚。NE555引脚图2-1和功能如下

图2-1

引出端功能符号：

TR:置位控置制端，也称电平触发端

RD:复位端，低电平有效

Q:电路的输出端

CO:电压控制端

TH:复位控制端

DIS:放电端

Vcc:电源端

GND:接地脚

2.集成电路CD4518概述

集成电路CD4518是一个双BCD码加法计数器。它有两个时钟输

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入端CP和EN，若使用时钟上升沿触发，信号就从CP端输入，同时

EN端应接高电平1，若使用时钟下降沿触发，信号就从EN端输入，

此时的CP端应该为低电平0，而且复位端MR也要保持低电平0，只

有满足了这些条件，电路才会处于计数状态，否则计数器没办法工作。

CD4518引脚图2—2和功能如下：

图2—2

引出端功能符号：

CP：时钟输入端

MR：消除端

EN：计数允许控制端

1Q0-1Q3;2Q0-2Q3：计数输出端

GND：接地端

VCC：电源端

3.集成电路CD4060概述

集成电路CD4060采用16脚DIP封装，是由一个振荡器和14级

二进制串行计数器位组成。振荡器的结构可为晶体振荡电路或RC振

荡电路。它将晶体振荡器的振荡频率32768HZ信号分频为2HZ的时钟

信号，送到CD4017,作为它的时钟输入信号，用来产生1S宽的闸门

信号。复位端MR为高电平时，计数器清0而且振荡器工作停止。所

有的计数器都为主-从触发器，在CIN的下降沿，计数器以二进制进

行计数。在时钟脉冲线上使用施密特触发器对时钟的上升和下降时间

无限制。

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CD4060的管脚图2-3和功能如下: