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信号频率测量仪

摘要

在数字电路中，信号频率测量仪属于时序电路，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，信号频率测量仪是用量最大、品种很多的产品，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

本设计包括三个模块：信号源、频率测量仪和数字显示。

关键词：施密特触发器、双十进制计数器CD4518、双JK触发器74LS107、

74LS192、CD4511

目录

1简介02

1.1功能及特点02

1.1应用意义02

2设计方案02

2.1设计指标03

2.2方案论证03

3电路分析及参数设计04

3.1信号源04

3.2放大整形电路06

3.3石英晶体振荡器07

3.4分频器及量程选择08

3.5门控及逻辑控制电路09

3.6计数、译码、显示电路11

4结论12

5附录13

附录1元器件列表13

附录2参考文献13

附录3整机电路图114

整机电路图215

1

第一章简介

1.1功能及特点

数字频率计是直接用十进制数字来显示被测信号频率的一种测量装置。它不

仅可以测量正弦波的频率，还可以测量方波、三角波和尖脉冲信号的频率。数字

频率计在测量其它物理量如转速、振荡频率等方面获得广泛应用。周期信号在单

位时间（1s）里变化的次数即频率。如果在一定时间间隔T内测得的这个周期信

号的重复变化次数N,则周期信号的频率f=N/T。

1.2应用的意义

由于数字频率计的功能及作用，它被广泛应用于航天、电子、测控等领域，

在实际生产、生活及教学活动中起着非常重要的作用。

第二章设计方案

数字频率计的硬件电路框图如图1所示，该系统主要由输入整形电路、晶体

振荡器、分频器及量程选择开关、门控电路、逻辑控制电路、闸门、计数译码显

示电路等组成。首先，把被测信号通过放大、整形电路将其转换成同频率的脉冲

信号，然后将它加到闸门的一个输入端。闸门的另一个输入信号是门控电路发出

的标准脉冲，只有在门控电路输入高电平时，闸门被打开，被测量的脉冲通过闸

门进入到计数器进行计数。门控电路输出高电平的时间T是非常精确的，它是由

一个高稳定的石英晶体振荡器和一个多级分频器及量程选择开关共同决定。逻辑

控制电路是控制计数器的工作顺序的，使计数器按照一定的工作程序（准备、计

数、显示、清零、准备下一次测量）进行有条理的工作。

f放大整形电路闸门技术、译码、显示

x

门控电路逻辑控制

石英振荡器分频器量程选择开关

图一数字频率计的组成框图

2

2.1设计指标

数字频率计的设计指标：

1．数字频率计可测量正弦波、三角波、方波、尖脉冲及其它各种周期性信

号。

2．显示方式：具有十进制数字显示功能。（依据测量范围可变化）

3．测量误差：≤1%。(发挥部分：≤0.1%)

4．测量范围：1KHZ~100kHZ（发挥部分：1Hz~1MHz）。

2.2方案论证

方案一：测频法（M法）

对频率