当前位置:文档之家› 简易数字频率计

简易数字频率计

简易数字频率计
简易数字频率计

一、课题名称及技术要求

1、课题名称:简易数字频率计

2、主要技术指标和要求

(1)、被测信号的频率范围100Hz~10KHz;

(2)、输入信号为正弦信号或方波信号;

(3)、四位数码管显示所测频率,并用发光二极管表示单位;*(4)、具有超量程报警功能。

摘要

在电子技术中,频率是最基本的参数之一,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。测量频率的方法有多种,其中电子计数器测量频率具有精度高、使用方便、测量迅速,以及便于实现测量过程自动化等优点,是频率测量的重要手段之一。电子计数器测频有两种方式:一是直接测频法,即在一定闸门时间内测量被测信号的脉冲个数;二是间接测频法,如周期测频法。直接测频法适用于高频信号的频率测量,间接测频法适用于低频信号的频率测量。此简易数字频率计,以信号产生器和计数器为核心,由通道输入条理、触发、数据处理和数据显示等功能模块组成。基于题目基本要求,本系统对秒脉冲信号发生器、门控电路、信号输入电路、计数器和显示电路进行了重点设计。设计中采用了模块化设计方法,并采用适当的放大和整性,提高了设计频率。

关键字:

二、 总体方案论证及选择

1、数字频率计测频的基本原理

所谓频率,就是周期性信号在单位时间(1S )内变化的次数,若在一定时间间隔T 内测得这个周期性信号的重复变化次数为N ,则其频率可表示为

f=N/T

被测信号v X 经放大整形电路变成计数器所要求的脉冲信号A ,其频率与被测信号的频率f X 相同。时基电路提供标准时间基准信号T ,其高电平持续时间t 1=1s ,当1s 信号来到时,闸门开通,被测脉冲信号通过闸门,计数器开始计数,直到1s 信号结束时闸门关闭,停止计数。若在闸门时间内计数器计得的脉冲数为N ,则被测信号频率f X =NHz 。同时应保证频率计具有清零再次读数和寄存读数的功能。

2、频率准确度:一般用相对误差来表示,即

)f f T f 1(f f c

c x x x ?+±=? 式中,N

1N N T f 1x ±=?=为量化误差(即±1个字误差),显然,当闸门时间T 选定后,f x 越高,量化误差就越小;T

T f f c c ?=?为闸门时间相对误差,主要由时基电路标准频率的准确度决定,

x

c c T f 1f f ???。

三、 设计方案原理图框,总体电路图,接线图及说明

总体电路图

电路说明:

脉冲信号发生器发出的信号经分频器分频后得到需要的时间脉冲信号,输入D触发器,由D触发器将信号更改到适当周期T的闸门信号控制闸门开启时间。

工作时,待测信号源经过放大整形作用,形成标准方波后输入闸门,在闸门开启时间T内被计数器计数,并将记录数据传到寄存器,译码器对寄存器内的数据进行译码显示。待下次测量时,对计数器和寄存器进行清零处理。

四、 单元电路设计

1、 放大整形电路

放大整形电路图

放大整形电路由晶体管3DGl00与74LS00等组成,其中3DGl00组成放大器将输入频率为的周期信号如正弦波、三角波等进行放大。与非门74LS00构成施密特触发器,它对放大器的输出信号进行整形,使之成为矩形脉冲。

74LS00外引线排列图

2、 时基电路

时基电路的作用是产生一个标准时间信号(如高电平持续时间为1S )。当标准时间的精度要求高时,应采用石英晶体振荡器经分频获得。本设计对精度没作要求,故可采用555定时器构成的多谐振荡器)来实现。若振荡器的频率f c =1/(t 1+t 2)=0.8Hz,则振荡器的输出波形如下图中“时基信号”所示,其中t 1=1s,t 2=0.25s 。由公式t 1=0.7(R 1+R 2)C 和t 2=0.7R 2C ,可计算出电阻R 1、R 2及电容C 的值。若取电容C=10μF ,则

R 2=t 2/0.7C=35.7K Ω 取标称值36K Ω

R 1=(t 1/0.7C )-R 2=107K Ω 取R 1=47K Ω,RP=100K Ω

v

简易数字频率计

4.2.3简易数字频率计电路设计 数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器,被测信号可以是正弦波、方波或其它周期性变化的信号。如配以适当的传感器,可以对多种物理量进行测试,比如机械振动的频率、转速、声音的频率以及产品的计件等等。因此,数字频率计是一种应用很广泛的仪器。 一、设计目的 1. 了解数字频率计测量频率与测量周期的基本原理; 2. 熟练掌握数字频率计的设计与调试方法及减小测量误差的方法。 二、设计任务与要求 要求设计一个简易的数字频率计,测量给定信号的频率,并用十进制数字显示,具体指标为: 1.测量范围:1HZ—9.999KHZ,闸门时间1s; 10 HZ—99.99KHZ,闸门时间0.1s; 100 HZ—999.9KHZ,闸门时间10ms; 1 KHZ—9999KHZ,闸门时间1ms; 2.显示方式:四位十进制数 3. 当被测信号的频率超出测量范围时,报警. 三、数字频率计基本原理及电路设计 所谓频率,就是周期性信号在单位时间 (1s) 内变化的次数.若在一定时间间隔T内测得这个周期性信号的重复变化次数为N,则其频率可表示为 fx=N/T 。因此,可以将信号放大整形后由计数器累计单位时间内的信号个数,然后经译码、显示输出测量结果,这是所谓的测频法。可见数字频率计主要由放大整形电路、闸门电路、计数器电路、锁存器、时基电路、逻辑控制、译码显示电路几部分组成,总体结构如图4-2-6:

图4-2-6数字频率计原理图 从原理图可知,被测信号Vx经放大整形电路变成计数器所要求的脉冲信号Ⅰ,其频率与被测信号的频率fx相同。时基电路提供标准时间基准信号Ⅱ,具有固定宽度T的方波时基信号II作为闸门的一个输入端,控制闸门的开放时间,被测信号I从闸门另一端输入,被测信号频率为fx,闸门宽度T,若在闸门时间内计数器计得的脉冲个数为N,则被测信号频率fx=N/THz。可见,闸门时间T决定量程,通过闸门时基选择开关选择,选择T大一些,测量准确度就高一些,T小一些,则测量准确度就低.根据被测频率选择闸门时间来控制量程.在整个电路中,时基电路是关键,闸门信号脉冲宽度是否精确直接决定了测量结果是否精确.逻辑控制电路的作用有两个:一是产生锁存脉冲Ⅳ,使显示器上的数字稳定;二是产生清“0”脉冲Ⅴ,使计数器每次测量从零开始计数。 1.放大整形电路 放大整形电路可以采用晶体管 3DGl00和74LS00,其中3DGl00组成放大器将输入频率为fx的周期信号如正弦波、三角波等进行放大。与非门74LS00构成施密特触发器,它对放大器的输出信号进行整形,使之成为矩形脉冲。 2.时基电路 时基电路的作用是产生标准的时间信号,可以由555组成的振荡器产生,若时间精度要求较高时,可采用晶体振荡器。由555定时器构成的时基电路包括脉冲产生电路和分频电路两部分。 (1)555多谐振荡电路产生时基脉冲 采用555产生1000HZ振荡脉冲的参考电路如图4-2-7所示。电阻参数可以由振荡频率计算公式f=1.43/((R1+2R2)*C)求得。 (2)分频电路 由于本设计中需要1s、0.1s、10ms、1ms四个闸门时间,555振荡器产生1000HZ,周期为1ms的脉冲信号,需经分频才能得到其他三个周期的闸门信号,可采用74LS90分别经过一级、二级、三级10分频得到。 图4-2-7 555多谐振荡电路 3. 逻辑控制电路 在时基信号II结束时产生的负跳变用来产生锁存信号Ⅳ,锁存信号Ⅳ的负跳变又用来产生清“0”信号V。脉冲信号Ⅳ和V可由两个单稳态触发器74LSl23产生,它们的脉冲宽度由电路的时间常数决定。触发脉冲从B端输入时,在触发脉冲的负跳变作用下,输出端Q可获得一正脉冲, Q非端可获得一负脉冲,其波形关系正好满足Ⅳ和V的要求。手动复位开关S按下时,计数器清“ 0 ”。参考电路如图4-2-8 图4-2-8数字频率计逻辑控制电路 4.锁存器 锁存器的作用是将计数器在闸门时间结束时所计得的数进行锁存,使显示器上能稳定地显示此时计数器的值.闸门时间结束时,逻辑控制电路发出锁存信号Ⅳ,将此时计数器的值送译码显示器。选用8D锁存器74LS273可以完成上述功能.当时钟脉冲CP的正跳变来到时,锁存器的输出等于输入,即Q=D。从而将计数器

简易数字频率计

宁波工程学院 电子信息工程学院 课程设计报告 课程设计题目:简易数字频率计 起讫时间:2011年05月23日至2011年06月03日

目录第一章技术指标 1.1整体功能要求 1.2电气指标 1.3扩展指标 1.4设计条件 第二章整体方案设计 2.1 算法设计 2.2 整体方框图 2.3 计数原理 第三章单元电路设计 3.1 波形变换电路 3.2 闸门电路设计 3.3小数点显示电路设计 第四章测试与调整 4.1 硬件测试与调整 4.2 软件测试与调整 4.3 整体指标测试 第五章设计小结 5.1 设计任务完成情况 5.2 问题及改进 5.3心得体会 附录

第一章技术指标 1.1整体功能要求 设计并制作一台数字显示的简易频率计,主要用于测量正弦波、方波等周期 信号的频率值。 1.2 电气指标 1.2.1 信号波形:方波; 1.2.2 信号幅度;TTL电平; 1.2.3 信号频率:100Hz~9999Hz; 1.2.4 测量误差:≤1%; 1.2.5 测量时间:≤1s/次,连续测量; 1.2.6 显示:4位有效数字,可用数码管,LED或LCD显示。 1.3扩展指标 1.3.1 可以测量正弦波信号的频率,电压峰-峰值VPP=0.1~5V; 1.3.2 方波测量时频率测量上限为3MHz,测量误差≤1%; 1.3.3 正弦(Vopp=0.1V~5V)测量时频率测量上限为3MHz,测量误差≤1%; 1.3.4量程自动切换,且自动切换为四位有效数字输出; 1.4设计条件 1.4.1 电源条件:+5V。 1.4.2开发平台:本系统以高速SOC单片机C8051F360和FPGAEP2C8T144为 核心,主要包括9个模块,其主要配置见表1-1。 表1-1数字电子系统设计实验平台模块一览 型号名称主要配置 MCU模块SOC单片机8051F360,CPLD芯片EMP3064TC44 74151 FPGA模块EMP3064TC44,串行配置芯片,JTAG和AS配置 接口 74153 LCD和键盘模块12864中文液晶,16个按键 7404 8位高速A/D模块30MHz8位A/D转换器ADS930,信号调理电路4518 10位高速D/A模块双路100MHz10位D/A转换器THS5651,差分放 大电路,反相器

简易数字频率计设计

简易数字频率计设计报告 设计内容: 1、测量信号:方波、正弦波、三角波; 2、测量频率范围: 1Hz~9999Hz; 3、显示方式:4位十进制数显示; 4、时基电路由由555构成的多谐振荡器产生(当标准时间的精度要求较高时,应通过晶体振荡器分频获得); 5、当被测信号的频率超出测量范围时,报警。 设计报告书写格式: 1、选题介绍和设计系统实现的功能; 2、系统设计结构框图及原理; 3、采用芯片简介; 4、设计的完整电路以及仿真结果; 5、Protel绘制的电路原理图; 6、制作的PCB; 7、课程设计过程心得体会(负责了哪些内容、学到了什么、遇到的难题及解决方法等)。 电子课程设计过程: 系统设计→在Multisim2001下仿真→应用Protel 99SE绘制电路原理图→制作PCB →撰写设计报告

简易数字频率计课程设计报告 第一章技术指标 1.1整体功能要求 1.2系统结构要求 1.3电气指标 1.4扩展指标 1.5设计条件 第二章整体方案设计 2.1 算法设计 2.2 整体方框图及原理 第三章单元电路设计 3.1 时基电路设计 3.2闸门电路设计 3.3控制电路设计 3.4 小数点显示电路设计 3.5整体电路图 3.6整机原件清单 第四章测试与调整 4.1 时基电路的调测 4.2 显示电路的调测 4-3 计数电路的调测 4.4 控制电路的调测 4.5 整体指标测试 第五章设计小结 5.1 设计任务完成情况 5.2 问题及改进

5.3心得体会附录 参考文献

第一章技术指标 1.整体功能要求 频率计主要用于测量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲等周期信号的频率值。其扩展功能可以测量信号的周期和脉冲宽度。 2.系统结构要求 数字频率计的整体结构要求如图所示。图中被测信号为外部信号,送入测量电路进行处理、测量,档位转换用于选择测试的项目------频率、周期或脉宽,若测量频率则进一步选择档位。 数字频率计整体方案结构方框图 3.电气指标 3.1被测信号波形:正弦波、三角波和矩形波。 3.2 测量频率范围:分三档: 1Hz~999Hz 0.01kHz~9.99kHz 0.1kHz~99.9kHz 3.3 测量周期范围:1ms~1s。 3.4 测量脉宽范围:1ms~1s。 3.5测量精度:显示3位有效数字(要求分析1Hz、1kHz和999kHz的测量误 差)。 3.6当被测信号的频率超出测量范围时,报警. 4.扩展指标 要求测量频率值时,1Hz~99.9kHz的精度均为+1。

multisim简易数字频率计

. . . . 哈尔滨工业大学 简易频率计的仿真设计

目录 1.设计要求 2. 总电路图及工作原理 3.电路组成介绍 3.1脉冲形成电路 3.2闸门电路 3.3时基电路 3.4计数译码显示电路 4. 电路的测试 5. 分析与评价 附录:元器件清单 1.设计要求 本次设计任务是要求设计一个简易的数字频率计,即用数字显示被测信号频率的仪 2

器,数字频率计的设计指标有: 1. 测量信号:正弦信号、方波信号等周期变化的物理信号; 2. 测量频率范围:0Hz~9999Hz; 3. 显示方式:4位十进制数显示。 2.电路工作原理 频率计总电路图如下所示: 2

频率计的基本原理:通过将被测周期信号整形为同频率的方波信号后,利用555定时器组成的振荡电路所产生的频率为1Hz的标准方波,作为基准时钟,与被整形后的方波信号一起经过闸门电路处理输入计数电路,再利用74LS90N的十进制计数功能进行级联计数,计数后输入8位数据/地址锁存器74LS273N以实现锁存和清零功能,最后输入到译码显示电路中,用BCD7段译码器显示出来,这样就实现了对被测周期信号的频率测量并显示的功能。 频率计的工作原理流程图如下所示: 3.电路组成介绍 3.1脉冲形成电路 脉冲形成电路由信号发生器与整形电路组成,输入信号先经过限幅器,再经过施密特触发器整形,当输入信号幅度较小时,限幅器的二极管均截止,不起限副作用。由555组成的施密特触发器对经过限幅器的信号进行整形得到标准的方波信号。线路图如下所示: 2

3.2闸门电路 闸门电路的作用是控制计数器的输入脉冲,在电路中用一个与非门来实现(如下图所标注)。当标准信号(正脉冲)来到时闸门开通,被侧信号的脉冲通过闸门进入计时器计数;正脉冲结束时闸门关闭,计数器无时钟脉冲输入。 闸门电路 2

数字频率计的设计

长安大学 电子技术课程设计 数字频率计的设计 专业: 班级: 姓名 指导教师: 日期:

目录 引言 第一章系统概述 一、设计方案的选择 1、计数法 2、计时法 二、整体框图及原理 第二章单元电路设计 一、放大电路设计 二、闸门电路设计 三、时基电路设计 四、控制电路设计 五、报警电路设计 六、整体电路图 七、整机元件清单 第三章设计小结 一、设计任务完成情况 二、问题及改进 三、心得体会 鸣谢 附录

引言 题目:数字频率计的设计 初始条件: 本设计可以使用在数模电理论课上学过或没学过的集成器件和必要的门电路构建简易频率计,用数码管显示频率计数值。 要求完成的主要任务: ①设计一个频率计。要求用4位7段数码管显示待测频率,并用发光二极管表示单位。 ②测量频率的范围:100hz—100khz。 ③测量信号类型:正弦波和方波。 ④具有超量程报警功能。 摘要: 本次课程设是基于TTL系列芯片的简易数字频率计,数字频率计应用所学的数字电路和模拟电路的知识进行设计。在设计过程中,所有电路仿真均基于Multisim仿真软件。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。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;二是性能测试,这部分用于测试设计是否符合任务要求。三是是对本次课程设计的总结。 关键字:频率计、TTL芯片、时基电路、逻辑控制、分频、计数、报警

第一章系统概述 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(1-1-1) 计数值N1 被测信号 标准闸门 T 图 1-1-1 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δN1=(N1-N)/N=1/N。由N1的相对误差可知,N的数值愈大,相对误差愈小,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f1=N1,而f=N,故有f1的相对误差:δf1=(f1-f)/f=1/f 从上式可知f1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。

数字频率计的设计

数字频率计的设计 摘要:采用STC89C52RC单片机作为系统的核心控制器件,该系统采用直流供电,由信号输入模块、信号相加模块、滤波模块、信号比较器模块,电平转换模块组成,具有信号输入、测信号频率、测量矩形方波占空比的功能,并且具有测量精度高功耗低、抗干扰能力强等特点。

1 方案设计与比较

信号混合电路模块 方案一:同相加法器。加法器是一种数位电路,其可进行信号的加法计算。加法器是产生数的和的装置。加数和被加数为输入,和数与进位为输出的装置为半加器。若加数、被加数与低位的进位数为输入,而和数与进位为输出则为全加器。同相加法器输入阻抗高,输出阻抗低反相加法器输入阻抗低,输出阻抗高当选用同相加法器时,如A输入信号时,因为是同相加法器,输入阻抗高,这样信号不太容易流入加法器,反而更容易流入B端,而影响到B端的正常使用;同样,如B输入信号时,容易流入A端,而影响到A端的正常使用。 方案二:反相加法器。当选用反相加法器时,因为加法器输入阻抗低,不管是A端,还是B端信号,更容易流入加法器,而不会影响其它路的正常使用。 综上所述选择方案一。 滤波电路模块 方案一:选用有源二阶切比雪夫高通滤波器。切比雪夫滤波电路在通带或阻带上频率响应幅度等波纹波动的滤波器。切比雪夫滤波器在过渡带比巴特沃斯滤波器的衰减快,但频率响应的幅频特性不如后者平坦。切比雪夫滤波器和理想滤波器的频率响应曲线之间的误差最小,但是在通频带内存在幅度波动,有可能有纹波波动导致电压达到施密特触发器的上限或下限出发电平,导致误触发,输出方波可能严重失真。 方案二:选用有源二阶巴特沃斯高通滤波器。巴特沃斯滤波电路的幅频响应在通带中具有最平幅度特性没有起伏,而在阻频带则逐渐下降为零,由于巴特沃斯滤波电路的幅频响应曲线很平滑,没有起伏,可以有效规避施密特比较器中的误触发,所以选用幅频响应曲线最平滑的巴特沃斯型滤波器,可以有效规避误触发。 综上所述选择方案二。

简易数字频率计设计报告

简易数字频率计设计报告 目录 一.设计任务和要求 (2) 二.设计的方案的选择与论证 (2) 三.电路设计计算与分析 (4) 四.总结与心得..................................... 错误!未定义书签。2 五.附录........................................... 错误!未定义书签。3 六.参考文献....................................... 错误!未定义书签。8

一、 设计任务与要求 1.1位数:计4位十进制数。 1.2.量程 第一档 最小量程档,最大读数是9.999KHZ ,闸门信号的采样时间为1S. 第二档 最大读数是99.99KHZ ,闸门信号采样时间为0.1S. 第三档 最大读数是999.9KHZ ,闸门信号采样时间为10mS. 第四档 最大读数是9999KHZ ,闸门信号采样时间为1mS. 1.3 显示方式 (1)用七段LED 数码管显示读数,做到能显示稳定,不跳变。 (2)小数点的位置随量程的变更而自动移动 (3)为了便于读数,要求数据显示时间在0.5-5s 内连续可调 1.4具有自检功能。 1.5被测信号为方=方波信号 二、设计方案的选择与论证 2.1 算法设计 频率是周期信号每秒钟内所含的周期数值。可根据这一定义采用如图 2-1所示的算法。图2-2是根据算法构建的方框图。 被测信号 图2-2 频率测量算法对应的方框图 输入电路 闸门 计数电路 显示电路 闸门产生

整体方框图及原理 频率测量:测量频率的原理框图如图2-3.测量频率共有3个档位。被测信号经整形后变为脉冲信号(矩形波或者方波),送入闸门电路,等待时基信号的到来。时基信号有555定时器构成一个较稳定的多谐振荡器,经整形分频后,产生一个标准的时基信号,作为闸门开通的基准时间。被测信号通过闸门,作为计数器的时钟信号,计数器即开始记录时钟的个数,这样就达到了测量频率的目的。 周期测量:测量周期的原理框图2-4.测量周期的方法与测量频率的方法相反,即将被测信号经整形、二分频电路后转变为方波信号。方波信号中的脉冲宽度恰好为被测信号的1个周期。将方波的脉宽作为闸门导通的时间,在闸门导通的时间里,计数器记录标准时基信号通过闸门的重复周期个数。计数器累计的结果可以换算出被测信号的周期。用时间Tx来表示:Tx=NTs 式中:Tx为被测信号的周期;N为计数器脉冲计数值;Ts为时基信号周期。时基电路:时基信号由555定时器、RC组容件构成多谐振荡器,其两个暂态

数字频率计的设计

电子测量实训报告 姓名:X X X 院系:X X X X 学院 专业:07电子信息工程 学号: 指导教师: 完成时间: 2010 年 9月 7 日

目录 第1章引言 (3) 1.1数字频率计的概述 (3) 1.2设计任务 (3) 1.3设计目的 (4) 1.4设计方案 (4) 1.5频率计设计原理 (5) 第2章系统硬件设计 (5) 2.1电路原理图设计 (5) 2.2单元电路介绍 (6) 2.3 74LS90引脚及其说明 (8) 2.4 74LS47的介绍 (9) 2.5 74LS123的介绍 (10) 第3章硬件调试 (11) 第4章实训小结 (10) 第5章附录 (13) 附录1 硬件电路原理图和连接图 (13) 附录2 元器件清单 (14) 附录3 参考文献 (14)

数字频率计的设计 摘要:本实训报告是关于数字频率计设计的简要介绍。采用直接测频法的方案来完成本次实训设计。其组成部分有时基电路、闸门电路、逻辑控制电路以及可控制的计数、译码、显示电路。该设计主要用于数码管的显示功能,在四位LED数码管上对输入信号频率进行显示,并能够准确运行。 关键词:数字频率计、计数脉冲、单稳态电路、闸门电路、锁存、频率显示 第1章引言 1.1数字频率计的概述 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,方波,三角波和尖脉冲信号的频率,而且还可以测量他们的周期。数字频率计在测量其他物理量如转速、振荡频率等方面获得广泛应用。所谓频率,就是周期性信号在单位时间(1s)里变化的次数。若在一定时间间隔T内测得的这个周期性信号的重复变化次数N,则其频率可表示为:f =N/T。 1.2设计任务 设计一个数字频率计系统,频率在四位数码管上进行显示,如下图。从左到右依次为频率的千位、百位、十位、个位。 设计要求: (1)位数: 能计4位十进制数,计数位数主要取决于被测信号频率的高低,如果被测信号频率较高,精度又较高,可相应增加显示位数。 (2)量程: 最大读数为9999Hz,闸门信号的采样时间为1s。 (3)显示方式: 用七段LED数码管显示读数,做到显示稳定、不跳变。

简易数字频率计电路设计

简易数字频率计电路设计

摘要 请对内容进行简短的陈述,一般不超过300字 关键字:周期;频率;数码管,锁存器,计数器,中规模电路,定时器 在电子技术中,频率是最基本的参数之一,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。 数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器,被测信号可以是正弦波、方波或其它周期性变化的信号。如配以适当的传感器,可以对多种物理量进行测试,比如机械振动的频率、转速、声音的频率以及产品的计件等等。因此,数字频率计是一种应用很广泛的仪器。 本章要求设计一个简易的数字频率计,测量给定信号的频率,并用十进制数字显示。数字频率计主要由放大整形电路、闸门电路、计数器电路、锁存器、数码管、时基电路、逻辑控制、译码显示电路几部分组成。

目录 前言 (1) 1.数字频率计的原理 (2) 2.系统框图 (3) 3.系统各功能单元电路设计 (3) 3.1 时基电路设计 (3) 3.2 放大整形电路 (4) 3.3 逻辑控制电路 (5) 3.4 锁存单元 (6) 3.5 分频电路 (7) 3.6 显示器 (7) 3.7 报警电路 (8) 4.系统总电路图 (10) 结束语 (11) 参考文献 (12)

前言 数字频率计是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器。被测信号可以是正弦波、方波或其它周期性变化的信号。数字频率计主要由放大整形电路、闸门电路、计数器电路、锁存器、时基电路、逻辑控制、译码显示电路几部分组成。 在传统的电子测量仪器中,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。 在传统的生产制造企业中,频率计被广泛的应用在产线的生产测试中。频率计能够快速的捕捉到晶体振荡器输出频率的变化,用户通过使用频率计能够迅速的发现有故障的晶振产品,确保产品质量。 频率计被用来对各种电子测量设备的本地振荡器进行校准。在无线通讯测试中,频率计既可以被用来对无线通讯基站的主时钟进行校准,还可以被用来对无线电台的跳频信号和频率调制信号进行分析。

数字频率计课程设计

课程设计任务书 学生姓名:覃朝光专业班级:通信1103 指导教师:工作单位:信息工程学院 题目: 数字频率计的设计与实现 初始条件: 本设计既可以使用集成脉冲发生器、计数器、译码器、单稳态触发器、锁存器、放大器、整形电路和必要的门电路等,也可以使用单片机系统构建简易频率计。用数码管显示频率计数值。 要求完成的主要任务: (包括课程设计工作量及技术要求,以及说明书撰写等具体要求) 1、课程设计工作量:1周。 2、技术要求: 1)设计一个频率计。要求用4位7段数码管显示待测频率,格式为0000Hz。 2)测量频率范围:10~9999Hz。 3)测量信号类型:正弦波、方波和三角波。 4)测量信号幅值:0.5~5V。 5)设计的脉冲信号发生器,以此产生闸门信号,闸门信号宽度为1s。 6)确定设计方案,按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路,设计分电路,画出总体电路原理图,阐述基本原理。 3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印,图纸应符合绘图规范。 时间安排: 1、2013年5 月17日,布置课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。 2、2013 年 6 月18 日至2013 年6 月22 日,方案选择和电路设计。 3、2013 年6 月22 日至2013 年7 月1 日,电路调试和设计说明书撰写。 4、2013年7月5日,上交课程设计成果及报告,同时进行答辩。 指导教师签名:年月日 系主任(或责任教师)签名:年月日

目录 摘要 (3) 1电路的设计思路与原理 (4) 1.1电路设计方案的选择 (4) 1.1.1方案一:利用单片机制作频率计 (4) 1.1.2方案二:利用锁存器与计数器制作频率计 (5) 1.1.3方案三:利用定时电路与计数器制作频率计 (5) 1.1.4方案确定 (6) 1.2 原理及技术指标 (6) 1.3 单元电路设计及参数计算 (8) 1.3.1时基电路 (8) 1.3.2放大整形电路 (9) 1.3.3逻辑控制电路 (9) 1.3.4计数器 (11) 1.3.5锁存器 (12) 1.3.6译码电路 (13) 2仿真结果及分析 (13) 2.1仿真总图 (13) 2.2单个元电路仿真图 (14) 2.3测试结果 (17) 3测试的数据和理论计算的比较分析 (17) 4制作与调试中出现的故障、原因及排除方法 (17) 4.1故障a (17) 4.2故障b (18) 4.3故障c (18) 4.4故障d (18) 4.5故障e (18) 5 心得体会 (19)

简易数字显示频率计的设计

简易数字显示频率计的设计 摘要:本文应用NE555构成时钟电路,7809构成稳压电源电路,CD4017构成控制电路,CD40110和数码管组成计数锁存译码显示电路,实现可测量1HZ-99HZ这个频段的数字频率计数器。 关键词:脉冲;频率;计数;控制 1 引言 在电子技术中,频率是最基本的参数之一,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,因此频率的测量显得很重要。测量频率的方法有很多,其中电子计数器测量频率具有精度高、使用方便、测量迅速,以及便于实现测量过程自动化等优点,是频率测量的重要手段之一。 2 电子计数器测频方法 电子计数器测频有两种方式:一是直接测频法,即在一定闸门时间内测量被测信号的脉冲个数;二是间接测频法,如周期测频法。数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器,被测信号可以是正弦波,方波或其它周期性变化的信号。如配以适当的传感器,可以对多种物理量进行测试,比如机械振动的频率、转速、声音的频率以及产品的计件等等。因此,数字频率计是一种应用很广泛的仪器。 3 简易数字频率计电路组成框图 本设计主要运用数字电路的知识,由NE555构成时钟电路,7809构成稳压电源电路,CD4017构成控制电路,CD40110和数码管组成计数锁存译码显示电路。从单元电路的功能进行划分,该频率计由四大模块组成,分别是电源电路、时钟电路(闸门)、计数译码显示电路、控制电路(被测信号输入电路、锁存及清零)。电路结构如图1所示。 图1 简易数字频率计电路组成框图 4 单元模块电路设计

4.1电源电路 在电子电路中,通常都需要电压稳定的直流电源供电。小功率的稳压电源的组成如图2所示,它由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。 图2 电源电路 220V市电经220V/12V变压器T降压,二极管桥式整流电路整流,1000uF电容滤波后送人7809的输入端(1脚)。7809的第二脚接地,第三脚输出稳压的直流电压,C7、C8是为了进一步改变输出电压的纹波。红色发光管LED指示电源的工作状态,R9为LED的限流电阻,取值为5.1K。 4.2 时钟电路 电路如图3所示,由NE555构成的多谐振电路,3脚输出振荡脉冲,其中LED为黄色发光二极管,R1为5.1K,R2为1K,R3为10K,C1,C5为100UF,C4为0.01UF,C2为1000PF,R PE 选取10K。 图3 时钟电路 4.3计数、显示电路

简易数字频率计设计实验报告

电子线路课程设计报告 姓名: 学号: 专业:电子信息 日期:2014.4.13 南京理工大学紫金学院电光系 2014-4-13

引言 《电子线路课程设计》是一门理论和实践相结合的课程。它融入了现代电子设计的新思想和新方法,架起一座利用单元模块实现电子系统的桥梁,帮助学生进一步提高电子设计能力。对于推动信息电子类学科面向21世纪课程体系和课程内容改革,引导、培养大学生创新意识、协作精神和理论联系实际的学风,加强学生工程实践能力的训练和培养,促进广大学生踊跃参加课外科技活动和提高毕业生的就业率都会起到了良好作用。 该课程主要内容: (1)了解和掌握一个完整的电子线路设计方法和概念; (2)通过电子线路设计、仿真、安装和调试,了解和掌握电子系统研发产品的一个基本流程。 (3)了解和掌握一些常见的单元电路设计方法和在电子系统中的应用:包括放大器、滤波器、比较器、光电耦合器、单稳、逻辑控制、计数和显示电路等。 (4)通过编写设计文档与报告,进一步提高学生撰写科技文档的能力。 (5)电子线路课程设计课题: 设计并制作一个基于模电和数电的简易数字频率计。

目录 第一章设计要求................................................. 1.1 基本要求........................................... 1.2 提高部分........................................... 1.3 设计报告........................................... 第二章整体方案设计............................................. 2.1 算法设计........................................... 2.2 整体方框图及原理................................... 第三章单元电路设计............................................. 3.1 模电部分设计....................................... 3.1.1 放大电路........................................ 3.1.2 滤波电路........................................ 3.1.3 比较电路........................................ 3.1.4 模电总体电路.................................... 3.2 数电部分设计....................................... 3.2.1 时基电路........................................ 3.2.2 单稳态电路...................................... 3.2.3 计数、译码、显示电路............................ 3.2.4 数电总体电路.................................... 第四章测试与调整............................................... 4.1 时基电路的调测..................................... 4.2 计数电路的调测..................................... 4.3 显示电路的调测..................................... 第五章设计小结................................................. 5.1 设计任务完成情况................................... 5.2心得体会...........................................

数字频率计设计 毕业设计

毕业设计(论文)任务书 课题名称数字频率设计课题性质毕业论文 专业楼宇智能化工程技术班级 11级学生姓名学号 113121 指导教师教研室主任系部主任 发放日期 一、课题条件: 1.分析频率计的设计方法; 2.利用现有的仿真软件进行波形仿真; 二、毕业论文(设计)主要内容: 1、测量信号:方波; 2、测量频率范围:1KHZ~9999HZ;10KHZ~100KHZ; 3、显示方式:4位十进制数显示; 4、时基电路由555定时器及分频器组成,555振荡器产生脉冲信号,经分频器分频产生的时基信号,其脉冲宽度分别为:1秒,0.1秒; 5、当被测信号的频率超出测量范围时,报警。 三、计划进度: 1. 资料的收集撰写开题报告 7月18日至9月8日 2. 方案设计 9月9日至9月15日 3. 电路的设计指标分析与确定;后期的电路优化元器件的选择与参数确定 9月16日至11月2日 4. 毕业设计论文的修改、完善 11月3日至11月10日 5. 毕业设计答辩11月15 日至11月20日 6. 毕业设计工作总结11月20日至11月25日 四、主要参考文献: (1)电子技术基础(第三版) (2)电子产品的设计与制作工艺 (3)电子设计技术杂志 (4)现代电子学及应用1 (5)AD (6)数字电子技术基础阎石主编高等教育出版社 指导教师(系)教研室主任 年月日年月日

摘要 频率计又称为频率计数器,是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器。其最基本的工作原理为:当被测信号在特定时间段T内的周期个数为N 时,则被测信号的频率f=N/T。 频率计主要由四个部分构成:时基(T)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、微分操作之后形成特定周期的窄脉冲,送到主门的一个输入端。主门的另外一个输入端为时基电路产生电路产生的闸门脉冲。在闸门脉冲开启主门的期间,特定周期的窄脉冲才能通过主门,从而进入计数器进行计数,计数器的显示电路则用来显示被测信号的频率值,内部控制电路则用来完成各种测量功能之间的切换并实现测量设置。 在传统的电子测量仪器中,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。 在传统的生产制造企业中,频率计被广泛的应用在产线的生产测试中。频率计能够快速的捕捉到晶体振荡器输出频率的变化,用户通过使用频率计能够迅速的发现有故障的晶振产品,确保产品质量。 在计量实验室中,频率计被用来对各种电子测量设备的本地振荡器进行校准。在无线通讯测试中,频率计既可以被用来对无线通讯基站的主时钟进行校准,还可以被用来对无线电台的跳频信号和频率调制信号进行分析。 常用的频率测量方法有测频法、测周法、测周期/频率法、F/V与A/D法。本文阐述了用测频法构成的数字频率计。 关键词:逻辑控制,计数器,时基(T)电路、输入电路、计数显示电路以及控制电路。

电子课程设计_简易数字频率计的设计

某某某某大学 某某某某学院 电子课程设计 姓名张三学号 年级XX级专业电子信息工程

题目简易数字频率计的设计(含电源) 指导老师李四 上交时间XXXX-6-11 ?【课题名称】:数字频率计 设计目的 ①掌握数字频率计的设计、组装与调试方法。 ②了解频率测量与周期测量的基本原理及减小误差的方法。 1.设计内容与要求 ①简易数字频率计的主要技术指标: 测量频率范围0000Hz~9999Hz;数字显示位数4位数字显示;频率测量准确度Δfx/fx≤±15%;测量时间t≤1.5s;被测信号幅度Uzm=5V(正弦波,方波,三角波)。 ②设计频率计相应的单元电路: 可控制的计数、锁存、译码显示系统;设计频率计的整机电路并画出框图和总电路图。 ③组装、调试单元电路和整机系统。

④测试系统的性能指标。 ⑤总结报告。 2.数字频率计的基本原理 ⑴数字频率计测频的基本原理 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,方波,三角波和类似脉冲信号的频率,而且还可以测量它们的周期。数字频率计在测量其他物理量如转速,振动频率等方面获得广泛应用。众所周知,所谓“频率”,就是周期性信号在单位时间(1s)内变化的次数。若在一定时间间隔T内测得这个周期性信号的重复变化次数N,则其频率可表示为 f=N/T 因此,数字频率计测频率时的原理框图如下。其中脉冲形成电路的作用是:将被测信号变成脉冲信号,其重复频率等于被测频率fx。时间基准信号发生器提供标准的时间脉冲信号,若其周期为1s,则门控电路的输出信号持续时间也准确的等于1s。闸门电路由标准的秒信号进行控制,当秒信号来到时,闸门开通被测脉冲信号通过闸门送到计数译码显示电路。秒信号结束时闸门关闭,计数器停止计数。由于计数器计得的脉冲数N为在1s时间内的累计数,所以被测信号的频率fx =NHz。

简单数字频率计的设计与制作

简单数字频率计的设计与制作 1结构设计与方案选择 1.1设计要求 (1)要求用直接测量法测量输入信号的频率 (2)输入信号的频率为1~9999HZ 1.2设计原理及方案 数字频率计是直接用十进制的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、方波、三角波和尖脉冲信号的频率,而且还可以测量它们的周期。 所谓频率就是在单位时间(1s)内周期信号的变化次数。若在一定时间间隔T内测得周期信号的重复变化次数为N,则其频率为f=N/T(1-1)据此,设计方案框图如图1所示: 图1 数字频率计组成框图 图中脉冲形成的电路的作用是将被测信号变成脉冲信号,其重复频率等于被测信号的频率fX。时间基准信号发生器提供标准的时间脉冲信号,若其周期为1s,则们控电路的输出信号持续时间亦准确的等于1s。闸门电路由标准秒信号进行控制当秒信号来到时,闸门开通,被测脉冲信号通过闸门送到计数器译码显示电路。秒信号结束时闸门关闭,技计数器得的脉冲数N是在1秒时间内的累计数,所以被测频率fX= N Hz。 被测信号fX经整形电路变成计数器所要求的脉冲信号○1,其频率与被测信号的频率相同。时基电路提供标准时间基准信号○2,其高电平持续时间t1=1 秒,当l秒信号来到时,闸门开通,被测脉冲信号通过闸门,计数器开始计数,直到l秒信号结束时闸门关闭,停止计数。若在闸门时间1s内计数器计得的脉冲个

数为N,则被测信号频率f=NHz,如图2(a)所示,即为数字频率计的组成框图。 图2(a)数字频率计的组成框图 图2(b)数字频率计的工作时序波形 逻辑控制单元的作用有两个: 其一,产生清零脉冲④,使计数器每次从零开始计数; 其二,产生所存信号⑤,是显示器上的数字稳定不变。这些信号之间的时序关系如图2(b)所示数字频率计由脉冲形成电路、时基电路、闸门电路、计数锁存和清零电路、译码显示电路组成。

基于Protues数字频率计的设计与仿真

基于Proteus的数字频率计设计与仿真 摘要:本文主要论述了利用单片机AT89C51进行频率、周期、时间间隔、占空比测量的设计过程。该频率计采用测量N个信号波形周期的算法,充分利用单片机AT89C51中三个可编程定时/计数器,结合部分中规模数字电路,克服了基于传统测频原理的频率计的测量精度随被测信号频率的下降而降低的缺点,实现了频率、周期、时间差、占空比的高精度测量,结果的显示。该数字频率计的硬件系统电路由前置整形电路、分频电路、基准信号源、单片机电路和数字显示电路构成。其中单片机电路又由单片机、数据选择器、键盘、状态指示电路构成。软件系统由主程序、键盘子程序、显示子程序、测量子程序、脉冲高、低电平宽度测量子程序构成,由汇编语言编写。通过硬件系统和软件系统的相互配合,成功的实现了频率、周期、时间差、占空比的高精度测量,系统的自校和测量结果的显示。 关键词:数字频率计;周期;单片机 Digital Frequency Measure Design and Simulation Based on Proteus Abstract:This article mainly discusses the design process of us ing single-chip AT89C51to measure frequency, cycle, time interval and duty cycle. U s ing the algorithm of measur ing N signal cycle, mak ing full use of the three programmable timer / counter of single-chip AT89C51, combined with some digital circuits, t he frequency meter overcome s the shortcomings of the measurement accuracy reduces with the reduction of the frequency of the measured signal by t he frequency meter based on the principle of traditional measurement of frequency , achieves high-precision measurements of the frequency, cycle, time difference and duty cycle, displays the results. The hardware system circuit s of the digital frequency meter is made up of the pre-shaping circuit, sub-frequency circuit, reference signal source, single-chip circuit, digital display circuit and DC power supply regulator circuit. Of it, the s ingle-chip circuit consists of single-chip, data selector and keyboards. The s oftware system is made up of main program, keyboard s ubroutine, display subroutine, measurement subroutine, pulse high and low level width measurement subroutine, prepared by the assembly language. T hrough the cooperat ion with each other of the h ardware system and software system,t he frequency meter successfully achieves high-precision measurements of frequency,cycle, time difference, and duty cycle, finishes s ystem calibration and the display of measurement results. Keywords:d igital frequency meter;cycle; single-chip 1绪论 ·1.1课题研究的意义

相关主题
相关文档 最新文档