H-F1 V2.0
5Hz~2.4GHz
VFD大屏幕多功能频率计
使用说明书
硬件版本：2.0
软件版本：2.0
BD5UYW
二○一○年六月十六日
前言:
感谢您选用H-F1(V2)频率计组件，H-F1是我历时二年多的反复试验，最细心专业的高频电路设计和复杂的单片机编程来完成的，是我很满意的高频电路与单片机编程完美结合的作品。
H-F1采用进口温补晶振、原装长寿命POS机专用VFD屏幕及MOTOROLA高速IC，配合精确的时基算法，使H-F1的A通道可以用1秒的闸门达到1Hz的分辨率，并且有高达180MHz的最高测试频率，很多指标完全超过市售千元内的成品频率计。A通道5Hz～180MHz，覆盖到VHF波段，用1秒闸门，1Hz的分辨率来测试2米单边带机器没有任何问题。
H-F1 V2经过优化，特别注重软硬件细节，深挖性能，力求做到实用易用，稳定和精确。不仅保持了V1原来的功能，采用了些软硬件措施，提高了精度和稳定性。添加了一些实用测试功能，使H-F1 V2成为无线电DIY的好帮手。在基于专业仪器校准后，H-F1 V2可以作为基础测量仪器使用。
H-F1 V2对电感、电容、晶体、晶体滤波器和中周测试改进了很多，源程序六千多行，经过瘦身，仅差3个字节塞满8K ROM，经过几个月的测试，更好的操作性和性能得到验证。
H-F1除了有频率计功能外，还有三项独创功能，分别是：
1： A通道（5Hz～180MHz）和 B通道（10MHz～2500MHz）可以同时测量，并加减各自的中频值，同时显示。可以监控两路频率，等于拥有2台频率计，应用更为灵活！
2： 采用频率计方式测试电容和电感，突破单片计IO口频率限制（单片机IO口输入频率上限500kHz），集成多项式32位浮点运算，配合外部LC振荡电路，即可用0.1～100MHz的频率来测试电容和电感。
由于频率计分辨率为1Hz，得数更加精确，且标准参考电容可以自己设定和校准。
3： 集成GPS时钟功能（GPS模块为选件），提供精确的北京时间和UTC时间，及经纬度等信息。
H-F1 V2.0版本，相对V1.2版本改进的有：
1： PCB重新LAYOUT，全贴片，结构更为合理，工艺更好；
2： 改进A/B通道的测试灵敏度，边界灵敏度比V1.2高一倍；
3： B通道无信号时，不会显示无规则的频率数据；
4： 直接支持通用NMEA0183格式GPS模块，实现GPS时钟；
5： 全新设计的LCX板，可测试电容电感和晶体谐振频率；
6： LCX和A通道输入自动切换，不需要人工转换射频插头；
7： TCXO增加多圈精密微调电阻，频率校准可精确调到Hz位；
8： 独立大按键板，支持10*10大轻触开关，操作更加方便；
9： 采用GPS卫星驯服的基准信号源校准，10MHz误差1Hz内。
现在功能有：
1： A通道5～180MHz测试，1秒闸门分辨率1Hz，精度优于0.5ppm；
2： B通道20～2400MHz测试，4秒闸门分辨率16Hz，精度优于1ppm；
3： A+B通道可同时测试，及加减中频值，很好用实用的功能；
4： 1nH～10mH电感测试，测试频率500kHz，最小分辨率1nH，精度优于3％；
5： 1pF～0.47uF电容测试，测试频率500kHz，最小分辨率0.01pF，精度优于3％；
6： GPS时钟，显示BTC、UTC和经纬度。
7： 最高到25MHz的晶体振荡频率测试；
8： 最高到50MHz晶体滤波器中心频率测试；
9： 最高到50MHz中周和磁环测试，可以测试LC谐振频率。
10：兼容更多的GPS模块，增加了GPS波特率设置，支持4800dps和9600bps的GPS。
11：换算GPS数据格式成为度、分、秒，可以直接对应谷歌地图经纬度参数。
注意事项：
* 供电电压不可大于16V；
* 所有输入输出端口不可连接端电压大于5V的外部电路，否则会损坏主控芯片！ * 在通电状态下，切勿进行焊接或同金属物体触碰，否则会损坏IC电路；
* 在通电状态下VFD的引脚只要和地或12V电源短路上，会立即损坏驱动IC；
功能示意图：
联系方式：E-mail & M.S.N: fb-ham◎https://www.doczj.com/doc/dc11246264.html,
淘宝连接：https://www.doczj.com/doc/dc11246264.html,/
技术博客：https://www.doczj.com/doc/dc11246264.html,/s/blog_66ed4e460100jc89.html
版本信息：开机会显示版本信息，即软件更新日期和软件版本号。
修改记录：
操作说明：
功能菜单操作：（按菜单键，再按上行键或下行键，有以下选项） *1：晶体及晶体滤波器频率测试
1：A通道
2：B通道
3：AB通道同时测量
4：中频加减值设置
5：电感测试
6：电容测试
7：标准电容设置
8：GPS 本地时间
9：GPS 世界协调时
10：经纬度
11：GPS模块波特率设置
12：本地时区设置
功能1、2：A通道、B通道测试及扩展功能：
A通道测试状态：
屏幕左下角的“G”或“*”字符是闸门信号指示，会随闸门的快慢闪动,“G”字符后面是闸门时间数值。
扩展功能：在A或B通道测试状态,长按上行键可选择闸门时间，即按上行键不放直到屏幕左下角的闸门时间显示为另一档后放开按键。
A通道闸门时间有0.1秒和1秒可选，0.1秒分辨率10Hz，1秒分辨率1Hz。
B通道闸门时间有1秒和4秒可选，0.1秒分辨率64Hz，4秒分辨率16Hz。
B通道测试状态：
如B通道无输入信号时显示以上内容。
A、B通道加减中频设置(IF +/-设置值从0～255MHz，步进为1Hz)：
在A或B通道测试状态，按菜单键两次可设置是否加减中频值，屏幕左下显示IF表示功能启用。
启用＋10.24MHz后测试100MHz信号的显示状态：
功能3：A、B通道同时测量
在A、B通道同时测量状态，屏幕会同时A、B通道频率值，如果AB通道有启用中频加减功能，那么本项中可分别加减各自设置好的中频数值。
功能4：中频加减值设置
1： 进入该项，会先显示A通道加减值，比如＋010.700000MHz。
2： 短按菜单键进入B通道设置，会显示如＋021.400000MHz。
3： 长按菜单键1秒，会改变当前加减状态，比如从加值转为减值。
如＋021.400000MHz，长按菜单键1秒后，会显示－021.400000MHz。
4： 设置加减频率值，按上行键或下行键会以1Hz步进设置频率。按上行键或下行键不放时，再按确认 键会以10kHz为步进设置频率。按上行键或下行键时，再按菜单键会以100kHz为步进设置频率。 5： 加或减频率值设置后放开所有按键，按确认键保存设置数值，返回A通道测量。
功能 *1： A通道晶体及晶体滤波器测试功能：
选*1：晶体及晶体滤波器频率测试项，将被测晶体或晶体滤波器插入测试插座。
测试插座如下图：
* 图中9针母座焊在PCB板上，9针公座焊接圆孔IC插座，然后将公座插在母座上做测试架用。 12MHz晶体测试显示：
45MHz晶体滤波器测试显示：
晶体测试应用：
测试晶体频率时可连接在1－5脚，因1、5串入负载电容，此时测试得出的频率比较高。也可连接在2－4脚，测试结果数值会比较低。是用1－5或2－4方式，可按实际晶体负载电容来测试对比。
晶体滤波器测试应用：
测试晶体滤波器中心频率时也可连接在1－5脚，因1、5串入负载电容，此时测试得出的频率比较高。也可连接在2－4脚，测试结果数值会比较低。是用1－5或2－4方式，实际测试对比后决定。
中周、磁环谐振频率测试：
方法同上，用1－5或2－4方式都可，测试时中周必须焊接上谐振电容，否则无法测试。
电容电感测试：
为降低温漂影响，电容电感测试前先热机3分钟以上，测试前需先校准。
1： 进入电感测量功能，机器会自动接上LC测试电路。
2： 功能5电感测量时，需先校准。用短路线短接LC测试插座，按上行键校准，屏幕会显示标准电感值，右下角会显示当前测试频率，放开上行键后，移去短路线即可测试电感。
电感校准时显示：
移去校准短路线时显示：
插上470uH电感测量时显示：
1： 进入电容测量功能，机器会自动接上LC测试电路。
2： 功能6电容测量时，需先校准。测试插座不接任何电容，按上行键校准，屏幕会显示标准电容值，右下角会显示当前测试频率，放开上行键后，即可测试电容。
电容校准时显示：
校准后没接任何电容时显示：
LCX板的安装：
电容电感测试机理：
LC测试是参考iz7ath的方案设计的，不过他是用PC端软件人工填数计算的，而我是直将下面的公式用32位浮点运算方式，直接在单片机里运算，测试振荡频率及计算一步完成，直观明了，并且可以用更高的频率来测试LC。详细参考：https://www.doczj.com/doc/dc11246264.html,/iz7ath/web/02_brew/21_LCMeter01/
电容测量：
电感测量：
功能7：标准电容设置
比如使用1000pF标准电容，以下链接计算浮点数值。
https://www.doczj.com/doc/dc11246264.html,/IEEE-754/Decimal.html
Decimal Floating-Point:栏输入 1.000E-9 按 Rounded 计算
得出 Hexadecimal:3089705F 将 30 89 70 5F 输入H-F1即可，
1.000代表nF，即1000pF，E-9是固定要输入的。
如100pF即输入 0.1E-9
输入方法：
1：菜单选择功能7：标准电容设置，按确认键；
2：屏幕会先显示原来设置的标准电容浮点值；
3：按菜单键选择要修改的字节，要修改的字节前会显示“*”号；
4：按上行键、下行键可改变数值；
5：按菜单键选择要修改的其它字节，要修改的字节前会显示“*”号；
6：按上行键、下行键可改变数值；
7：按确认键保存后退出。
* 除非改变标准电容，标准电容只需设置一次，H-F1会保存，每次开机自动调用，不用重复输入。 设置时显示内容：
功能8：本地时间显示 （需连接GPS接收模块）
第一行显示： 年、月、日
第二行显示： S可用卫星数 / 本地时间状态 / 时：分：秒
注：接上GPS天线，只要收到信号就能显示时间，比如显示S00也是有时间输出，此时可能会有误差。
可用卫星数3颗可以2D定位，可用卫星数超过3颗可以3D定位，2D以上定位时间就会很精确了。功能9：UTC时间显示（需连接GPS接收模块）
第一行显示： 年、月、日
第二行显示： S可用卫星数 / UTC时间状态 / 时：分：秒
功能10：经纬度显示（需连接GPS接收模块）
显示：本地经纬度
功能11：GPS波特率设置
1：菜单选择功能11：GPS波特率设置，按确认键；
2：屏幕会先显示原来设置的波特率值；
3：按上行键可改变数值，有4800bps和9600bps可选；
4：按确认键保存后退出。
功能12：本地时区设置
1：菜单选择功能12：本地时区设置，按确认键；
2：屏幕会先显示原来设置的本地时区值；
3：按上行键可改变数值，有－12时区～＋12时区可选，如中国是＋8时区；
4：按确认键保存后退出。
关于GPS模块：
H-F1 V2.0经过改进可以直接连接通用GPS模块，做GPS时钟使用。要求是采用NMEA0183 2.0格式，包含“$”开始的$GPGGA，$GPRMC主要语句，5V TTL电平，波特率为4800bps或9600bps的模块。
因为GPS时钟是附加功能，且GPS模块数据格式繁多，实际使用中发现有些模块被进入工程模式改过数据格式，所以H-F1 V2不能保证完全兼容所有的GPS模块，建议选用我推荐的GPS模块。
H-F1 主要技术指标
频率测量范围：
A通道： 5Hz～180MHz
B通道： 10MHz～2400MHz
输入阻抗：
A通道： R≈1MΩ C≤30Pf
B通道： 50Ω
输入灵敏度：
A通道：
5Hz ～ 100Hz 优于20mVrms
100Hz ～ 50MHz 优于10mVrms
50MHz ～ 80MHz 优于50mVrms
80MHz ～ 150MHz 优于100mVrms
150MHz ～ 180MHz 优于200mVrms
B通道：
10MHz ～ 500MHz 优于100mVrms
500MHz ～ 100MHz 优于50mVrms
1000MHz ～ 2400MHz 优于100mVrms
最大安全电压：
A通道： AC 100V
B通道： AC 10V
读数准确度： ±时基准确度±触发误差×被测频率（或被测周期）±LSD
基准频率： 11.300MHz（TCXO）
频率稳定度： 优于1ppm（-10℃～+40℃），优于2ppm（-20℃～+70℃）
供电电压： DC 9～13.8V
工作电流： 无GPS模块：约500mA @12V 带GPS模块：约700mA @12V
显示规格： 20字2行 VFD显示屏
屏幕尺寸： 70×190 mm
屏幕寿命： 3万小时（正常工况）
外形尺寸： 安装面 75×230mm 厚：45mm
GPS授时精度：视所用GPS模块精度，一般的模块都能达到±1uS级别，授时模块能达到100nS级别。 注：H-F1指标可能会修改，实际指标可参见技术博客。
参考资料：
H-F1 V2采用的进口原装低相位噪声自补偿TCXO，在室内温度下，有很好的稳定度。并经过GPS 驯服的信号源校准过，实际测量以测试10MHz为例，开机10分钟时间后，实际测量误差≤±1Hz。
内部基准TCXO指标:
标称频率：11.300MHz
频率准确度：≤±1×10-6 室温25℃
温度稳定度：≤±2×10-6 -20℃～+70℃相对于25℃
年老化率：≤±1×10-6
10年老化率：≤±5×10-6
电压特性：≤±2×10-7 电源电压变化±5%
负载特性：≤±2×10-7 负载变化±10%
输出波形：正旋波
供电电压：+5×(1±5%)V
工作电流：≤4mA
外形尺寸：18×12×8 mm
H-F1为何使用11.300MHz的TCXO呢？
主要是89C52为配合波特率发生器使用，多采用11.0592MHz的晶体，但这种晶体精度不高。经过试验证明采用11.300MHz的TCXO配和89C52使用，可以稳定的工作在9600bps，并且可以做频率计数基准。另外我想还可以将TCXO放在+60℃恒温槽里，这样做到0.1～0.5ppm应该没问题。
以晶体器件的频率温度特性来分类的三种晶体振荡器是：
XO：晶体振荡器，这种振荡器没有能够降低晶体频率温度特性的器件（也称为密封式晶体振荡器PXO）。TCXO：温度补偿晶体振荡器，在这种振荡器中，来自温度传感器（热敏电阻）的输出信号被用来产生校正电压，加在晶体网络中的变容二极管上。电抗的变化用以补偿晶体的频率温度特性。模拟的TCXO在晶体的频率随温度变化的范围内能够提供大概20倍的改善。
OCXO：恒温控制晶体振荡器，在这种振荡器中，晶体和其他温度敏感元件均装在稳定的恒温槽中，而恒温槽被调整到频率随温度的变化斜率为零的温度上。OCXO能够在晶体频率随温度变化的范围内提供
H-F1 V2 可接收GPS数据格式：
GPGGA GPS固定数据输出语句($GPGGA)
这是一帧GPS定位的主要数据，也是使用最广的数据。
$GPGGA 语句包括17个字段：语句标识头，世界时间，纬度，纬度半球，经度，经度半球，定位质量指示，使用卫星数量，水平精确度，海拔高度，高度单位，大地水准面高度，高度单位，差分GPS 数据期限，差分参考基站标号，校验和结束标记(用回车符
$GPGGA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,M,<10>,M,<11>,<12>*xx
$GPGGA：起始引导符及语句格式说明(本句为GPS定位数据)；
<1> UTC时间，格式为hhmmss.sss；
<2> 纬度，格式为ddmm.mmmm(第一位是零也将传送)；
<3> 纬度半球，N或S(北纬或南纬)
<4> 经度，格式为dddmm.mmmm(第一位零也将传送)；
<5> 经度半球，E或W(东经或西经)
<6> 定位质量指示，0=定位无效，1=定位有效；
<7> 使用卫星数量，从00到12(第一个零也将传送)
<8> 水平精确度，0.5到99.9
<9> 天线离海平面的高度，-9999.9到9999.9米
M 指单位米
<10> 大地水准面高度，-9999.9到9999.9米
M 指单位米
<11> 差分GPS数据期限(RTCM SC-104)，最后设立RTCM传送的秒数量
<12> 差分参考基站标号，从0000到1023(首位0也将传送)。
* 语句结束标志符
xx 从$开始到*之间的所有ASCII码的异或校验和
GPRMC 推荐定位信息(GPRMC)
$GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>*hh
<1> UTC时间，hhmmss(时分秒)格式
<2> 定位状态，A=有效定位，V=无效定位
<3> 纬度ddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也将被传输)
<4> 纬度半球N(北半球)或S(南半球)
<5> 经度dddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也将被传输)
<6> 经度半球E(东经)或W(西经)
<7> 地面速率(000.0~999.9节，前面的0也将被传输)
<8> 地面航向(000.0~359.9度，以正北为参考基准，前面的0也将被传输)
<9> UTC日期，ddmmyy(日月年)格式
<10> 磁偏角(000.0~180.0度，前面的0也将被传输)
<11> 磁偏角方向，E(东)或W(西)
物理与电子工程学院 课程设计 题目:简易频率计 专业 班级 学号 学生姓名 指导教师 数字频率计数器
电子工程师经常需要测量频率、时间间隔、相位和对事件计数，精确的测量离不开频率计数器或它的同类产品，如电子计数器和时间间隔分析仪。 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。 衡量频率计数器主要指标是测量范围、测量功能、精度和稳定性，这些也是决定价格高低的主要依据。 关键词：频率计；数码管；锁存器；计数器；定时器
1课程设计目的 (1) 2课程设计的指标 (1) 3课程设计报告内容 (1) 3.1设计方案的选定与说明 (1) 3.1.1方案的设计与论证 (2) 3.2论述方案各部分工作原理 (3) 3.2.1时基电路 (3) 3.2.2计数器 (5) 3.2.3锁存器 (6) 3.3设计方案的图表 (7) 3.3.1设计原理图 (7) 3.4编写设计说明书 (8) 3.4.1设计说明 (8) 3.4.2性能技术指标与分析 (9) 4仿真结果 (10) 5总结 (11) 参考文献 (12) 附录 (13) 附录A 元器件清单 (13) 附录B 设计电路 (13)
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
一课程设计题目：数字频率计的设计 二、功能要求 （1）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。 （2）率范围：分四1Hz~999Hz、01kHz~9.99kHz、1kHz~99.9kHz、10~999KHZ (3)周期范围：1ms~1s。 （4）用3个发光二极管表示单位，分别对应3个高档位。 三频率计设计原理框图 正弦波 数字频率计原理框图 1
测试电路原理：在测试电路中设置一个闸门产生电路，用于产生脉冲宽度为1s 的闸门信号。改闸门信号控制闸门电路的导通与开断。让被测信号送入闸门电路，当1s闸门脉冲到来时闸门导通，被测信号通过闸门并到达后面的计数电路（计数电路用以计算被测输入信号的周期数），当1s闸门结束时，闸门再次关闭，此时计数器记录的周期个数为1s内被测信号的周期个数，即为被测信号的频率。测量频率的误差与闸门信号的精度直接相关。 被测信号 频率测量算法对应的方框图 四、各部分电路及仿真 1 整形电路部分 整形电路的目的是将三角波、正弦波变成方便计数的脉冲信号。整形电路可以直接用555定时器构成施密特触发。 本次设计采用555定时器，适当连接若干个电阻就可以构成触发器 图1-1 整形电路 将555定时器的THR和TR1两个输入端连在一起作为信号输入端，则可得到 显示电路 闸门产生 输入电路闸门计数电路
施密特触发器，为了提高其稳定性通常要在要在CON端口接入一个0.01uf左右的滤波电容。但使用555定时器的时候输入的电压应该要大于5V，本次设计直接用信号源来做输入信号，并且信号源的振幅为10V，没有用放大电路将信号放大。 2 时基电路 时基电路时用来控制闸门信号选通的时间，由于本次设计的频率计测试范围是0到999KHz，故时基信号要有1ms 10ms 100ms 1s，基于上述，还需要一个分频器分出不同的频率。设计过程如下：可用一个多谐振电路产生频率为1KHz的脉冲信号（即T=1ms），然后使用分频器产生10ms 100ms 1s。 多谐振电路可以采用555定时器或者晶体振荡器来完成。本次设计采用555定时器实现，本次设计的精确度要求比较低，而且555定时器组成的多谐振荡起的最高振荡频率只能最多1MHz，而我们将用555定时器产生1Kz的频率，满足在该范围之内。分频器采用10分频，可用74LS90或者74LS160。 图2-1555定时器构成的多谐振振荡器 555多谐振振荡器设计参数：设计一个震荡周期为1ms，输出的占空比 2 3 q
VC2000智能频率计使用说明书 一、概述 VC2000智能频率计是多功能智能仪器,具有:频率测量、脉冲计数，及晶体测量等功能，并有4档时间闸门5档功能选择，和8位LED高亮度显示。 本频率计是一个10HZ——2400MHZ的多功能智能频率计。 全部功能是用一个单片微控制器（CPU）来完成的。本仪器是智能数字化仪器，晶体有恒温控控制线路，降低了温度漂移造成的测量误差，本机有工作状态记忆功能，每次开机后均可按上次所设置的功能工作。整机性能稳定，功能齐全，是一种高性能，低价位的理想智能数字化仪器。 二、技术条件及说明 1．测量 （1）、输入端口 本机有3个输入通端口 1．A端口为50MHZ—2400MHZ的高频通道端口 2．B端口为10MHZ-50MHZ的低频通道端口 3．晶振端口为晶体测量端口 （2）、频率测量 1．量程 共有5个档位，第1—3档测频率，第4档测累计计数，第5档测晶体 档位1 50MHZ—2400MHZ由A端口输放 档位2 4MHZ—50MHZ由B端口输放 档位3 10HZ—4MHZ由B端口输入 2．分辨率 3．闸门时间:0.1秒、1.0 秒、5.0秒、10秒，可任选。 3．精度：基准时间误差*被测频率±1个字。 （3）累计测量 档位4，B输入端口；分辨计：±1个字计数频率范围：10HZ—4HZ （4）晶体测量 档位5，由面板晶体振槽插入，测试范围：3.5MHZ—16MHZ 2．输放特性 通道A输放灵敏度25mVrms/200mVrms；阻抗约50 欧；最大安全电压为3V
通道B输放灵敏度：第二档：25mVrms/80mVrms；第三档：10mVrms/30mVrms；阻抗约1兆欧（少于35Pf）；最大安全电压为30V 3．时基： 短期稳定度：±3*10-9/秒；长稳定度：±210-5/月；温度：±1*10-5 10℃--40℃ 4．显示 为8位LED高亮度显示并带有频率、计数、晶振、KHZ、MHZ等显示以及各档位和时间闸门的LED显示。 5．电源：幅度AC 220V/110V±10%；频率50HZ/60HZ 6．温度使用范围–5℃-50℃；存放和运输：–40℃-60℃ 7．湿度：10—90%RH 存放5—90%RH。 8．预热时间：20分钟 9．尺寸：270mm*215mm*100mm 10．重量约1550g 第二章操作说明 一。使用要求。 （1）电源要求：AC 220V/110V±10%、50HZ/60HZ最大消耗功率为5W。 （2）预热要求：测量前应预热20分钟以保证晶体振荡器的频率稳定。 二．面板说明 正面：晶振键、闸门键、档位键、确定键、复位键、晶振插槽、晶振指示灯、MHZ指示灯、KHZ指示灯、LED显示器、计数指示灯、频率指示灯、B端口（10HZ—50MHZ）、A端口（50MHZ—2.4GHZ）；背面：电源开关、电源转换开关（A V220V/110V）；电源插座；保险丝座。 正面板说明： 晶振按键：用于测量晶振的按键，当测晶振时将被测晶振插入面板右下方的晶振插槽，并同时按下此键才能测试晶体，没测晶振时一定要再按此键一闪，使振荡线路停振，以确保不对外界产生干扰。 闸门按键：用于设置测量时的不同计数周期（产生相应的分辨率）。共设有4个闸门时间即0.1s 、1S、5S、10S（S=秒） 档位按键：共设置5个档位 档位1：50MHZ—2400MHZ量程A通道，测量单位显示“MHZ”（窗口后部显示） 档位2：4MHZ—50MHZ量程B通道，测量单位显示“MHZ”（窗口后部显示） 档位3：10HZ—4MHZ量程B通道，测量单位显示“KHZ”（窗口后部显示） 以上三档为测量频率档位，“频率”指示类亮。（在窗口前端） 档位4：累积计数测量，B通道输入，此时“计数”灯亮。 档位5：测试晶体，晶振插槽插入，此时“晶振”灯亮，测量单位显示“KHZ”。 每次选择好闸门，档位后再按下“确定”键后，频率计即刻开始工作，每次开机或“复位”键后，仪器自动进入上次按“确定”后的工作状态。 复位按键：当仪器出现非正常状态时，按一下该键，则仪器可恢复正常工作。 B通道：档位2、3、4输放最大幅小于30V。 A通道：档位1输入端口，输放最大幅度不于3V。 后面板说明： 电源开关 电源转换开关：A V220V/110V可转换 电源插座
自适应数字频率计 设 计 说 明 书 负责人：张赟颍 队员：黄蜀宾、熊华竞
目录 1、项目介绍................................................................................................................................ - 1 - 2、制作流程图............................................................................................................................ - 1 - 2.1 项目制作流程如下：................................................................................................... - 1 - 2.2 项目时间进度安排如下：........................................................................................... - 1 - 3、系统功能分析........................................................................................................................ - 2 - 3.1 系统的功能模块框图................................................................................................... - 2 - 3.2 分频模块....................................................................................................................... - 3 - 4.选频模块: ......................................................................................................................... - 5 - 5. 控制模块......................................................................................................................... - 7 - 6 数码管显示.................................................................................................................... - 13 - 7、软件设计.............................................................................................................................. - 13 - 7.1 软件流程图................................................................................................................. - 13 - 8.软件代码介绍......................................................................................................................... - 14 - 9、附件...................................................................................................................................... - 19 - 9.1 系统的原理图............................................................................................................. - 19 - 系统PCB图...................................................................................................................... - 20 -
. . . . 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
前言 (3) 一、总体设计 (4) 二、硬件设计 (6) AT89C51单片机及其引脚说明： (6) 显示原理 (8) 技术参数 (10) 电参数表 (10) 时序特性表 (11) 模块引脚功能表 (12) 三、软件设计 (12) 四、调试说明 (15) 五、使用说明 (17) 结论 (17) 参考文献 (18)
附录 (19) Ⅰ、系统电路图 (19) Ⅱ、程序清单 (20)
前言 单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制,以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。因此，单片机的学习、开发与应用在生活中至关重要。 随着电子信息产业的不断发展,信号频率的测量在科技研究和实际应用中的作用日益重要。传统的频率计通常是用很多的逻辑电路和时序电路来实现的，这种电路一般运行缓慢，而且测量频率的范围比较小.考虑到上述问题，本论文设计一个基于单片机技术的数字频率计。首先，我们把待测信号经过放大整形;然后把信号送入单片机的定时计数器里进行计数,获得频率值；最后把测得的频率数值送入显示电路里进行显示。本文从频率计的原理出发，介绍了基于单片机的数字频率计的设计方案，选择了实现系统得各种电路元器件，并对硬件电路进行了仿真。
一、总体设计 用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。它以测量周期的方法对正弦波、方波、三角波的频率进行自动的测量. 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。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f x。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亦准确地等于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是在1秒时间内的累计数，所以被测频率fx=NHz。 本系统采用测量频率法,可将频率脉冲直接连接到AT89C51的T0端，将T/C1用做定时器。T/C0用做计数器。在T/C1定时的时间里，对频率脉冲进行计数。在1S定时内所计脉冲数即是该脉冲的频率。见图1: 图1测量时序图 由于T0并不与T1同步,并且有可能造成脉冲丢失，所以对计数器T0做一定的延时，以矫正误差。具体延时时间根据具体实验确定。 根据频率的定义，频率是单位时间内信号波的个数，因此采用上述各种方案
摘要 在电子技术领域中，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。本文设计的测量频率计由硬件电路和软件设计两部分组成。硬件电路以AT89S52单片机最小系统为核心，实现整个电路的测试信号控制、数据运算等功能，选用74LS160作为分频电路，并通过LCD显示模块显示测量的数据。软件设计包括：单片机定时计数程序、LCD显示程序等。该数字频率计可以对输入信号幅度为5V的正弦波信号、方波信号、三角波信号进行测量，测量的频率范围为1Hz--10MHz。测量的相对误差为 1%。本系统具有结构紧凑、体积小、可靠性高、测频范围宽、使用方便等优点。 关键字:数字频率计；信号；单片机
Abstract In the electronics field, the frequency is one of the most basic parameters, and is very closely related to many electrical parameters measurement program, measurement results, so the measurement of frequency becomes even more important. The measurement of frequency designed in this text consist of two parts: the hardware and software design .the hardware circuitry take AT89S52 microcomputer as the core, to achieve the functions of controlling of the entire circuit of the test signals, data operations and choose 74LS160 as a frequency divider circuits, and through LCD display module shows measured data. Software design includes: MCU timer counting procedures, LCD display procedures and so on. The digital frequency meter can measure amplitude sine wave signal, square wave, triangle wave signals of which input signal is 5v, the frequency measured ranges from 1Hz to10MHz. The relative measurement error is 1%. This system has the advantage of compact structure , small size, high reliability, test frequency range, and easy use. Keyword:Figure frequency meter；Signal；Single-chip 目录
数显频率计设计任务书 ⑴硬件设计：根据任务要求，完成单片机最小系统及其扩展设计。 ⑵软件设计：根据硬件设计完成显示功能要求，完成控制软件的编写与调试； ⑶功能要求：用89C51单片机的定时器/计数器的定时和计数功能，外部扩展6 位 LED数码管，要求累计每秒进入单片机的外部脉冲个数，用LED数码 管显示出来。
目录 摘要............................................................................................................ .. (4) 1. 绪论............................................................................................................ . (4) 2. 设计要求及方案选 (6) 1.1 设计要求 (6) 1.2 方案选择 (6) 3．系统电路设计 (7) 3.1 基于单片机的数字频率计的原理 (7) 3.2 单片机的概述及引脚说明 (8) 3.3 单片机的最小系统 (9) 3.4 单片机的定时\计数 (9) 3.5 定时器\计数器的四种工作方式 (10) 3.6 主要程序段及软件流程图设计 (12) 3.6.1 流程图 (12) 3.6.2 源程序 (14) 结论............................................................................................................ (16) 致谢......................................................................................................... .. (17) 参考文献................................................................................................................. . (18) 附录........................................................................................................... .. (19)
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
课程设计任务书 学生：专业班级：通信 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《理工大学课程设计工作规》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规。 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 (6) 1.1.4方案确定 (7) 1.2 原理及技术指标 (8) 1.3 单元电路设计及参数计算 (9) 1.3.1时基电路 (9) 1.3.2放大整形电路 (10) 1.3.3逻辑控制电路 (11) 1.3.4计数器 (13) 1.3.5锁存器 (15) 1.3.6译码电路 (16) 2仿真结果及分析 (16) 2.1仿真总图 (16) 2.2单个元电路仿真图 (17) 2.3测试结果 (20) 3测试的数据和理论计算的比较分析 (20) 4制作与调试中出现的故障、原因及排除方法 (20) 4.1故障a (20) 4.2故障b (21) 4.3故障c (21) 4.4故障d (21) 4.5故障e (22) 5 心得体会 (22)
信号发生器 本人介绍一下信号发生器的使用和操作步骤. 1、信号发生器参数性能 频率范围：0.2Hz ~2MHz 粗调、微调旋钮 正弦波, 三角波, 方波, TTL 脉波 0.5" 大型LED 显示器 可调DC offset 电位 输出过载保护 信号发生器/信号源的技术指标: 波形正弦波, 三角波, 方波, Ramp 与脉波输出 振幅>20Vp-p (open circuit)；>10Vp-p (加50Ω负载) 阻抗50Ω+10% 衰减器-20dB+1.0dB (at 1kHz) DC 飘移<-10V ~ >+10V, (<-5V ~ >+5V 加50Ω负载) 周期控制 1 : 1 to 10 : 1 continuously rating 显示幕4位LED显示幕 频率范围0.2Hz to2MHz(共7 档) 频率控制Separate coarse and fine tuning
失真< 1% 0.2Hz ~ 20kHz , < 2% 20kHz ~ 200kHz 频率响应< 0.2dB 0.2Hz ~100kHz；< 1dB100kHz~2MHz 线性98% 0.2Hz ~100kHz；95%100kHz~2MHz 对称性<2% 0.2Hz ~100kHz 上升/下降时间<120nS 位准4Vp-p±1Vp-p ~ 14.5Vp-p±0.5Vp-p 可调 上升/下降时间<120nS 位准>3Vpp 上升/下降时间<30nS 输入电压约0V~10V ±1V input for 10 : 1 frequency ratio 输入阻抗10kΩ(±10%) 交流100V/120V/220V/230V ±10%, 50/60Hz 电源线×1, 操作手册×1, 测试线GTL-101 ×1
摘要 频率计的基本原理是用一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟，对比测量其他信号的频率。通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数，此时我们称基础时间为1秒。基础时间也可以大于或小于一秒。基础时间越长，得到的频率值就越准确，但基础时间越长则没测一次频率的间隔就越长。基础时间越短，测的频率值刷新就越快，但测得的频率精度就受影响。本文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。 关键词：数显、频率计、时基、protues仿真、555构成多谐振荡器 简易数字频率计的设计 数字频率计是直接用十进制数字来显示被测量信号频率的一种测量装置，
它不仅可以测量正弦波、方波、三角波和尖端冲信号的频率，而且还可以测量它们的周期。 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 。原理框图中，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，其高电平持续时间t1=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。若在基础时间1S内计数器计得的脉冲个数为N，则被测信号频率fx=NHz。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“0”脉冲Ⅴ，使计数器每次测量从零开始计数。 1.电路设计方案及其论证
1-1 ICM7216D 构成数字频率计电路图 由ICM7216D 构成的数字频率计 由ICM7216D 构成的10MHZ 频率计电路采用+5V 单电源供电。高精度晶体振荡器和321R C C 、、构成10MHz 并联振荡电路，产生时间基准频率信号，经内部分频后产生闸门信号。输出分别连接到相应数码显示管上。ICM7216D 要求输入信号的高电平大于，低电平小于，脉宽大于50ns ，所以实际应用中，需要根据具体情况增加一些辅助电路。 优点：这个电路由于芯片集成度相对较高，所以电路设计较为简单，操作比较简单。而且精确度高。 缺点：对于芯片不太熟悉，而且由于集成度太高，缺少电路设计，仿真软件中并没有这个芯片。由于输出级需要相应的辅助电路，为电路设计带来很大麻烦。
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
目录 1. 引言 (1) 2．设计任务书 (1) 3. 数字频率计基本原理 (1) 3.1 设计思路 (1) 3.2 原理框图 (2) 4. 设计步骤及实现方法 (2) 4.1 信号拾取与整形 (2) 4.2 计数电路 (3) 4.3 锁存电路 (5) 4.4 译码显示电路 (6) 4.5 时钟电路及波形设计 (7) 5 总体电路图及工作原理 (10) 6 元器件的检测与电路调试缺点分析 (12) 7 心得体会 (12) 参考文献 (13)
1. 引言 数字频率计是一种基础测量仪器，在许多情况下，要对信号的频率进行测量，利用示波器可以粗略测量被测信号的频率，精确测量则要用到数字频率计。本设计项目可以进一步加深我们对数字电路应用技术方面的了解与认识，进一步熟悉数字电路系统设计与调试的方法和步骤。
2．设计任务书 1、设计题目：数字频率计 2、设计出一个数字频率计，其技术指标如下： （ 1 ）频率测量范围： 10 ～ 9999Hz 。 （ 2 ）输入电压幅度 >300mV 。 （ 3 ）输入信号波形：任意周期信号。 （ 4 ）显示方式：4位十进制数显示。 （ 5 ）电源： 220V 、 50Hz 。 3、给定仪器设备及元器件 示波器、音频信号发生器、逻辑笔、万用表、数字集成电路测试仪、直流稳压电源。 4．电路原理要求简单，便于制作调试，元件成本低廉易购。
3. 数字频率计基本原理 3.1 设计思路 （1）利用光电开关管做电机转速的信号拾取元件，在电机的转轴上安装一圆盘，在圆盘上挖一小洞，小洞上下分别对应着光发射和光接受开关，圆盘转动一圈既光电管导通一次，利用此信号做为脉冲计数所需。 （2）计数脉冲通过计数电路进行有效的计数，按照设计要求每一秒种都必须对计数器清零一次，因为电路实行秒更新，所以计数器到译码电路之间有锁存电路，在计数器进行计数的过程中对上一次的数据进行锁存显示，这样做不仅解决了数码显示的逻辑混乱，而且避免了数码显示的闪烁问题。 （3）对于脉冲记数，有测周和测频的方式。测周电路的测量精度主要受电路系统的脉冲产生电路的影响，对于低频率信号，其精度较高。测频电路其对于正负一的信号差比较敏感，对于低频率信号的测量误差较大，但是本电路仍然采用测频方式，原因是本电路对于马达电机转速精度要求较低，本电路还有升级为频率计使用，而测频方式对高频的精度还是很高的。 时钟实现方法很多，本电路采用晶振电路，已求得高精度的时钟需求。3.2 原理框图 图3-1 系统框图