频率计的使用
在电子技术中，频率是一个重要参量。由于数字集成电路技术的飞速发展，应用计数法原理制成的数字式频率测量仪器具有精确度高，测频范围宽，便于实现测量过程自动化等一系列突出特点，所以数字式频率测量计(简称数字式频率计)已成为目前测量频率的主要仪器。下面以DF3380频率计为例，介绍数字频率计的使用方法。
1.4.1 DF3380频率计面板介绍
DF3380频率计面板如图A-13所示：
1. 电源开关（POWER）：按下锁住时电源接通，弹起电源断开。
2. 复位键（RESET）：按一下“RESET”键，所有显示数据清除、复零。
3. 保持键（HOLD）：按下锁住时能记忆所显示数据。
4. 显示器测试键（DISPLAY TEST）：按下该键检查显示器是否完好，正常时8位七段LED和所有小数点及溢出指示OVER灯全亮（除最高位小数点外）。
图A-13 DF3380频率计
5. 分辨力选择键（RESOLUTION）：根据测量需要选择合适的分辨力。
6. 高频通道和超高频通道测量选择键（HF/UHF）：当测量频率在10Hz~60MHz范围时选择HF键，测量频率超过60MHz时应选择UHF键。
7.测量范围选择键（0MHz／60MHz）：当测量频率在10Hz~10MHz时选择10MHz，当测量频率在10MHz~60MHz时选择60MHz。
8. HF通道输入端口。
9 .UHF通道输入端口。
10.八位LED显示窗。
11.溢出指示灯（VOER）：当计算器溢出时“OVER”灯亮。
12.闸门指示灯（GA TE）：当计数器处于测量状态时“GA TE”灯亮，在数据撤换时该灯熄灭。
A.4.2主要技术性能
1.频率测量：
⑴HF：10Hz~10MHz 10MHz~60MHz；
⑵UHF：50MHz~1200MHz；
⑶测量误差：不超过3×10－6±1个字；
2.输入阻抗：HF：不小于1MΩ/50pF；UHF：50Ω。
3.触发灵敏度：
⑴HF：10Hz~10MHz 不大于30mV；
⑵10MHz~60MHz不大于100 mV；
⑶UHF：50MHz~700MHz不大于50 mV ；
⑷700MHz~1GHz不大于100 mV。
4.分辨力：
⑴HF：10Hz~10MHz ：100Hz、10Hz、1Hz、0.1Hz；
10MHz~60MHz ：1KHz、100Hz、10Hz、1Hz；
⑵UHF：10KHz、1KHz、100Hz、10Hz。
A.4.3 基本操作
1.后面板输入220V±10% 50Hz电源，按下“POWER”键通电预热15分钟，可稳定工作。
2.将保持键“HOLD”处释放状态，分辨力选择键“RESOLUTION”选择HF 10Hz（UHF 1KHz）档。
3.测量信号在10Hz~10MHz频段内时信号输入“HF”端，按下测量选择“HF”键及“10MHz”键，这时候“GATE”灯熄灭测量即告完毕，可从显示窗读出测量值。
4.测量信号在10MHz~60MHz频段内时信号输入“HF”端，按下测量选择“HF”键及“60MHz”键，这时候“GATE”灯熄灭测量即可告完毕，可从显示窗读出测量值。
5.测量信号在60MHz~1200MHz频段内时信号输入“UHF”端，测量选择“UHF”键，这样便可完成UHF频率测量。
6.在测量速度要求较高的情况下分辨力选择键可选择HF100Hz（UHF 10KHz），反之，在测量较低频率时为得到足够的测量精度可选择HF 1Hz（UHF 100Hz）或更大。
7.当不需要前次测量所显示数据时，可按一次“RESET”予以复位。
8.若对显示数据需要记忆时，可按下“HOLD”键锁住，需要新测量时要释放该键。
A.4.4 测量实例
例：用DF3380频率计测量黑白电视机行扫描电路的行同步保持范围。
行同步保持范围是指能使电视机维持同步状态的行频可调节范围。测量连线方法如图
A-14所示。
图A-14 频率计测量行同步保持范围
将电视信号发生器RF信号接至电视机的输入端，DF3380频率计选用HF通道，测试探
头接至行振荡管V304的射极R313后。测量过程如下：
1.调节行振荡线圈L使频率计DF3380显示正确的行频15625Hz；同时电视机屏幕上显示稳定的方格图象（或阶梯灰度图象）。
2.调节行振荡线圈L，使行频缓慢升高，直到屏幕上的图象出现失步，记下这时的频率值f H。
3.调节行振荡线圈L，使行频缓慢降低，直到屏幕上的图象再次失步，记下此时频率计的读数f L。
4.f H－f L值即为行同步保持范围，一般要求f H－f L＞500Hz。
目录 目录 第一章测量原理与方法 (2) 1.1测频方法 (2) 1.2测周方法 (3) 1.3等精度测量法 (3) 1.4放大整形电路 (4) 1.5时基信号产生 (5) 第二章任务要求 (6) 第三章各模块功能及介绍 (6) 3.1分频器 (6) 4.2闸门选择器 (8) 4.3频率计数器 (10) 4.4锁存器 (12) 4.5扫描显示控制译码系统 (13) 第四章顶层电路及总体仿真 (14) 4.1顶层电路 (14) 4.2总体仿真结果 (14) 4.3测试结果 (17) I
2 第一章 测量原理与方法 所谓“频率”，就是周期性信号在单位时间(秒)内变化的次数。若在一定的时间间隔T 内计数，计得某周期性信号的重复变化次数为N ，则该信号的频率可表达为： f = N / T 所以测量频率就要分别知道N 和T 的值，由此，测量频率的方法一般有三种：测频方法、测周方法和等精度测量。 1.1 测频方法 这种方法即已知时基信号（频率或周期确定）做门控信号，T 为已知量，然后在门控信号有效的时间段内进行输入脉冲的计数，原理图如下图所示： 图 1-1 测频方法原理图 首先，被测信号①(以正弦波为例)经过放大整形后转变成方波脉冲②，其重复频率等于被测信号频率。把方波脉冲②加到闸门的输入端。由一个高稳定的石英振荡器和一系列数字分频器组成了时基信号发生器，它输出时间基准(或频率基准)信号③去控制门控电路形成门控信号④，门控信号的作用时间T 是非常准确的(由石英振荡器决定)。门控信号控制闸门的开与闭，只有在闸门开通的时间内，方波脉冲②才能通过闸门成为被计数的脉冲⑤由计数器计数。闸门开 被 测 信计数器 ① ②
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。
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
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
《用AT89C51制作八位数字频率计》一文的完整程序清单及注释 ORG 00H ；指定下条指令的地址 AJMP MAIN ；跳转至MAIN 50M INC 23H RETI ORG 001BH ；定时器T1中断入口，T1作定时，T0作计数 PUSH A ；累加器A压入堆栈 PUSH PSW ；状态寄存器压入堆栈 DJNZ 40H，JJ ；产生1s定时时标 MOV 40H，#0C8H DJNZ 41H，JJ CLR P3.1 ；关闭闸门 ANL 88H，#0AFH ；1s末，关闭T0和T1 MOV 20H，P1 MOV 21H，TL0 ；T0计数值送21H和22H MOV 22H，TH0 SETB P3.0 ；LS393清零 ACALL COUNT ；调用二进制转BCD码程序 JJ： POP PSW POP A RETI ORG 50H ；以下程序从地址50H开始 MAIN： MOV SP，#50H ；将初始值赋予SP MOV TH1，#06H ；将初始值赋予TH0
MOV TL1，#06H ；将初始值赋予TL0 MOV TMOD，#25H ；设定时器方式 SETB TR0 ；启动计数器0 SETB TR1 SETB EA SETB ET1 SETB ET0 MOV 40H，#0C8H MOV 41H，#28H MOV 30H，#78H MOV 31H，#56H MOV 32H，#34H MOV 33H，#12H MOV R2，#00H MOV 23H，#00H HERE： MOV DPTR，#TABLE ；动态扫描程序 CLR C MOV A，R2 RLC A JMP @A+DPTR TABLE： AJMP PG0 AJMP PG1 AJMP PG2 AJMP PG3 AJMP PG4 AJMP PG5
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 -
前言 数字频率计是一种用数字显示的频率测量仪表，它不仅可以测量正弦信号、方波信号和尖脉信号的频率，而且还能对其他多种物理量的变化频率进行测量，诸如机械振动次数，物体转动速度，明暗变化的闪光次数，单位时间里经过传送带的产品数量等等，这些物理量的变化情况可以由有关传感器先转变成周期变化的电信号，然后用数字频率计测量单位时间内变化次数，再用数码显示出来。因此它是一种测量范围较广的通用型数字仪器。 设计要求： 1.被测信号的频率范围100HZ～100KH； 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；
第一章系统概述 1.1基本原理 数字频率计的主要功能是测量周期信号的频率。频率是单位时间（ 1S ）内信号发生周期变化的次数。如果我们能在给定的 1S 时间内对信号波形计数，并将计数结果显示出来，就能读取被测信号的频率。数字频率计首先必须获得相对稳定与准确的时间，同时将被测信号转换成幅度与波形均能被数字电路识别的脉冲信号，然后通过计数器计算这一段时间间隔内的脉冲个数，将其换算后显示出来。这就是数字频率计的基本原理。 1.2系统框图 系统框图： 图1数字频率计框图 1.3系统各部分的功能设计 1.3.1波形整形电路 0° 图2
1.3.2 分频器 U2A 4518BD_5V 1A 31B 41C 51D 6 EN12MR17CP1 1 图3（a ） 图3（b ） 分频器的作用是为了获得 1S 的标准时间。电路中首先用两片如图3（a ）所示的分频器对经过整形后得到的 100Hz 信号进行 100 分频得到如图4（ a ）所示周期为 1S 的脉冲信号。然后再用D 触发器如图3（b ）进行二分频得到如图4（ b ）所示占空比为 50 ％脉冲宽度为 1S 的方波信号，由此获得测量频率的基准时间。利用此信号去打开与关闭控制门，可以获得在 1S 时间内通过控制门的被测脉冲的数目。 图4示波器输出波形 1.3.3 信号放大、波形整形电路 为了能测量不同电平值与波形的周期信号的频率，必须对被测信号进行放大与整形处理，使之成为能被计数器有效识别的脉冲信号。信号放大与波形整形电路的作用即在于此。信号放大可以采用一般的运算放大电路（如图5所示），波形整形采用555构成的施密特触发器（如图6所示）
数字频率计设计(PCB图+电路图+源程序)-课程设计数字频率计设计开题报告 选题意义及国内外发展状况 本课题主要研究如何用单片机来设计数字频率计。因为在电子技术中，频率的测 量十分重要，这就要求频率计要不断的提高其测量的精度和速度。在科技以日新 月异的速度向前发展，经济全球一体化的社会中，简洁、高效、经济成为人们办 事的一大宗旨。在电子技术中这一点表现的尤为突出，人们在设计电路时, 都趋 向于用尽可能少的硬件来实现, 并且尽力把以前由硬件实现的功能部分, 通过软 件来解决。因为软件实现比硬件实现具有易修改的优点, 如简单地修改几行源代码就比在印制电路板上改变几条连线要容易得多, 故基于微处理器的电路往往比传统的电路设计具有更大的灵活性。 单片机就属于这一类设计电路，单片机因其功能独特和廉价已在全球有数???千 种成功的范例, 在国内也开发出了充电器、空调控制器、电子定时器、汽车防盗 器、卫星接收机以及各种智能仪表等实用产品。频率计也是单片机的一种很重要
的应用, 价格低廉且具有实际意义。虽然使用逻辑分析仪也可以很好的测量信号 的频率等参数，但其价格太昂贵。实现测量的数字化、自动化、智能化已成为各 类仪表设计的方向，而由单片机控制的、全自动的、数字显示的频率计就符合这 一设计理念。 说到用单片机设计的频率计，这里说一下单片频率计ICM7216D。单片频率计ICM7216D是美国Intersil公司首先研制的专用测频大规模集成芯片。它是标准的28引脚的双列直插式集成电路，采用单一的+5V稳压电源工作。它内含高频振荡器、10进制计数器、7段译码器、位多路复用器、能够直接驱动LED显示器的8段段码驱动器、8位位码驱动器。其基本的测频范围为DC至10MHz，若加预置的分频电路，则上限频率可达40MHz或100MHz，单片频率计ICM7216D只要加上晶振、量程选择、LED显示器等少数器件即可构成一个DC至40MHz的微型频率计，可用于频率测量、机械转速测量等方面的应用。还有，PTS2600是英国研制的一款微波频率计，该频率计可以测量频率高达26GHz的信号，而价格才只有几万元，可谓是物美价廉。PTS2600虽然是一个低价格的微波频率计，但它能在四个波段有很好的灵敏度测量40Hz到20GHz的频率。也可以用它来测量高达26GHz的频率，只是灵敏度稍稍低了一些。日常工作中，用它来测量 VF/VHF/UHF频段的频率，也十分方便和准确。PTS2600使用一个12位数字的LCD 液晶显示屏来显示所测得的频率、闸口时间（分辨率相关）、菜单功能以及频率表的测量 结果。所有这些数值都是同时显示在一个屏幕上的。PTS2600的机箱采用高标准的铝质材料制成，各模块安装在下方有钢板支承的母板上。模块相对独立，维修
课程设计说明书 课程设计名称：数字电路课程设计 课程设计题目：数字频率计 学院名称：信息工程学院 专业：电子信息工程班级： ******* 学号： ****** 姓名： ***** 评分：教师： ****** 20 11 年 10 月 5 日
数字电路课程设计任务书 20 11 －20 12 学年第 1 学期第 1 周－ 2 周 题目数字频率计 内容及要求 基本要求：采用基本数字集成电路设计制作——简易数字频率计，要求测量频率范围为0—9999Hz，测量分辨率为10Hz，并使用LED数码管显示。 提高要求：1、讨论测量误差的形成原因并提出改进方案2、提高测频范围的方案3、输入保护4、输入信号为正弦波、三角波、方波的情况 进度安排 1. 布置任务、查阅资料、选择方案，领仪器设备：第一周2天； 2. 领元器件、焊接、制作：第一周3天 3．调试：第二周2天 4. 验收：第二周0.5天 5.写报告：本学期3～7周 学生姓名：郭健 指导时间2011.8.29-2011.9.10 指导地点： E 楼 311室任务下达2011年 8 月 29 日任务完成2011 年 9 月日考核方式 1.评阅□ 2.答辩□ 3.实际操作□ 4.其它□ 指导教师王忠华系（部）主任
摘要 数字频率计是直接用十进制数字来显示被测信号的频率的一种测量装置。它不仅可以测量方波、正弦波、三角波尖脉冲信号和其他具有周期性信号的频率，而且，还可以测量它们的周期。经过改良，可以测量脉冲宽度，做成数字式脉冲宽度测量仪，可以测量电容，做成数字式电容测量仪。在电路中增加传感器等元器件，还可以做成数字式脉搏仪、计价器等等。因此，数字频率计在测量物理信号与电量信号方面有非常广泛的应用。数字频率计是计算机、通信设备、音频视频等科研领域设计生产必不可少的测量仪器。本设计是采用CD4017与CD4511芯片进行对被测信号的控制与计数，从而通过译码器与数码管的显示。本设计具有体积小、功耗低、结构简单、读数直观、可靠性高等特点。 关键字：整形电路、逻辑控制电路、译码显示电路 目录 一、前言………………………………………………………………………… 二、设计要求…………………………………………………………………………
目录 第一章概述1 第二章工作特性 2 2.1 毫伏表 2 2.2 频率计 3 2.3 基准输出 3 2.4 远控功能3 2.5 其它 4 第三章面板说明 5 3.1 前面板 5 3.2 后面板 10 第四章使用说明11 4.1 测量前的工作11 4.2 电压输入通道测量 12 4.3 系统设置 14 第五章远程控制17 5.1 遥控操作前的准备工作 17 5.2 命令格式说明 18
5.3 命令简介 19 5.4 命令详解 20 第六章注意事项24 第七章附件清单26
SP2271是一种新型的采用微处理器控制的智能化数字超高频毫伏表/频率计，该仪器采用检波放大工作原理，能测量10kHz~1000MHz 的正弦电压。测量电压围800μVrms~10Vrms、分辨率1μV、准确度优于±2%。 本仪器采用高亮度VFD显示，读数清晰、亮度高、寿命长，该机具有频率响应良好、驻波系数小、灵敏度高、功耗低、体积小、重量轻等特点。仪器能自动调零，测量电压时既可以选择自动量程也可以选择手动测量量程，仪器带有RS232接口，可进行远程测量控制。 该仪器是生产车间和实验室超高频电压计量测试的必备仪器（如超高频标准信号源输出电压频响的计量测试）。该仪器测量的稳定性好、分辨率高、重复性好，可用于计量信号源输出电压的误差和稳定性，同时也能用于10kHz到1GHz超高频电压计量工作传递标准，也可用于自动测试系统中测试高频电压。 该仪器可选配10kHz~1000MHz频率插件，使该机一机两用，可作为10kHz~1000MHz频率计使用。 该仪器按GB6587.1-86“电子测量仪器环境试验总纲”的规定属于第Ⅱ组仪器。（额定使用上限温度试验按SJ2314-83的3.15规定湿度为80%）。
自动化与电子工程学院单片机课程设计 报告 课程名称：单片机原理与应用 学院：自动化与电子工程院 专业班级： 学生姓名： 完成时间： 报告成绩：
目录 第1章数字频率计概述 (2) 1.1数字频率计概述 (1) 1.2数字频率计的基本原理 (1) 1.3单脉冲测量原理 (2) 第2章课程设计方案设计 (2) 2.1系统方案的总体论述 (2) 2.2系统硬件的总体设计 (3) 2.3处理方法 (3) 第3章硬件设计 (4) 3.1单片机最小系统 (4) 第4章软件设计 (5) 4.1系统的软件流程图 (5) 4.2程序清单 (7) 第5章课程设计总结 (7) 参考文献 (8) 附录Ⅰ仿真截图 (9) 附录Ⅱ程序清单 (15)
第1章数字频率计概述 1.1数字频率计概述 数字频率计又称为数字频率计数器，是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器，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。它是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。它的基本功能是测量方波信号及其他各种单位时间内变化的物理量。 本数字频率计将采用定时、计数的方法测量频率，采用6个数码管显示6位十进制数。测量范围从10Hz—5.5kHz，精度为1%，用单片机实现自动测量功能。 基本设计原理是直接用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。它以测量频率的方法对方波的频率进行自动的测量。 1.2数字频率计的基本原理 数字频率计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（如图1.1所示）。 图1.1 频率测量原理 频率的测量实际上就是在1s时间内对信号进行计数，计数值就是信号频率。用单片机设计频率计通常采用的办法是使用单片机自带的计数器对输入脉冲进行计数；好处是设计出的频率计系统结构和程序编写简单，成本低廉，不需要外部计数器，直接利用所给的单片机最小系统就可以实现。缺陷是受限于单片机计数的晶振频率，输入的时钟频率通常是单片机晶振频率的几分之一甚至是几十分之一，在本次设计使用的AT89C51单片机，由于检测一个由“1”到“0”的跳变需要两个机器周期，前一个机器周期测出“1”，后一个周期测出“0”。故输入时钟信号的最高频率不得超过单片机晶振频率的二十四分之一。根
目录 1 技术要求及系统结构 (1) 1.1技术要求 (1) 1.2系统结构 (1) 2设计方案及工作原理 (2) 2.1 算法设计 (2) 2.2 工作原理 (3) 3组成电路设计及其原理 (6) 3.1时基电路设计及其工作原理 (6) 3.2闸门电路设计 (7) 3.3控制电路设计 (8) 3.4小数点控制电路 (9) 3.5整体电路 (10) 3.6 元件清单 (10) 4设计总结 (11) 参考文献 (11) 附录1 (12) 附录2 (17)
摘要 简易数字频率计是一种用四位十进制数字显示被测信号频率（1Hz—100KHz）的数字测量仪器.它的基本功能是测量正弦波，方波，三角波信号，有四个档位（×1，×10，×100，×1000），并能使用数码管显示被测信号数据，本课程设计讲述了数字频率计的工作原理以及其各个组成部分，记述了在整个设计过程中对各个部分的设计思路、对各部分电路设计方案的选择、元器件的筛选、以及在设计过程中的分析，以确保设计出的频率计成功测量被测信号。 关键词：简易数字频率计十进制信号频率数码管工作原理 1技术要求及结构 本设计可以采用中、小规模集成芯片设计制作一个具有下列功能的数字频率测量仪。 1.1技术要求 ⑴要求测量频率范围1Hz－100KHz，量程分为4档，即×1、×10、×100、×1000。 ⑵要求被测量信号可以是正弦波、三角波和方波。 ⑶要求测试结果用数码管表示出来，显示方式为4位十进制。 1.2 系统结构 数字频率计的整体结构要求如图1-1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。 图1-1 数字频率计系统结构框图 2 设计方案及工作原理 2.1 算法设计
目录 第一章概述1第二章工作特性 2 2.1 毫伏表 2 2.2 频率计 3 2.3 基准输出 3 2.4 远控功能 3 2.5 其它 4 第三章面板说明 5 3.1 前面板 5 3.2 后面板10 第四章使用说明11 4.1 测量前的工作11 4.2 电压输入通道测量12 4.3 系统设置14 第五章远程控制17 5.1 遥控操作前的准备工作17 5.2 命令格式说明18 5.3 命令简介19 5.4 命令详解20 第六章注意事项24 第七章附件清单26
SP2271是一种新型的采用微处理器控制的智能化数字超高频毫伏表/频率计，该仪器采用检波放大工作原理，能测量10kHz~1000MHz 的正弦电压。测量电压范围800μVrms~10Vrms、分辨率1μV、准确度优于±2%。 本仪器采用高亮度VFD显示，读数清晰、亮度高、寿命长，该机具有频率响应良好、驻波系数小、灵敏度高、功耗低、体积小、重量轻等特点。仪器能自动调零，测量电压时既可以选择自动量程也可以选择手动测量量程，仪器带有RS232接口，可进行远程测量控制。 该仪器是生产车间和实验室超高频电压计量测试的必备仪器（如超高频标准信号源输出电压频响的计量测试）。该仪器测量的稳定性好、分辨率高、重复性好，可用于计量信号源输出电压的误差和稳定性，同时也能用于10kHz到1GHz超高频电压计量工作传递标准，也可用于自动测试系统中测试高频电压。 该仪器可选配10kHz~1000MHz频率插件，使该机一机两用，可作为10kHz~1000MHz频率计使用。 该仪器按GB6587.1-86“电子测量仪器环境试验总纲”的规定属于第Ⅱ组仪器。（额定使用上限温度试验按SJ2314-83的3.15规定湿度为80%）。
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
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単汙汕驚工 ---------- k
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：
L 1 1 r 1 r 闸门电路 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 72 R2 VA - IS. THZ R 71 C5 lOnF ZFG ■ 丄 D1 X1 N?07 75 D2 jtl NdOOT
简易频率计设计 1、设计目的 综合运用数字电子技术相关知识设计具有指定用途的数字电路，学会由分立器件与集成电路组成电子电路的方法。 2、设计任务 设计一简易频率计，要求如下： （1）频率测量范围：0—99Hz （2）输入电压幅度：300mv～5v （3）输入信号波形：方波、正弦波、三角波等周期信号 （4）显示位数：2位 3、设计要求 （1）合理的设计硬件电路，说明工作原理及设计过程，画出相关的电路原理图； （2）选择常用的电器元件（说明电器元件选择的过程和依据）；（3）对设计的电路进行仿真，验证各性能指标； （4）按照规范要求，按时提交课程设计报告，并完成答辩。 4、参考资料 （l）李立主编. 电工学实验指导. 北京：高等教育出版社，2005（2）高吉祥主编. 电子技术基础实验与课程设计. 北京：电子工业出版社，2004 （3）谢云等编著. 现代电子技术实践课程指导. 北京：机械工业出版社，2003
目录 一、设计方案的选择（原理） (3) 二、电路设计计算与分析 (4) 1.单元模块的设计 (4) （1）整形电路 (4) （2）时基电路 (6) （3）计数电路 (8) （4）锁存电路 (9) （5）译码显示电路 (9) 2.电路中集成器件 (10) （1）555定时器 (11) （2）74HC160 (12) （3）74HC373 (13) （4）74LS48 (13) 3.电路参数分析 (15) 三、总结及心得 (16) 四、附录： (17) 五、参考文献 (19)
一、设计方案的选择（原理） 运用555定时器构成的多谐振荡器电路，使其产生时钟脉冲，即为有一定频率或周期的方波信号，再使用一个555定时器构成的施密特电路对待测波形进行调整，无论待测信号为方波、三角波还是正弦波都可以调成同一周期的方波信号，然后用一个与门将两个555产生的不同方波连接起来再与两个计数器连接，目的是为了当计数器在多谐震荡器输出一秒的高电平的情况下使计数器正确计数一秒内待测信号的高电平出现数目。计数器的输出连接一个锁存器，能将所需数字即待测信号的频率正确锁定，最后是译码器和七段显示器，显示出正确的频率。如果一次循环结束，将电源断开即计数结束。方案的原理如图1.1所示： 图 1.1 设计方案的方框图
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)
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。