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数字频率计

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课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：信息工程学院题目：数字频率计初始条件：具备电子电路的基础知识和设计能力；具备查阅资料的基本方法；熟悉常用的电子器件；熟悉电子设计常用软件的使用；要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、设计频率检测电路；2、测量信号与TTL电平兼容，频率范围：0HZ～100KHZ；3、数码管显示频率；4、掌握数字电路的设计及调试方法；5、撰写符合学校要求的课程设计说明书。

时间安排：时间一周，其中2天原理设计，3天电路调试指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：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。

本文介绍了一种测量仅与TTL电平兼容的信号的数字频率计，频率测量中直接测量的数字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。

其频率的测量范围为0HZ到100KHZ，此次设计频率计思路主要是利用计数原理，通过一定的时基控制电路能在1秒钟以内让计数器工作于计数状态，最后在1秒钟内将计数值进行锁存﹑输出﹑显示，即可得到待测信号频率，涉及到的集成芯片主要有十进制计数芯片74LS90﹑边沿控制锁存器74LS273﹑用于数码管显示的译码器CD4511﹑以及时基芯片555和双可重复单稳态触发器74LS123,共同完成了数字频率计的设计。

关键词：TTL电平兼容信号，计数，频率计目录摘要1.数字频率计的设计总体方案 (1)1.1数字频率计的简介 (1)1.2电路方案设计 (2)1.3方案的比较及选取 (4)2.电路模块设计 (4)2.1计数电路 (5)2.2显示电路 (5)2.3计时电路 (5)3.系统总体电路图 (7)3.1计数显示部分电路 (7)3.2闸门逻辑控制电路 (8)4.软件仿真图 ............................................................................................. 错误！未定义书签。

5.实物调试 (11)5.1实物制作 (11)5.2实物显示结果图 (11)5.3误差分析 (11)6.心得体会 (12)7.参考文献 (14)附录：原件清单 (14)1.数字频率计的设计总体方案1.1数字频率计的简介(1) 数字频率计概述数字频率计主要是采用数字电路制做成的能实现对周期性变化信号频率测量的仪器。

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。

通常说的，数字频率计是指电子计数式频率计。

(2)频率计测量方法频率计的测量方法很多，因其工作原理的不同导致有很多的测量方法。

比如有比较法、无源测量法﹑示波器法和计数法 ，最常用的的是计数法，计数器法测量电路简单﹑可靠，而且频率的测量精度还较高，便于直接进行数字化的显示。

计数法测量频率又分为直接测频法和间接测频法。

(3)频率计组成结构一般以计数原理来制作的频率计是由时基控制电路，放大整形电路，计数电路以及显示电路等部分组成，频率计的组成框图如下：|图1-1频率计系统组成图衰减放大 待测信号X f放大整形 闸门电路 计数电路显示电路单稳态触发器计时1.2电路方案设计方案一:的工作原理：首先将信号放大到5V ，在将信号连接道闸门，闸门的控制信号是由ne555定时器构成多谐振荡电路产生的矩形波，其正脉冲时间为一秒钟，也就是闸门导通时间为一秒钟，在由于待测频率方波连到计数器的时钟脉冲脚，所以这一秒的时间内计数器对该波形脉冲计数，时间到闸门断开停止计数；同时ne555产生波形将产生一个下降沿，该下降沿驱动第一个单稳态触发器，使其产生一个正脉冲，该正脉冲促使D 触发器锁存计数器中的数据；D 触发器的数据通过BCD8421译码器译码驱动数码管显示，该显示数据即是所测频率；当第一个单稳态触发器重新回到稳态也就是有高电平跳变为低电平，该下降沿触发第二个单稳态产生一个低脉冲，该脉冲通过一与非门使计数器清零；如此循环，数码管就一直显示待测方波的频率。

方案一的系统框图见图1-2。

图1-2 方案一的系统框图方案一的电路图见图1-3。

待测频率方波时基信号清零信号锁存信号闸门电路计数器放大电路锁存器译码显示控制电路图1-3 方案一的电路图方案二:的工作原理：该方案通过单片机为频率计的核心，由单片机的定时\计数器产生1s 钟的通过闸门信号，且同时单片机计中的定时\计数器记下该段时间的脉冲，在通过单片机计算将数据送到IO 口，在通过译码器译码驱动显示出相应测试出的频率。

方案二的系统框图见图1-4。

放大电路单片机闸门电路图1-4 方案二的系统框图方案二电路图见图1-5。

XTAL218XTAL119ALE 30EA 31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD 17P3.6/WR 16P3.5/T115U180C51X1CRYSTALC130pFC230pF321411U2:ALM324123U3:A74LS00VCCRV110KU2:A(+IP)A 7QA 13B 1QB 12C 2QC 11D6QD 10BI/RBO4QE 9RBI 5QF 15LT3QG 14U474LS48A 7QA 13B 1QB 12C 2QC 11D6QD 10BI/RBO4QE 9RBI 5QF 15LT3QG 14U574LS48VCC VCCVCCR110KC310uF图1-5 方案二的电路图1.3方案的比较及选取方案一：该方案由纯硬件电路搭出的频率计电路，电路复杂，计算复杂，但电路为纯硬件电路不需要编程。

方案二：该方案通过单片编程实现数字频率计的设计，电路简单，但要涉及到单片机编程。

由于此次课设为数电课设，且刚学完数电课程，若要选择单片机方案还得学习单片机，鉴于时间有限，所以我们选择方案一。

译码显示2.电路模块设计2.1计数电路计数部分电路用的是二—五十进制的计数器74LS390,通过A下降沿触发后开始计数，A与QA构成二进制计数器，B与QB﹑QC﹑QD构成五进制计数器，MR 高电平时输出清零，没有置数端，B与Q0相连构成十进制。

此次设计中用到3个74LS390进行级联计数，构成6位数的计数是利用QD的下降沿来触发高位计数，即将QD接到下一级芯片的A，则可以完成高位的计数。

图2-1基于74LS09计数电路2.2显示电路显示电路部分是通过CD4511作为译码器来实现的，CD4511是常用的共阴极数码管译码器，其具体连接电路如下：图2-2数据锁存器输出显示电路2.3计时电路计时逻辑电路主要用555构成不可重复单稳态触发器来完成1秒后数据锁，用独立按键作为触发信号来源。

使用独立按键要防抖，所以用不可重复单稳态触发器屏蔽抖动。

一秒计时结束后，触发器输出变低，与非门输出保持低电平，计数停止，显示稳定。

具体电路如下：图2-4闸们逻辑控制电路按下按键，555在2端电位置出现负脉冲，在输出3端就会产生一个单稳态的脉冲波 ，通过外接电阻电容元件就可以改变输出脉冲宽度W t ，输出脉宽131.1R C t W ⨯≈，则设置好合适的电容和电阻调整输出脉宽。

3.系统总体电路图3.1计数显示部分电路图3-1脉冲计数电路原理图计数部分的电路利用的是3个双十进制芯片74LS390，以及后面CD4511译码器和七段显示数码管，构成对输入的脉冲进行计数，最后进行输出和显示在数码管上。

3.2闸门逻辑控制电路原理图部分二：图3-2闸门逻辑控制电路这部分电路由555构成的不可重复触发触发单稳态触发器组成，主要是完成对1秒高电平内的连续信号脉冲进行选择，并传递给74LS390。

555单稳态的触发器目的形成1秒的延时。

4.软件仿真图数字频率计仿真图如下：图4-1频率计仿真图仿真图中输入信号的频率为997HZ，仿真结果输出值也为997HZ，可见仿真是成功的，可见原理上可行。

5.实物调试5.1实物制作图5-1实物焊接图5.2实物显示结果图图5-2实物显示结果图一（接上图）说明如下：上图信号输入频率为700HZ，输出结果显示为669HZ，可见存在一定的偏差，偏差为31HZ。

图5-3实物展示图二说明如下：上图信号的输入频率为65KHZ，然后显示结果输出为66878HZ，存在一定的误差，但是结果还是说明问题，证明电路原理和设计的正确性。

5.3误差分析实验结果分析:从上面实验结果显示值存在着一定的误差，我们在选取元器件时没有找到合适的电容和电阻，而是选择了较大的电容和电阻，这导致我们计算的TW=1.1RC偏大，以致测量存在一定的误差（偏大）。

误差主要在于555时基脉冲信号很难精准的定时为1秒，计数器只在1秒钟内才进行计数，当高电平时间超过1秒时，则会使计数值偏大，频率测量值就会偏大，如果高电平时间小于1秒，则计数值偏小，频率的测量值偏小。

此外影响频率测量误差还可能存在集成芯片再进行级联时延时值较大存在的微小误差，影响到最终频率值得测量结果。

6.心得体会通过这次的模拟电路课程设计，让我们学会了如何独立完成一个数字电路系统的设计，这一周多的熬炼让我感觉收获很多。

经过一周的学习与设计，我对于数字频率计的组成与功用有了了解与掌握，并且对于数字频率计的个部分电路有了各设计的方案进行了论证与设计。

在设计频率计的电路过程中对于逻辑控制电路有了更深一步的认识，了解并掌握了芯片的功能与连接，并且对于译码显示器、计数器与锁存器的工作有了认识与了解。

对于被测信号的处理也比从前的理论掌握的更加准确首先，数字电路是一门理论性很强，很需要经验的一门学科，想要学好它需要付出足够的努力，要多动手才能有收获，课程设计就给了我们一个很好的实践的机会，你需要先查资料，然后设计方案，最后再进行安装调试，使我们能够去真正的来动手独立完成整个过程，这正是我们所欠缺的。

其次，通过安装调试，可以发现理论上可行的电路很有可能调试不出结果，这就需要我们来对电路进行整体的分析，考虑到各个环节的影响，才能发现问题。

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51单片机数字频率计的代码

51单片机数字频率计的代码

51单片机数字频率计的代码标题: 用51单片机实现数字频率计功能的创作导言:数字频率计是一种常见的电子测量仪器，用于测量信号的频率。

本文将介绍如何使用51单片机实现数字频率计的功能，通过编写相关代码和接线，实现对信号频率的测量和显示。

一、引言数字频率计是一种电子测量仪器，用于测量信号的频率。

它通过将输入信号与计时器进行比较，并将计数结果转换为频率值。

在本项目中，我们将使用51单片机来实现这一功能。

二、硬件设计我们需要准备的硬件有：51单片机、晶体振荡器、LCD显示屏、按键开关和一些连接线。

首先，将晶体振荡器连接到单片机的相应引脚上，以提供系统时钟。

然后将LCD显示屏连接到单片机的I/O端口上，用于显示测量结果。

最后，连接按键开关到单片机的I/O端口上，用于启动和停止测量。

三、软件设计1. 初始化我们需要初始化单片机的计时器和LCD显示屏。

通过设置计时器的工作模式和计数方式，以及LCD的显示模式和位置，来确保测量和显示的准确性。

2. 信号测量接下来，我们需要编写代码来测量输入信号的频率。

通过将输入信号与计时器进行比较，并在每个计数周期结束时进行计数，来获取信号的周期时间。

然后，通过计算周期时间的倒数，即可得到信号的频率。

3. 结果显示将测量得到的频率值转换为字符形式，并通过LCD显示屏进行显示。

可以使用LCD库函数来实现字符显示的功能，通过将频率值转换为字符数组，并逐个显示在LCD屏幕上。

四、实验结果经过测试，我们成功实现了数字频率计的功能。

当输入信号稳定时，可以准确地测量并显示信号的频率。

通过按下按键开关，可以启动和停止频率测量。

结论:通过51单片机的编程和硬件设计，我们成功实现了数字频率计的功能。

该频率计可以准确地测量输入信号的频率，并通过LCD显示屏进行显示。

这个项目不仅加深了我们对单片机的理解，还提高了我们的编程能力。

希望这个项目能对读者有所帮助，激发对电子技术的兴趣和研究。

数字频率计

数字频率计

摘要在当今社会，随着电子计算机，通讯设备，音频视频等的使用，频率计也越来越频繁的被使用，频率计的发展也变得尤为重要。

频率计是一种基本的测量仪器，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。

因此，它被广泛应用与航天，电子，测控等领域。

它的基本测量原理是，首先让被测信号与标准信号一起通过一个闸门，然后用计数器计数信号脉冲的个数，把标准时间内的计数的结果，用锁存器所存起来，最后用显示译码器，把锁存的结果用LED数码显示管显示出来。

在实际上的硬件设计用到的器件较多，连线也比较复杂，而且会产生比较大的延时，造成测量误差，可靠性差。

随着复杂可编程逻辑器件（CPLD）的广泛应用，以EDA 工具作为开发手段，运用VHDL语言，将使整个系统大大简化，提高整体的性能和可靠性。

数字频率计是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案，测量结果都有十分紧密的联系，因此频率的测量就显得更为重要。

频率计测频有两种方式：一是直接测频法；二是间接测频法。

本次设计的内容是一款基于8位单片机AT89C51的测频系统。

该装置由输入部分与显示部分组成，输入部分可以收到发射机送来的信号，并通过单片机再传到显像管。

此系统具有测量频率和带宽等功能。

关键词：频率计；直接测频法；间接测频法；单片机AT89C51AbstractIn the society , along with the electronic accounting machine computer , the communication equipment , the audio frequency video frequency and so on use , the frequency meter also more and more frequent is used now , frequency meter's development also becomes especially important. The frequency meter is one kind of basic metering equipment , is with the digit demonstrated that was measured the signaling frequency the instrument , was measured the signal may be the sine wave , the square-wave or other periodic variation signal .Therefore , it is widely applied and domains and so on astronautics , electron , observation. Its preliminary survey principle is ,first lets measure that the s ignal and the standard signal through a strobe, then with the counter counting signal pulse's integer , standard time's in counting's result, save together with the latch lock ,finally uses to demonstrate the decoder , saves the result the lock to demonstrate with the LED numerical code display tube. The component which uses in the hardware design in fact are many , the segment is also quite complex , will have the quite big time delay ,will cause the measuring error , the reliability to be bad. Along with complex programmable logical component (CPLD) the widespread application, takes the development method by the EDA tool,utilizes the VHDL language , will cause the overall system big simplification , enhances the whole the performance and the reliability . The digital frequency meter is one of most basic parameters,and with many electricity parameter's survey plan , the measurement result has close contacting ,therefore the frequency survey appears more important. The frequency meter frequency measurement has two ways ;First, direct frequency measurement law; Second, indirect frequency measurement law.This design's content is one section is composed based on 8 monolithic integrated circuit AT89C51 frequency measurement system this equipment by the input section and the demonstration part, the input section may receive the signal which the transmitter sends, and passes to the teletron again through the monolithic integrated circuit .This system has functions and so on survey frequency and band width.Keyword:the digital of frequency meter;direct frequency measurement law;indirect frequency measurement law ;monolthic integrated circuit AT89C51目录摘要 (I)Abstract (II)第1章引言 (1)第2章频率计系统设计方案 (4)2.1 总体设计 (4)2.1.1设计任务 (4)2.1.2设计指标 (4)2.1.3基本方案 (4)2.2 硬件系统 (6)2.2.1AT89C51 (6)2.2.2存储器 (7)2.3 软件系统 (7)2.3.1 AT89C51 测频的软件实现原理： (7)第3章硬件系统 (9)3.1 概述 (9)3.2 单片机引脚功能 (9)3.2.1电源引脚 (9)3.2.2外部晶振引脚 (10)3.2.3 RST/VDD（9） (10)3.2.4 ALE/PROG（30） (10)3.2.5 PSEN（29） (11)3.2.6 EA /VPP（35） (11)3.2.7 并行I/O口 (11)3.2.8 定时器/计数器T0、T1 (13)3.2.9 振荡器特性 (14)3.2.10芯片擦除 (14)3.2.11空闲节电模式 (15)3.2.12掉电模式 (15)3.3 系统扩展设计 (16)3.3.1 看门狗电路及其监控系统 (16)3.3.2 外接ROM和RAM (18)3.3.3 8155接口与LED的连接电路 (20)3.3.4显示系统设计 (21)3.4 信号的调理设计 (23)3.5 定时器的设计 (25)3.6 电源设计 (26)3.6.1变压 (27)3.6.2整流 (27)3.6.3滤波 (27)3.6.4稳压 (28)3.7 抗干扰设计 (28)3.7.1干扰对微机的作用 (28)3.7.2介绍硬件的抗干扰措施 (29)第4章软件设计 (30)4.1 概述 (30)4.2 主程序框图 (30)4.3 显示子程序框图 (31)4.4 T1中断子程序框图 (32)4.5 主程序源程序 (32)4.6 显示子程序源程序 (34)4.7 定时1秒的源程序 (35)第5章结论 (37)参考文献 (38)致谢 (39)附录 (40)第1章引言频率计的应用范围很广,不仅应用于一般的仪器测量当中,还可应用于工业控制等其它领域。

数字频率计毕业论文

数字频率计毕业论文

数字频率计毕业论文数字频率计是一种用于测量信号频率的仪器，广泛应用于电子工程、通信工程、无线电技术等领域。

它的原理是通过将输入信号与参考信号进行比较，从而得到信号的频率信息。

本文将从数字频率计的原理、应用以及未来发展方向等方面进行探讨。

一、数字频率计的原理数字频率计的原理基于周期计数法。

它通过将输入信号与参考信号进行比较，并计算两个信号之间的相位差，从而得到信号的频率。

具体来说，数字频率计将输入信号分成若干个周期，并通过计数器记录每个周期的时间。

然后，通过计算每个周期的时间差，即可得到信号的频率。

二、数字频率计的应用数字频率计在电子工程领域有着广泛的应用。

首先，它可以用于测量无线电信号的频率。

在通信工程中，我们经常需要测量无线电信号的频率，以确保信号的稳定性和准确性。

数字频率计能够提供高精度的测量结果，使我们能够更好地了解信号的特性。

其次，数字频率计还可以用于频谱分析。

频谱分析是一种将信号分解成不同频率成分的方法，可以帮助我们了解信号的频率分布情况。

数字频率计可以通过测量信号的频率，为频谱分析提供准确的数据支持，从而帮助我们更好地理解信号的特性。

此外，数字频率计还可以用于音频设备的调试和校准。

在音频工程中，我们经常需要调试和校准音频设备，以确保音频信号的准确性和稳定性。

数字频率计能够提供高精度的频率测量结果，为音频设备的调试和校准提供准确的参考。

三、数字频率计的未来发展方向随着科技的不断发展，数字频率计也在不断演进和改进。

未来，数字频率计有望在以下几个方面得到进一步发展。

首先，数字频率计的测量精度将进一步提高。

随着技术的进步，数字频率计的测量精度将得到进一步提升。

高精度的测量结果将使得我们能够更准确地了解信号的特性，为相关领域的研究和应用提供更可靠的数据支持。

其次，数字频率计的测量范围将进一步扩大。

目前，数字频率计的测量范围通常在几十Hz到几GHz之间。

未来，随着技术的发展，数字频率计的测量范围有望进一步扩大，从而能够满足更广泛的应用需求。

(完整版)数字频率计电路

(完整版)数字频率计电路

（完整版）数字频率计电路
数字频率计电路是一种电子电路，可以测量信号的频率。

它广泛应用于电信、无线电、音频、视频等领域。

数字频率计电路基于计数器的原理，将输入信号的边沿计数，然后将计数的结果通过
数字显示在显示器上。

其基本组成部分包括计数器、计数控制器、时钟、频率分频器和数
字显示器。

计数器是数字频率计电路最重要的部分之一，用于计算输入信号的频率。

计数器输出
的二进制数可以通过计数控制器和时钟信号进行处理，得到输入信号的实际频率。

时钟信号用于控制计数器的计数速度，通常使用晶体振荡器来产生。

频率分频器用于
将输入signal的高频分频到计数器能够接受的范围内，常见的分频比为10，100等。

数字显示器通常采用七段LED数码管来显示，可实现高精度数字显示。

数字频率计电路的优点是精度高、显示方便，并且可适用于多种信号频率的测量。

缺
点是由于计数的误差和时间滞后，所以测量周期较长，无法测量非周期性信号的频率。

在实际应用中，数字频率计电路可以与其他电路模块组合成系统，如频率计、频率控
制器等。

在工业、科研等领域，数字频率计电路广泛应用于信号源、频率合成器、调制解
调器、通信系统等设备中。