下载文档原格式
数字频率计的设计与制作一设计要求1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。
2技术指标要求：2.1被测信号波形：正弦波、三角波和矩形波。
2.2 测量频率范围：1Hz~999Hz2.3测量精度为2Hz。
2.4显示方式：三位十进制显示。
2.5时基电路由555震荡电路产生。
2.6当被测信号的频率超出测量范围时,报警.二整体方案设计一数字频率计的基本原理数字频率计是一种用十进制数字显示频率的数字测量仪器，它的基本功能是测量正弦波信号，方波信号和尖脉冲信号以及其他各种单位时间内变化的物理量，它的用途十分广泛。
本设计主要由多谐振荡器、整形电路、闸门电路、计数器和数字显示几个模块组成。
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。
二总方案设计数字频率计整体方案结构方框图输入电路：由于输入的信号可以是正弦波，三角波。
而后面的闸门或计数电路要求被测信号为矩形波，所以需要设计一个整形电路则在测量的时候，首先通过整形电路将正弦波或者三角波转化成矩形波。
在整形之前由于不清楚被测信号的强弱的情况。
所以在通过整形之前通过放大衰减处理。
当输入信号电压幅度较大时，通过输入衰减电路将电压幅度降低。
当输入信号电压幅度较小时，前级输入衰减为零时若不能驱动后面的整形电路，则调节输入放大的增益，时被测信号得以放大。
计数显示电路：在闸门电路导通的情况下，开始计数被测信号中有多少个上升沿。
在计数的时候数码管不显示数字。
当计数完成后，此时要使数码管显示计数完成后的数字。
控制电路：控制电路里面要产生计数清零信号和锁存控制信号。
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。
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。
数字频率计的设计频率计是常用的测量仪器，它通过对单位时间内的信号脉冲进行计数，从而测量出信号的频率。
设计一个6位频率计，可以测量1～999 999 Hz 的信号频率。
频率计工作时，先要产生一个计数允许信号即闸门信号，闸门信号的宽度为单位时间，例如1 s 或100 ms 。
在闸门信号有效的时间内对被测信号计数，即为信号频率。
测量过程结束，需要锁存计数值或留出一段时间显示测量值。
下一次测量前，应该对计数器清零。
频率计闸门时序如图所示。
计数允许信号计数清零信号显 示清零计数频率计闸门时序CLK RST ENACOUNT[3..0]OUTY CNT 10A CLK RST ENACOUNT[3..0]OUTY CNT 10A CLK RST ENACOUNT[3..0]OUTY CNT 10A CLK RST ENACOUNT[3..0]OUTY CNT 10A CLK RST ENACOUNT[3..0]OUTY CNT 10A CLK RST ENACOUNT[3..0]OUTY CNT 10ALOADRST_ONTCNT_ENCLK TESTCTLINPUT1 HzV C C FXDIN[3..0]LOAD DOUT[3..0]REG 4BDIN[3..0]LOAD DOUT[3..0]REG 4BDIN[3..0]LOAD DOUT[3..0]REG 4BDIN[3..0]LOAD DOUT[3..0]REG 4BDIN[3..0]LOAD DOUT[3..0]REG 4BDIN[3..0]LOAD DOUT[3..0]REG 4BCLK_SCAN NO1_BCD[3..0]NO2_BCD[3..0]NO3_BCD[3..0]NO4_BCD[3..0]NO5_BCD[3..0]NO6_BCD[3..0]EN SEL[2..0]DOUT[6..0]OUTPUT SCAN6AOUT2OUTPUT OUT1[2..0]OUTPUTOUT0[6..0]INPUT 1 kHz INPUT V C CV C C数字频率计的顶层图测频控制信号发生器(TESTCTL)的程序如下。
数字频率计课程设计引言数字频率计是一种用来测量波形信号频率的仪器。
在本次课程设计中，我们将设计并实现一个基于微控制器的数字频率计。
在设计过程中，我们将使用Arduino开发板以及相应的传感器和电路组件。
本文档将介绍该课程设计的目标、设计思路、实现步骤以及预期的结果。
目标本次课程设计的目标是通过设计一个数字频率计来实现以下功能： 1. 测量输入的波形信号的频率。
2. 将测量结果以数字形式在液晶显示屏上显示。
设计思路1.硬件设计：•使用Arduino开发板作为主控制器。
•使用一个脉冲传感器作为输入信号源。
•使用一个液晶显示屏来显示测量结果。
2.软件设计：•使用Arduino编程语言编写程序。
•通过读取脉冲传感器的信号来计算输入信号的频率。
•将计算得到的频率值通过串口传输给液晶显示屏。
实现步骤1.硬件连接：•将脉冲传感器的输出引脚连接到Arduino开发板的数字输入引脚。
•将液晶显示屏的控制引脚连接到Arduino开发板的对应输出引脚。
2.软件编程： ```c // 引入LiquidCrystal库 #include<LiquidCrystal.h>// 定义液晶显示屏的引脚 LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);// 定义脉冲传感器的引脚 int pulsePin = 7;// 定义变量存储频率值 float frequency = 0;void setup() { // 初始化液晶显示屏 lcd.begin(16, 2);// 设置脉冲传感器引脚为输入状态 pinMode(pulsePin, INPUT);// 设置波特率为9600 Serial.begin(9600); }void loop() { // 定义变量存储脉冲计数值 int pulseCount = 0;// 计算脉冲计数值 while (pulseCount < 1000) { if (digitalRead(pulsePin) == HIGH) { pulseCount++; delayMicroseconds(100); } }// 计算频率值 frequency = pulseCount / 1000.0;// 在串口上发送频率值 Serial.println(frequency);// 清除液晶屏内容 lcd.clear();// 在液晶屏上显示频率值 lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(。
1、数字逻辑信号测试系统（测试高、低电平）设计设计说明：设计一个逻辑信号高低电平测试装置.被测信号电压范围1～12V 。
设计要求：① 测试范围：低于0.8V 为低电平,高于3。
5V 为高电平； ② 高、低电平分别用1200Hz 和750Hz 的音响表示; ③信号在0。
8V~3.5V 之间不发声。
2、数字频率计设计设计说明：数字频率计用于测量正弦信号、矩形信号等波形的频率，其概念是单位时间里的脉冲个数,如果用一个定时时间T 控制一个闸门电路,时间T 内闸门打开，让被测信号通过而进入计数译码，可得到被测信号的频率N f x ,若T =1秒，则f x =N 。
设计要求: (1）基本部分① 被测信号的频率范围为1Hz ～999KHz,分成三个频段，即1Hz ～999Hz ，1～100KHz 。
100KHz~999KHz.② 具有自检功能,即用仪器内部的标准脉冲校准测量精度. ③用3为数码管显示测量数据，测量误差小于10%。
(2）发挥部分④ 用发光二极管表示单位，当绿灯亮时表示Hz ，红灯亮时表示KHz 。
⑤ 具有超量程报警功能，在超出当前量程挡的测量范围时，发出灯光和音响信号。
⑥ 测量误差小于5%。
⑦量程自动转换功能.正弦波3、自动节能灯的设计设计说明：采用红外传感器接收人体位置信号，由控制电路实现夜间人到灯亮、人走灯灭功能。
设计要求：①红外传感器接收信号距离不低于20m；②设计延时电路，人走出20m距离1分钟后，自动熄灭路灯4、视力保护仪电路设计设计说明:设备采用选用高亮度绿色发光管LED作为光源，设计电路使其可按一定规律发光，当用眼疲劳时眼睛随着发光管的亮灭不停地转换,可达到消除视力疲劳，预防近视的目的。
设计要求：①设计电路电源；②实现三个档位的发光管的亮灭频率：30Hz、20Hz、10Hz；③实现多个LED循环点亮。
5、汽车尾灯控制器的设计设计说明：根据实际应用设计汽车尾灯控制器设计要求：①系统共设6盏灯；②正常行驶灯全灭；③按左转键只有左面3盏依次点亮，每盏亮1s,每周期3s，右转同样要求;④踩下刹车则6只同时闪亮，频率为1Hz.6、音频放大器设计设计说明：能够对音频信号进行前置放大和功率放大设计要求：①采集音频信号;②额定功率P0Ω≤1W；③输入阻抗R i>20kΩ,负载阻抗R L=8Ω，响应频率10Hz~40kHz；④音调特性在1 kHz处增益为0dB、100 Hz和10 kHz出具有±12dB的调节范围。
数字频率计设计报告数字频率计设计报告一、设计目标本次设计的数字频率计旨在实现对输入信号的准确频率测量，同时具备操作简单、稳定性好、误差小等特点。
设计的主要目标是实现以下功能：1. 测量频率范围：1Hz至10MHz；2. 测量精度：±0.1%；3. 具有数据保持功能，可在断电情况下保存测量结果；4. 具有报警功能，可设置上下限；5. 使用微处理器进行控制和数据处理。
二、系统概述数字频率计系统主要由以下几个部分组成：1. 输入信号处理单元：用于将输入信号进行缓冲、滤波和整形，以便于微处理器进行准确处理；2. 计数器单元：用于对输入信号的周期进行计数，并通过微处理器进行处理，以得到准确的频率值；3. 数据存储单元：用于存储测量结果和设置参数；4. 人机交互单元：用于设置参数、显示测量结果和接收用户输入。
三、电路原理数字频率计的电路原理主要包括以下步骤：1. 输入信号处理：输入信号首先进入缓冲器进行缓冲，然后通过低通滤波器进行滤波，去除高频噪声。
滤波后的信号通过整形电路进行整形，以便于微处理器进行计数。
2. 计数器单元：整形后的信号输入到计数器，计数器对信号的周期进行计数。
计数器的精度直接影响测量结果的精度，因此需要选择高精度的计数器。
3. 数据存储单元：测量结果和设置参数通过微处理器进行处理后，存储在数据存储单元中。
数据存储单元一般采用EEPROM或者Flash 存储器。
4. 人机交互单元：人机交互单元包括显示屏和按键。
用户通过按键设置参数和查看测量结果。
显示屏用于显示测量结果和设置参数。
四、元器件选择根据系统设计和电路原理，以下是一些关键元器件的选择：1. 缓冲器：采用高性能的运算放大器，如OPA657；2. 低通滤波器：采用一阶无源低通滤波器，滤波器截止频率为10kHz；3. 整形电路：采用比较器，如LM393；4. 计数器：采用16位计数器，如TLC2543；5. 数据存储单元：采用EEPROM或Flash存储器，如24LC64；6. 显示屏：采用带ST7565驱动的段式液晶显示屏，如ST7565R。
数字频率计的设计实验报告实验名称：数字频率计的设计实验日期：2021年7月1日实验目的：设计并实现一个基于计数器的数字频率计，使用计数器测量输入信号的频率，并将结果显示在数码管上。
实验器材：FPGA开发板、数字频率计模块、计数器模块、数码管模块。
实验原理：1. 计数器模块设计一个计数器模块，用于计数示波器输入脉冲信号的时间。
计数器的计数时间可以根据需要进行调整。
2. 数字频率计模块设计一个数字频率计模块，用于将计数器的计数时间转换为输入信号的频率。
通过计算计数器的计数值来计算频率，并将结果显示在数码管上。
3. 数码管模块设计一个数码管模块，用于将数字频率计模块计算出的频率值转换为可以在数码管上显示的数码。
实验步骤：1. 搭建实验电路将FPGA开发板连接到计数器模块、数字频率计模块和数码管模块。
2. 编写Verilog代码根据上述原理，编写计数器模块、数字频率计模块和数码管模块的Verilog代码。
3. 编译代码并下载到FPGA开发板使用Xilinx Vivado软件将Verilog代码编译成比特流文件，并将比特流文件下载到FPGA开发板中。
4. 测试实验将示波器的输出信号连接到数字频率计的输入端，并将数字频率计连接到数码管。
通过计算数字频率计的输出，验证数字频率计的测量准确性。
实验结果：经过测试，数字频率计的测量准确度在实验误差范围内。
输入不同频率的信号时，数码管能够正确显示频率值。
实验总结：通过本次实验，成功设计并实现了一个基于计数器的数字频率计。
该实验不仅巩固了计数器、数码管等模块的设计知识，也提高了学生的Verilog编程能力。
在实验中，学生还学习了如何使用FPGA开发板进行数字电路实验，以及测试和验证数字电路的方法和技巧。
数字频率计逻辑电路设计一﹑简述在进行模拟﹑数字电路的设计﹑安装和调试过程中，经常要用到数字频率计。
数字频率计实际上就是一个脉冲计数器，即在单位时间里（如1秒）所统计的脉冲个数，如图3.1计数时序波形图所示。
频率数即为在1秒内通过与门的脉冲个数。
图3.1(a)门控计数图3.1(b)门控序列通常频率计是由输入整形电路﹑时钟振荡器﹑分频器﹑量程选择开关﹑计数器﹑显示器等组成。
如图3.2所示。
图3.2 方框图图3.2中，由于计数信号必须为方波信号，所以要用史密特触发器对输入波形进行整形，分频器输出的信号必须为1Hz，即脉冲宽度为1秒，这个秒脉冲加到与门上，就能检测到待测信号在1秒内通过与门的个数。
脉冲个数由计数器计数，结果由七段显示器显示。
二﹑设计任务和要求设计一个八位的频率计数器逻辑控制线路，具体任务和要求如下：1. 八位十进制数字显示。
2. 测显范围为1Hz~10MHz。
3. 量程分为四档，分别为*1000﹑*100﹑*10﹑*1。
三﹑可选用器材1. NET系列数字电子技术实验系统2. 直流稳压电源3. 集成电路：频率计数器专用芯片ICM7216B，74LS93，74LS123，74LS390，7555及门电路4. 晶振：8MHz，10MHz5. 数显：CL102，CL002，LC5011—116. 电阻﹑电容等四﹑设计方案提示数字频率计可分为三部分进行考虑：1. 计数﹑译码﹑显示这一部分是频率计数器不可少的。
即外部整形后的脉冲。
通过计数器在单位时间里进行计数﹑译码和显示。
计数器选用十进制的中规模（TTL/CMOS）集成计数器均可，译码显示可采用共阴或共阳的配套器件。
例如计数器选用74LS161，译码器为74LS248，数显器为LC5011—11。
也可选用四合一计数﹑寄存﹑译码﹑显示CL102或专用大规模频率计数器ICM7216芯片等。
中规模组成的计数﹑译码显示和四合一的数显。
我们在基本实验和前几个课题中都已使用过，使用时，可参阅有关章节。
滁州学院课程设计报告课程名称：数字逻辑课程设计设计题目：数字频率计的设计系别：网络与通信工程系专业：网络工程组别：第四组起止日期:2012年5月28日~ 2012年6月22日指导教师:计算机与信息工程学院二○一二年制课程设计任务书目录1 引言 (2)2 设计要求 (2)2.1题目 (2)2.2系统结构要求 (2)2.3制作要求 (2)2.4扩展指标 (2)2.5运行环境 (2)2.6设计条件 (2)2.7元件介绍 (3)①计数显示器 (3)②74160N (4)③7473N (5)④XFG1 (6)3 整体设计方案 (7)4 详细分析 (8)4．1单元电路设计 (8)4．2控制电路 (8)4．3关于JK触发器 (9)4．4测试 (10)5 调试与操作说明 (10)5.1第一次仿真 (11)5.2第二次仿真 (11)5.3第三次仿真 (12)5.4第四次仿真 (12)6 课程设计总结 (13)7 致谢 (14)8 参考文献 (14)1 引言数字频率计是近代电子技术领域的重要测量工具之一，同时也是其他许多领域广泛应用的测量仪器。
数字频率计是在基准时间内把测量的脉冲数记录下来，换算成频率并以数字的形式显示出来。
数字频率计应用于测量信号（方波、正玄波或其他周期信号）的频率，并用十进制数显示。
它具有精度高、测量速度快、读数直观、使用方便等优点。
2 设计要求2.1题目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。
①频率测量范围：1HZ~10HZ。
②数字显示位数：四位静态十进制数显示被测信号的频率。
2.2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2.3制作要求①被测信号波形：正弦波、三角波和矩形波。
②测量频率范围：1Hz~10kHz。
数字逻辑与数字系统课程设计----八位数字频率计学院: 计算机学院专业: 计算机科学与技术班级: 计101—3姓名: 董梦学号: 201058501316指导教师: 沈春华2012年1月5日一，设计任务与要求1，实验说明2，实验要求二，总体框图1，结构的总体框图2，框图的说明3，设计思路4，方案设计三，功能模块及说明1，模8计数器的模块2，模10计数器的模块3，模32计数器的模块4， 8选1四位数据选择器的模块5，七段显示译码器的模块6，存储器的模块四，总体设计结构图1，总体原理五，总结，心得体会六，感谢语八位数字频率计一.设计任务与要求1．实验说明:采用一个标准的基准时钟，在单位时间（1s）里对被侧信号的脉冲数进行计数，即为信号的频率。
2．实验要求: 设计一个8位数字频率计：可以测量从1Hz到99 999 999Hz的信号频率并将被测信号的频率在8个数码管上显示出来。
二.总体框图1，结构的总体框图（电路的总体框图）2，框图的说明（1）说明:此电路由六部分组成（2）它们分别是8个模10计数器，模8计数器，模32计数器，寄存器，八选一四位数据选择器，七段显示译码器1 8个模10计数器是计数模块，它的输入端接待测频率。
2 模8计数器控制模块，它的输出端分别接八选一的地址端和8的数码显示管的选择端。
3 模32计数器是一个计时模块，它的输入端口接一个32Hz的频率，控制一秒的时间。
4 寄存器起到寄存作用，在一秒时将计数模块的结果寄存起来。
5 八选一将8个模10的芯片分别与8个数码显示管一一对应6 七段显示译码器决定了数码管的显示方式。
3，设计思路测频率就是测一秒内待测信号通过的脉冲数，既然这样，就必须有一个计时模块来控制一秒钟，所以可以设计一个模32的计数器其输入接32Hz的频率，输出端口co每32个脉冲输出1，因此co为一秒后由0变为1。
然后八位数码显示管都要可以从0显示到9，因此要把八个模10的计数器串联在一起并且与八个显示管建立关联，用模8计数器和八选一两个芯片来实现这个功能，把模8的输出三个端口一方面作为八选一的地址端输入，另一方面连接到8个数码显示管的选择端上。
数字频率计 课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解数字频率计的基本原理，掌握其工作流程和计算方法。
2. 学生能掌握频率、周期、频率分辨率等基本概念，并运用这些概念分析实际问题。
3. 学生能通过实际操作，学会使用数字频率计进行频率测量，并准确读取数据。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计简单的数字频率计电路，提高动手实践能力。
2. 学生能够运用频率测量方法，解决实际生活中的问题，培养解决问题的能力。
3. 学生能够通过小组合作，进行数字频率计的搭建和调试，提高团队协作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习数字频率计，培养对电子技术的兴趣，激发创新精神。
2. 学生在学习过程中，养成积极思考、主动探究的良好学习习惯。
3. 学生能够认识到数字频率计在实际应用中的重要性，增强社会责任感和使命感。
课程性质：本课程属于电子技术实践课程，注重理论与实践相结合，培养学生的动手能力和实际操作技能。
学生特点：六年级学生具有一定的电子技术基础，好奇心强，喜欢动手实践，但需加强对理论知识的学习。
教学要求：教师应注重启发式教学，引导学生主动探究，关注学生的个体差异，提高学生的实践能力和综合素质。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 理论知识：- 频率、周期、频率分辨率等基本概念及其相互关系；- 数字频率计的原理、工作流程和计算方法；- 数字频率计的电路组成和功能。
2. 实践操作：- 数字频率计的搭建与调试；- 频率测量方法及其在实际生活中的应用；- 小组合作进行数字频率计电路设计与优化。
3. 教学大纲安排：- 第一课时：回顾频率、周期等基本概念，介绍数字频率计原理及计算方法；- 第二课时：分析数字频率计的电路组成和功能，进行电路搭建与调试；- 第三课时：学习频率测量方法，开展实践操作，解决实际问题；- 第四课时：小组合作，设计并优化数字频率计电路，展示与交流。
滁州学院课程设计报告课程名称：数字逻辑课程设计设计题目：数字频率计的设计系别：网络与通信工程系专业：网络工程（无线传感器网络方向）组别：第七组起止日期:2012年5月28日～2012年6 月18日指导教师:姚光顺计算机与信息工程学院二○一二年制课程设计任务书目录1绪论 (1)1.1设计背景 (1)1.2主要工作和方法 (1)1.3本文结构 (1)2相关知识 (1)2.1数字频率计概念...................................................................................................................... .. (1)2.2数字频率计组成 (1)3系统设计 (2)4系统实现 (2)4.1计数译码显示电路 (2)4.2控制电路 (3)5系统测试与数据分析 (5)6课程设计总结与体会 (8)6.1设计总结 (8)6.2设计体会 (8)结束语 (9)参考文献 (9)附录 (10)致谢 (12)1绪论1.1设计背景数字频率计是一种基础测量仪器，到目前为止已有 30 多年的发展史。
早期，设计师们追求的目标主要是扩展测量范围，再加上提高测量精度、稳定度等，这些也是人们衡量数字频率计的技术水平，决定数字频率计价格高低的主要依据。
目前这些基本技术日臻完善，成熟。
应用现代技术可以轻松地将数字频率计的测频上限扩展到微频段。
随着科学技术的发展，用户对数字频率计也提出了新的要求。
对于低档产品要求使用操作方便，量程（足够）宽，可靠性高，价格低。
而对于中高档产品，则要求有高分辨率，高精度，高稳定度，高测量速率；除通常通用频率计所具有的功能外，还要有数据处理功能，统计分析功能，时域分析功能等等，或者包含电压测量等其他功能。
这些要求有的已经实现或者部分实现，但要真正完美的实现这些目标，对于生产厂家来说，还有许多工作要做，而不是表面看来似乎发展到头了。
滁州学院之宇文皓月创作课程设计陈述课程名称：数字逻辑课程设计设计题目：数字频率计的设计系别：网络与通信工程系专业：网络工程组别：第四组起止日期:2012年5月28日~ 2012年6月 22日指导教师:计算机与信息工程学院二○一二年制课程设计任务书目录1 引言12 设计要求12.1题目12.2系统结构要求12.3制作要求12.4扩展指标12.5运行环境12.6设计条件12.7元件介绍2①计数显示器2② 74160N3③ 7473N4④ XFG143 整体设计方案54 详细分析64．1单元电路设计6 4．2控制电路64．3关于JK触发器7 4．4测试85 调试与操纵说明85.1第一次仿真95.2第二次仿真95.3第三次仿真10 5.4第四次仿真106 课程设计总结117 致谢118 参考文献121 引言数字频率计是近代电子技术领域的重要丈量工具之一，同时也是其他许多领域广泛应用的丈量仪器。
数字频率计是在基准时间内把丈量的脉冲数记录下来，换算成频率并以数字的形式显示出来。
数字频率计应用于丈量信号（方波、正玄波或其他周期信号）的频率，并用十进制数显示。
它具有精度高、丈量速度快、读数直观、使用方便等优点。
2 设计要求2.1题目频率计主要用于丈量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲等周期信号的频率值。
其扩展功能可以丈量信号的周期和脉冲宽度。
①频率丈量范围：1HZ~10HZ。
②数字显示位数：四位静态十进制数显示被测信号的频率。
2.2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，送入丈量电路进行处理、丈量，档位转换用于选择测试的项目—频率、周期或脉宽，若丈量频率则进一步选择档位2.3制作要求①被测信号波形：正弦波、三角波和矩形波。
②丈量频率范围：1Hz~10kHz。
③丈量周期范围：0.1ms~1s。
④丈量脉宽范围：0.1ms~1s。
⑤丈量精度：显示4有效数字（要求分析1Hz、1kHz和10kHZ丈量误差）。
2.4扩展指标要求丈量频率值时，1Hz~10z的精度均为±1。
2.5 运行环境软件环境：windows XP Multisim 10。
硬件环境：微型计算机。
2.6设计条件①电源条件：+5V。
②可供选择的元器件范围如表2-2-1所示：表2-2-1 所需原件列表元件名称数量电源2个计数显示器4个74160N 4个7473N 2个OR3 1个7408N 1个XFG1 1个2.7元件介绍①计数显示器该元件实质为显示译码器，人们直接利用译码器驱动显示器，因此人们就把这种类型的译码器叫做显示译码器，也就是我们通常说的显示器。
如图2-2-1所示图2-2-1 计数显示器其功能如表2-2-2所示a b c d 显示结果0 0 0 0 00 0 0 1 10 0 1 0 20 0 1 1 30 1 0 0 40 1 0 1 50 1 1 0 60 1 1 1 71 0 0 0 81 0 0 1 91 0 1 0 A1 0 1 1 b1 1 0 0 c1 1 0 1 d1 1 1 0 E1 1 1 1 F② 74160N74160N是一种十进制的加法计数器，在本设计中由于仿真时受原件的限制，这里只使用计数芯片74160，且要求显示四位，四个计数器74160N可以组成分频器。
如图2-2-2所示图2-2-2 74160N其工作原理如表2-2-3所示MR CP CEP CET PE DN QN TC0 X X X X X 0 0 Reset(clear)1 . X X ︱︱0 01 . X X ︱H 1 (1) Parallel load1 . h h h X count (1) Count1 X ︱X h X q (1) Hold (Do nothing)1 X X ︱h X q 0③ 7473N7473N的主要功能由JK触发器实现，当JK触发器的J、K端同时接高电平时，输出端的状态会随着每输入一个脉冲改变一次。
因此JK触发器输入端的频率是输出端的两倍，这就是通常认为的二分频。
将输入端加到下一个JK触发器的时钟端又可实现频率的再次二分频，以此类推可实现频率的逐次分频。
图2-3 7473N其功能如下表2-2-4所示表2-2-4 7473N的工作原理CLR CLK J K Q Q0 X X X 0 11 . 0 0 Hold1 . 1 0 1 01 . 0 1 0 11 . 1 1 Toggle④ XFG1函数发生器可以发生正弦波扫三角波和矩形波，信号频率可以再1HZ到999MHZ范围内调整，信号的幅值以及占空比等参数也可以根据需要进行调节，信号发生器有三个引线端口：负极、正极和公共端，函数信号发生器的图标和面板如图2-2-4所示图2-2-4 XFG13 整体设计方案数字频率计一般由振荡器、分频器、放大整形器、控制电路、计数译码显示电路等部分组成。
由振荡器的振荡电路发生一尺度频率信号，经分频器分频得到控制脉冲。
控制脉冲经过控制器中的门电路分别发生选通脉冲、锁存信号、清零信号。
待测信号经过限幅、运放的放大、施密特整形之后，输出一个与待测信号同频率的矩形脉冲信号，该信号与锁存信号和清零信号共同控制计数、锁存和清零三个状态，然后通过数码显示器件显示。
数字频率计的原理框图如图3-1所示：图 3-1数字频率计的原理框图施密特整形闸门检测技术译码数码显示晶振分频控制单元待测信号选通清零控制信号4 详细分析4．1单元电路设计选用带译码器的集成十进制计数芯片CD40110，该芯片有锁存控制器端，可对计数进行锁存。
计数部分只显示锁存后的数据，每锁定一次计数部分跳动一次，更新数据，如此反复。
由于仿真时受元件的限制，这里仅使用计数芯片74160，且要求显示四位，因此使用4组74160和数码管。
将各计数器的LOAD、ENP、ENT分别接高电平，个位的CLK端外接技术信号，低位的进位端接高电位的CLK端，各芯片的CLK端连接起来外接清零信号，4个输出端接数码管，以此实现一个能显示4位十进制的计数器。
连接后电路如图4-1所示：图4-1计数译码显示电路4．2控制电路控制电路时整个数字频率计正常工作的核心部分，需仔细分析各种频率信号（技数、选通、锁存、清零）的时序关系，一最终控制计数译码器显示电路的工作状态。
由于功能要求识此外最小频率是1HZ，因此将选通信号的高电平时间定为1s，在这个时间段内允许带测信号输入进行计数，锁存和清零信号的输出均为高电平。
在选通信号为低电平是关闭闸门，计数停止，处于数据锁存的时间段，此时的锁存信号为低电平，清零信号仍为高电平，直到选通信号的下一个高电平到来前（开始下一个计数），清零信号端输出一个低电平时现数码管显示的清零，准备进入下一个计数周期。
如此往复，以实现待测信号频率的反复丈量。
这几个信号的工作时序如图4-2所示：图4-2控制电路各频率信号时序关系4．3关于JK触发器当JK触发器的J、K端同时接高电平时，输出端的状态会随着每输入一个脉冲改变一次。
因此JK触发器输入端的频率是输出端的两倍，这就是通常认为的二分频。
将输入端加到下一个JK触发器的时钟端又可实现频率的再次二分频，以此类推可实现频率的逐次分频。
电路连接和工作时序如图4-3与4-4所示：图4-3 JK触发器分频电路图4-4工作时序图4．4测试创建如下图4-5所示电路，根据控制电路各信号时序分析得知，选通信号的周期应大于等于锁存信号和清零信号，因此选用上述电路的Q2作为选通信号的输出端。
假定选通信号的高电平时间为1s，那Q2端的频率应为0.5HZ，由此可推出CP端和Q1端的信号频率为2HZ和1HZ。
在Q2端的选通信号为高电平时，允许计数，频率计开始工作。
当Q2端进入低电平段，频率计为锁存阶段，直至下一个Q2端高电平到来前，CP、Q1、Q2端均为低电平，可以考虑用一个3输入的或门将这三个端口连接，输出一个低电平作为清零信号，加到计数译码显示电路的CLR端。
由此得到选通信号周期为2s，计数时间为1s，锁存时间为0.75s，清零时间为0.25s。
如果对上述时间不满意，还可以通过改变JK触发器的输入时钟频率或者用分歧的门电路连接CP、Q1、Q2端来构成计数、锁存和清零信号，建构过程中只要掌控好CP、Q1、Q2三者的时序关系即可。
图4-5 JK触发器构成的数字频率计电路原理图5 调试与操纵说明JK触发器构成的数字频率计仿真。
接入2 Hz的时钟信号源作为控制电路的时钟脉冲，同时在待测新号端接上函数信号发生器。
任意设定函数信号发生器的波形（正弦波、方波、三角波），并改变每种波形的频率（9Hz、99Hz、999Hz、9999Hz）,启动仿真开关进行仿真，可以看到无论何种波形都能准确的显示函数信号发生器频率。
下面进行操纵：仿真分为四档即（9Hz、99Hz、999Hz、9999Hz）5.1第一次仿真：将设定的函数信号设定频率为9Hz,打开仿真开关测试的结果如图5-1所示：图5-1第一次仿真结果5.2第二次仿真：将设定的函数信号设定频率为99Hz,打开仿真开关测试的结果如图5-2所示：图5-2第二次仿真结果5.3第三次仿真：将设定的函数信号设定频率为999Hz,打开仿真开关测试的结果如图5-3所示：图5-3 第三次仿真5.4第四次仿真：将设定的函数信号设定频率为9999Hz,打开仿真开关测试的结果如图5-4所示：图5-4第四次仿真从以上四次仿真可以看出每次仿真都能精确的显示已经设定好的函数信号发生器的频率。
说明实验的测试、仿真成功。
6 课程设计总结课程的课程设计实际是网络工程专业学生学习完《数字电子技术基础》课程后进行的一次全面的综合训练。
其目的在于加深对数字电子技术基础理论和基本知识的理解，掌握运用数字电子技术基础合理论知识设计一些简单的基本应用电路的方法。
虽说整个课设过程很辛苦，可是我们从中找到了乐趣、接触了实践，以前不是特别明白的地方也通过实践弄懂了。
总的来说这次课程设计使我们感受到了理论与实践相结合的目的及其重要意义。
不单使我对所掌握的数字电子技术基础知识有了更深刻的认识，还提高了我的动手查阅资料的能力而且还锻炼了自己的独立思考能力。
设计思路是最重要的，只要你的设计思路是成功的那你的设计已经成功了一半。
因此我们应该在设计前做好充分的准备，像查找详细的资料为我们设计的成功打下坚实的基础。
设计简洁、易懂、不超出我们的能力范围的内容不涉及，一些想法在我们没设计此电路之前就已经有拉考虑，但是做完之后发现我们当前考虑的还是有所欠缺，做为一名刚学习完《数字技术基础》的我们来说有一定的难度，但是这对于我们掌握理解学习过的知识有很大的帮忙，对于思维、逻辑及其理论知识的运用等多方面有了更加进一步的掌握。
在做课设的过程中我们查阅了很多的参考书即相关资料通过参考及运用自己所掌握的知识完成了此次的设计。
