东华大学数电课程设计报告——数字频率计

数字频率计设计报告电子信息学院王家华2010301430004邹仁亭2010301430003肖伟2010301430001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，因此频率的测量显得更为重要。

频率测量的方式通常是对方波信号进行沿判断或电平判断，再对相应的方波脉冲进行计数从而实现频率测量，因此频率测量的精度比一般其他物理量的精度要高很多。

数字频率计是近代电子技术领域的重要工具之一，同时也是其他许多领域广泛应用的测量仪器（测量系统通过转换电路将所需测量的量转换为频率）从而通过测频率来提高精度的。

本设计的数字频率计是基于超低功耗MSP430单片机来测量信号的频率，通过计数器计数，并用十进制数显示出来，它具有精度高，测量速度快，读数直观等优点。

关键词：频率测量;数字频率计; 单片机; 计数器;显示；目录一，设计要求及功能设计方案1,设计任务要求及相关指标2,功能设计二，频率测量方案的比较选择与理论分析1，频率测量方法2，方案的比较选择与理论分析3，方案的选择确定三，系统总设计方案及总体框图四，单元模块电路与程序设计1，稳压源模块2，放大整形模块3，数据测量计数模块4，程序设计模块五，测试结果分析1，稳压模块测试2，放大整形电路测试3，频率精度测试六，实验过程遇到的问题及解决方法1，电压不匹配2，161计数器计数不准确3，自动换挡模块效果不够理想4，不能满足小信号输入时的要求一，设计要求及功能设计方案1,设计要求1.1基本要求（1）频率测量测量范围信号：方波，正弦波；幅度：0.5~5V；频率：1Hz~1MHz；测量误差差≤10-3;（2）周期测量测量范围信号：方波，正弦波；幅度：0.5~5V；频率：1Hz~1MHz；测量误差差≤10-3；（3）十进制数字显示测量结果。

1.2 发挥部分（1）频率测量测量范围信号：方波，正弦波；幅度：0.5~5V；频率：1Hz~1MHz；测量误差差≤10-5（2）周期测量测量范围信号：方波，正弦波；幅度：0.5~5V；频率：1Hz~1MHz；测量误差≤10-5；（3）自行设计并制作满足本设计任务要求的稳压电源。

数字电路课程设计——数字频率计设计报告数字频率计摘要本文介绍了一种基于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知识进行设计。

电路由放大整形电路、时基电路、逻辑控制电路、计数锁存电路及译码显示电路组成。

能够较精准的测量幅值在0.2V~5V的正弦波、三角波、方波的频率。

测量范围能够达到1Hz~9999Hz。

关键词:频率计，TTL芯片，数字电路AbstractIn this paper,a design of simple digital cymometer based on the TTL serises chips was described.This design is based on the knowledge about the digital circuit we learned.It consists of amplifier and shaping circuit , time-base circuit, control circuit, latch circuit and decoding count show circuit.It can be used to accurately detect the frequency of sine wave, triangle wave and square wave accurately that the amplitudeis between 0.2V and 5V. Detecting range can be achieved 1Hz ~ 9.99kHz..Key words: cymometer, the TTL series chips,digital circuit目录摘要 ..................................................................... .......................................................................I关键词 ..................................................................... . (I)Abstract ........................................................... ........................................................................ .. II引言 ..................................................................... . (1)总体方案设计 ..................................................................... ................................................ 2 12 单元电路设计 ..................................................................... (3)2.1 放大整形电路 ..................................................................... .. (3)2.1.1 方案一 ..................................................................... (3)2.1.2 方案二 ..................................................................... (4)2.1.3 方案对比...................................................................... .. (4)2.2 时基电路 ..................................................................... . (5)2.2.1 方案一 ..................................................................... (5)2.2.2 方案二 ..................................................................... (5)2.2.3 方案对比...................................................................... .. (6)2.3 逻辑控制电路 ..................................................................... .. (6)2.4 计数器 ..................................................................... . (7)2.5 锁存器 ..................................................................... . (8)主要参数计算 ..................................................................... ................................................ 9 33.1 时基电路参数 ..................................................................... .. (9)3.2 逻辑控制电路 ..................................................................... ...................................... 9 4 总体电路设计 ..................................................................... .............................................. 10 5 仿真结果 ..................................................................... (12)6 实物测试结果分析 ..................................................................... ...................................... 14 7 体会与心得 ..................................................................... .................................................. 15 8 参考文献 ..................................................................... (16)附录一电路实物图 ..................................................................... ........................................... 17 附录二元件清单 ..................................................................... .. (18)引言在电子技术中，频率是一个重要参量。

目录第一章技术指标1.1整体功能要求1.2系统结构要求1.3电气指标第二章设计原理分析2.1 测频方法分析2.2 低频信号的周期测量方法2.3 整体设计过程第三章单元电路设计3.1 测频采样定时信号及测周时基信号产生3.2计数，锁存和显示3.3控制信号产生3.4 信号选择及量切换控制3.5自校调试信号产生3.6整体电路图第四章测试与调整4.1测频采样电路的调测4.2计数，锁存和显示电路的调测4.3控制信号电路的调测4.4 信号选择及量切换电路的调测4.5测试方法步骤、记录的数据4.6整体电路图第五章设计小结参考文献第一章技术指标1.整体功能要求要求设计一个测量TTL方波信号频率或周期的数字系统。

用按键选择测量信号频率或周期。

测量值采用4个LED七段数码管显示，并以发光二极管指示测量对象：频率（周期）以及测量值的单位：Hz(s)、KHz(ms)。

频率和周期的测量范围都有4档量程。

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，若测量频率则进一步选择档位。

3.电气指标3.1被测信号波形：矩形波。

3.2 测量频率范围：0.1Hz~999.9KHz,分4档：第一档：100.1Hz~999.9Hz第二档：1.000kHz~9.999kHz第三档：10.00kHz~99.99kHz第四档：100.0kHz~999.9kHz3.3 测量周期范围：0.1ｕs~999.9ms第一档：1.000ms~9.999ms第二档：10.00ms~99.99ms第三档：100.0ms~999.9m第四档：1.000s~9.999s3.4 测量结果显示4位有效数字，测量精度为万分之一。

3.5 量程切换可以采用两个按键手动切换或由电路控制自动切换。

3.6 设计一个周期性方波电路输出频率/周期计调试所需的信号。

输出信号的频率范围与测量范围相同，分为四个量程。

数电课程设计报告：频率计目录一、设计指标二、系统概述1.设计思想2.可行性论证3.工作过程三、单元电路设计及分析1.器件选择2.设计及工作原理分析四、电路的组构及调试1.遇到的问题2.现象记录及原因分析3.解决及结果4.功能的测试方法、步骤、设备、记录的数据五、总结1.体会2.电路总图六、参考文献一、设计指标设计指标：要求设计一个测量TTL方波信号频率的数字系统。

测试值采用4个LED七段数码管显示，并以发光二极管只是测量对象（频率）的单位：Hz、kHz。

频率的测量范围有四档量程。

1）测量结果显示四位有效数字，测量精度为万分之一。

2）频率测量范围：100.1Hz——999.9kHz，分为：第一档： 100.0Hz——999.9Hz第二档： 1.000kHz——9.999kHz第三档： 10.00kHz——99.99kHz第四档： 100.0kHz——999.9kHz3）量程切换可以采用两个按键SWB、SWA手动切换。

扩展要求：一、当被测频率大于999.9kHz，超出最大值时，设置亮一个警灯，并同时发出报警声音。

二、自动切换量程提示：1.计数器计到9999时，产生溢出信号CO，启动量程加档。

2.显示不足4位有效数字时量程减档。

三、各量程输出信号的频率最高位有效数字为1、2、3、4、5、6、7、8、9。

二、系统概述1.设计思想周期性信号频率可通过记录信号在1s内的周期数来确定其频率。

累计标准时间Ts中被测信号的脉冲个数Nx，被测信号频率：fx≈Nx/Ts测量时间Ts选择：由于测量时间Ts需要根据被测信号的频率切换，所以通常对振荡时钟进行分频以获得不同的定时时间。

采样定时、显示锁存、计数器清零的控制时序波形图2.可行性论证用计数器实现记录周期数的功能；用时基信号产生计数时间作为采样时间；用四位动态扫描通过数码管显示结果；因为如果计数器直接把数据输入到数码管显示，那么数码管的数据就会不断变化，累计增加的情况，所以采用锁存器，在每个时间信号内，通过一个高电平使能有效，将计数器的数值锁存到寄存器或者锁存器；为了不要让每次锁存的数据会比上次增加一个基数，而计数器的连续计数累积计数，所以要对每次锁存后立即清零，让计数器从零开始计数。

《数字频率计》技术报告一、问题的提出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，无法实时快速地跟踪捕捉到被测信号频率的变化。

而频率计则能够快速准确的捕捉到被测信号频率的变化。

在传统的生产制造企业中，频率计被广泛的应用在生产测试中。

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。

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、方波信号和尖脉冲信号的频率，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。

二、解决技术问题及指标要求1、技术指标被测信号：正弦波、方波或其他连续信号；采样时间：1秒（0.1秒、10秒）；显示时间：1秒（2秒、3秒．．．．．．）；LED显示；灵敏度：100mV；测量误差：±1Hz。

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。

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。

一般T=1s，所以应要求定时器尽量输出为1s的稳定脉冲。

2、设计要求可靠性：系统准确可靠。

稳定性：灵敏度不受环境影响。

经济性：成本低。

重复性：尽量减少电路的调试点。

低功耗：功率小，持续时间长。

三、方案可行性分析（方案结构框图）率，而且还可以测量它们的周期。

经过改装，可以测量脉冲宽度，做成数字式脉宽测量仪；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，还可以做成数字脉搏仪、计价器等。

课程设计数字频率计一、课程目标知识目标：1. 理解并掌握数字频率计的基本原理与功能，了解其在实际生活中的应用。

2. 学会使用特定软件或工具进行数字频率计的设计与仿真。

3. 掌握基本的计数、计时方法，并将其应用于数字频率计的搭建。

技能目标：1. 能够运用已学知识，设计并搭建一个简单的数字频率计，培养动手操作能力和问题解决能力。

2. 能够运用逻辑思维，分析并优化数字频率计的设计方案，提高创新意识和团队协作能力。

3. 能够熟练运用相关软件或工具进行数字频率计的仿真实验，提高计算机操作技能。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术的兴趣，激发学习热情，形成积极的学习态度。

2. 培养学生的团队合作精神，学会倾听、交流、分享，增强集体荣誉感。

3. 使学生认识到科技对社会发展的作用，提高社会责任感和使命感。

本课程针对初中年级学生，结合电子技术课程内容，以数字频率计为主题，旨在培养学生的动手操作能力、问题解决能力和创新意识。

在教学过程中，注重理论与实践相结合，让学生在实际操作中掌握知识，提高技能，同时注重情感态度价值观的培养，使学生在学习过程中形成积极向上的人生态度。

通过本课程的学习，学生能够达到上述课程目标，为后续相关知识的学习奠定基础。

二、教学内容1. 理论知识：- 数字频率计的基本原理与功能- 频率的定义及测量方法- 计数器、定时器的工作原理2. 实践操作：- 数字频率计的硬件组成与电路设计- 软件仿真工具的使用方法- 设计并搭建数字频率计的实验步骤3. 教学大纲：- 第一阶段：数字频率计基本原理学习（1课时）- 理解频率概念，掌握频率测量方法- 了解数字频率计的基本原理与功能- 第二阶段：硬件组成与电路设计（2课时）- 学习数字频率计的硬件组成- 掌握计数器、定时器的工作原理- 分析并设计数字频率计电路- 第三阶段：软件仿真与实验操作（2课时）- 学习并掌握软件仿真工具的使用方法- 设计实验方案，搭建数字频率计- 进行仿真实验，验证设计效果4. 教材关联：- 本教学内容与教材中“电子技术基础”、“数字电路设计与应用”等章节相关。

1.概述数字频率计是通过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。

通常是计算每秒内的脉冲个数，也就是我们所称的闸门时间为1秒。

闸门时间不定，但闸门时间影响频率计的准确度，闸门时间越长，得到的频率值就越准确，但闸门时间越长则没测一次频率的间隔就越长。

闸门时间越短，测的频率值刷新就越快，但测得的频率精度就受影响。

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。

本次课程设计中画图与仿真主要用到了Proteus软件，Proteus是一款电路分析实物仿真系统，可仿真各种电路和IC，元件库齐全，有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器。

具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真，使用和操作起来非常方便。

2.数字频率计原理与框图所谓频率，就是周期性信号在单位时间内变化的次数．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nft若在闸门时间1S内计数器计得的脉冲个数为n，则被测信号频率等于nHz。

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。

它一般由放大整形电路、时基电路、逻辑控制电路、闸门电路、计数器、锁存器、译码器、显示器等几部分组成。

其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，此时我们称闸门时间为1秒。

计数信号并与锁存信号和清零复位信号共同控制计数、锁存和清零三个状态，然后通过数码显示器件进行显示。

图2-1 数字频率计整体框图2武汉理工大学《数字电子技术》课程设计说明书33.数字频率计的设计3.1 放大整形电路放大整形电路由晶体管 放大器与74LS00等组成，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。

数字电路课程设计第一章设计指标……………………………………....……...…….... P2 设计指标……………………………………………………………....第二章系统概述………………………………………...…..…...…....P3 设计思想…………………………………………………………..可行性论证…………………………………………….…...…...各功能的组成………………………………………………………总体工作过程………………………………………………………第三章单元电路设计与分析………………………………...…...…...P4 各单元电路的选择………………………………………………设计及工作原理分析………………………………………………第四章电路的组构与调试…………………………………..…...…... P7 遇到的主要问题…………………………………………………..现象记录及原因分析…………………………………………….解决措施及效果…………………………………………………功能的测试方法、步骤、设备、记录的数据……………………第五章结束语………………………………………………………...P11 对设计题目的结论性意见及进一步改进的意向说明…………..总结设计的收获与体会………………………………………….附图(电路图、电路总图) ………………………………………………P12第一章设计指标在生产实践和科学实验中，经常需要测量信号的频率。

数字频率计就是用数字方式测量和显示被测信号频率的仪器。

实用的数字频率可以测量多种不同的周期波形。

设计要求要求设计一个测量TTL方波信号频率的数字系统。

用按键选择测量信号频率。

测量值采用四个LED七段数码管显示，并以发光二极管指示测量对象：测量的单位HZ khz。

频率测量范围有四档量程。

（1）测量结果显示4位有效数字，测量结果显示四位有效数字。

测量精度为万分之一。

（2）频率测量范围：~，分四档。

数字频率计课程设计报告一、课程目标知识目标：1. 让学生理解数字频率计的基本原理，掌握频率、周期等基本概念；2. 使学生掌握数字频率计的使用方法，能够正确操作仪器进行频率测量；3. 引导学生运用已学的数学知识，对测量数据进行处理，得出正确结论。

技能目标：1. 培养学生动手操作仪器的技能，提高实验操作能力；2. 培养学生运用数学知识解决实际问题的能力，提高数据分析处理技能；3. 培养学生团队协作能力，提高实验过程中的沟通与交流技巧。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对物理实验的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生严谨的科学态度，养成实验过程中认真观察、准确记录的好习惯；3. 引导学生认识到物理知识在实际应用中的价值，提高学以致用的意识。

课程性质：本课程为物理实验课，结合数字频率计的原理与应用，培养学生的实践操作能力和数据分析能力。

学生特点：六年级学生具备一定的物理知识和数学基础，对实验操作充满好奇，具备初步的团队合作能力。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，以学生为主体，引导学生主动参与实验过程，培养其动手能力和解决问题的能力。

通过课程目标的分解，使学生在实验过程中达到预期的学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。

二、教学内容1. 数字频率计基本原理：- 频率、周期的定义与关系；- 数字频率计的工作原理；- 数字频率计的测量方法。

2. 实验操作技能：- 数字频率计的操作步骤；- 实验过程中的注意事项；- 数据记录与处理方法。

3. 教学大纲：- 第一课时：介绍数字频率计的基本原理，让学生了解频率、周期的概念及其关系；- 第二课时：讲解数字频率计的工作原理，引导学生掌握其操作方法；- 第三课时：分组进行实验操作，让学生动手测量不同频率的信号；- 第四课时：对测量数据进行处理与分析，培养学生数据分析能力；- 第五课时：总结实验结果，讨论实验过程中遇到的问题及解决办法。

4. 教材章节：- 《物理》六年级下册：第六章《频率与波长》；- 《物理实验》六年级下册：实验八《数字频率计的使用》。

课程设计课题：数字频率计指导老师：设计组员：时间：【课题名称】:数字频率计【课题名称任务及要求】：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fx=N/T,若T=1秒，则fx=N.设计要求：1.基本部分（1）被测信号的频率范围为1HZ-100KHZ，分成两个频段，即1HZ-999HZ,1-100KHZ.（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（1）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。

（2）具有超量程报警功能，在超出当前量程挡的测量范围时，发出红光和音响信号。

（3）测量误差小于5%。

（4）其它.【指导老师】：张龙滨老师【课题组成员】：陈仪发、刘甲海、袁其银（按姓氏笔画排序）【成员分工】：【课题计划】：【内容摘要】：本数字频率计主要应用2个EN555分别构成时钟电路，整形电路，7809稳压电源电路CD4017分频3片CD40110计数锁存译码，3个7断数码显示器。

【作品设计】：将电路分成十大模块，即整形电路，电源电路，时钟电路，10进制分频电路，闸门电路，控制电路，计数/锁存/译码电路，显示电路。

电路方框图如下：正弦波数字频率计原理框图一、单元电路的设计: （1）电源电路平使CD4017清零，Q1、Q2、Q3Q4端全变为低电平CD4017的输出端出现的瞬时高电平信号通过二极管D4加到CD40110（1-3）的清零端R使计数器及数显清零，以便从新计数当开关打到1S档时频率计的检测周期为4S 每检测一次计数累积时间为1S数据保持为2S清零后又保持约1S，当开关打到0.001S 档时由于检测周期很短所以数显一值显示被检测结果。

.当开关打至0。

1档，计数为999HZ时，再来一个脉冲，则A6的进位输出一个高电平送入报警电路从而实现起量程报警同时送入40110的清0端计数清0及数量清0当开关打至0.001s档时当计数至1..KHZ时，再来一个脉冲则A940110的a、b输入高电平A5、A2、A4、A1 打开，从而实现100KHZ超量程报警。

目录第一章设计指标 (1)1.1功能要求 (1)1.2参数指标 (1)第二章系统概述 (2)2.1设计思想 (2)2.2可行性论证 (2)2.3各功能的组成 (2)2.4总体工作过程 (2)第三章单元电路设计与分析 (4)3.1各单元电路的选择 (4)3.2设计及工作原理分析 (11)第四章电路的组构与调试 (13)4.1 遇到的主要问题 (13)4.2 现象记录及原因分析 (13)4.3 解决措施及效果 (14)4.4 功能的测试方法、步骤、设备、记录的数据 (14)第五章结束语 (15)5.1对设计题目的结论性意见及进一步改进的意向说明 (15)5.2 总结设计的收获与体会 (15)附图(电路图、电路总图) (16)参考文献 (17)第一章 设计指标1.1 功能要求1、整体功能要求要求设计一个测量TTL 方波信号频率的数字系统。

用按键选择测量信号频率。

测量值采用4个LED 七段数码管显示，并以发光二极管指示测量对象：频率以及测量值得单位：Hz 、kHz 。

频率的测量范围有四档量程。

1）测量结果显示4位有效数字，测量精度为万分之一。

2）频率测量范围：100.0Hz~999.9kHz ，分为4档。

第一档：100.1Hz~999.9Hz 第二档：1.000kHz~9.999kHz 第三档：10.00kHz~99.99kHz 第四档：100.0kHz~999.9kHz3)量程切换可以采用两个按键SWB 、SWA 手动切换。

1.2参数指标1、主要参数指标1）测量范围：被测信号的最高频率和最低频率。

2）测量精度：测量数字值的有效位。

3）测量误差：主要有计数误差和时基误差。

① 时基误差——定时时间不准造成的误差，与被测信号频率及数值有效位无关， 为恒定值：② 计数误差——由于输入信号与标准定时信号不同步，可能产生1个脉冲的误差。

测量值有效位越多，计数相对误差越小： 累计标准时间TS 中被测信号的脉冲个数NX ，被测信号频率：%100Δ1ΔX ⨯≈Sf f %100ΔX ⨯≈Xsf f f SXX T N f ≈第二章系统概述2.1设计思想1、周期性信号频率的物理意义是信号在1s时间内的周期数，单位有赫兹(Hz)、千赫兹(kHz)、兆赫兹(MHz)等；2、数字频率计的基本原理是测量周期性信号在单位时间内的信号周波数，所以它的主要电路是计数器，需要控制的是计数器的输入脉冲和计数时间，其输入脉冲为被测信号，计数时间为时基信号的周期(单位时间)。

一、课程设计题目数字频率计的设计与制作二、设计目的：本设计与制作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、制作与调试的方法和步骤。

三、设计要求：设计并制作出一种数字频率计，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 ）显示位数： 4 位。

（ 5 ）电源： 220V 、 50Hz四、所需仪器设备与器件示波器、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。

五、设计内容、方法与步骤：1 ．设计内容1 ）数字频率计的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。

2 ）系统框图从数字频率计的基本原理出发，根据设计要求，得到如图 13.4 所示的电路框图。

图 13.4 数字频率计框图下面介绍框图中各部分的功能及实现方法（ 1 ）电源与整流稳压电路框图中的电源采用 50Hz 的交流市电。

市电被降压、整流、稳压后为整个系统提供直流电源。

系统对电源的要求不高，可以采用串联式稳压电源电路来实现。

（ 2 ）全波整流与波形整形电路本频率计采用市电频率作为标准频率，以获得稳定的基准时间。

按国家标准，市电的频率漂移不能超过0.5Hz ，即在 1 ％的范围内。

用它作普通频率计的基准信号完全能满足系统的要求。

全波整流电路首先对50Hz 交流市电进行全波整流，得到如图 13.5 （ a ）所示 100Hz 的全波整流波形。

THANKS
精度
精度是数字频率计的重要指标之一， 表示测量结果与真实值之间的接近程 度。提高精度的方法包括采用高精度 计数器、降低系统误差等。
分辨率
分辨率指数字频率计能够分辨的最小 频率间隔，与计数器的位数有关。
稳定性
稳定性指数字频率计在长时间使用过 程中保持其性能参数不变的能力。提 高稳定性的措施包括选用优质元器件 、优化电路设计等。
计数与显示
采用高速计数器对输入信号的脉冲进行计数，同 时将计数值实时显示在数码管或液晶屏幕上。
3
控制与处理
通过微处理器或单片机等控制核心，实现计数器 的启动、停止、清零等操作，并对计数值进行处 理，得到频率值。
关键技术参数
计数范围
数字频率计的计数范围决定了其能够 测量的频率范围，一般应满足实际需 求。
显示器
选用LED或LCD显示器，用于显示测量结果的频率值。
硬件电路图设计
电源电路
设计稳定的电源电路 ，为整个系统提供所 需的工作电压。
输入信号调理电路
根据实际需求设计输 入信号调理电路，包 括放大倍数、滤波截 止频率等参数的确定 。
微控制器电路
设计微控制器的最小 系统电路，包括晶振 、复位电路等。
02
数字频率计基本原理
频率定义及测量方法
频率定义
频率是单位时间内周期性信号重复的 次数，通常以赫兹（Hz）为单位表示 。
测量方法
频率的测量可以通过计数单位时间内 信号周期的个数来实现。常见的测量 方法包括直接计数法、测周法和等精 度测频法。
数字频率计工作原理
1 2
输入信号处理
数字频率计首先接收输入信号，经过放大、整形 等处理，将其转换为适合计数的脉冲信号。

电子技术课程设计报告设计题目：数字频率校音器院（部): 电气工程及自动化学院专业班级: 测仪学生姓名: 吴学号: 3113指导教师:目录摘要3绪论41、设计原理方案51.1设计总体方案：31.2工作步骤:71.3测频原理：92、单元电路设计102.1采集音律信号电路112.2时标和闸门电路112.3锁存器、计数和清零143、心得体会、元器件清单194、参考文献1815、附件225.1电路仿真图及样品图165.2音阶频率对照表18设计题目:数字频率校音器摘要随着社会的发展，人们的业余生活不断丰富，学乐器的人也越来越多，但是对于初学者来说，学习乐器最难的问题之一就是对乐器音准的把握、调节。

例如二胡经常会出现跑音的现象，需要人对其进行不断的调节，但对于初学者来说便是个很是让人头疼的问题。

在电子技术中，我们可以测量声音的频率来知道乐器是否音准，从而去调节，解决生活难题。

因此频率的测量就显得更为重要。

本次课程设计的目的是根据已经学到的知识，按照这次课程设计的要求设计一个简易的数字频率校音器，要求频率计范围内能测出所输入音调的频率，一般基准中低音在200到900Hz。

关键词：校音器，频率计,逻辑控制，计数器，定时器。

绪论乐器是个很有活力的娱乐工具，千百年来在世界各个地区居住的人群基本都有属于自己的民族乐器，随着社会的发展，人民的生活水平的不断提高，人们的业余文化生活也越来越丰富，学乐器的人群也越来越多。

但是对于有有些乐器，往往在演奏前需要对其音准进行调试，例如我国民族乐器中的二胡经常会出现跑音的现象，竹笛的制作定调时则需要对每个音控的位置进行校准。

那么对于初学乐器的人群来说，通过自己的耳力去听音准则是一件很难的事。

本次设计的目是利用测量音调频率的方法去判断音调的准度，这样便为了给那些初学乐器或者对乐器的音准把握不准的人们在调试乐器音调高低时带来方便。

测量频率的方法有多种，中电子计数器测量频率具有精度高、使用方便、测量迅速，其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。

数电课程设计计数式频率计第一篇：数电课程设计计数式频率计计数式数字频率计1、control模块功能仿真时序仿真Counter100模块功能仿真时序仿真Counter10模块功能仿真时序仿真Code1模块功能仿真时序仿真数字频率计顶层逻辑图总模块功能仿真总模块时序仿真第二篇：数电课程设计数电课程设计一、课程性质数字电路与逻辑设计课程实训是同学们进入电子设计领域的入门课程之一，认真仔细完成本次课程的设计内容可为今后复杂电路的设计和制作打下良好的基础。

二、设计要求1、根据附录所示的相关内容，自选其一，进行制作；2、使用热转印法进行制作，在制作PCB时将学号印刷在bottom 层；3、设计作品不局限于附录所示内容，如果自己有设计项目，可以自行购买器件并完成设计和制作；4、需使用仿真软件进行功能仿真后，再进行PCB的设计和制作；5、课程结束后，须提交设计报告1份、电路仿真文件1份、PCB 设计文件1份和最后设计成品板1份。

三、器件说明1、核心器件为NE555芯片，学院提供1块，如有损坏，自行购买；2、学院可提供人均1份的热转印纸和单面覆铜板，超出部分，自行购买；3、其他小型器件如电阻、电容等，自行解决。

附录：555电路运用大全利用555时基集成电路的基础电路可以设计、开发出许多电子小实验与科技制作。

下面介绍几种，供大家参考。

1．触摸延时“小灯”图5-43是它的电路，它将触摸开关发光二极管的实验中加入延时电路，调整可调电阻阻值和电容量达到延时效果。

要想增加延时的时间，就调换大容量的电容，如400μF、1000μF等。

如果作为夜间床头定时灯、楼道定时灯等，可拆去发光二极管和电阻，换一个6伏的小灯即可。

图5-432．触摸延时音乐门铃图5-44是它的电路图，与图5-45比较，将触摸延时“小灯”电路中拆去发光二极管，改为连接音乐片电路即可。

它可以当作门铃使用，也可安置在人手触摸处作为瞬间报警器。

图5-443．手控行车红绿灯指示器模型图5-45是它的电路图，先做一个红绿灯灯架，将红绿发光二极管固定在灯架上，按图连接后，只要向下按动按键，则红灯变为绿灯，手一离开便又成为红灯。

我设计的电路由石英晶体振荡电路、分频电路、自动换挡电路、整形电路、门控电路、控制电路、计数电路、锁存电路、清零电路、译码显示电路和报警电路组成。待测信号一般不是规则的方波，大多为正弦波或者三角波，它们经由一个555定时器组成的整形电路变换成方波，但它们的频率并不会发生变化，此信号送进门控电路。当闸门信号为高电平时，门控电路开启，待测信号被允许进入计时器。当闸门信号为低电平时，门控电路关闭，同时发出锁存信号，使译码器处在锁存状态，此时可读出数码管显示的数字并记录。锁存信号降为低电位是，清零信号使计数器清零，重新测一次频率。另外，我设计的数字频率计能实现自动换档功能。
待测信号一般不是规则的方波，大多为正弦波或者三角波，它们经由一个555定时器组成的整形电路变换成方波，但它们的频率并不会发生变化，此信号送进门控电路。当闸门信号为高电平时，门控电路开启，待测信号被允许进入计时器。当闸门信号为低电平时，门控电路关闭，同时发出锁存信号，使译码器处在锁存状态，此时可读出数码管显示的数字并记录。锁存信号降为低电位是，清零信号使计数器清零，重新测一次频率。频率由计算公式（2.1）算的。
锁存信号
清零信号
溢出信号
不规则待测信号
4各部分电路设计及参数计算
根据此次课程设计的要求，我所设计的数字频率计基本有八部分组成，分别是整形电路、石英振荡电路、分频电路、自动换挡电路、门控电路和计数电路、锁存和清零电路、译码显示电路和报警电路。以下详细叙述各部分电路的设计原理及参数计算。
4.1整形电路
4.1.1 整形电路图
Tw=RCIn3≈1.1RC 式（4.2）
式中Tw——单稳态触发器处于暂态的（高电平）的时间，s。
R一般在几欧到几兆欧之间，C一般在几百皮法到几百微法。
因为两个555单稳的Tw均定为100us，所以取C为1uF,由公式（4.2）得R为100Ω。

目录第一章设计题目 (2)第二章设计任务级要求 (2)第三章原理电路和程序设计 (2)一、系统概述 (2)1.设计方案的选择 (2)测频法 (2)测周期法 (2)2.整体方框图及原理 (3)二、单元电路设计 (3)1.放大整形电路 (3)2.时基电路 (3)3.闸门及逻辑控制电路 (4)4.计数锁存电路（含报警电路） (5)5.译码显示电路 (6)5.整体电路图 (7)6.整机元件清单 (7)第四章电路调试过程与结果 (8)第五章设计小结 (10)一、设计任务完成情况 (10)二、问题及改进 (11)三、心得体会 (11)参考文献 (11)附录 (12)第一章设计题目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。

第二章设计任务及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围时,报警.第三章原理电路和程序设计一、系统概述1.设计方案的选择测频法所谓频率，就是周期性信号在单位时间 (1s) 变化的次数．若在一定时间间隔T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。

测周期法测周期法使用被测信号来控制闸门的开闭，而将标准时基脉冲通过闸门加到计数器，闸门在外信号的一个周期打开，这样计数器得到的计数值就是标准时基脉冲外信号的周期值，然后求周期值的倒数，就得到所测频率值。