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数字频率计的设计与实现课程设计

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. 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 《数字电子电路》课程设计说明书

2 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

合集下载

基于AT89S52单片机的数字频率计课程设计

基于AT89S52单片机的数字频率计课程设计

1

第一章 前言

频率测量是电子学测量中最为基本的测量之一。由于频率信号抗干扰性强，易于传输，因此可以获得较高的测量精度。随着数字电子技术的发展，频率测量成为一项越来越普遍的工作，测频原理和测频方法的研究正受到越来越多的关注。

1.1频率计概述

数字频率计是计算机、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正弦信号、方波信号及其他各种单位时间内变化的物理量。在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中，由于其使用十进制数显示，测量迅速，精确度高，显示直观，经常要用到频率计。传统的频率计采用测频法测量频率，通常由组合电路和时序电路等大量的硬件电路组成，产品不但体积大，运行速度慢而且测量低频信号不准确。本次采用单片机技术设计一种数字显示的频率计，测量准确度高，响应速度快，体积小等优点[1]。

1.2频率计发展与应用

在我国，单片机已不是一个陌生的名词，它的出现是近代计算机技术的里程碑事件。单片机作为最为典型的嵌入式系统，它的成功应用推动了嵌入式系统的发展。单片机已成为电子系统的中最普遍的应用。单片机作为微型计算机的一个重要分支，其应用范围很广，发展也很快，它已成为在现代电子技术、计算机应用、网络、通信、自动控制与计量测试、数据采集与信号处理等技术中日益普及的一项新兴技术，应用范围十分广泛。其中以AT89S52为内核的单片机系列目前在世界上生产量最大，派生产品最多，基本可以满足大多数用户的需要[2]。

1.3频率计设计内容

利用电源、单片机、分频电路及数码管显示等模块，设计一个简易的频率计能够粗略的测量出被测信号的频率。 参数要求如下：

1．测量范围10HZ—2MHZ；

2．用四位数码管显示测量值； 2

第二章 系统总体方案设计

2.1测频的原理

测频的原理归结成一句话，就是“在单位时间内对被测信号进行计数”。被测信号，通过输入通道的放大器放大后，进入整形器加以整形变为矩形波，并送入主门的输入端[3]。由晶体振荡器产生的基频，按十进制分频得出的分频脉冲，经过基选通门去触发主控电路，再通过主控电路以适当的编码逻辑便得到相应的控制指令，用以控制主门电路选通被测信号所产生的矩形波，至十进制计数电路进行直接计数和显示。若在一定的时间间隔T内累计周期性的重复变化次数N，则频率的表达式为式：

数电课程设计报告-数字频率计

数电课程设计报告-数字频率计

1 数电课程设计报告

题目：频率计

目录

第一章 设计指标………………………………………………………………………2

1.1设计指标……………………………………………………………………………2

第二章 系统概述………………………………………………………………………3

2.1设计思想……………………………………………………………………………3

2.2可行性论证…………………………………………………………………………3

2.3各功能的组成………………………………………………………………………3

2.4总体工作过程………………………………………………………………………3

第三章 单元电路设计与分析…………………………………………………………5

3.1各单元电路的选择…………………………………………………………………5

3.2设计及工作原理分析………………………………………………………………5

第四章 电路的组构与调试……………………………………………………………12

4.1遇到的主要问题……………………………………………………………………12

4.2现象记录及原因分析………………………………………………………………12

14.3解决措施及效果…………………………………………………………………12

4.4功能的测试方法、步骤、设备、记录的数据……………………………………12

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…………………………………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…………………………………………………………………………………18

2 第一章: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。用按键选择测量信号的频率。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。

简易数字频率计设计 完整版

简易数字频率计设计 完整版

河南科技大学

课 程 设 计 说 明 书

课程名称 现代电子系统设计

题 目 简易数字频率计设计

学 院 ＿＿电 信 学 院＿＿＿＿＿

班 级 ＿＿＿＿＿＿＿

学生姓名 ____________________

指导教师 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿

日 期 ＿＿2010-01-10＿＿＿＿＿＿

课程设计任务书

（指导教师填写）

课程设计名称 现代电子系统课程设计 学生姓名 刘轮辉专业班级 电信科071

设计题目 简易数字频率计设计

一、课程设计目的

掌握高速AD的使用方法；

掌握频率计的工作原理；

掌握GW48_SOPC实验箱的使用方法；

了解基于FPGA的电子系统的设计方法。

二、设计内容、技术条件和要求

设计一个具有如下功能的简易频率计。

（1）基本要求：

a．被测信号的频率范围为1～20kHz，用4位数码管显示数据。

b．测量结果直接用十进制数值显示。

c．被测信号可以是正弦波、三角波、方波，幅值1～3V不等。

d．具有超量程警告（可以用LED灯显示，也可以用蜂鸣器报警）。

e．当测量脉冲信号时，能显示其占空比（精度误差不大于1%）。

（2）发挥部分

a．修改设计，实现自动切换量程。

b．构思方案，使整形时，以实现扩宽被测信号的幅值范围。

三、时间进度安排

布置课题和讲解：1天 查阅资料、设计：4天

实验：3天 撰写报告：2天

四、主要参考文献

何小艇 《电子系统设计》 浙江大学出版社 2008.1

潘松 黄继业 《EDA技术实用教程》 科学出版社 2006.10

指导教师签字： 2009年 12月 14日

目 录

基于单片机的数字频率计的设计与实现

基于单片机的数字频率计的设计与实现

基于单片机的数字频率计的设计与实现

摘要

随着电子信息产业的发展，信号作为其最基础的元素，其频率的测量在科技研究和实际应用中的作用日益重要，而且需要测频的范围也越来越宽。传统的频率计通常采用组合电路和时序电路等大量的硬件电路构成，产品不但体积较大，运行速度慢，而且测量范围低，精度低。因此，随着对频率测量的要求的提高，传统的测频的方法在实际应用中已不能满足要求。因此我们需要寻找一种新的测频的方法。随着单片机技术的发展和成熟，用单片机来做为一个电路系统的控制电路逐渐显示出其无与伦比的优越性。

本文阐述了以AT89C51单片机为控制器件的频率测量方法，并用汇编语言进行设计，采用单片机智能控制，结合外围电子电路，用以实现高低信号频率的测量。本文设计的是一个简易数字频率计，被测信号可以是正弦波、三角波、方波。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。

关键词 单片机;频率计;测量

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Design and implementation of Digital Frequency

Meter Based on Single Chip Mircrocompute

Abstract

Along with the development of electronic information industry,

signal as the basic elements, the frequency measurement in scientific research and practical application is increasingly important, but also

need the scope of frequency measurement is becoming more and more wide.