3位数字显示的简易频率计3

全国大学生电子设计竞赛试题1．1 第一届电子设计竞赛试题（1994年）题目一 简易数控直流电源一、设计任务设计出有一定输出电压范围和功能的数控电源。

其原理示意图如图所示。

二、设计要求1．基本要求① 输出电压：范围0至+9.9V ，步进0.1V ，纹波不大于10mV ； ② 输出电流：500 mA ；③ 输出电压值由数码管显示； ④ 由“+”、“-”两键分别控制输出电压步进增减；⑤ 为实现上述几部件工作，自制一稳压直流电源，输出±15V ，+5V 。

2．发挥部分① 输出电压可预置在0至+9.9V 之间的任意一个值；② 用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V 不变）； ③ 扩展输出电压种类（比如三角波等）。

题目二 多路数据采集系统一、设计任务主控器能对50米以外的各路数据，通过串行传输线（实验中用1米线代替）进行采集和显示。

具体设计任务是：①现场模拟信号产生器。

②八路数据采集器。

③主控器。

二、设计要求1．基本要求①现场模拟信号产生器自制一正弦波信号发生器，利用可变电阻改变振荡频率，使频率在200Hz至2kHz范围变化，再经频率电压娈换电路后输出相应1V至5V直流电压（200Hz对应1V，2kHz对应5V）②八路数据采集器数据采集器第一路输入自制1V至5V直流电压，第2至7路分别输入来自直流源的5，4，3，2，1，0V直流电压（各路输入可由分压器产生，不要求精度），第八路备用。

将各路模拟信号分别转换成八位二进制数字信号，再经并/串变换电路，用串行码送入传输线路。

③主控器主控器通过串行传输线路对各路数据进行采集和显示。

采集方式包括循环采集（即1路、2路、…、8路、1路…）和选择采集（任选一路）二种方式。

显示部分能同时显示地址和相应的数据。

2．发挥部分①利用电路补偿或其它方法提高可变电阻值变化与输出直流电压变化的线性关系；②尽可能减少传输线数目；③其它功能的改进（例如：增加传输距离，改善显示功能等）1．2 第二届电子设计竞赛试题（1995年）题目一实用低频功率放大器一、任务设计并制作具有弱信号放大能力的低频功率放大器。

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日目录一、摘要 (4)二、系统方案论证 (4)2.1频率测量方案 (5)三、数字频率频率计的基本原理 (6)四、各个模块设计 (7)4、1 A/D模数转换模块 (8)4、2 比较模块 (9)4、3 频率和占空比测量模块 (10)五、各个模块仿真波形 (12)六、心得体会 (14)七、参考文献 (15)附录一 (16)附录二 (22)一.摘要频率计是数字电路中的一个典型应用，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，频率测量在科技研究和实际应用中的作用日益重要。

简易数字频率计设计简易数字频率计是一种统计计算工具，用于频率统计，使用适当的算法来测量特定序列中给定元素或者元素组合出现的频率，主要用于数据分析和统计工作，帮助使用者深入分析数据，得到较为精准的结果。

本文将详细说明一种简易的数字频率计的设计实现过程和分步流程。

设计步骤第一步：准备设计简易数字频率计所需要的硬件设备设计简易数字频率计需要的硬件设备有：计算机、网络设备、数据存储器、输入输出设备等。

计算机配备相应的硬件设备和软件，网络设备用于连接多台计算机，数据存储器用于存储数据，输入输出设备允许输入和输出各种不同类型的数据。

第二步：制定相应的算法根据具体情况，应制定出相应的算法，用于计算数据序列中给定元素或者元素组合出现的频率，主要包括排序算法，查找算法，求和算法，概率分布算法等。

比如：可以使用冒泡排序或者快速排序对数据序列进行排序，使用二分查找等技术快速查找元素，在运算时可以使用求和、乘法、平方等算法来计算数据，使用贝叶斯理论等方法来求取概率分布。

第三步：实现数据处理根据设计上的算法，使用计算机及其相应的软件和硬件设备，进行数据处理，对相关的数据序列进行相应的操作，实现频率的统计计算，得到精准的统计结果。

第四步：测试并可视化在完成简易数字频率计的设计之后，应当对数据处理过程进行测试，以验证所编写算法的正确性和可靠性。

完成测试之后，可以通过图表和表格的方式可视化频率计算结果，更加直观地显示出数据之间的关系以及频率变化趋势。

以上就是一种简易数字频率计的设计实现过程，它可以为使用者提供准确的统计数据和频率结果，促进数据深入分析等工作，为企业的发展带来重要的帮助。

简易数字显示交流毫伏表摘要：本系统由高级模拟器件、CPLD，可实现具有自动量程转换功能的真有效值测量、交流频率测量和标准幅度可控的正弦波输出等功能。

测量部分具有高输入阻抗（R ≥2M,C<2.5pF），宽频带范围（10 HZ-5M HZ）,宽电压范围（1mV-250V）,高精度（有效值≤１％，频率<10-6）的优越性能。

可满足多方位的需要。

关键词：静电计频率计高频放大真有效值1.系统方案选择与论证1.1设计要求设计并制作一个简易数字显示的交流毫伏表，示意图如图-1所示。

图-1 简易数字显示交流毫伏表示意图1.1.1基本要求（1）电压测量a、测量电压的频率范围100Hz～500KHz。

b、测量电压范围100mV～100V（可分多档量程）。

c、要求被测电压数字显示。

d、电压测量误差±5%±2个字。

e、输入阻抗≥1MΩ，输入电容≤50pF（本项可不做测试，在电路设计中给予保证）f、具有超量程自动闪烁功能。

（2）设计并制作该仪表所需要的直流稳压电源。

1.1.2发挥部分（1）将测量电压的频率范围扩展为10Hz～1MHz。

（2）将测量电压的范围扩展到10mV～200V。

（3）交流毫伏表具有自动量程转换功能。

（5）其他。

1.2系统基本方案及框图根据题目要求及适当的发挥，我们的硬件电路主要包括输入信号的有效值测量、输入信号的频率测量。

其中前两者构成一个测量系统。

测量系统包括：信号调理模块、A/D，D/A模块、信号真有效值转换模块、CPLD频率测试模块、算法控制器模块、键盘显示模块、语音播报及打印模块、电源模块等。

图-3所示。

为实现各模块的功能，分别作了几种不同的设计方案并进行了论证，我们选取了较好的方案实现。

图-3 测量系统框图1.2.1各模块方案选择和论证（1）有效值测量部分：方案一：用分立元件搭焊高频放大电路，用精密整流电路测量输入信号的真有效值。

这种方案成本较低。

但是这种电路结构复杂，调试困难，精度低，温漂大，稳定度低。

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1。

4扩展指标1.5设计条件第二章整体方案设计2.1 算法设计2。

2 整体方框图及原理第三章单元电路设计3。

1 时基电路设计3。

2闸门电路设计3.3控制电路设计3。

4 小数点显示电路设计3。

5整体电路图3。

6整机原件清单第四章测试与调整4。

1 时基电路的调测4.2 显示电路的调测4-3 计数电路的调测4.4 控制电路的调测4。

5 整体指标测试第五章设计小结5.1 设计任务完成情况5.2 问题及改进5。

3心得体会第一章技术指标1.整体功能要求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。

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.数字频率计整体方案结构方框图3.电气指标3。

1被测信号波形：正弦波、三角波和矩形波。

3。

2 测量频率范围:分三档:1Hz～999Hz0。

01kHz~9.99kHz0.1kHz～99。

9kHz3.3 测量周期范围：1ms～1s.3。

4 测量脉宽范围：1ms～1s。

3.5测量精度：显示3位有效数字（要求分析1Hz、1kHz和999kHz的测量误差）。

3。

6当被测信号的频率超出测量范围时,报警.4。

扩展指标要求测量频率值时，1Hz~99.9kHz的精度均为+1。

5。

设计条件5。

1 电源条件:+5V.5。

2 可供选择的元器件范围如下表门电路、阻容件、发光二极管和转换开关等原件自定。

第二章 整体方案设计2。

1 算法设计频率是周期信号每秒钟内所含的周期数值。

可根据这一定义采用如图2-1所示的算法。

图2—2是根据算法构建的方框图。

被测信号图2-2 频率测量算法对应的方框图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。

简易数字频率计引言数字频率计是一种用来测量信号频率的仪器。

在电子工程、通信工程和音频工程等领域中都有广泛的应用。

本文将介绍一个简易的数字频率计，它基于微控制器和计数器电路，能够精准地测量输入信号的频率。

设计原理该简易数字频率计的设计原理主要包括三个部分：输入电路、计数器电路和显示电路。

输入电路输入电路用于接收待测量的信号，并将其转换为微控制器可以处理的数字信号。

一般使用一个信号放大器将输入信号放大，并通过一个阻抗匹配电路将信号阻抗与测量电路相匹配。

计数器电路计数器电路是本频率计的核心部分。

它通过计数器器件来测量输入信号的周期时间，并计算出频率值。

常见的计数器器件有74HCxx系列、CD40xx系列等。

在该设计中，我们选择了74HC160 4位可编程同步二进制计数器。

显示电路显示电路用于将测量得到的频率值以可读性良好的方式展示出来。

一般使用数码管进行数字显示。

本设计中使用了共阴极的4位7段数码管，通过串口通信将测量到的频率值发送给数码管进行显示。

硬件设计硬件设计主要包括信号放大电路、计数器电路和显示电路。

信号放大电路设计信号放大电路使用了一个运放进行信号放大，具体的放大倍数可以根据实际需求进行调整。

为了防止输入信号的干扰，还可以添加一个低通滤波器来滤除高频噪声。

计数器电路设计74HC160计数器电路的设计如下： - 连接74HC160的CLK 引脚到信号输入引脚，即可通过输入信号的上升沿触发计数器的计数。

- 使用74HC160的O0～O3输出引脚接到后续的显码驱动电路。

显示电路设计数码管的控制可以使用74HC595移位寄存器进行。

通过接口电路和微控制器进行通信，将测量到的频率值发送给74HC595，然后74HC595控制数码管进行数字显示。

软件设计软件设计主要包括信号处理和数据显示。

信号处理软件部分主要是通过计数器来测量输入信号的周期时间并计算出频率值。

通过编写的程序，将计数器的数值传输给微控制器，并进行运算得到频率值。

简易数字频率计的设计作者：廖颖民来源：《电子技术与软件工程》2017年第05期摘要本数字频率计采用小规模逻辑芯片，4位数码管显示的设计。

文中对数字频率计相关部分电路的工作原理、设计方法及实现的功能进行解析。

【关键词】数字频率计时基电路闸门电路逻辑控制电路计数器电路锁存译码电路数字频率计是用来测量频率与周期，并进行计数、测时的重要仪器，在使用上较示波器经济、便利，现已在许多领域得到广泛应用。

在产品的研发、实验、生产过程中，许多情况下并不需要购置贵重的专用测频计数器，而可灵活采用自行设计的测频计数电路，这不仅方便工作需要、还可降低成本。

本文论述采用小规模集成块设计数字频率计的方法及相应电路，对于电子产品开发、测试人员具有参考及应用价值。

1 数字频率计测频的基本原理频率的定义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重复变化的次数为n，则其频率可表示为：f=n/t。

本数字频率计的工作原理为：被测信号经放大整形电路转换成计数器所要求的脉冲信号，其频率与被测信号相同。

时基电路提供标准时间信号T，其高电平持续时间=1s，当1s信号到来时，闸门开通，被测脉冲信号通过闸门，计数器开始计数。

直到1s信号结束时闸门关闭、停止计数，同时保持原有的状态不变。

若在闸门时间1s内计数器记得的脉冲个数为N，则被测信号频率=NHz。

逻辑控制电路的作用有二：（1）产生锁存脉冲，使显示器上的数字稳定显示；（2）产生清零脉冲，使计数器每次的测量从0开始计数。

2 基本电路设计本数字频率计由放大整形电路、时基电路、闸门电路、逻辑控制电路、分频器电路、数据选择电路、进位采集电路、计数器电路、锁存译码电路、显示电路组成，鉴于篇幅本文对设计中的主要电路进行介绍。

2.1 放大、整形电路某些输入信号的电压较小，为使输入的信号更易于测量，使用晶体管放大器组成放大电路对输入的周期信号（正弦波、三角波等）进行放大。

模拟电子技术电路设计仿真作业简易数字频率计1.问题的重述数字频率既是一种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、尖脉冲信号以及其他各种单位时间内变化的物理量，因此，它的用途十分广泛。

2. 频率计电路分析及设计设计要求：1.测量范围：0~9999Hz2.最大读数9999Hz,闸门信号的采样时间为1s3.采用4位数码显示4.输入信号最大幅值可以扩展设计原理：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N，则其频率可表示为f=N/T。

数字频率计测量频率的原理框图如下图。

其中脉冲形成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频率。

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，则门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，当秒信号到来时，闸门开通，被测脉冲信号通过闸门送到级数译码显示电路。

秒信号结束时闸门关闭，计数器停止计数。

由于计数器记得的脉冲数N是在1s时间内的累计数，所以被测信号ui的频率为NHz。

脉冲形成电路脉冲形成电路是555电路构成的施密特触发器。

为了扩展被测信号的频率范围，输入信号u i先经过限幅器，再经过施密特触发器整形，当输入信号幅值较小时，限幅器的二极管截止，不起限幅作用。

图中电阻R3和R4的作用是将被测信号进行电平移动，因为555构成的施密特触发器的上触发电平U T+=(2/3)U CC，下触发电平U T−=(1/3)U CC。

输入信号的直流电平U IO应满足下列关系：(1/3)U CC<U IO<(2/3)U CC。

输入信号的幅度U im与直流电平幅度U IO和回差∆U T有关，一般来说，∆U T越小，对输入信号的幅度U im要求越小。

若取+U CC=+5V，则回差∆U T=1.67V。

若取U IO=2.5V，则取R3=R4=10kΩ，则输入信号的幅度U im=0.83V。