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《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。
单片机数字频率计课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握单片机的基本原理，理解数字频率计的工作机制。
2. 使学生能够运用单片机编程实现数字频率计的功能，包括计时、计数和显示。
3. 让学生了解数字频率计在实际应用中的重要性，如信号处理、电子测量等领域。
技能目标：1. 培养学生运用单片机进行数字频率计设计和编程的能力。
2. 培养学生运用相关软件（如Keil、Proteus等）进行电路仿真和调试的能力。
3. 提高学生的动手实践能力，学会在实际操作中发现问题、解决问题。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对电子技术和单片机编程的兴趣，培养其创新精神和实践能力。
2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的准确性和可靠性。
3. 增强学生的团队协作意识，学会在项目合作中相互支持、共同进步。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，要求学生在掌握理论知识的基础上，进行实际操作和项目实践。
学生特点：学生具备一定的单片机基础知识，对编程和电路设计有一定了解，但实际操作能力有待提高。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，以项目为导向，培养学生的动手实践能力和创新能力。
通过课程学习，使学生能够独立完成单片机数字频率计的设计和编程任务，达到课程目标所要求的具体学习成果。
二、教学内容1. 理论知识：- 单片机原理和结构：介绍单片机的内部组成、工作原理及性能特点。
- 数字频率计原理：讲解频率的概念、测量原理及其在电子测量中的应用。
- 编程语言：回顾C语言基础知识，重点掌握单片机编程相关语法。
2. 实践操作：- 电路设计：学习使用Proteus软件设计数字频率计电路，包括单片机、计数器、显示模块等。
- 程序编写：运用Keil软件编写数字频率计程序，实现计数、计时和显示功能。
- 仿真调试：在Proteus环境下进行电路仿真，调试程序，确保其正常运行。
3. 教学大纲：- 第一周：回顾单片机原理和结构，学习数字频率计原理。
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)4.5故障e (22)5 心得体会 (22)6参考文献 (23)数字频率计设计摘要数字频率计是一种用十进制数字，显示被测信号频率的数字测量仪器。
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。
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、单元电路设计与分析1.器件选择2.设计及工作原理分析四、电路的组构与调试1.遇到的问题2.现象记录及原因分析3.解决与结果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。
eda课程设计 数字频率计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解并掌握数字频率计的基本原理，包括频率的概念、测量方法及其在电子工程中的应用。
2. 学生能够运用所学知识，分析并识别EDA（电子设计自动化）软件中与数字频率计相关的元件和模块。
3. 学生能够运用电子元件搭建简单的数字频率计电路，并描述其工作过程。
技能目标：1. 学生能够运用EDA软件进行数字频率计电路的设计、仿真和调试，具备实际操作能力。
2. 学生能够通过小组合作，解决在数字频率计设计过程中遇到的技术问题，提高团队协作和问题解决能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到数字频率计在电子工程领域的重要性和实际应用价值，激发对电子工程的兴趣和热情。
2. 学生在课程学习中，培养严谨的科学态度，注重实验数据的真实性和准确性。
3. 学生通过小组合作，学会尊重他人意见，培养良好的沟通能力和团队精神。
本课程针对高中年级学生，结合电子工程学科特点，强调理论与实践相结合，注重培养学生的动手操作能力和实际应用能力。
课程目标具体、可衡量，旨在帮助学生和教师在课程结束后，能够清晰地了解学生在知识、技能和情感态度价值观方面的预期成果。
同时，将课程目标分解为具体的学习成果，便于后续的教学设计和评估。
二、教学内容本章节教学内容依据课程目标，紧密围绕数字频率计的设计与实现，确保内容的科学性和系统性。
具体教学内容如下：1. 理论知识学习：- 频率概念及其测量方法- 数字频率计的原理与分类- EDA软件的基本操作与使用方法2. 实践操作环节：- 数字频率计电路设计原理- EDA软件中数字频率计电路搭建与仿真- 实际电路搭建与调试3. 教学大纲安排：- 第一课时：介绍频率概念、测量方法及数字频率计的原理与分类，让学生了解课程背景和目标。
- 第二课时：讲解EDA软件的基本操作与使用方法，引导学生学习并掌握软件应用。
- 第三课时：分析数字频率计电路设计原理，指导学生进行电路设计和仿真。
目录1. 引言 (1)2．设计任务书 (2)3. 数字频率计基本原理 (3)3.1 设计思路 (3)3.2 原理框图 (3)4. 设计步骤及实现方法 (4)4.1 信号拾取与整形 (4)4.2 计数电路 (5)4.3锁存电路 (6)4.4 译码显示电路 (7)4.5 时钟电路及波形设计 (9)5 总体电路图及工作原理 (13)6 元器件的检测与电路调试缺点分析 (14)7 心得体会 (15)参考文献 (16)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。
eda数字频率计课程设计一、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EDA工具的使用方法；2. 使学生掌握数字频率计的电路设计，包括计数器、时钟分频器等关键部分；3. 让学生掌握数字频率计的仿真与调试方法，了解其在实际应用中的限制和改进措施。
技能目标：1. 培养学生运用EDA工具进行数字电路设计和仿真的能力；2. 培养学生独立分析问题、解决问题的能力，能够根据实际需求调整和优化数字频率计的设计；3. 培养学生团队合作意识，提高沟通与协作能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对电子设计的兴趣，培养创新意识和探索精神；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的真实性，遵循实验操作规范；3. 引导学生关注我国电子产业的发展，增强民族自豪感和使命感。
课程性质：本课程为实践性较强的电子设计课程，旨在通过数字频率计的设计与实现，让学生掌握电子设计的基本方法和技能。
学生特点：学生已具备一定的电子基础知识，具有较强的学习能力和动手能力，但对EDA工具的使用和数字电路设计尚较陌生。
教学要求：教师需结合学生特点，注重理论与实践相结合，引导学生主动参与课堂讨论和实践活动，培养其独立思考和解决问题的能力。
通过课程学习，使学生能够达到预定的学习成果，为后续相关课程的学习打下坚实基础。
二、教学内容根据课程目标，本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 数字频率计原理介绍：使学生了解数字频率计的工作原理，掌握频率测量的基本方法。
- 相关教材章节：第五章“数字频率计”- 内容列举：频率计的基本原理、计数器原理、时钟分频器原理等。
2. EDA工具使用：培养学生运用EDA工具进行电路设计与仿真的能力。
- 相关教材章节：第三章“EDA工具的使用”- 内容列举：EDA工具的基本操作、原理图绘制、电路仿真等。
3. 数字频率计电路设计：使学生掌握数字频率计的电路设计方法，包括计数器、时钟分频器等关键部分。
- 相关教材章节：第四章“数字电路设计”- 内容列举：计数器设计、时钟分频器设计、数字频率计整体电路设计等。
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(。
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》。
数字频率计的课程设计
课程名称：数字频率计的设计与实现
课程目的：
通过本课程的学习，使学生掌握数字频率计的基本原理、设计与实现方法。
课程内容：
1. 数字频率计的基本原理
介绍数字频率计的基本原理，包括计数器、时基、频率计算器等组成部分。
2. 数字频率计的设计
介绍数字频率计的设计方法，包括硬件电路设计和软件设计。
3. 显示模块的设计
介绍数字频率计的显示模块设计，包括数码管的选择、驱动电路的设计等。
4. 实验操作
通过实验操作，让学生掌握数字频率计的实现方法。
课程评估：
通过课程设计、作业、实验操作等多种方式对学生进行综合评估。
教材：
（1）《数字频率计及其应用》
（2）《数字电路与逻辑设计》
（3）相关论文和资料。
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。
目录第一章概述1.1 数字频率计功能及特点1.2 数字频率计应用意义第二章设计方案2.1 设计指标与要求2.2 设计原理2.3方案论证第三章数字频率计分析及参数设计3.1 电路基本原理3.2 时基电路设计3.3闸门电路设计3.4控制电路设计3.5 小数点显示电路设计3.6 整体电路图第四章设计总结4.1 整体电路图4.2 元器件列表4.3 设计心得与体会4.4 附录4.5 参考文献第一章、概述数字频率计是直接用十进制数字来显示被测信号频率的一种测量装置。
它不仅可以测量正弦波、方波、三角波、尖脉冲信号和其他具有周期特性的信号的频率，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。
因此数字频率计在测量其他物理量如转速、振动频率等方面获得广泛应用。
1.1 整体功能及特点1，频率计主要用于测量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲及其它各种周期信号。
2，测量信号复制范围0.5-5v3，显示方式：四维十进制LED显示4，测量范围：1HZ-10HZ5,测量误差：≤±0.1%6，自动检测切换量程1.2 数字频率计应用意义数字频率计是一种应用很广泛的仪器电子系统非常广泛的应用领域内，到处可见到处理离散信息的数字电路。
数字电路制造工业的进步，使得系统设计人员能在更小的空间内实现更多的功能，从而提高系统可靠性和速度。
集成电路的类型很多，从大的方面可以分为模拟电路和数字集成电路2大类。
数字集成电路广泛用于计算机、控制与测量系统，以及其它电子设备中。
一般说来，数字系统中运行的电信号，其大小往往并不改变，但在实践分布上却有着严格的要求，这是数字电路的一个特点。
数字集成电路作为电子技术最重要的基础产品之一，已广泛地深入到各个领域。
第二章设计方案2.1 设计指标与要求2.1.1 设计指标1，频率计主要用于测量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲及其它各种周期信号。
一、课题的任务和要求二、总体方案设计1.设计思路2.设计方案比较（1）方案一本系统采用可控制的计数、锁存、译码显示系统，石英晶体振荡器及多级分频系统，带衰减器的放大整形系统和闸门电路四部分组成。
由晶体振荡器，多级分频系统及门控电路得到具有固定宽度T的方波脉冲做门控信号，当门控信号到来，闸门开启，周期为TX的信号脉冲和周期为T的门控信号相与通过闸门，在闸门输出端产生的脉冲信号送到计数器，计数器开始计数，知道门控信号结束，闸门关闭。
单稳1的哲态送入锁存器的使能端，锁存器将计数器结果锁存，计数器停止计数并被单稳2的暂态清零。
若取闸门的时间T内通过闸门的信号脉冲个数为N，则锁存器中的锁存计数。
测量频率可直接从数字显示器上读出。
（2）方案二纯硬件的实现方法，系统采用由时基电路、放大整形电路、逻辑控制电路和数码显示器四部分组成。
时基电路的作用是产生一个标准时间信号（高电平持续时间为1s），经过三极管与555构成的施密特整形电路放大整形，由74LS90十进制计数器和74LS273锁存器将所测的频率传给数码管，显示出来。
（3）方案比较方案一和方案二均可实现课题要求，且方案二可根据闸门时间选择量程范围。
而且方案二最大的特点就是全硬件电路实现，电路稳定性好、精度高、没有繁琐的软件调试过程，大大的缩短了测量周期。
根据实际实验现有的器件及我们所掌握的知识层面，我们选择采用方案二。
3.Xx电路原理框图数字频率计的原理框图计数器锁存器译码器多谐振荡器10进制分频器显示器放大整正弦波矩形波自检控制电路闸门1s0.001s图1-1 数字频率计原理框图4Xx电路原理图（1）总电路图图3-6-1 整体电路图三、单元电路设计1.xx电路工作原理1.放大整形电路（1）电路分析：对信号的放大功能由三极管构成放大电路来实现，对信号整形的功能由施密特触发器来实现。
施密特触发器电路是一种特殊的数字器件，一般的数字电路器件当输入起过一定的阈值，其输出一种状态，当输入小于这个阈值时，转变为另一个状态，而施密特触发器不是单一的阈值，而是两个阈值，一个是高电平的阈值，输入从低电平向高电平变化时，仅当大于这个阈值时才为高电平，而从高电平向低电平变化时即使小于这个阈值，其仍看成为高电平，输出状态不这；低电平阈值具有相同的特点。
引言近年来, 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,因此频率的测量就显得更为重要.在电子系统非常广泛应用领域内, 到处可见到解决离散信息的数字电路。
供消费用的微波炉和电视、先进的工业控制系统、空间通讯系统、交通控制雷达系统、医院急救系统等在设计过程中无一不用到数字技术。
数字电路制造工业的进步, 使得系统设计人员能在更小的空间内实现更多的功能, 从而提高系统可靠性和速度。
数字集成电路具有结构简朴（如其中的晶体管是工作于饱和与截止2种状态, 一般不设偏置电流）和同类型电路单元多（如一个计数系统需要很多同类型的触发器和门电路）的特点, 因而容易是高集成度和归一化。
由于数字集成电路与电子计算机的发展紧密相关, 因而发展不久, 目前已是集成电路中产量最高、集成度最大的一种器件。
集成电路的类型很多, 从大的方面可分为模拟和数字集成电路两大类。
虽然它们都可模拟具体的物理过程, 但其工作方式有着很大的不同。
甚至也许完全不同。
电路中的工作信号通常是用电脉冲表达的数字信号。
这种工作方式的信号, 可以表达2种截然不同的现象。
如以有脉冲表达“1”, 无脉冲便表达“0”；以“1”表达“真”, 则“0”便表达“假”, 等等。
反之亦然。
这就是“数字信号”的含义。
所以, “数字量”不是连续变化的量, 其大小往往并不改变, 但在时间分布上却有着严格的规定, 这是数字电路的一个特点。
数字式频率计基于时间或频率的A/D转换原理, 并依赖于数字电路技术发展起来的一种新型的数字测量仪器。
由于数字电路的飞速发展, 所以, 数字频率计的发展也不久。
通常能对频率和时间两种以上的功能数字化测量仪器, 称为数字式频率计(通用计数器或数字式技术器)。
在电子测量技术中, 频率是一个最基本的参量, 对适应晶体振荡器、各种信号发生器、倍频和分频电路的输出信号的频率测量, 广播、电视、电讯、微电子技术等现代科学领域。
PPT 1电子线路课程设计（一）——数字频率计设计PPT 2一、课程设计的目的通过“数字频率计”设计，学习小型电子系统的设计方法。
初步掌握整机方案拟定、单元电路设计、整机电路安装、调试、性能指标测试等基本方法。
PPT 3二、设计任务设计并实现一个具有四位十进制数字显示功能的频率计。
基本要求：1、频率测量范围：1Hz ～99.99kHz2、频率测量准确度：Δfx/fx ≤∣±10-2∣3、被测信号类型及幅度：正弦波、三角波、方波，Uspp ≥0.5V 。
4、闸门时间及显示要求：1）闸门时间为10S 时，显示001.0～999.9Hz 2）闸门时间为1S 时，显示0001～9999Hz 3）闸门时间为0.1S 时，显示10.00～99.99KHzPPT 4三、设计原理1、测量频率的基本原理所谓“频率”就是周期性信号在单位时间（1S ）内变化的次数。
数字频率计测频原理框图及工作波形图①②③④⑤PPT 52、数字频率计的基本组成及工作过程如图是本次所设计数字频率计的基本组成框图，它由时 基电路、脉冲形成电路、闸门电路、计数器、锁存器、 逻辑控制电路和译码显示器组成。
PPT 6工作过程：被测信号fx 经脉冲形成电路整形，变成边沿陡峭的脉冲信号，如图中①所示，其周期Tx 与被测信号的周期相同。
时基电路产生标准时间信号②，设其高电平持续时间T1=1S ，在T1时间内将闸门电路打开，使脉冲信号①通过，至计数器计数，计数器在T1=1S 时间内计得的脉冲信号①的周期数③就是被测信号的频率。
逻辑控制电路的作用有两个：一个是在计数结束时产生锁存信号④，将计数值N 存入锁存器，使显示器上的数字稳定显示。
另一个作用是锁存完成后产生清零脉冲⑤，使计数器每次从零开始计数。
这些信号之间的时序关系如图所示。
这里锁存和清零均在时间T4内完成，故测量时间T ∑= T1+T4 。
……………①②③④⑤T1T4NN锁存T2T3清零PPT 7 3、频率测量的主要技术指标（1）频率准确度数字频率计测量频率fx时的测量误差称为频率准确度，常用相对误差Δfx/fx来表示。
课程设计任务书题目: 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）测量频率范围：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《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。
全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。
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：年月日目录摘要 (4)1电路的设计思路与原理 (5)1.1电路设计方案的选择 (5)1.1.1方案一：利用单片机制作频率计 (5)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 (7)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 (10)1.3.4计数器 (12)1.3.5锁存器 (13)1.3.6译码电路 (14)2仿真结果及分析 (14)2.1仿真总图 (14)2.2单个元电路仿真图 (15)2.3测试结果 (18)3测试的数据和理论计算的比较分析 (18)4制作与调试中出现的故障、原因及排除方法 (18)4.1故障a (18)4.2故障b (19)4.3故障c (19)4.4故障d (19)4.5故障e (19)5 心得体会 (20)数字频率计设计摘要数字频率计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，方波信号以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，显示直观，所以经常要用到数字频率计。
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。
在一个测量周期过程中，被测周期信号在输入电路中经过放大、整形、微分操作之后形成方波信号，加到与非门的另一个输入端上.该与非门起到主阀门的作用,在与非门第二个人输入端上加阀门控制信号,控制信号为低电平时阀门关闭,无信号进入计数器;控制信号为高电频时,阀门开启整形后的信号进入计数器,若阀门控制信号取1s,则在阀门时间1s内计数器得到的脉冲数N就是被测信号的频率.在普通的电子测量仪器中，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，无法实时快速的跟踪捕捉到被测信号频率的变化。
正是由于频率计能够快速准确的捕捉到被测信号频率的变化，因此，频率计拥有非常广泛的应用范围。
本课程次设计是基于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和模拟电路的知识进行设计。
在设计过程中，所有电路仿真均基于Mulstisim仿真软件。
关键词：周期；频率；时基电路;锁存器;计数器;数码管;1电路的设计思路与原理1.1电路设计方案的选择根据课程设计任务书中的要求，及我们对频率计数器的了解，大致可以设计出以下三种方案。
1.1.1方案一：利用单片机制作频率计如图1所示，此方案是采用单片机程序处理输入信号并且将结果直接送往LED显示，为了提高系统的稳定性，输入信号前进行放大整形，在通过A/D转换器输入单片机系统，采用这种方法可大大提高测试频率的精度和灵活性，并且能极大的减少外部干扰，采用VDHL编程设计实现的数字频率计，除被测信号的整形部分、键输入部分和数码显示部分以外，其余全部在一片FPGA芯片上实现，整个系统非常精简，而且具有灵活的现场可更改性。
但采用这种方案相对设计复杂度将会大大提高并且采用单片机系统成本也会大大提高。
图1.1-1 方案一框架图1.1.2方案二：利用锁存器与计数器制作频率计图2 是利用锁存器和计数器设计的数字频率计的组成框图，其基本原理是被测信号首先经放大电路、整形电路后，它的幅值改变了但它的频率没有改变，所以能得到计数器所要求的脉冲信号。
时钟电路产生时间基准信号，分频后控制计数与保持状态。
当其高电平时，计数器计数；低电平时，计数器处于保持状态，数据送入锁存器进行锁存显示。
然后对计数器清零，准备下一次计数。
图1.1-2 方案二框架图1.1.3方案三：利用定时电路与计数器制作频率计如图3所示为数字频率计系统原理总框图，被测量信号经过放大与整形电路传入十进制计数器，变成矩形波信号，此时数字频率计与被测信号的频率相同，时基电路提供标准时间基准信号，此时利用所获得的基准信号来触发控制电路，进而得到一定宽度的闸门信号，计数时1S内，闸门开通，被测量的脉冲信号通过闸门，其计数器开始计数，当1s至1.25S闸门关闭，停止计数,所得的数字N就是其频率.图1.1-3 方案三 框架图1.1.4方案确定方案一整个系统非常精简，而且具有灵活的现场可更改性。
但采用这种方案相对设计复杂度将会大大提高，并且采用单片机系统成本也会大大提高。
有了单片机，虽然可以通过编写一段适当的程序就可以得到结果，但到目前为止我们还没有正式地接触单片机的知识。
此方案不能起到巩固所学知识的作用。
方案二所用的原理虽说都是我们在模电和数电中学到，但它的设计原理很复杂。
用protues 软件虽然可以仿真出正确的结果，但到现实中进行购买元器件、电路的调试时就会很复杂，并且所需精力和财力也比较多，所以不宜采用。
方案三所选的单元电路都是我们在模电和数电课上学到的知识，并且这些单元电路很常用，也很便宜，所以易于购买。
它的整体结构也简单，便于组装和调试，也容易出结果，并且能巩固我们所学的知识。
综合以上的三种频率计的设计方案，通过考虑设计方案设计复杂程度、调试难易程度及所用的元器件的价格等几个方面，得出：应选用方案三。
1.2 原理及技术指标交流电信号或脉冲信号的频率是指单位时间内产生的电振动的次数或脉冲个数。
用数学模型可表示为：f=tN ,式中f 为频率。
N 为电振动次数或脉冲数。
T 为产生N 次电振动或脉冲所需要的时间。
逻辑控制电路 数码显示器译码器 锁存器 计数器闸门电路 放大与整形电路 时基电路 V第一步把各种被测信号通过放大整形电路，使其成为规矩的数字信号实现频率测量的另一必备环节是时基电路。
时基电路就是产生时间标准信号的电路装置。
通常要求精确稳定，所以采用1MHz 或5MHz 石英晶体振荡器做成标准时间信号发生器。
一般计数器则采用十位计数器，N 进制的计数器也就是N 分频器，其N 进位信号也可作为N 分频信号。
图1.2-1数字频率计系统原理方框图逻辑控制电路的一个重要的作用是在每次采样后还要封锁主控门和时基信号输入，使图1.2-2 逻辑控制电路计数器显示的数字停留一段时间，以便观测和读取数据。
简而言之，控制电路就是通过循逻辑控制电路 数码显示器译码器锁存器 计数器闸门电路放大与整形电路 时基电路 V环打开主控门计数，关上主控门显示，然后清零，这个过程来完成频率的计数。
控制电路如图2.1.b 所示.1.3 单元电路设计及参数计算1.3.1时基电路用于获得稳定的时间基准信号，以此来控制主控门的开启时间，电路见图3.1.图1.3-1 时基电路时基电路的作用是产生一个标准时间信号（高电平持续时间是1s ），由定时器555构成的多谐震荡器产生（当标准时间的精度要求较高时，应通过晶体震荡器分频获得）。
若震荡器的频率Hz t t f 8.0)/(1210=+=，其中。
s t s t 25.0,121==。
由公式C R R t )(7.0211+=和，C R t 227.0=，可计算出电阻R1、R2及电容C 的值。
若取电容C=10uF ，则7.357.0/22==C t R k Ω 取标称值36 k Ω107)7.0/(211=-=R C t R k Ω 取1R =47 k Ω，RP =100 k Ω1.3.2放大整形电路由于输入的信号可以是正弦波，方波，三角波。
而后面的闸门或计数电路要求被测信号为方波，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方波。
对信号的放大功能由集成放大器来实现，对信号整形的功能由555构成的施密特触发器来实现。
施密特触发器电路是一种特殊的数字器件，一般的数字电路器件当输入起过一定的阈值，其输出一种状态，当输入小于这个阈值时，转变为另一个状态，而施密特触发器不是单一的阈值，而是两个阈值，一个是高电平的阈值，输入从低电平向高电平变化时，仅当大于这个阈值时才为高电平，而从高电平向低电平变化时即使小于这个阈值，其仍看成为高电平，输出状态不这；低电平阈值具有相同的特点。
为保证测量精度，在整形电路的输入端加一前置放大器。
对幅值较低的被测信号经放大后再送入整形器整形。
如图3.2.2为放大整形电路原理图。
此电路采用集成运算放大器LM258为放大器，可对周期信号进行放大再传入整形器中对信号进行整形。
1.3-2放大整形电路1.3.3逻辑控制电路控制电路需要控制几个模块。
包括计数电路，锁存电路，和译码显示电路。
通过产生控制信号控制所要控制的模块，同时会产生清零信号和锁存信号，使显示器显示的测量结果稳定.辑控制电路的作用主要是控制主控门的开启和关闭，同时也控制整机逻辑关系。
本次设计采用74LS123N组成逻辑控制电路，先启动脉冲置成1，其余触发器置成0，此时时基电路传入脉冲，控制电路开始工作。
被测信号通过闸门进入计数电路，于是计数器译码器开始计数，记下所测信号频率值。
当控制电路转为其他状态时，闸门关闭，计数器停止工作，数码管继续显示所测频率值。
直到有一次循环，计数器清零，数码管显示消失，到此为止，频率计完成一次测量。
脉冲信号可由两个单稳态触发器74LS123N产生，它们的脉冲宽度由电路的时间常数、触发脉冲从1A端输入时，在触发脉冲决定。
