頻率計設(shè)計方法(數(shù)字頻率計的設(shè)計)
1.數(shù)字頻率計的設(shè)計
簡易頻率計一、設(shè)計任務(wù)與要求1.設(shè)計制作一個簡易頻率測量電路，實現(xiàn)數(shù)碼顯示。
2.測量范圍：10Hz~99.99KHz 3.測量精度： 10Hz。4. 輸入信號幅值：20mV~5V。
5. 顯示方式：4位LED數(shù)碼。二、方案設(shè)計與論證頻率計是用來測量正弦信號、矩形信號、三角形信號等波形工作頻率的儀器，根據(jù)頻率的概念是單位時間里脈沖的個數(shù)，要測被測波形的頻率，則須測被測波形中1S里有多少個脈沖，所以，如果用一個定時時間1S控制一個閘門電路，在時間1S內(nèi)閘門打開，讓被測信號通過而進入計數(shù)譯碼器電路，即可得到被測信號的頻率fx。
任務(wù)要求分析：頻率計的測量范圍要求為10Hz~99.99KHz，且精度為10Hz，所以有用4片10進制的計數(shù)器構(gòu)成1000進制對輸入的被測脈沖進行計數(shù)；要求輸入信號的幅值為20mV~5V，所以要經(jīng)過衰減與放大電路進行檢查被測脈沖的幅值；由于被測的波形是各種不同的波，而后面的閘門或計數(shù)電路要求被測的信號必須是矩形波，所以還需要波形整形電路；頻率計的輸出顯示要經(jīng)過鎖存器進行穩(wěn)定再通過4位LED數(shù)碼管進行顯示。經(jīng)過上述分析，頻率計電路設(shè)計的各個模塊如下圖：方案一：根據(jù)上述分析，頻率計定時時間1s可以通過555定時器和電容、電阻構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生1000Hz的脈沖，再進行分頻成1Hz即周期為1s的脈沖，再通過T觸發(fā)器把脈沖正常高電平為1s；放大整形電路通過與非門、非門和二極管組成；閘門電路用一個與門，只有在定時脈沖為高電平時輸入信號才能通過與門進入計數(shù)電路計數(shù)；計數(shù)電路可以通過5個十進制的計數(shù)器組成，計數(shù)器再將計的脈沖個數(shù)通過鎖存器進行穩(wěn)定最后通過4個LED數(shù)碼顯像管顯示出來。
方案二：頻率計定時時間1s可以直接通過555定時器和電容、電阻構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生1Hz的脈沖，再通過T觸發(fā)器把脈沖正常高電平為1s；放大整形電路可以直接用一個具有放大功能的施密特觸發(fā)器對輸入的信號進行整形放大，其他模塊的電路和方案一的相同。通過對兩種方案的分析，為了減少總的電路的延遲時間，提高測量精確度，所以選擇元件少的第二種方案。
三、單元電路設(shè)計與參數(shù)計算時基電路：用555_VIRTUAL定時器和電容、電阻組成多諧振蕩器產(chǎn)生1Hz的脈沖，根據(jù)書中的振蕩周期 ： T=(R1+R2)C*ln2 取C=10uF,R1=2KΩ，T=1s，計算得：R2=70.43KΩ，再通過T觸發(fā)器T_FF把脈沖正常高電平為1s的脈沖，元件的連接如下： 經(jīng)示波器仿真，產(chǎn)生的脈沖的高電平約為1S。放大整形電路：用一個74HC14D_4V的含放大功能的施密特觸發(fā)器對輸入脈沖進行放大整形，把輸入信號放大整形成4V的矩形脈沖，其放大整形效果如下圖：閘門電路：用一個與門74LS08作為脈沖能否通過的閘門，當(dāng)定時信號Q為高電平時，閘門打開，輸入信號進入計數(shù)電路進行計數(shù)，否則，其不能通過閘門。
計數(shù)電路：計數(shù)電路用5(4)片74192N計數(shù)器組成100000(10000)進制的計數(shù)電路，74192N是上升沿有效的，來一個脈沖上升沿，電路記一次數(shù)，所以計數(shù)的范圍為0~99999(5000)。但計數(shù)1S后要對計數(shù)器進行清零或置零，在這里用清零端，高電平有效，當(dāng)計數(shù)1S后，Q為低電平，Q'為高電平，所以用Q'作為清零信號，接線圖如下：鎖存顯示電路：當(dāng)計數(shù)電路計數(shù)結(jié)束時，要把計得脈沖數(shù)鎖存通過數(shù)碼顯示管穩(wěn)定顯示出來。
鎖存器用2片74ls273，時鐘也是上升沿有效，當(dāng)Q為下降沿時，Q'恰好是上升沿，所以用Q'作為鎖存器的時鐘，恰能在計數(shù)結(jié)束時把脈沖數(shù)鎖存顯示，電路的接線圖如下：四、總電路工作原理及元器件清單1.總原理圖2.電路完整工作過程描述（總體工作原理） 555組成的多諧振蕩器產(chǎn)生1Hz的脈沖，經(jīng)過T觸發(fā)器整形成高電平時間為1S的脈沖，高電平脈沖打開閘門74LS08N，讓經(jīng)施密特觸發(fā)器74HC14D放大整形的被測脈沖通過，進入計數(shù)器進行1S的計數(shù)。當(dāng)計數(shù)結(jié)束時，T觸發(fā)器的Q為下降沿，Q'剛好為上升沿，觸發(fā)鎖存器工作，讓計數(shù)器輸出的信號通過鎖存器鎖存顯示，同時，高電平的Q'信號對計數(shù)電路進行清零，此后，電路將循環(huán)上述過程，但對于同一個被測信號，在誤差的允許范圍內(nèi)，LED上所顯示的數(shù)字是穩(wěn)定的。
3.元件清單元件序號 型號 主要參數(shù) 數(shù)量 備注 1 74192 5 加法計數(shù)器 2 74LS273 2 鎖存器3 DCD_HEX 4 LED顯示器4 555_VIRTUAL 1 定時器5 T_FF 1 T觸發(fā)器6 CAPACITOR_RATED 電容10Uf、額定電壓50V 1 電容7 CAPACITOR_RATED 電容10Nf、額定電壓10V 1 電容8 RES 阻值2KΩ 1 9 RES 阻值 1 10 74LS08 1 雙輸入與門11 74HC14D_4V 1 施密特觸發(fā)器，放大電壓4V12 AC_VOLTAGE 1 可調(diào)的正弦脈沖信號五、仿真調(diào)試與分析把各個模塊組合起來后，進行仿真調(diào)試以達到任務(wù)要求。① 在信號輸入端輸入10Hz的交流脈沖，仿真，結(jié)果如下：說明仿真的結(jié)果準(zhǔn)確② 在信號輸入端輸入300Hz的交流脈沖，仿真，結(jié)果如下：仿真結(jié)果準(zhǔn)確③ 在信號輸入端輸入3KHz正弦脈沖，仿真，結(jié)果如下：④輸入20KHz的正弦脈沖，仿真，結(jié)果如下：仿真結(jié)果結(jié)果與實際的結(jié)果相差20Hz，這說明頻率越高，誤差越大。
經(jīng)分析，這是由于各個元器件存在著延遲時間，1S的脈沖，經(jīng)過各。
2.基于單片機頻率計中頻率計的實現(xiàn)可用些什么方法
1、設(shè)定一個時間shijian1，在該時間內(nèi)統(tǒng)計脈沖個數(shù)count，計算頻率公式為：pinlv=count/shijian1；啟用定時器0中斷對該計算進行控制。
2、輸出用數(shù)碼管采用動態(tài)掃描，掃描的刷新時間為shijian2. 用C語言設(shè)計。
我談一下個人看法：
1對頻率的計算是放在主程序內(nèi)吧，但也不是絕對。數(shù)碼管顯示做成子程序形式。
2shijian1選5MS（根據(jù)實際情況適當(dāng)調(diào)整），shijian2一般取3MS就可以了（顯示子程序調(diào)用周期不能大于20MS，就是1/50HZ）。
3在輸入P1.0口前信號做整形（比如使用CD40106）。
3.EDA 課程設(shè)計：數(shù)字頻率計
一、總體設(shè)計思想1.1基本原理 傳統(tǒng)的硬件設(shè)計采用自下至上 （bo t tom _ up ） 的設(shè)計方法。
這種設(shè)計方法在系統(tǒng)設(shè)計的后期進行仿真和調(diào)試， 一旦考慮不周， 系統(tǒng)設(shè)計存在較大缺陷， 就有可能要重新設(shè)計系統(tǒng)， 使設(shè)計周期大大增加。 現(xiàn)代硬件設(shè)計利用電子設(shè)計自動化 （EDA ） 技術(shù)， 采用并行工程和自上至下 （ top _ dow n ） 的設(shè)計方法， 從系統(tǒng)設(shè)計入手， 在頂層進行功能方框圖的劃分和結(jié)構(gòu)設(shè)計在方框圖一級進行仿真和糾錯，硬件描述語言對高層次的系統(tǒng)行為進行描述，在系統(tǒng)一級進行驗證，最后在用邏輯綜合優(yōu)化工具生成具體地門邏輯電路的網(wǎng)表，其對應(yīng)地物理實現(xiàn)是專用集成電路。
VHDL即超高速集成電路硬件描述語言，主要用于描述數(shù)字系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 行為 功能和接口VHDL對設(shè)計的描述具有相對獨立性，因此設(shè)計者可以不懂硬件結(jié)構(gòu)，降低了硬件電路設(shè)計地難度。以4位十進制數(shù)字頻率計的設(shè)計來說明VHDL語言在現(xiàn)代設(shè)計中的應(yīng)用。
信號頻率計的測量有測頻法和周期法。本文用測頻法，即直接計算每秒鐘內(nèi)信號脈沖的個數(shù)。
設(shè)計一個4位十進制數(shù)字頻率計，其測量范圍位1MHz，量程分1KHz 10KHz 100KHz 1MHz四檔（4位數(shù)碼管顯示，最大讀數(shù)胃999999Hz）量程自動轉(zhuǎn)換規(guī)則：（1）讀數(shù)大于999時，頻率計處于超量程狀態(tài)，此時顯示器發(fā)出溢出指示，下次量程，量程自動增大一檔。（2）讀數(shù)小時，頻率計處于前量程狀態(tài)，下次測量，量程自動增大一檔。
如果計數(shù)器輸出直接譯碼顯示電路，則頻率計顯示疆隨時計數(shù)值地增加不斷變化閃爍，人眼難以分辨。以防止此類現(xiàn)象象， 采用記憶顯示方式， 即在計數(shù)與顯示電路中間加以鎖存電路， 每次計數(shù)結(jié)束， 將計數(shù)結(jié)果送鎖存器鎖存， 并保持到下一個計數(shù)結(jié)束。
而譯碼顯示電路以 1 H z 頻率對鎖存器取樣， 保證了顯示時間至少為 1 s。測頻控制信號發(fā)生器（TESTCTL）的程序如下.LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY TESTCTL IS PORT(CLK: IN STD_LOGIC; CNT_EN,RST_CNT,LOAD:OUT STD_LOGIC); END; ARCHITECTURE BEHAVIOR OF TESTCTL IS SIGNAL div2clk:STD_LOGIC; BEGIN PROCESS(CLK) BEGIN IF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN div2clk<=NOT div2clk; END IF; END PROCESS; PROCESS(CLK,div2clk) BEGIN IF (CLK='0' AND div2clk='0') THEN RST_CNT<='1'; ELSE RST_CNT<='0'; END IF; END PROCESS; LOAD<=NOT div2clk;CNT_EN<=div2clk; END BEHAVIOR； 鎖存器（REG4B）的程序如下.LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY REG4B IS PORT(LOAD: IN STD_LOGIC; DIN:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); DOUT:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)); END; ARCHITECTURE BEHAVIOR OF REG4B IS BEGIN PROCESS(LOAD,DIN) BEGIN IF LOAD'EVENT AND LOAD='1' THEN DOUT<=DIN; END IF; END PROCESS; END BEHAVIOR； 動態(tài)掃描輸出（SCAN6A）的程序如下.LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY SCAN6A IS PORT(CLK_SCAN: IN STD_LOGIC; EN:OUT STD_LOGIC; NO1_BCD,NO2_BCD,NO3_BCD,NO4_BCD:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); NO5_BCD,NO6_BCD: IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); SEL:OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); DOUT:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0)); END SCAN6A; ARCHITECTURE BEHAVE OF SCAN6A IS SIGNAL S1:STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); SIGNAL BCD_OUT:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); BEGIN PROCESS(CLK_SCAN) BEGIN IF CLK_SCAN'EVENT AND CLK_SCAN='1' THEN IF S1="101" THEN S1<="000"; ELSE OUTDOUT<="1111001"; END CASE; END PROCESS; EN<='0'; SEL<=S1; END BEHAVE;。
4.跪求：《數(shù)字頻率計的設(shè)計》 原理,方框圖,電路圖
4.2.3簡易數(shù)字頻率計電路設(shè)計 數(shù)字頻率計是用數(shù)字顯示被測信號頻率的儀器，被測信號可以是正弦波、方波或其它周期性變化的信號。
如配以適當(dāng)?shù)膫鞲衅鳎梢詫Χ喾N物理量進行測試，比如機械振動的頻率、轉(zhuǎn)速、聲音的頻率以及產(chǎn)品的計件等等。因此，數(shù)字頻率計是一種應(yīng)用很廣泛的儀器。
一、設(shè)計目的 1. 了解數(shù)字頻率計測量頻率與測量周期的基本原理； 2. 熟練掌握數(shù)字頻率計的設(shè)計與調(diào)試方法及減小測量誤差的方法。 二、設(shè)計任務(wù)與要求 要求設(shè)計一個簡易的數(shù)字頻率計，測量給定信號的頻率，并用十進制數(shù)字顯示，具體指標(biāo)為： 1.測量范圍：1HZ—9.999KHZ，閘門時間1s; 10 HZ—99.99KHZ，閘門時間0.1s; 100 HZ—999.9KHZ，閘門時間10ms; 1 KHZ—9999KHZ，閘門時間1ms; 2.顯示方式：四位十進制數(shù) 3. 當(dāng)被測信號的頻率超出測量范圍時，報警. 三、數(shù)字頻率計基本原理及電路設(shè)計 所謂頻率，就是周期性信號在單位時間 （1s） 內(nèi)變化的次數(shù).若在一定時間間隔T內(nèi)測得這個周期性信號的重復(fù)變化次數(shù)為N，則其頻率可表示為 fx=N/T 。
因此，可以將信號放大整形后由計數(shù)器累計單位時間內(nèi)的信號個數(shù)，然后經(jīng)譯碼、顯示輸出測量結(jié)果，這是所謂的測頻法?？梢姅?shù)字頻率計主要由放大整形電路、閘門電路、計數(shù)器電路、鎖存器、時基電路、邏輯控制、譯碼顯示電路幾部分組成，總體結(jié)構(gòu)如圖4-2-6： 圖4-2-6數(shù)字頻率計原理圖 從原理圖可知，被測信號Vx經(jīng)放大整形電路變成計數(shù)器所要求的脈沖信號Ⅰ，其頻率與被測信號的頻率fx相同。
時基電路提供標(biāo)準(zhǔn)時間基準(zhǔn)信號Ⅱ，具有固定寬度T的方波時基信號II作為閘門的一個輸入端，控制閘門的開放時間，被測信號I從閘門另一端輸入，被測信號頻率為fx，閘門寬度T，若在閘門時間內(nèi)計數(shù)器計得的脈沖個數(shù)為N，則被測信號頻率fx=N/THz?？梢?，閘門時間T決定量程，通過閘門時基選擇開關(guān)選擇，選擇T大一些，測量準(zhǔn)確度就高一些，T小一些，則測量準(zhǔn)確度就低.根據(jù)被測頻率選擇閘門時間來控制量程.在整個電路中，時基電路是關(guān)鍵，閘門信號脈沖寬度是否精確直接決定了測量結(jié)果是否精確.邏輯控制電路的作用有兩個：一是產(chǎn)生鎖存脈沖Ⅳ，使顯示器上的數(shù)字穩(wěn)定；二是產(chǎn)生清“0”脈沖Ⅴ，使計數(shù)器每次測量從零開始計數(shù)。
1.放大整形電路 放大整形電路可以采用晶體管 3DGl00和74LS00，其中3DGl00組成放大器將輸入頻率為fx的周期信號如正弦波、三角波等進行放大。與非門74LS00構(gòu)成施密特觸發(fā)器，它對放大器的輸出信號進行整形，使之成為矩形脈沖。
2.時基電路 時基電路的作用是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的時間信號，可以由555組成的振蕩器產(chǎn)生，若時間精度要求較高時，可采用晶體振蕩器。由555定時器構(gòu)成的時基電路包括脈沖產(chǎn)生電路和分頻電路兩部分。
（1）555多諧振蕩電路產(chǎn)生時基脈沖 采用555產(chǎn)生1000HZ振蕩脈沖的參考電路如圖4-2-7所示。電阻參數(shù)可以由振蕩頻率計算公式f=1.43/((R1+2R2)*C）求得。
（2） 分頻電路 由于本設(shè)計中需要1s、0.1s、10ms、1ms四個閘門時間，555振蕩器產(chǎn)生1000HZ，周期為1ms的脈沖信號，需經(jīng)分頻才能得到其他三個周期的閘門信號，可采用74LS90分別經(jīng)過一級、二級、三級10分頻得到。 圖4-2-7 555多諧振蕩電路 3. 邏輯控制電路 在時基信號II結(jié)束時產(chǎn)生的負跳變用來產(chǎn)生鎖存信號Ⅳ，鎖存信號Ⅳ的負跳變又用來產(chǎn)生清“0”信號V。
脈沖信號Ⅳ和V可由兩個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LSl23產(chǎn)生，它們的脈沖寬度由電路的時間常數(shù)決定。觸發(fā)脈沖從B端輸入時，在觸發(fā)脈沖的負跳變作用下，輸出端Q可獲得一正脈沖， Q非端可獲得一負脈沖，其波形關(guān)系正好滿足Ⅳ和V的要求。
手動復(fù)位開關(guān)S按下時，計數(shù)器清“ 0 ”。參考電路如圖4-2-8 圖4-2-8數(shù)字頻率計邏輯控制電路 4.鎖存器 鎖存器的作用是將計數(shù)器在閘門時間結(jié)束時所計得的數(shù)進行鎖存，使顯示器上能穩(wěn)定地顯示此時計數(shù)器的值.閘門時間結(jié)束時，邏輯控制電路發(fā)出鎖存信號Ⅳ，將此時計數(shù)器的值送譯碼顯示器。
選用8D鎖存器74LS273可以完成上述功能.當(dāng)時鐘脈沖CP的正跳變來到時，鎖存器的輸出等于輸入，即Q=D。從而將計數(shù)器的輸出值送到鎖存器的輸出端。
正脈沖結(jié)束后，無論D為何值，輸出端Q的狀態(tài)仍保持原來的狀態(tài)Qn 不變.所以在計數(shù)期間內(nèi)，計數(shù)器的輸出不會送到譯碼顯示器. 5.報警電路 本設(shè)計要求用4位數(shù)字顯示，最高顯示為9999。超過9999就要求報警，即當(dāng)千位達到9（即1001）時，如果百位上再來一個時鐘脈沖（即進位脈沖），就可以利用此來控制蜂鳴器報警。
電路如圖4-2-9： 圖4-2-9 數(shù)字頻率計報警電路 四、調(diào)試要點 1.通電準(zhǔn)備 打開電源之前，先按照系統(tǒng)原理圖檢查制作好的電路板的通斷情況，并取下電路板上的集成塊，然后接通電源，用萬用表檢查板上的各點電源電壓值，之后再關(guān)掉電源，插上集成塊。 2.單元電路檢測 接通電源后，用雙蹤示波器 （ 輸人耦合方式置 DC 檔 ） 觀察時基電路的輸出波形，看其是否滿足設(shè)計要求，若不符合，則調(diào)整R1和R2。
然后改變示波器的掃描速率旋鈕，觀察 74LSl23 的第13 腳和第10 腳的波形是否為鎖存脈沖Ⅳ和清零脈沖 V 的波形。 將 4 片計數(shù)器 74LS90。
5.設(shè)計題目：脈沖數(shù)字頻率計 設(shè)計主要內(nèi)容：設(shè)計一款脈沖信號的頻率
（一）基本任務(wù)和要求：
1、設(shè)計一個可容納6組（或4組）參賽的數(shù)字式搶答器，每組設(shè)一個按鈕，供搶答使用。
2、搶答器具有第一信號鑒別和鎖存功能，使除第一搶答者外的按鈕不起作用。
3、設(shè)置一個主持人“復(fù)位”按鈕。
4、主持人復(fù)位后，開始搶答，第一信號鑒別鎖存電路得到信號后，有指示燈顯示搶答組別，揚聲器發(fā)出2~3秒的音響。
5、設(shè)置一個計分電路，每組開始預(yù)置100分，由主持人記分，答對一次加10分，答錯一次減10分。
（二）提示：
1、此設(shè)計問題的關(guān)鍵是準(zhǔn)確判斷出第一搶答者并將其鎖存，實現(xiàn)的方法可使用觸發(fā)器或鎖存器，在得到第一信號后將輸入封鎖，使其它組的搶答信號無效。
2、形成第一搶答信號后，用編碼、譯碼及數(shù)碼顯示電路顯示第一搶答者的組別，用第一搶答信號推動揚聲器發(fā)出音響。
3、計分電路采用十進制加/減計數(shù)器、數(shù)碼管顯示，由于每次都是加/減10分，所以個位始終為零，只要十位、百位進行加/減運算即可。
設(shè)計三：數(shù)字頻率計的設(shè)計
（一）基本任務(wù)和要求：
1、設(shè)計一個能測量方波信號的頻率的頻率計。
2、測量的頻率范圍是0?999999Hz。
3、結(jié)果用十進制數(shù)顯示。
（二）提示：
1、脈沖信號的頻率就是在單位時間內(nèi)所產(chǎn)生的脈沖個數(shù)，其表達式為，f為被測信號的頻率，N為計數(shù)器所累計的脈沖個數(shù)，T為產(chǎn)生N個脈沖所需的時間。所以，在1秒時間內(nèi)計數(shù)器所記錄的結(jié)果，就是被測信號的頻率。
2、被測頻率信號取自實驗箱晶體振蕩器輸出信號，加到主控門的輸入端。
3、再取晶體振蕩器的另一標(biāo)準(zhǔn)頻率信號，經(jīng)分頻后產(chǎn)生各種時基脈沖：1ms,10ms,0.1s,1s等，時基信號的選擇可以控制，即量程可以改變。
4、時基信號經(jīng)控制電路產(chǎn)生閘門信號至主控門，只有在閘門信號采樣期間內(nèi)（時基信號的一個周期），輸入信號才通過主控門。
5、f=N/T，改變時基信號的周期T，即可得到不同的測頻范圍。
6、當(dāng)主控門關(guān)閉時，計數(shù)器停止計數(shù)，顯示器顯示記錄結(jié)果，此時控制電路輸出一個置零信號，將計數(shù)器和所有觸發(fā)器復(fù)位，為新的一次采樣做好準(zhǔn)備。
7、改變量程時，小數(shù)點能自動移位。
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6.簡易數(shù)字頻率計怎么弄
課程設(shè)計 簡易數(shù)字頻率計2008-10-18 13:16課題名稱：簡易數(shù)字頻率計主要技術(shù)指標(biāo)和要求：（1） 被測信號的頻率范圍100Hz~10kHz(2) 輸入信號為正弦信號或方波信號（3） 四位數(shù)碼管顯示所測頻率，并用發(fā)光二極管表示單位（4） 具有超量程報警功能【摘 要】在電子系統(tǒng)非常廣泛應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，到處可見到處理離散信息的數(shù)字電路，在電子技術(shù)中，頻率是最基本的參數(shù)之一，并且與許多電參量的測量方案、測量結(jié)果都有十分密切的關(guān)系，因此頻率的測量就顯得更為重要。
測量頻率的方法有多種，其中電子計數(shù)器測量頻率具有精度高、使用方便、測量迅速，以及便于實現(xiàn)測量過程自動化等優(yōu)點，文章主要闡述了選擇單片機作為核心器件，采用模塊化布局，設(shè)計了一個簡易數(shù)字頻率計的過程。設(shè)計思路頻率計是直接用十進制來顯示被測信號頻率的一種測量裝置，它可以測量正弦波 方波和三角波的頻率，利用施密特觸發(fā)器將輸入信號整形為方波，并利用計數(shù)器測量1S內(nèi)脈沖的個數(shù)，利用鎖存器鎖存，穩(wěn)定顯示在數(shù)碼管上常用的頻率測量方法（1） 測頻法測頻法的基本思想是：對頻率為f的周期信號，用一個標(biāo)準(zhǔn)閘門信號對被測信號的重復(fù)周期數(shù)進行計數(shù)，當(dāng)計數(shù)結(jié)果為N時，其信號頻率為如圖測頻法的測量誤差與信號頻率有關(guān)：信號頻率越高誤差越?。欢盘栴l率越低，則測量誤差越大，因此，測頻法適合于對高頻信號的測量，測量越高，測量精度也就越高（2） F/V 與A/D法這種測量方法是先通過F/V變換，把頻率信號轉(zhuǎn)換成電壓信號；然后再通過A/D轉(zhuǎn)換把電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，在對數(shù)字信號進行計數(shù)，從而得到測量信號的頻率根據(jù)性能與技術(shù)指標(biāo)的要求，首先需要確定能滿足這些指標(biāo)的頻率測量方法，根據(jù)上述頻率測量原理與方法的討論，本設(shè)計采用測頻法由于測頻法的測量誤差與信號頻率成反比：信號頻率越低，測量誤差越大，信號頻率越高，測量誤差越小。
用測頻發(fā)所獲得的測量數(shù)據(jù)，在閘門時間為1S時，不需要進行任何換算，計數(shù)器所計數(shù)據(jù)就是信號頻率，另外，在信號頻率較低時，可以通過增大閘門時間來提高測量精度電路設(shè)計用測頻發(fā)構(gòu)成的數(shù)字頻率計的原理框圖如圖示（1） 放大整形電路由二極管及電阻構(gòu)成的幅度擴展電路和555構(gòu)成的施密特觸發(fā)電路構(gòu)成整形電路，如下圖示二極管D1 D2 及電阻R1R2構(gòu)成信號幅度擴展電路，當(dāng)輸入信號較小時，限幅器的二極管均截至，不起作用。用555構(gòu)成的施密特觸發(fā)器作用是將輸入的周期性信號，如正弦波三角波或其他呈周期性變化的波形換成脈沖波形，其周期不變（2） 時基電路時基電路的作用是控制計數(shù)器的輸入脈沖。
當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)時間信號到來時，閘門開通，被測信號通過閘門進入計數(shù)器計數(shù)，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)脈沖結(jié)束時，閘門關(guān)閉，計數(shù)器無脈沖輸入，時基電路可以由555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器實現(xiàn) 如下圖產(chǎn)生的方波信號高電平時間長度為1S，低電平時間長度為0.25s。利用公式t1=0.7(R1+R2)t2=0.7R2C計數(shù)參數(shù)，參數(shù)如上圖（3） 控制電路控制電路可以由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路構(gòu)成 如下圖邏輯控制電路利用標(biāo)準(zhǔn)時間信號結(jié)束后產(chǎn)生的負跳變來產(chǎn)生鎖存信號，同時鎖存信號經(jīng)反相又產(chǎn)生清零信號，鎖存信號的脈沖寬度由單穩(wěn)態(tài)電路本身的時間常數(shù)決定（4） 計數(shù) 鎖存 譯碼 顯示電路計數(shù)電路用4個同步十進制加法計數(shù)器構(gòu)成，可以選擇同步十進制加法計數(shù)器74LS160同步十進制可逆計數(shù)器 74LS190或 74LS192 雙 BCD碼計數(shù)器CD4518等集成電路來實現(xiàn)，譯碼器可采用共陰極顯示譯碼器 74LS48或共陽極顯示譯碼器74LS47，具體根據(jù)數(shù)碼管的型號來確定。
鎖存器則可選用 8D鎖存器74LS373或 74LS273鎖存器的作用是將計數(shù)器在1s結(jié)束時的計數(shù)值進行鎖存，使顯示器上獲得穩(wěn)定的測量值，當(dāng)時鐘脈沖CP的正跳變來到時，鎖存器的輸出等于輸入，從而將計數(shù)器的輸出值送到鎖存器的輸出端。正脈沖結(jié)束后，輸出不在改變（5） 總電路圖收獲與體會：通過本次課程設(shè)計，體會到了設(shè)計的艱辛，第一部分為課題的初步考慮。
通過查資料找線索，提出不同方案，并對各種方案進行比較討論，選取了最好的方案而且對總框圖進行構(gòu)思和設(shè)計第二部分為系統(tǒng)的詳細設(shè)計。這一部分是最有挑戰(zhàn)性的。
為了實現(xiàn)各模塊的功能而苦苦奮戰(zhàn)。經(jīng)過無數(shù)次修改而成功。
初步嘗到成功的喜悅。增強了進一步設(shè)計的信心。
第三部分為系統(tǒng)完成下載階段。這階段也遇到困難。
不過解決起來容易多了。對各種問題有了經(jīng)驗。
測試，下載，連線。終于設(shè)計初步完成了。
