数字电路课程设计——数字频率计设计报告
课程设计报告(频率计)
设计题目：数字频率计的设计与制作一、课程设计的主要内容与目的1. 主要内容：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。
从数字频率计的基本原理出发，根据设计要求，得到如图1所示的电路框图。
图12. 设计目的：（1）掌握数字频率计的工作原理（2）根据课程设计，熟悉一般产品设计的流程和方法。
（3）重点掌握数字频率计设计的计数部分。
二、主要技术指标1.频率测量范围：10~9999HZ。
2.输入信号波形：任意周期信号，输入电压幅度>300mv.3.电源：220V，50HZ。
系统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2（a）所示100Hz的全波整流波形。
波形整形电路对100Hz信号进行整形，使之成为如图2(b)所示100Hz的矩形波。
波形整形可以采用过零触发电路将全波整流波形变为矩形波，也可采用施密特触发器进行整形。
图2 全波整流与波形整形电路的输出波形（3）分频器分频器的作用是为了获得1S的标准时间。
电路首先对图2所示的100Hz信号进行100分频得到如图3（a）所示周期为1S的脉冲信号。
数电课程设计报告-数字频率计
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。
数电课程设计_数字频率计(终稿)
数电课程设计_数字频率计（终
稿）
本次数电课程设计主要实现一个数字频率计，它可以测量输入信号的频率。
该设备使用一块单片机作为控制器，它可以记录输入信号的周期数和时间，并将其显示在LCD上。
此外，还可以将测量出来的频率储存在EEPROM 中，方便以后使用。
实验原理：在这个频率计中，使用一个电容来检测输入信号的频率。
当电容的电荷量达到一定程度时，即可得出输入信号的一个周期。
单片机通过记录每个周期花费的时间，就可以确定信号的频率。
硬件组成：1.单片机AT89S52；2. LCD1602显示屏；
3. EEPROM24C04；
4. 电容C1。
软件编程：单片机的程序主要由三部分构成，分别是初始化程序、按键处理程序和频率测量程序。
初始化程序：主要用于初始化硬件设备，包括LCD、EEPROM、电容等。
按键处理程序：主要是用于处理用户按键操作，如开始、暂停、结束等操作。
频率测量程序：主要是用于测量输入信号的频率，将测量结果显示在LCD上，并且将结果存储在EEPROM中。
本次课程设计的实现，已经能够完成测量输入信号的频率，并将测量结果显示在LCD上，并将结果存储在EEPROM中。
数字频率计设计报告
数字频率计设计报告数字频率计是一种用于测量信号频率的仪器，广泛应用于电子领域。
本文将针对数字频率计的原理、工作方式以及应用进行详细介绍。
一、引言数字频率计是一种基于数字信号处理技术的测量仪器，它能够精确地测量信号的频率。
它广泛应用于通信、无线电、音频和视频等领域，对于各种信号的频率测量具有重要意义。
二、原理数字频率计的测量原理基于信号的周期性特征。
当一个信号通过数字频率计时，它会被转换成数字信号，并通过计数器进行计数。
通过计数器的计数结果和时间基准的参考值进行比较，就可以得到信号的频率。
三、工作方式数字频率计的工作方式通常分为两种：直接计数法和间接计数法。
1. 直接计数法：该方法直接对信号进行计数，通过计数器对信号的脉冲进行计数，并将计数结果进行处理得到频率值。
这种方法简单直接，但对于高频率信号的计数精度较低。
2. 间接计数法：该方法通过将信号的频率分频至低频范围内进行计数。
通过将高频信号分频后再进行计数，可以提高测量的精度。
四、应用数字频率计在各个领域都有广泛的应用，以下是一些常见的应用场景：1. 通信领域：数字频率计在通信系统中被用于测量信号的载波频率，确保信号的稳定传输。
同时，数字频率计还可以用于频率偏移的测量，以评估通信系统的性能。
2. 无线电领域：数字频率计被用于测量无线电频率，对于射频信号的测量具有重要意义。
它可以用于无线电台站的调试和维护，以确保无线电信号的质量和稳定性。
3. 音频和视频领域：数字频率计在音频和视频设备的校准和测试中被广泛应用。
它可以测量音频和视频信号的频率，以确保音频和视频设备的正常工作。
4. 科学研究领域：数字频率计在科学研究中也起到了重要的作用。
比如，在天文学研究中，数字频率计可以用于测量天体的射电信号频率，从而研究宇宙的演化和结构。
五、总结数字频率计作为一种精确测量信号频率的仪器，在电子领域中有着广泛的应用。
本文从原理、工作方式和应用等方面对数字频率计进行了详细介绍。
数字频率计设计报告
数字频率计设计报告数字频率计设计报告一、设计目标本次设计的数字频率计旨在实现对输入信号的准确频率测量，同时具备操作简单、稳定性好、误差小等特点。
设计的主要目标是实现以下功能：1. 测量频率范围：1Hz至10MHz；2. 测量精度：±0.1%；3. 具有数据保持功能，可在断电情况下保存测量结果；4. 具有报警功能，可设置上下限；5. 使用微处理器进行控制和数据处理。
二、系统概述数字频率计系统主要由以下几个部分组成：1. 输入信号处理单元：用于将输入信号进行缓冲、滤波和整形，以便于微处理器进行准确处理；2. 计数器单元：用于对输入信号的周期进行计数，并通过微处理器进行处理，以得到准确的频率值；3. 数据存储单元：用于存储测量结果和设置参数；4. 人机交互单元：用于设置参数、显示测量结果和接收用户输入。
三、电路原理数字频率计的电路原理主要包括以下步骤：1. 输入信号处理：输入信号首先进入缓冲器进行缓冲，然后通过低通滤波器进行滤波，去除高频噪声。
滤波后的信号通过整形电路进行整形，以便于微处理器进行计数。
2. 计数器单元：整形后的信号输入到计数器，计数器对信号的周期进行计数。
计数器的精度直接影响测量结果的精度，因此需要选择高精度的计数器。
3. 数据存储单元：测量结果和设置参数通过微处理器进行处理后，存储在数据存储单元中。
数据存储单元一般采用EEPROM或者Flash 存储器。
4. 人机交互单元：人机交互单元包括显示屏和按键。
用户通过按键设置参数和查看测量结果。
显示屏用于显示测量结果和设置参数。
四、元器件选择根据系统设计和电路原理，以下是一些关键元器件的选择：1. 缓冲器：采用高性能的运算放大器，如OPA657；2. 低通滤波器：采用一阶无源低通滤波器，滤波器截止频率为10kHz；3. 整形电路：采用比较器，如LM393；4. 计数器：采用16位计数器，如TLC2543；5. 数据存储单元：采用EEPROM或Flash存储器，如24LC64；6. 显示屏：采用带ST7565驱动的段式液晶显示屏，如ST7565R。
数字频率计的设计实验报告
数字频率计的设计实验报告实验名称：数字频率计的设计实验日期：2021年7月1日实验目的：设计并实现一个基于计数器的数字频率计，使用计数器测量输入信号的频率，并将结果显示在数码管上。
实验器材：FPGA开发板、数字频率计模块、计数器模块、数码管模块。
实验原理：1. 计数器模块设计一个计数器模块，用于计数示波器输入脉冲信号的时间。
计数器的计数时间可以根据需要进行调整。
2. 数字频率计模块设计一个数字频率计模块，用于将计数器的计数时间转换为输入信号的频率。
通过计算计数器的计数值来计算频率，并将结果显示在数码管上。
3. 数码管模块设计一个数码管模块，用于将数字频率计模块计算出的频率值转换为可以在数码管上显示的数码。
实验步骤：1. 搭建实验电路将FPGA开发板连接到计数器模块、数字频率计模块和数码管模块。
2. 编写Verilog代码根据上述原理，编写计数器模块、数字频率计模块和数码管模块的Verilog代码。
3. 编译代码并下载到FPGA开发板使用Xilinx Vivado软件将Verilog代码编译成比特流文件，并将比特流文件下载到FPGA开发板中。
4. 测试实验将示波器的输出信号连接到数字频率计的输入端，并将数字频率计连接到数码管。
通过计算数字频率计的输出，验证数字频率计的测量准确性。
实验结果：经过测试，数字频率计的测量准确度在实验误差范围内。
输入不同频率的信号时，数码管能够正确显示频率值。
实验总结：通过本次实验，成功设计并实现了一个基于计数器的数字频率计。
该实验不仅巩固了计数器、数码管等模块的设计知识，也提高了学生的Verilog编程能力。
在实验中，学生还学习了如何使用FPGA开发板进行数字电路实验，以及测试和验证数字电路的方法和技巧。
数字频率计设计报告
（1）四个段寄存器：代码段寄存器、数据段寄存器、附加段寄存器、堆栈段寄存器；
（2）指令指针寄存器；
数字频率计设计报告
一、设计要求
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。
本设计实现一个由微机控制的数字频率计。具体要求如下：
1.能测量1Hz—10MHz频率范围的矩形和正弦波的频率或周期。
2.在全频率范围内测量误差≤0.1%。
3.以十进制数字显示出被测信号的频率或周期。
二、设计目的
1.进一步掌握8253、8255A的原理及应用方法。
2.熟悉数字频率计的测量原理与实现方法。
3.掌握微机化数字频率计的设计电路。
三、设计的具体实现
3.1系统概述
1.数字频率计的基本原理
频率计的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。闸门时间也可以大于或小于一秒。闸门时间越长，得到的频率值就越准确，但闸门时间越长则每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。
图1中S1为一个三刀双掷开关，置于0时为高频挡，按频率测量法测量高频信号；置于1时为低频挡，按周期测量法测量低频信号。S2和S3分别为高频和低频分档开关。S2置于0和1时，分别对应于500KHz—5MHz频段和5MHz—10MHz频段；S3置于0和1时，分别对应于1Hz—100KHz频段和100KHz—500KHz频段。
（2）写入计数值。
若规定只写低8位，则写入的为计数值的低8位，高8位自动置0；若规定只写高8位，则写入的为计数值的高8位，低8位自动置0；若是16位计数值，则分两次写入，先写入低8位，再写入高8位。
数字频率计课程设计报告
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》。
电子线路课程设计报告-数字频率计
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。
数字频率计设计实验报告
数字频率计设计实验报告1.实验目的本实验旨在通过设计数字频率计的电路，使学生掌握数字电路的设计与运用，加深对计数器、分频器等数字电路的理解，同时熟悉数字电路及测量方法。
2.实验原理数字频率计的原理基于时间测量，将待测信号的周期或频率转化为时间或计数值，再转化为显示在数码管上的频率或周期。
其电路主要由时基、型切换及显示部分组成。
时基部分是实现数字频率计最核心的部分，具有准确的定频测量功能。
根据时基频率的稳定性，数字频率计还可分为光学时基式和晶体时基式，后者是目前数字频率计设计中较为主流和有效的方案。
型切换部分是将输入信号的周期或频率转化为电平，经一个比较器进行比较，输出脉冲后送到后端的计数器。
可分为一级型切换和两级型切换，一级型切换分频系数较小，能测量的频率范围较宽，但精度相对较低；两级型切换分频系数较多，能够实现更高的精度，但测量范围相对较窄。
显示部分主要由解码器、数码管、驱动器等构成，将计数器输出的数字部分经过解码器解码，以驱动数码管显示实际测量结果。
3.实验内容3.1电路设计本实验按照晶体时基式数字频率计的设计原理，设计一个简单的频率计电路。
时基部分采用简单的晶体振荡器电路，输入3V的电源电压，晶体振荡频率为6M，采用CD4066B型CMOS开关实现时填充寄存器与计数控制部分的切换。
型切换部分采用两级型切换，以加强精度，输入信号经过第一级分频后送到S1端，S1端接CD4066B的开关控制引脚，在S1位置上的6dB衰减电阻衰减输入信号再经过第二级分频后进入计数控制部分。
显示部分采用三片74LS47数码管显示器驱动芯片将数码转移至共阴数码管，选用CD4052B组成的位选开关循环驱动数码管。
3.2电路测试将方法频率计电路搭建完成后，接通电源，输入300Hz、3kHz、30kHz和300kHz的信号，观察数码管的测量结果。
并与示波器进行对比，计算相对误差。
4.实验结果通过实验测试，本设计可以稳定地测量300Hz至300kHz范围内的信号频率，并且测量误差相对较小。
数电课程设计报告-数字频率计
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。
数字电子电路课程设计报告——频率计
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，因此频率的测量就显得更为重要。
测量频率的方法有多种,其中电子计数器测量频率具有精度高、使用方便、测量迅速，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。
电子计数器测频有两种方式：一是直接测频法，即在一定闸门时间内测量被测信号的脉冲个数；二是间接测频法，如周期测频法。
直接测频法适用于高频信号的频率测量，间接测频法适用于低频信号的频率测量。
本文阐述了用数字电路设计了一个简单的数字频率计的过程关键词：周期；数字频率计；波形仿真；目录一、课程设计目的 (2)二、设计任务与要求 (2)三、方案设计与论证 (3)四、单元电路设计与参数计算 (8)五、电路的安装与调试 (10)六、遇到问题的解决方法 (11)七、结论与心得 (11)八、参考文献 (12)数字频率计一、课程设计目的1)巩固和加深对或电子技术课程基本知识的理解，提高综合运用所学知识的能力。
2)提高独立解决工程实际问题的能力。
培养根据课题需要选用参考书、查阅手册、图表和文献资料的能力。
3)通过设计方案的分析比较、设计计算、元件选择及电路安装调试等环节，初步掌握简单实用电路的工程设计方法。
4)提高动手能力。
掌握常用仪器设备的正确使用方法，学会对简单实用电路的实验调试和对整机指标的测试方法。
5)能按课程设计任务书的要求编写设计说明书。
了解与课题有关的电路以及元器件的工程技术规范，能正确反映设计和实验成果，能正确绘制电路固等。
6)培养严肃认真的工作作风和科学态度。
通过课程设计实践，逐步建立正确的生产观点，经济观点，全局观点和安全用电、节约用电的观点。
二、设计任务与要求任务：设计并实现一个可以测量待测信号频率的数字显示的仪器要求和指标：1.测量范围 1Hz ~ 10kHz;2.分辨率1Hz;3.灵敏度 500mV;4.误差不大于 10-3。
三、方案设计与论证1、数字频率计的基本原理：频率计的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。
数字频率计设计报告
数字频率计设计报告一、设计摘要在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案和测量结果都有密切的联系，因此频率的测量就显得更为重要。
测量频率的方法有多种，其中数字频率计测量频率具有精度高，使用方便，测量迅速，是频率测量的重要手段之一。
本文阐述了基于单片机设计了一个简单的数字频率计的过程。
二、原理电路和程序设计1、原理设计频率的定义为单位时间内信号变化周期数的倒数。
如果在单位时间T内变化了N次，则此时的频率应为f=N/T。
所以只要测出了N和T，就可以在单片机内算出频率。
本次设计采用单片机作为系统控制核心，主要包括放大整形电路、分频电路、译显示电路及51单片机模块。
2、放大设计放大电路由运算放大器LM318N组成的，R1为10kΩ，R2为100kΩ的滑动变阻器，因此可以将输入波形从10mV~1V 放大到3~5V的一般电压幅度，并对此波形进行频率测量。
放大电路图如下：放大仿真图像如下图所示：实验过程中发现测量误差较大，故改用10K电阻，以降低误差。
经实验，放大倍数达到1~10倍，符合要求。
3、整形设计整形电路采用两个非门组成的斯密特触发器。
施密特触发器电路如下图所示：斯密特触发器整形电路仿真图像如下：但施密特触发器实现的整形并不明显，导致正弦波输入的测频范围仅在0~5M，进一步的电路修改仍在进行中。
4、分频设计对于本次实验来说，10M的频率，单位时间内变化的次数已经超过了单片机的最大承受次数，故要进行分频。
实验中采用了3个74LS160进行分频，使频率分别降低10~1000倍。
分频电路如下图所示：5、51单片机模块设计单片机时钟输入为11.0592MHz，P0口接10kΩ上拉电阻。
三、程序设计测频及LCD显示程序采用C语言编写，使用了单片机中的两个定时器，定时器0作为计数频率输入，定时器1作为计时窗口计时器，每个循环为250um，理论上4000个循环可以达到1s的窗口时间。
但是此时输入频率为1kHZ的输入信号会显示1092HZ，因此该系统存在误差。
数电课程设计数字式频率计
前言摘要：频率计是电子技术中最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案，测量结果都有十分重要的关系。
因此频率的测量就显得更为重要。
频率的测量方法有很多种，其中数字计数器测量频率具有精度高、使用方便、测量迅速，以及便于实现测量自动化等优点，是测量频率的重要手段之一，数字式频率计是一种数字显示的测量频率的仪器，可以测量多种不同波形的频率，辅以其他传感器元件也可以实现其他物理量变化频率的测量，它是一种测量范围较广的通用型数字仪器。
本设计为一简单的数字频率计。
关键字：数字频率计；逻辑控制；数字式设计要求： 1．基本要求1．被测信号为TTL 脉冲信号。
2．显示的频率范围为00~99Hz 。
3．测量精度为1Hz 。
4．用LED 数码管显示频率数值。
2．扩展部分要求输入信号为正弦信号或三角波信号，幅值为5V 。
一、 基本原理频率——单位时间(1s)内信号振动的次数 频率计——测试周期信号的频率。
从测量过程看，被测信号送入通道后，经整形每个周期形成一个脉冲，这些脉冲信号加到闸门的输入端，1s 的时基信号也加到闸门输入端，当时基在高电平时，闸门导通，被测信号进入计数器计数，当时基跳到低电平计数结束，需要单稳态电路提供一个清零信号以及锁存器的锁存信号，计数锁存并通过数码管显示出来。
如果闸门开启时间为Ts,计数器积累得数字为N ，被测频率为：ss T Nf设计框图如下：二、系统组成2.1 时基电路本部分电路由555芯片构成多谐振荡器作为时基电路，作用是提供用于测量单位时间1s ，即闸门信号的开启时间，同时也产生一个下降沿信号激发单稳态触发器产生一个锁存器锁存信号，再由这个信号激发计数器的计数清零信号。
电路组成及工作原理如下：图1 用555构成的多谐振荡器振荡频率的估算 （1）电容充电时间T 1。
电容充电时，时间常数τ1=（R 1+R 2）C ，起始值v C （0+）=cc V 31，终了值v C （∞）=V CC ，转换值v C （T 1）=cc V 32，带入RC 过渡过程计算公式进行计算： C R R V V V V T v v v v T CCCCCC CC C C C C )(7.02ln 3231ln)()()0()(ln2111111+==--=-∞-∞=+τττ （2）电容放电时间T 2电容放电时，时间常数τ2=R 2C ，起始值v C （0+）=cc V 32，终了值v C （∞）=0，转换值v C （T 2）=cc V 31，带入RC 过渡过程计算公式进行计算：C R T 227.0=O(a)(b)C21C3V V C C v C C3tv OtOOt t t C CV 012T T T120（3）电路振荡周期TT =T 1+T 2=0.7(R 1+2R 2)C（4）电路振荡频率f CR R T f )2(43.1121+≈= （5）输出波形占空比q定义：q =T 1/T ，即脉冲宽度与脉冲周期之比，称为占空比。
数字频率计设计实训报告
一、实训目的1. 熟悉数字频率计的原理和设计方法。
2. 学会使用数字电路设计工具进行电路设计。
3. 提高实际动手能力，培养创新思维。
4. 增强团队协作意识。
二、实训内容本次实训以设计一款简易数字频率计为目标，主要内容包括：1. 确定设计指标和功能要求。
2. 设计数字频率计的硬件电路。
3. 编写程序实现频率计的功能。
4. 进行电路调试和测试。
三、设计指标和功能要求1. 频率测量范围：1Hz～99.99kHz。
2. 波形测量：正弦波、方波、三角波等。
3. 数码显示：LCD1602液晶显示屏。
4. 量程选择：手动切换。
5. 误差：≤±1%。
四、硬件电路设计1. 信号输入电路：采用LM324运算放大器作为信号放大和整形电路，确保信号幅度在1Vpp以上。
2. 分频电路：采用74HC390计数器进行分频，将输入信号频率降低到计数器可计数的范围内。
3. 计数电路：采用74HC595移位寄存器实现计数功能，计数结果通过串口输出。
4. 显示电路：采用LCD1602液晶显示屏显示频率值。
5. 控制电路：采用AT89C52单片机作为主控制器，负责信号处理、计数、显示和量程切换等功能。
五、程序设计1. 初始化：设置计数器初值、波特率、LCD1602显示模式等。
2. 主循环：检测信号输入、计数、计算频率、显示结果。
3. 信号处理：对输入信号进行放大、整形、分频等处理。
4. 计数：根据分频后的信号频率，对计数器进行计数。
5. 计算频率：根据计数结果和分频系数计算实际频率。
6. 显示：将计算出的频率值通过串口发送到LCD1602显示屏。
7. 量程切换：根据手动切换的量程，调整分频系数。
六、电路调试与测试1. 调试信号输入电路，确保信号幅度在1Vpp以上。
2. 调试分频电路，确保分频后的信号频率在计数器可计数的范围内。
3. 调试计数电路，确保计数器能够正确计数。
4. 调试显示电路，确保LCD1602显示屏能够正确显示频率值。
数电课程设计_数字频率计
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。
东华大学数电课程设计报告——数字频率计
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)。
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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 amplitude is 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)1总体方案设计 (2)2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)3主要参数计算 (9)3.1 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。
应用计数法原理制成的数字式频率测量仪器具有精确度高，测频范围宽，便于实现测量过程自动化等一系列突出特点，所以数字式频率测量计(简称数字式频率计)已成为目前测量频率的主要仪器。
1总体方案设计图1 组成框图被测信号经过放大整形整形之后变成计数器所要求的脉冲信号1。
标准时间基准信号2由时基电路提供其高电平持续时间为1s，计数器对1s时间中的脉冲计数，当1s信号结束时，时基电路产生信号2，闸门电路关闭，逻辑控制电路产生锁存信号6是显示器上的数字稳定，清零信号5是计数器从0开始计数。
若在闸门时间1s内计数器计得的脉冲个数为N，则被测信号频率为N(Hz)。
各信号的时序图如图二所示。
图2 波形关系2单元电路设计2.1 放大整形电路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。
2.1.1方案一放大整形电路由三极管与与非门组成。
三极管构成的放大器将输入频率为fx 的周期信号如正弦波、三角波、等进行放大。
将电源电压设为5V,当输入信号幅值比较大时，会出现线性失真，将放大后的波形幅度控制在5V以内。
与非门构成施密特触发器对放大器的输出信号进行整形，使之成为矩形脉冲。
电路图如图3所示。
图3 放大整形电路2.1.2方案二放大部分同方案一，整形部分是由555构成的施密特整形电路。
电路图如图4所示。
2.1.3方案对比用与非门构成的施密特触发器因为阈值电压易受受温度、电源电压及干扰的影响，稳定性较差。
而555定时器的比较器灵敏度高，输出驱动电路大，并且且555定时器构成的施密特触发器结构简单，而且抗干扰能力比用与非门构成的施密特触发器要强，因此选用方案二。
图4 555构成的施密特触发2.2 时基电路图5 时基电路2.2.1方案一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）可用定时器555构成的多谐振荡器作为时基电路。
多谐振荡器又称矩形波发生器，电路不具有稳定状态，但是具有两个暂稳态，当电路由一个暂稳态过渡到另一个暂稳态是，其“触发”信号是由电路内部电容充（放）电提供的，因此无需外部触发脉冲，电路工作就是在两个暂稳态之间来回转换。
在此方案中时基信号2由引脚3输出。
脉宽由电阻R1、R2及电容C4决定。
电路图如图5所示。
555定时器内部的比较器灵敏度高，而且采用差分电路形式，用555定时器组成的多谐振荡器的振荡频率受电源电压和温度变化的影响很小。
2.2.2方案二时基电路可用晶体振荡器和分频器构成。
晶振频率取32768Hz，晶振产生脉冲经分频器14级二分频后输出2Hz脉冲（高、低电平各持续1s）。
2.2.3方案对比方案一中晶振分频产生标准时间精度要高于方案二中的555多谐振荡器产生的标准时间。
但是555定时器电路元件较少，结构简单使用较方便。
而且由于设计要求精度不是很高，所以采用方案二。
2.3 逻辑控制电路根据图2所示波形，在时基信号2结束时产生的下跳沿来产生锁存信号6,锁存信号6的下跳沿又用来产生清零信号5.脉冲信号6和5可由两个单稳态触发器74LS123产生，它们的脉冲宽度有电路的时间常数决定。
电路如图6所示。
74LS123的功能表如下：图6 控制电路由74LS123的功能表可得当MR=B=1、触发脉冲从A端输入时，在触发脉冲的负跳变作用下，输出端Q可获得一个正脉冲，Q端可获得一负脉冲。
74LS123的12、13引脚的输出的波形关系正好满足图2所示波形5和6要求。
手动复位开关S按下时，计数器清零。
表1 74LS123的功能表2.4 计数器该部分常用的二—五—十进制异步计数器74LS90。
将Q0与CP B相连，脉冲从CP A输入，构成8421BCD码十进制计数器。
其功能表如表2所示表2 74LS90功能表当R9(1)R9(2)=0，且R0(1)R0(2)=0时，计数器工作。
计数器电路如图7所示，R9(1)=0，R0(1)=SIGNAL5(SINGAL5为逻辑控制电路产生的清零信号)。
CP A输入要计数的脉冲。
计数电路如图7所示。
2.5 锁存器在1s 的标准时间信号高电平结束时，锁存器将计数器此时所计得的数进行锁存，使显示器上能够稳定地显示此时计数器的值。
如图2所示1s 计数时间结束时，逻辑控制电路发出锁存信号6，将此时计数器的值送译码显示器。
可选用8D 锁存器74LS273可以完成上述功能。
当时钟脉冲CP 的正跳变到来时，锁存器的输出等于输入，即Q=D 。
从而将计数器的输出值送到锁存器的输出端。
正脉冲结束后，无论D 为何值，输出端Q 的状态人保持原来的状态不变。
所以在计数期间内，计数器的输出不会送到译码器显示器，即显示器的示数不会变。
计数锁存译码显示电路如图7。
图7 计数锁存译码显示电路3 主要参数计算3.1 时基电路参数振荡器产生的时基信号高脉冲持续时间为s t 11=，令低脉冲信号持续时间为s t 25.02=,那么振荡器的频率为Hz t t f 8.0)/(1210=+= 由公式：C R R t )(7.0211+= C R t 227.0=可计算出电阻1R 、2R 及电容C 的值。
若取电容F C μ10=，则Ω==k C t R 7.357.0/22 取R 2 39K Ω；Ω=-=k R C t R 107)7.0/(211，取Ω=Ω=k RP k R 100,4713.2 逻辑控制电路锁存信号6和清零信号5脉冲的总的宽度要小于时基信号负脉冲的宽度。
令锁存信号和清零信号的脉冲宽度均为s t w 02.0=，则由公式ext ext w C R t 45.0=， 取电阻Ω=k R ext 10，则F R t C ext w ext μ4.445.0/==，取标称值F μ7.44总体电路设计被测信号经由晶体管3DG100组成的放大器放大后，送到由555构成的施密特触发器的输入端进行整形，使之成为计数器所要求的脉冲信号。
由于放大电路的电源值为5V,所以输入信号比较大时，会出现线性失真，放大后的信号不会太大，超过5V。
当时基脉冲处于高电平时，闸门电路打开，计数器对输入的脉冲进行计数。
总电路图如图8所示。
图8 频率计总电路图时基脉冲高电平持续时间是1s。
当1s计数结束时，闸门关闭，计数停止；74LS123的13引脚产生一个正脉冲，脉冲送到锁存器的时钟脉冲输入端，锁存器将计数器此时的结果锁存并显示。
此时显示的数字就是被测信号的频率。
74LS123的13引脚产生的正脉冲下调时，74LS123的12引脚产生一个负脉冲，对计数器进行清零。
锁存和清零的全过程必须在时基信号处于低电平时完成，即在时基信号下一个高电平到来之前，74LS123的12引脚产生的负脉冲结束，恢复到高电平。
如果在时基信号下一个高电平到来以后74LS123的12引脚产生的负脉冲才结束，那么计数器计的计算的将是少于1s的时间的脉冲个数，最后显示将小于实际值。
5仿真结果在软件Protus中画好电路图进行仿真。
开始的仿真结果并不正确，显示的频率和设定的输入信号频率差距很大，例如输入信号频率设为100Hz,显示数值为46。
经过观察各个功能模块的输出，通过分析发现问题出在控制电路产生的锁存信号和清零信号的脉冲宽度上，经过闸门电路后的信号、时基信号、锁存信号和清零信号的波形图如图9所示图9 信号时序图波形从上到下依次为经过闸门电路后的信号、时基信号、锁存信号和清零信号。
当时基信号的1s高电平结束时，锁存信号上跳，计数结果显示在数码管上，当锁存信号下跳，清零信号上跳，计数器清零端置“1”，直到清零信号脉冲结束，计数重新开始。
从图9中可以看出，清零信号脉冲结束之前，时基信号早已处于高电平，所以计数不是从时基信号上跳时开始计数的，当1s的时基信号高脉冲还没结束时，清零信号又处于高电平状态。