数字频率计的设计及制作

绪论
数字频率计是一种用十进制数字显示频率的数字测量仪器，它的根本功能是测量正弦波信号，方波信号和尖脉冲信号以及其他各种单位时间内变化的物理量，它的用途十分广泛。

本设计主要由多谐振荡器、整形电路、闸门电路、计数器和数字显示几个模块组成，利用Proteus 软件完成设计与仿真之后在实验室进展调试，验收。

2 设计指标要求
设计并制作一个简易的数字频率计电路。

技术指标要求是： 1．测量信号: 正弦波、方波信号,信号幅度Vxm=(0.2-5V) ； 2．测量频率X 围: 1Hz-9，999Hz ; 3．频率准确度
3102-⨯±≤∆x
f f
4．显示方式: 4位十进制数显示;
5．时基电路由555 振荡器产生1HZ 脉冲信号。

3 数字频率计的设计
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根本原理。

3.1 数字频率计组成框图
数字频率计的组成框图如图3-1所示：
图3-1 数字频率计的组成框图
3.2秒脉冲的设计
利用一片555芯片可以通过多谐振荡器电路产生高电平为1S的脉冲，其电路图如图3-2所示：
图3-2 多谐振荡器
3.3整形电路的设计
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展整形。

本次设计采用施密特触发器进展整形，原理图如图3-3所示：
图3-3 整形电路
3.4清零信号的设计
本设计采用单稳态触发器产生清零信号，其原理图如图3-4所示：
图3-4 清零信号的设计
3.5控制门的设计
控制门用于控制输入脉冲是否送计数器计数。

它的一个输入端接标准秒信号，一个输入端接被测脉冲。

控制门可以用与门或或门来实现。

当采用与门时，秒信号为正时进展计数，当采用或门时，秒信号为负时进展计数。

其原理图如图3-5所示：
图3-5 控制门的设计
3.6计数器的设计
计数器的作用是对输入脉冲计数。

根据设计要求，最高测量频率为9999Hz ，应采用4 位十进制计数器。

可以选用现成的10 进制集成计数器。

其原理图如图3-6所示：
图3-6 计数器的设计
3.7锁存器的设计
在确定的时间〔1S〕内计数器的计数结果〔被测信号频率〕必须经锁定后才能获得稳定的显示值。

锁存器的作用是通过触发脉冲控制，将测得的数据存放起来，送显示译码器。

锁存器可以采用一般的8 位并行输入存放器，为使数据稳定，最好采用边沿触发方式的器件。

3.8显示译码及数码管的设计
显示译码器的作用是把用BCD 码表示的10 进制数转换成能驱动数码管正常显示的段信号，以获得数字显示。

选用显示译码器时其输出方式必须与数码管匹配。

其原理图如图3-7和3-8所示：
图3-7 显示译码的设计图3-8 数码管的设计
3.9数字频率计总原理图
数字频率计的总原理图如图3-9所示：
图3-9 数字频率计总原理图
4组装调试与故障排除
根据数字频率计的总电路原理图以及各个元件的管脚图进展实物的连接，通过实验箱上接入+5V电源，通过函数发生器计入一定频率的信号。

刚开场测试时发现数码管一直跳动，不能稳定的显示读数，用示波器对各个局部分别进展波形的检测，最后检测到1S高电平脉冲错误，通过调整电容的正负极后，再用函数发生器接入信号，测试正确，同时存在允许X围内的误差。

5电路特点与改良
本次设计利用施密特触发器进展整形，利用多谐振荡器产生频率，利用单稳态触发器产生清零信号，利用D触发器和与非门组成控制门来产生计数脉冲，通过74LS90计数，数码管为共阴极数码管。

如果对时基电路的准度要求较高，这时应该用晶体振荡器产生计
数1S高电平脉冲，这样不会受到电路中其他信号的影响。

同时为了稳定的显示读数，应该在数码管显示读数前先进展锁存，这样显示的数字是稳定的。

6元器件清单
7总结与心得体会
我对本次设计的结果还比拟满意，经过两周的设计、分析和焊接，我做出了所需要的东西，终于圆满的完成此次课程设计。

虽然在这个过程中也遇到一些困难，但通过与同学的交流和自己查资料，我对电子线路制作有了更深的体会。

通过本次设计我感觉到自己对各种元器件的功能特性不是很熟悉，在用到所需元件时都要进展查阅，在今后不仅要增加自己的理论学习，还要进一步提高自己的动手能力，全面的提高自己的电子技术技能。

在这次课设中，我首先要感谢学校给我们提供的时机，其次我要感谢我的教师在本次实验中给予我的指导、提供应我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次报告的主要原因，更重要的是教师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把系统做得更加完善。

在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。

最后，我要感
谢帮助过我的同学，他们也为我解决了不少我不太明白的设计上的难题。

8 参考文献
[1] 卢结成高世忻. 电子电路实验及应用课题设计.：中国科学技术大学，2003.03.
[2] 付家才.电子实验与实践. ：高等教育，2005.
[3] 阎石. 数字电子技术根底. ：高等教育，2004.
[4] 康华光.电子技术根底数字局部〔第五版〕.高等教育,2005.7.。