数字频率计设计_数字电子技术课程设计实验报告
数字电路课程设计——数字频率计设计报告
数字电路课程设计——数字频率计设计报告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 amplitudeis 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)总体方案设计 ..................................................................... ................................................ 2 12 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)主要参数计算 ..................................................................... ................................................ 9 33.1 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。
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。
数字频率计课程设计报告
《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。
数字频率计设计-数字电子技术课程设计实验报告
数字频率计设计-数字电子技术课程设计实验报告电子技术基础课程设计题目名称：数字频率计设计评语：成绩：重庆大学电气工程学院2015年7月6日目录摘要 (1)1、设计的目的及要求 (2)1.1、设计目的 (2)1.2、设计要求 (3)2、设计思路及方案选择 (3)2.1、设计思路 (3)2.2、设计方案选择 (3)3、设计及仿真 (4)3.1、总体框图 (4)3.2、各模块功能实现及介绍 (4)（1）整形电路 (4)（2）时钟产生及分频电路 (5)（3）T触发器 (7)（4）单稳触发器 (8)（5）计数器 (10)（6）锁存器 (10)（7）显示 (10)（8）小数点功能的实现 (11)3.3全部电路及功能测试 (13)4、焊接规划及实物设计 (16)4.1、逻辑设计图转换 (16)4.2、电路VCC\GND端共线设计 (16)4.3、焊接元器件及排针 (16)4.4、元件接线及电流引入 (17)5、总结与感想 (17)参考文献 (18)摘要作为数字电子技术、模拟电子技术中最常用的基本参数，频率经常会被应用到各种数据的计算当中。
这就导致数字频率计在电子技术领域应用广泛，其作为一种最基本的测量仪器以其测量精度高、速度快、操作简便、数字显示等特点被广泛应用。
本文主要介绍制作简易数字频率计的原理、方法以及设计思路。
以74LS系列常用电子集成电路为例，分析如何利用整形、计数、分频、译码电路实现对于矩形波、三角波、方波等信号的频率分析及显示。
本文以作者二人小组的设计为蓝本，分享设计经验，为有制作需求及意愿的人提供施行经验。
关键字：频率计整形电路分频电路计数方式11、设计的目的及要求1.1、设计目的1）、掌握数字频率计的设计方法；2）、掌握常用数字集成电路的功能和使用。
21.2、设计要求设计一简易数字频率计，其基本技术要求是：1)测量频率范围1kHz~10MHz，量程分为4档，即×1，×10，×100，×1000。
数字频率计设计实验报告
成绩指导教师日期张歆奕2011-5-12 五邑大学实验报告实验课程名称：电子系统EDA院系名称：信息学院专业名称：通信工程实验项目名称：实验3 数字频率计班级：AP08054 学号：AP0805422 报告人：彭志敏实验3 数字频率计一、实验目的1、学会利用Quartus II 进行层次化设计；2、练习混合设计输入方法；3、巩固用实验箱验证设计的方法。
二、频率计的原理数字频率计是用来测量输入信号的频率并显示测量结果的系统。
一般基准时钟的高电平的持续时间为01T S ，若在这0T 内被测信号的周期数为N 则被测信号的频率就是N ，选择不同的0T ，可以得到不同的测量精度。
一般0T 越大，测量精度越高，但一次的测量时间及频率计所需的硬件资源也增加。
下面是数字频率计测量原理示意图（图一）：▲图一：数字频率计测量原理示意图三、频率计设计及其简要说明（可分模块进行说明）数字频率计可由三模块组成，控制模块、计数模块、锁存显示模块。
下面先介绍顶层设计，然后分模块介绍。
1.顶层设计。
改频率计顶层设计采用原理设计，主要包过6个10进制计数器，一个门控制电路和一个锁存器。
输入引脚包括时钟信号CLK 和复位按钮reset 以及待测频率信号输入端signer ，输出引脚一个24位output 。
▲图二：数字频率计顶层设计原理图2.控制模块。
控制模块是此次设计的设计重点和难点，在标准时钟的作用下，它需要提供计数模块的时钟信号和周期为2秒的控制信号，还要提供锁存器必要时候的锁存允许信号，在一定时候锁存计数器测得的频率值。
主要由门电路和D 触发器构成，下面是控制模块原理图（图三）和时序图（图四）。
▲图三控制模块原理图▲图四控制模块时序图3.计数模块。
计数模块有六个相同的十进制计数器构成，各级计数器之间采用级联方式。
计数器就就采用参数化宏单元调用即可。
下图是参数化宏单元计数器生成的符号（图五）：▲图五 10进制计数器4.锁存显示模块。
简易数字频率计(数字电路课程设计)
数字电路课程设计报告1)设计题目简易数字频率计2)设计任务和要求要求设计一个简易的数字频率计，测量给定信号的频率，并用十进制数字显示，具体指标为：1)测量范围：1H Z—9.999K H Z，闸门时间1s；10 H Z—99.99K H Z，闸门时间0.1s；100 H Z—999.9K H Z，闸门时间10ms；1 K H Z—9999K H Z，闸门时间1ms；2)显示方式：四位十进制数3)当被测信号的频率超出测量范围时,报警.3)原理电路和程序设计：（1）整体电路数显式频率计电路（2）单元电路设计；（a）时基电路信号号(b)放大逻辑电路信号通信号(c)计数、译码、驱动电路号（3）说明电路工作原理;四位数字式频率计是由一个CD4017（包含一个计数器和一个译码器）组成逻辑电路，一个555组成时基电路，一个9014形成放大电路，四个CD40110（在图中是由四个74LS48、四个74LS194、四个74LS90组成）及数码管组成。
两个CD40110串联成一个四位数的十进制计数器，与非门U1A、U1B构成计数脉冲输入电路。
当被测信号从U1A输入，经过U1A、U1B两级反相和整形后加至计数器U13的CP+，通过计数器的运算转换，将输入脉冲数转换为相应的数码显示笔段，通过数码管显示出来，范围是1—9。
当输入第十个脉冲，就通过CO输入下一个CD40110的CP+，所以此四位计数器范围为1—9999。
其中U1A与非门是一个能够控制信号是否输入的计数电路闸门，当一个输入端输入的时基信号为高电平的时候，闸门打开，信号能够通过；否则不能通过。
时基电路555与R2、R3，R4、C3组成低频多谐振荡器，产生1HZ的秒时基脉冲，作为闸门控制信号。
计数公式：]3)2243[(443.1CRRRf++=来确定。
与非门U2A与CD4017组成门控电路，在测量时，当时基电路输出第一个时基脉冲并通过U2A反相后加至CD4017的CP，CD4017的2脚输出高电平从而使得闸门打开。
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》。
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。
数字频率计实训报告
一、实训目的本次数字频率计实训旨在使学生掌握数字频率计的基本原理、结构、工作原理以及实际操作技能。
通过实训，学生能够了解数字频率计在电子技术中的应用，提高电子测量和信号处理能力，为今后从事相关领域的工作打下坚实基础。
二、实训环境1. 实训设备：数字频率计、示波器、信号发生器、万用表等。
2. 实训软件：数字频率计操作软件、示波器操作软件等。
3. 实训场地：电子实验室。
三、实训原理数字频率计是一种用于测量信号频率的仪器，它通过数字电路对输入信号进行采样、计数、处理，最终显示出信号的频率。
其基本原理如下：1. 采样：将输入信号按照一定的采样频率进行采样，得到一系列离散的采样值。
2. 计数：对采样值进行计数，得到在一定时间内信号变化的次数。
3. 处理：根据计数结果和采样频率，计算出信号的频率。
四、实训过程1. 数字频率计的结构认识：了解数字频率计的组成部分，如：模拟输入电路、数字信号处理电路、显示电路等。
2. 数字频率计的使用方法：学习数字频率计的操作步骤，包括：开机、设置测量范围、输入信号、读取频率值等。
3. 信号发生器的使用：掌握信号发生器的操作方法，产生不同频率、幅度和波形的信号。
4. 数字频率计的测量：使用数字频率计测量信号发生器产生的信号频率，并与理论值进行比较，分析误差原因。
5. 示波器的使用：观察信号波形，分析信号的频率、幅度、相位等特性。
6. 数据分析与处理：对测量数据进行处理和分析，得出结论。
五、实训结果1. 成功掌握了数字频率计的基本原理、结构和工作原理。
2. 熟练掌握了数字频率计的操作方法，能够独立进行测量和数据分析。
3. 通过实验，验证了数字频率计在电子技术中的应用价值。
4. 提高了电子测量和信号处理能力。
六、实训总结1. 数字频率计是一种重要的电子测量仪器，广泛应用于电子技术领域。
2. 掌握数字频率计的基本原理、结构和工作原理，对于从事电子技术工作具有重要意义。
3. 实训过程中，应注意以下几点：- 熟悉数字频率计的操作方法，避免误操作。
数字频率计课程设计实习报告
数字频率计设计报告书一、设计要求设计一个4位十进制数字式频率计，最大测量范围为10MHz。
量程分10kHz、100kHz、1MHz和10MHz四档(最大读数分别为9．999kHz、99．99kHz、999.9kHz、9999.kHz).量程自动转换规则如下：(1)当读数大于9999时，频率计处于超量程状态，此时显示器发出溢出指示，下一次测量时，量程自动增大一档，小数点位置随量程变更自动移位。
(2)可用手动方式使量程在每次测量开始时处于最低档。
显示方式如下：(3)采用记忆显示方式，即计数过程中不显示数据，待计数过程结束以后，显示计数结果，将此显示结果保持到下一次计数结束。
显示时间应不小于1s。
(4)送入信号应是符合CMOS电路要求的脉冲波，对于小信号模拟信号应有放大整形电路。
二、方案设计<1>整体思路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内测得周期性信号的重复变化次数为 N ,则频率可表示为 f =N /T (Hz)。
被测信号fx经放大整形电路变成计数电路所要求的脉冲信号,其频率与被测信号fx的频率相同。
基准电路提供标准时间基准信号clk,其高电平持续时间 t 1 = 1 s,当 1 s信号来到时 ,闸门电路开通 ,被测脉冲信号通过闸门电路,成为计数电路的计数脉冲 CP,计数电路开始计数,直到 ls信号结束时闸门电路关闭 ,停止计数。
若在闸门时间 1 s内计数电路计得的脉冲个数为 N ,则被测信号频率 f =NHz。
控制电路的作用有两个:一是产生锁存脉冲 CLK,使显示电路上的数字稳定;二是产生清“0”脉冲,使计数电路每次测量从零开始计数。
<2>时钟信号的选择设计电路中时钟信号采用12M有源晶振产生，下面是12M有源晶振引脚图：<3>整形电路的选择整形电路中可以用运算放大器LM311组成电压选择器实现，以下是关于此芯片的资料：引脚功能：GROUND/GND 接地INPUT + 正向输入端INPUT - 反向输入端OUTPUT 输出端BALANCE 平衡BALANCE/STROBE 平衡/选通V+ 电源正V- 电源负NC 空脚LM311引脚图由于LM311过于复杂且此次设计要求精度不高，整形电路可以改为如下电路：R1待测信号输出1.0kD1BAS81D2BAS81这样产生稳定3.3V为幅值的信号送入EPM570中，对芯片起到保护作用。
数字频率计实训报告总结
一、实训背景与目的随着科技的飞速发展，数字频率计在各个领域得到了广泛应用。
为了更好地了解数字频率计的工作原理和实际应用，提高自身的实践能力，我们选择了数字频率计作为实训项目。
本次实训旨在使学生掌握数字频率计的设计原理、实现方法及调试技巧，提高学生在电子设计、电路分析等方面的综合能力。
二、实训内容与过程1. 实训内容本次实训主要包括以下内容：（1）数字频率计的基本原理和设计方法（2）TMS320F2812 DSP芯片及其在数字频率计中的应用（3）数字频率计的硬件电路设计（4）数字频率计的软件编程（5）数字频率计的调试与优化2. 实训过程（1）理论学习：通过查阅相关资料，了解数字频率计的基本原理、TMS320F2812 DSP芯片的功能和应用，为后续的实践环节打下理论基础。
（2）硬件电路设计：根据实训要求，设计数字频率计的硬件电路，包括电源管理模块、输入调理模块、信号处理模块、通讯模块和D触发器等。
（3）软件编程：编写数字频率计的软件程序，实现频率测量、脉宽和占空比测量等功能。
（4）调试与优化：对数字频率计进行调试，检查电路性能，优化软件程序，确保数字频率计能够稳定、准确地测量频率。
三、实训成果与分析1. 实训成果本次实训成功设计并实现了一款基于TMS320F2812 DSP芯片的简易数字频率计。
该频率计具有以下特点：（1）高精度：采用多周期测量原理，提高了测量精度。
（2）宽量程：在保证最大相对误差的前提下，尽可能扩大了测量范围。
（3）易于扩展：可根据实际需求，增加其他功能模块。
2. 实训成果分析（1）硬件电路设计方面：在硬件电路设计过程中，我们充分考虑了电路的稳定性和可靠性，选用合适的元器件，确保电路性能。
（2）软件编程方面：在软件编程过程中，我们采用了模块化设计，提高了代码的可读性和可维护性。
同时，针对数字频率计的测量原理，进行了详细的误差分析，优化了软件程序。
（3）调试与优化方面：在调试过程中，我们针对电路性能和软件程序进行了多次优化，确保数字频率计能够稳定、准确地测量频率。
频率计课程设计实验报告
课程设计报告课程设计名称：电子系统综合课程设计课程设计题目：频率计频率计课程设计实验报告一、设计任务要求1、根本要求：设计一个3位十进制数字显示的数字式频率计，其频率测量范围在1MHz内。
量程分别为10kHz,100kHz和1MHz三档，即最大读数分别为和999kHz。
这里要求量程可以自动转换，详细要求如下：1〕、当读数大于999时，频率计处于超量程状态，此时显示器发出溢出指示〔最高位显示F，其余各位不显示数字〕，下一次测量时，量程自动增大一档。
2〕、当读数小于099时，频率计处于欠量程状态，下一次测量时，量程自动减小一档。
3〕、采用记忆显示方式，即计数过程中不显示数据，待计数过程完毕以后，显示测频结果，并将此显示结果保持到下一次计数完毕，显示时间不小于1s。
4〕、小数点位置随量程变更自动移位。
二、设计方案1、系统功能〔根本功能和附加功能〕根本功能：显示待测频率，LED灯显示小数点，显示待测频率的量程。
附加功能：实现量程自由变化，通过拨码开关控制待测频率大小。
2、系统设计方案说明1、分频模块：由于测频时不同量程档需要不同的时基信号，分频模块是必不可少的。
系统通过试验箱给定的50MHZ的频率通过分频变成0.5HZ，即1秒钟得计数时间，通过1秒钟的记数时间里待测频率上升沿的数量实现频率测定，待测频率通过分频，多路器等实现各频率的测定2 计数模块：想要实现频率的测定，其实就是在1秒钟的计数时间里对待测频率信号上升沿进展计数，所以计数模块是不可缺少的，本计数器需输出指示超量程和欠量程状态的信号。
3 量程控制模块：对待测频率的量程进展判断，确定量程以后，根据不同的量程，在试验箱上显示，我们的设计是4个量程〔1，2,3量程和超量程〕。
：4 BCD译码模块：用到实验箱SOPC上的6个静态共阳数码管中的后三个数码管，并且试验箱内部有译码器，只需要输入4位数就可以在数码管上显示。
三、各模块程序如下：1、分频模块程序：1〕百分频模块程序：module plj(clk,dingshi);input clk;output dingshi;reg [40:0] counter;reg dingshi;always @(posedge clk)beginif (counter==49) //计数时钟上升沿数量，100次时钟周期begin //输出一周期信号，得到100分频信号。
实验报告模板：实验四 数字频率计设计
实验四数字频率计设计（1）【实验目的】1．掌握数字频率计的Verilog描述方法；2．学习设计仿真工具的使用方法；3．学习层次化设计方法；【实验内容】1．用4位十进制计数器对用户输入时钟进行计数, 计数间隔为1秒, 计数满1秒后将计数值（即频率值）锁存到4位寄存器中显示, 并将计数器清0, 再进行下一次计数。
2．为上述设计建立元件符号【实验原理】设计clk为1秒的计数器, 对用户输入的时钟进行计数, 所以记数间隔为1秒。
而在计数器后是寄存器, 所以可以将产生的数据放在寄存器里进行寄存, 然后再进行4位到7位转换, 在led上显示。
【程序源代码】（加注释）module CNT(CLKK,CNT_EN,RST_CNT,LOAD);input CLKK;output CNT_EN,RST_CNT,LOAD;wire CNT_EN,LOAD;reg RST_CNT,div2clk;always @(posedge CLKK) //定义CLKK为上升沿敏感信号div2clk<=~div2clk;always@(CLKK or div2clk)beginif(CLKK==1'b0&div2clk==1'b0)RST_CNT<=1'b1; //使用非阻塞赋值语句else RST_CNT<=1'b0;endassign LOAD=~div2clk;assign CNT_EN=div2clk;endmodule //模块结束module C10(CLK,EN,RST,COUT,DOUT);input CLK,EN,RST;output COUT;output [3:0]DOUT; //定义DOUT为4位带宽reg[3:0]Q; //定义Q为4位位宽reg COUT;assign DOUT=Q;always@(posedge CLK or posedge RST)beginif(RST)Q=0;else if(EN)beginif(Q<9)Q=Q+1; //当Q小于9时Q=Q+1else Q=0;endendalways@(Q)if(Q==4'b1001) //当Q为4位的1001时执行语句COUT=1;elseCOUT=0;endmodulemodule RGB4(DIN,LOAD,Dout);input LOAD;input [3:0] DIN; //定义DIN为4位位宽output [3:0] Dout;reg [3:0] Dout; //定义Dout为4位位宽的寄存器变量always@(posedge LOAD)Dout=DIN;endmodulemodule LED(in,led7);input [3:0] in;output [6:0] led7;reg [6:0] led7; //定义了led7为4位位宽的寄存器变量always@(in)begincase(in) //使用case语句0:led7<=7'b0111111; //in=0时输出7位的二进制01111111:led7<=7'b0000110; // in=1时输出7位的二进制00001102:led7<=7'b1011011; // in=2时输出7位的二进制10110113:led7<=7'b1001111; // in=3时输出7位的二进制10011114:led7<=7'b1100110; // in=4时输出7位的二进制11001105:led7<=7'b1101101; //in=5时输出7位的二进制11011016:led7<=7'b1111101; // in=6时输出7位的二进制11111017:led7<=7'b0000111; // in=7时输出7位的二进制00001118:led7<=7'b1111111; // in=8时输出7位的二进制11111119:led7<=7'b1101111; // in=9时输出7位的二进制1101111default led7<=7'b1110111; //当出现错误时输出7位二进制1110111endcaseendendmodulemodule freg(CLK1,UCLK,led0,led1,led2,led3,rst,en,load);input CLK1,UCLK;output[6:0] led0,led1,led2,led3;output rst,en,load;wire [3:0] dout0,dout1,dout2,dout3, //定义dout0, dout1, dout2, dout3为网线型变量trs0,trs1,trs2,trs3;wire inload,inrst,inen,co,c1,c2; //定义inload, inrst, inen, c1, c2为网线型变量assign rst=inrst,load=inload,en=inen;CNT u1(.CLKK(CLK1),.CNT_EN(inen),.RST_CNT(inrst),.LOAD(inload)); //例化CNT模块C10 u2(.CLK(UCLK),.EN(inen),.RST(inrst),.COUT(c0),.DOUT(dout0));C10 u3(.CLK(c0),.EN(inen),.RST(inrst),.COUT(c1),.DOUT(dout1));C10 u4(.CLK(c1),.EN(inen),.RST(inrst),.COUT(c2),.DOUT(dout2));C10 u5(.CLK(c2),.EN(inen),.RST(inrst),.DOUT(dout3));RGB4 u6(.DIN(dout0),.LOAD(inload),.Dout(trs0));RGB4 u7(.DIN(dout1),.LOAD(inload),.Dout(trs1));RGB4 u8(.DIN(dout2),.LOAD(inload),.Dout(trs2));RGB4 u9(.DIN(dout3),.LOAD(inload),.Dout(trs3));LED u10(.in(trs0),.led7(led0));LED u11(.in(trs1),.led7(led1));LED u12(.in(trs2),.led7(led2));LED u13(.in(trs3),.led7(led3));endmodule【仿真和测试结果】【元件符号与总框图】【硬件仿真结果】:【实验心得和体会】随着做实验的次数越来越多, 我对QuartusII越来越熟悉, 对EDA也越来越熟悉, 对于这门课程也越来越有兴趣了, 我将会在接下来的学习中继续努力学习。
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。
数电课程设计,频率计报告
目录第一章设计题目 (2)第二章设计任务级要求 (2)第三章原理电路和程序设计 (2)一、系统概述 (2)1.设计方案的选择 (2)测频法 (2)测周期法 (2)2.整体方框图及原理 (3)二、单元电路设计 (3)1.放大整形电路 (3)2.时基电路 (3)3.闸门及逻辑控制电路 (4)4.计数锁存电路（含报警电路） (5)5.译码显示电路 (6)5.整体电路图 (7)6.整机元件清单 (7)第四章电路调试过程与结果 (8)第五章设计小结 (10)一、设计任务完成情况 (10)二、问题及改进 (11)三、心得体会 (11)参考文献 (11)附录 (12)第一章设计题目简易数字频率计电路设计数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器，被测信号可以是正弦波、方波或其它周期性变化的信号。
如配以适当的传感器，可以对多种物理量进行测试，比如机械振动的频率、转速、声音的频率以及产品的计件等等。
因此，数字频率计是一种应用很广泛的仪器。
第二章设计任务及要求要求设计一个简易的数字频率计，测量给定信号的频率，并用十进制数字显示，具体指标为：1) 测量围：1HZ—9.999KHZ，闸门时间1s；10 HZ—99.99KHZ，闸门时间0.1s；100 HZ—999.9KHZ，闸门时间10ms；1 KHZ—9999KHZ，闸门时间1ms；2) 显示方式：四位十进制数3) 当被测信号的频率超出测量围时,报警.第三章原理电路和程序设计一、系统概述1.设计方案的选择测频法所谓频率，就是周期性信号在单位时间 (1s) 变化的次数．若在一定时间间隔T测得这个周期性信号的重复变化次数为N，则其频率可表示为fx=N/T 。
因此，可以将信号放大整形后由计数器累计单位时间的信号个数，然后经译码、显示输出测量结果，这是所谓的测频法。
测周期法测周期法使用被测信号来控制闸门的开闭，而将标准时基脉冲通过闸门加到计数器，闸门在外信号的一个周期打开，这样计数器得到的计数值就是标准时基脉冲外信号的周期值，然后求周期值的倒数，就得到所测频率值。
数字频率计_课程设计报告
电气与信息工程学院数字频率计设计报告书前言摘要：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，以及便于实现测量过程自动化等优点，是频率测量的重要手段之一。
其原理为通过测量一定闸门时间内信号的脉冲个数。
本文阐述了设计了一个简单的数字频率计的过程。
关键词：频率计，闸门，逻辑控制，计数-锁存目录第一章设计目的第二章设计任务和设计要求2.1 设计任务及基本要求2.2.系统结构要求第三章系统概述3.1概述3.2设计原理及方案第四章单元电路设计及分析4.1 时基电路4.2逻辑控制电路4.3计数电路4.4锁存电路4.5显示译码电路4.6 闸门电路第五章安装与调试过程5.1 电路的安装过程5.2 电路的调试过程5.3 出现的问题及解决办法第六章结果分析第七章收获与体会第八章元件清单第九章实现结果实物图附录A 参考文献第一章设计目的：1.了解数字频率计测量频率与测量周期的基本原理；2.熟练掌握数字频率计的设计与调试方法及减小测量误差的方法。
3.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。
4.针对电子线路课程要求，对我们进行实用型电子线路设计、安装、调试等各环节的综合性训练，培养我们运用课程中所学的理论与实践紧密结合，独立地解决实际问题的能力。
第二章设计任务及要求：2.1设计任务及基本要求：设计一简易数字频率计，其基本要求是：1)测量频率范围0～9999Hz；2)最大读数9999HZ,闸门信号的采样时间为1s；.3)被测信号可以是正弦波、三角波和方波；4)显示方式为4位十进制数显示；5)完成全部设计后，可使用EWB进行仿真，检测试验设计电路的正确性。
2.2.系统结构要求数字频率计的整体结构要求如图所示。
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电子技术基础课程设计题目名称：数字频率计设计评语：成绩：重庆大学电气工程学院2015年7月6日目录摘要 (1)1、设计的目的及要求 (2)1.1、设计目的 (2)1.2、设计要求 (2)2、设计思路及方案选择 (2)2.1、设计思路 (2)2.2、设计方案选择 (2)3、设计及仿真 (3)3.1、总体框图 (3)3.2、各模块功能实现及介绍 (3)（1）整形电路 (3)（2）时钟产生及分频电路 (4)（3）T触发器 (5)（4）单稳触发器 (6)（5）计数器 (7)（6）锁存器 (8)（7）显示 (8)（8）小数点功能的实现 (8)3.3全部电路及功能测试 (10)4、焊接规划及实物设计 (12)4.1、逻辑设计图转换 (12)4.2、电路VCC\GND端共线设计 (12)4.3、焊接元器件及排针 (12)4.4、元件接线及电流引入 (12)5、总结与感想 (12)参考文献 (14)摘要作为数字电子技术、模拟电子技术中最常用的基本参数，频率经常会被应用到各种数据的计算当中。
这就导致数字频率计在电子技术领域应用广泛，其作为一种最基本的测量仪器以其测量精度高、速度快、操作简便、数字显示等特点被广泛应用。
本文主要介绍制作简易数字频率计的原理、方法以及设计思路。
以74LS系列常用电子集成电路为例，分析如何利用整形、计数、分频、译码电路实现对于矩形波、三角波、方波等信号的频率分析及显示。
本文以作者二人小组的设计为蓝本，分享设计经验，为有制作需求及意愿的人提供施行经验。
关键字：频率计整形电路分频电路计数方式1、设计的目的及要求1.1、设计目的1）、掌握数字频率计的设计方法；2）、掌握常用数字集成电路的功能和使用。
1.2、设计要求设计一简易数字频率计，其基本技术要求是：1)测量频率范围1kHz~10MHz ，量程分为4档，即×1，×10，×100，×1000。
2)频率测量准确度3110x x f f -∆≤±⨯.3)被测信号可以是正弦波、三角波和方波。
4)显示方式为4位十进制数显示。
2、设计思路及方案选择2.1、设计思路回归数字频率计本质，我们将设计的主要目的定位于它的主要功能，即测量周期信号的频率上，争取在设计合理、可靠的基础上，努力实现生产经济化、功能齐全化、技术先进化，向工程师看齐，减小误差，不出现任何功能方面的错误。
频率是单位时间（1s ）内信号发生周期变化的次数，因而要求电路能在给定的1S 时间内对信号波形计数，并将技术结果显示出来，就能读取被测信号的频率。
首先，必须以特定电路获得相对稳定的时间，同时运用整形电路将被测信号转换成幅度与波形均能被识别的脉冲信号，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，最后的工作即为再将计数器清零，重新计数。
2.2、设计方案选择在熟练掌握了数字电子技术基础知识后，我们发现要实现数字频率计的计数、分量程、数值显示功能，可以使用多种方式，不同的思路可以带来多种不同的思考结果。
尽管有老师给的元件提示、制作原理PPT、Word辅导文档，但是团队内仍然存在两到三种设计方法，选取的元件不同，设计方法也截然不同。
在我看来，根据老师提供的元器件，通过3片74LS160对1KHZ的信号进行分频，可以实现对量程的控制，这是一种比较可行且可靠的设计方法。
1KHz的时钟脉冲，对其进行3次10分频，每个10分频器的输出信号频率分别为100Hz，10Hz，1Hz三种时间基准信号。
对应于以1Kz，100Hz，10Hz，1Hz的信号作为时间基准信号时，相应的量程为×1000，×100，×10，×1。
但是队友王洪一却通过仿真过程进行可行性论证，使用3片160会使电路更为复杂，对于后期的制作会产生影响。
于是便对电路进行了讨论，最后决定采用他所提供的设计方法，直接在555时钟产生电路中，通过调节不同的电容值来决定输出的信号频率，如此便大大简化了电路，提高了后期制作的效率，也为实际制作中成本控制提供了节约方法。
3、设计及仿真3.1、总体框图3.2、各模块功能实现及介绍（1）整形电路整形电路是将待测信号整形变成计数器所要求的脉冲信号。
电路形式采用由555定时器所构成的施密特触发器，输入信号整形电路输出方波，二者频率相同。
在测试功能时，我们在认真考虑施密特触发器跳变节点、电阻阻值后，最终确定的功能实现以及功能测试如图（输入为正弦波整形为方波）。
（2）时钟产生及分频电路时钟信号是控制计数器计数的标准时间信号，其精度很大程度上决定了频率计的频率测量精度。
当要求频率测量精度较高时，应使用晶体振荡器通过分频获得。
在此频率计中，时钟信号采用555定时器构成的多谐振荡器电路，产生频率为1Kz的信号，然后再进行分频，分频功能通过采用不同的电容对1KHz的信号进行分频。
其中根据公式可取R1=43K,R2=51K，调整C的大小得到频率为1KHz，100HZ，10HZ，1HZ的脉冲。
电路及1KHz信号产生图如图所示。
（3）T触发器T触发器电路是用来将分频带器的输出窄脉冲整形为方波，因为计数器需要用方波来控制其计数/保持状态的切换。
整形后方波的频率为频器输出信号频率的一半，则对应于1Kz，100Kz，10Kz，1Hz的信号，T触发器输出信号的高电平持续时间分别为0.001s,0.01s,0.1s,1s。
T触发器采用D触发器7474为实现，根据公式将时钟输出信号和T触发器输出进行异或运算即可得到T触发器。
电路图及功能测试如图所示。
（4）单稳触发器单稳触发器用于产生一窄脉冲，以触发锁存器，使计数器在计数完毕后更新锁存器数值。
为了保证系统正常工作，单稳电路产生的脉冲宽度不能大于该量程分频带器输出信号的周期。
例如，计数器的最大量程是×1000，对应分频带器输出的时间基准信号频率为1000Hz，周期是1ms。
取单稳电路输出脉冲宽度TW=0.1ms。
单稳触发器电路采用555定时器实现。
根据Tw=1.1RC=0.1ms可取C=0.01uf，R=9K，微分电路取R2=1K，C3=0.01uf。
电路图及功能测试如图所示。
（5）计数器在T触发器输出信号的控制下，对经过整形的待测信号进行脉冲计数，所得结果乘以量程即为待测信号频率。
根据精度要求，采用4个十进制计数器级联，构成N=10000计数器。
十进制计数器仍采用74LS160实现。
其中清零信号由单稳态电路输出提供，控制信号由T触发器提供。
计数器输出结果送入锁存器。
电路图如图所示。
（6）锁存器再确定时间内将计数器的计数结果锁定后即可显示稳定的显示值。
锁存器的作用是通过触发脉冲控制，将测得的数据寄存起来，送至显示译码器。
锁存器可以采用一般的8位并行输入寄存器。
（7）显示采用7448以及4个七段数码管显示测试信号的频率，采用的数码管需有小数点显示功能以便调节范围的时候使用。
在使用过程中，分频后的电路信号通过运放放大电压，用以激活数码管DP脚，实现小数点的显示。
（8）小数点功能的实现在选择量程的时候须有小数点显示功能，将其使能端接到经放大后的选择电路上即可实现。
3.3全部电路及功能测试键（1）输入5KHz的正弦波信号，采用第一档。
(2)输入10.5KHz三角波信号，采用第二档。
4、焊接规划及实物设计4.1、逻辑设计图转换首先将仿真软件中逻辑设计图转换为管脚图，每个元件按照连接顺序画出，这种转换思路对于管教较多、电路较为复杂的电路来说比较实用，可以将电路中元器件连接方式比较直白的表示出来，避免直接从逻辑图进入电路规划焊接时的慌乱，同时更会避免了线路杂乱造成的认错线路、少连线等问题。
在此之后根据逻辑图显示方式，在所需焊接的电路板上规划元器件位置，确保距离近、连线时曲线少、VCC接入点少而全、接地线走线简洁等。
4.2、电路VCC\GND端共线设计在电路中，不仅存在元件1输出端接元件2输入端的情况，在考虑到元件之间接出、引入的情况，合理走线，还要保证电源线、地线在使用中安排合理，确保布线合理，留出相应的共线端，将所有的线集中成总线，简化布局。
4.3、焊接元器件及排针规划完毕后，先按照管脚图及规划图，将元器件按照顺序依次焊接入电路板中，需注意排针的焊接，有些引脚接出多次，这时要留出足够引脚，确保焊点充足，为后期连线留存空间。
为了保证焊接过程安全、合理，必须严格遵守焊接相关规定，安全操作，既保证合理使用电烙铁，又要保证焊点正常使用，而不存在接触不良等情况。
4.4、元件接线及电流引入最后一步即为接线工作，用杜邦线按照元件顺序，由左及右或由上及下，在一个元件连线完毕后，务必要检查一遍，避免漏脚未连线等问题。
5、总结与感想虽然在大一大二期间，我们学习了各种电器基础课，从电路原理到电磁场种种，使我基本熟悉了电学领域的各种基本原理，但是很难做到学以致用，对于课程的理解也仅仅停留在课本之中，解题之上，但是本次的课程设计可以说是理论运用到实际的过程，在老师讲解的基础上，必须要综合运用自己所学的知识，与队友合作，一起完成工程量相对算是巨大的数字频率计设计工作。
作为一个为期两周的课程设计，我们将时间分配规划成两部分，第一周完成理论设计，即成功运用计算机进行仿真分析，模拟出最后电路功能实现的初步结果；第二周进行实体电路设计，完成电路元器件的采购、焊接。
在二人的初步合作中，我们在最开始就对设计方向的选择产生了冲突，究竟是选择老师的提示进行设计，求稳求全；抑或根据自己的知识储备，大胆创新，探索一条适合我们的道路，从大局出发。
这样的争论我们进行了半天，最终是通过仿真原理来证明，究竟是用三块74LS160还是一块555对于设计电路简化的作用大。
而这一次的探讨，也促进了我们之间的磨合，让我们明白了一个道理，在合作当中，无论是几个人，总要有一个人占主导地位，无论是任何情况，如果没有一个人拿最后的主意，那么所有的事情都会变成无休止的争论，这是课程设计给我上的第一课，所以在这种情况下，我们二人协商电路设计一切都以他的意见为主，尊重他的设计思路，保留我的意见；而在电路焊接过程中，一切以我为主导，分工合作，这样每个人的注意力都有所转移，站在旁观者角度给建议，反而容易一语中的，让实施者思路清晰起来。
可能在电路设计过程中，虽然我也查资料，进行辅助性工作，但是我感触最大的，还是焊电路的工作，这一部分在我看来虽然艰苦，却充满了乐趣，考验动手能力，也考验一个人能否坐得住的耐力。
起初我们是打算做PCB板来完成制作的，这样工作量变小，也使可靠性增加许多，但是最后看到制作周期大概需要4-5天，时间长，对于时间紧张的课程设计来说不是很合适，再说作为一名工科生，如果焊电路的手艺都不行，那也不好意思说自己学电的了。