数字频率计设计
数字频率计的设计
数字频率计的设计与制作一设计要求1系统结构要求数字频率计的整体结构要求如图所示。
图中被测信号为外部信号，送入测量电路进行处理、测量。
2技术指标要求：2.1被测信号波形：正弦波、三角波和矩形波。
2.2 测量频率范围：1Hz~999Hz2.3测量精度为2Hz。
2.4显示方式：三位十进制显示。
2.5时基电路由555震荡电路产生。
2.6当被测信号的频率超出测量范围时,报警.二整体方案设计一数字频率计的基本原理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，它的基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。
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。
二总方案设计数字频率计整体方案结构方框图输入电路：由于输入的信号可以是正弦波，三角波。
而后面的闸门或计数电路要求被测信号为矩形波，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矩形波。
在整形之前由于不清楚被测信号的强弱的情况。
所以在通过整形之前通过放大衰减处理。
当输入信号电压幅度较大时，通过输入衰减电路将电压幅度降低。
当输入信号电压幅度较小时，前级输入衰减为零时若不能驱动后面的整形电路，则调节输入放大的增益，时被测信号得以放大。
计数显示电路：在闸门电路导通的情况下，开始计数被测信号中有多少个上升沿。
在计数的时候数码管不显示数字。
当计数完成后，此时要使数码管显示计数完成后的数字。
控制电路：控制电路里面要产生计数清零信号和锁存控制信号。
电子技术课程设计(数字频率计的设计)
一课程设计题目：数字频率计的设计二、功能要求（1）主要用于测量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲等周期信号的频率值。
（2）率范围：分四1Hz~999Hz、01kHz~9.99kHz、1kHz~99.9kHz、10~999KHZ(3)周期范围：1ms~1s。
（4）用3个发光二极管表示单位，分别对应3个高档位。
三频率计设计原理框图正弦波数字频率计原理框图1测试电路原理：在测试电路中设置一个闸门产生电路，用于产生脉冲宽度为1s 的闸门信号。
改闸门信号控制闸门电路的导通与开断。
让被测信号送入闸门电路，当1s闸门脉冲到来时闸门导通，被测信号通过闸门并到达后面的计数电路（计数电路用以计算被测输入信号的周期数），当1s闸门结束时，闸门再次关闭，此时计数器记录的周期个数为1s内被测信号的周期个数，即为被测信号的频率。
测量频率的误差与闸门信号的精度直接相关。
被测信号频率测量算法对应的方框图四、各部分电路及仿真1 整形电路部分整形电路的目的是将三角波、正弦波变成方便计数的脉冲信号。
整形电路可以直接用555定时器构成施密特触发。
本次设计采用555定时器，适当连接若干个电阻就可以构成触发器图1-1 整形电路将555定时器的THR和TR1两个输入端连在一起作为信号输入端，则可得到显示电路闸门产生输入电路闸门计数电路施密特触发器，为了提高其稳定性通常要在要在CON端口接入一个0.01uf左右的滤波电容。
但使用555定时器的时候输入的电压应该要大于5V，本次设计直接用信号源来做输入信号，并且信号源的振幅为10V，没有用放大电路将信号放大。
2 时基电路时基电路时用来控制闸门信号选通的时间，由于本次设计的频率计测试范围是0到999KHz，故时基信号要有1ms 10ms 100ms 1s，基于上述，还需要一个分频器分出不同的频率。
设计过程如下：可用一个多谐振电路产生频率为1KHz的脉冲信号（即T=1ms），然后使用分频器产生10ms 100ms 1s。
数字频率计的设计
数字频率计的设计频率计是常用的测量仪器，它通过对单位时间内的信号脉冲进行计数，从而测量出信号的频率。
设计一个6位频率计，可以测量1～999 999 Hz 的信号频率。
频率计工作时，先要产生一个计数允许信号即闸门信号，闸门信号的宽度为单位时间，例如1 s 或100 ms 。
在闸门信号有效的时间内对被测信号计数，即为信号频率。
测量过程结束，需要锁存计数值或留出一段时间显示测量值。
下一次测量前，应该对计数器清零。
频率计闸门时序如图所示。
计数允许信号计数清零信号显 示清零计数频率计闸门时序CLK RST ENACOUNT[3..0]OUTY CNT 10A CLK RST ENACOUNT[3..0]OUTY CNT 10A CLK RST ENACOUNT[3..0]OUTY CNT 10A CLK RST ENACOUNT[3..0]OUTY CNT 10A CLK RST ENACOUNT[3..0]OUTY CNT 10A CLK RST ENACOUNT[3..0]OUTY CNT 10ALOADRST_ONTCNT_ENCLK TESTCTLINPUT1 HzV C C FXDIN[3..0]LOAD DOUT[3..0]REG 4BDIN[3..0]LOAD DOUT[3..0]REG 4BDIN[3..0]LOAD DOUT[3..0]REG 4BDIN[3..0]LOAD DOUT[3..0]REG 4BDIN[3..0]LOAD DOUT[3..0]REG 4BDIN[3..0]LOAD DOUT[3..0]REG 4BCLK_SCAN NO1_BCD[3..0]NO2_BCD[3..0]NO3_BCD[3..0]NO4_BCD[3..0]NO5_BCD[3..0]NO6_BCD[3..0]EN SEL[2..0]DOUT[6..0]OUTPUT SCAN6AOUT2OUTPUT OUT1[2..0]OUTPUTOUT0[6..0]INPUT 1 kHz INPUT V C CV C C数字频率计的顶层图测频控制信号发生器(TESTCTL)的程序如下。
课程设计数字频率计
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。
数字频率计设计
目 录引言 (1)1 设计任务及设计要求 (1)1.1设计任务 (1)1.2设计要求 (2)2 设计总体思路 (2)2.1各单元电路设计 (3)2.1.1 TESTCTL模块 (3)2.1.2 CNT10模块 (3)2.1.3 REG32B模块 (4)2.1.4 SELTIME模块 (4)2.1.5 DELED模块 (4)2.2总电路设计 (5)3 设计调试体会与总结 (6)3.1设计调试 (6)3.1.1 管脚锁定 (6)3.1.2 各模块仿真波形图 (7)3.2体会与总结 (9)3.2.1 体会 (9)3.2.2 总结 (9)3.3改进意见 (11)4 实验箱调试现象 (11)4.1待测信号小于1000HZ (11)4.2待测信号频率超过1000HZ低于100KHZ (12)4.3待测信号超出量程 (13)4.4复位清零信号 (14)参考文献 (15)附录：VHDL描述 (16)TESTCTL模块 (16)CNT10模块 (16)REG32B模块 (17)SELTIME模块 (17)DELED模块 (18)引言EDA技术即电子设计自动化技术，它是以可编程逻辑器件（PLD）为载体，以硬件描述语言（VHDL）为主要的描述方式，以EDA软件为主要的开发软件的电子设计过程。
它主要采用“自顶向下”的设计方法，设计流程主要包括：设计输入、综合、仿真、适配、下载。
《EDA课程设计》（注：EDA即电子设计自动化，Electronics Design Automation）是电子技术基础的一部分，随着可编程器件技术的发展，EDA技术已广泛用于电子系统设计开发中，EDA技术已经成为电子信息类专业人员必须掌握的一门技术。
《EDA课程设计》是继《模拟电子技术基础》、《数字电子技术基础》、《电子技术基础》课程后电气、电子灯专业综合性实验训练课程，重在培养学生对VHDL 语言的理解、EDA软件的使用和简单电子电路设计的思想，提高学生动手能力。
eda课程设计数字频率计
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。
数字频率计课程设计
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(使用VHDL语言)
实验报告\
一、实验目的
设计数字频率计，学习较复杂数字系统设计方法。
二、实验内容
设计八位数码显示频率计P228
三、实验环境
计算机、QuartusII软件
四、实验步骤
1、子模块FTCTRL（用于产生控制信号） (1)程序代码
（2）仿真结果
2
、子模块COUNTER32B （用于计数）
(1)程序代码
（2）仿真结果
（3）结果分析
当使能信号ENABLE=‘1’时，允许计数。
当CLR=‘1’时重新计数
3、子模块REG32B（输出数据）
(1)程序代码
（2）仿真结果
（3）结果分析
当LK=’1’时，输出当前数据DIN，否则不做处理。
4、子模块SHOW
(1)程序代码
（2）仿真结果
（3）结果分析
当S=‘0’时，载入数据DATA，否则将数据DATA左移4位。
每次上升沿，SHOW1输出数据的高四位。
综合模块：
五、实验结果与讨论
这个实验花了比较多的时间，在做计数器的时候由于没有考虑到最后使用的是二进制显示的，所以在转换的时候遇到了不少的问题，最后
新亏有老师帮我想了办法解决。
考核题 数字频率计设计资料
4.锁存器 采用八D触发器74LS273(2片)， 作用：将计数器1s结束时所计得的数进行锁存，使 显示器上能稳定地显示此时计数器值。图见P.244.
5.扩展电路 采用74LS138、74LS151、74LS90、74LS92、 74LS74实现频率测量范围扩展并实现量程自动转 换。图见P.246.
定位，单位指示灯自动显示。
二、测频原理
在一定时间间隔T内测得某个周期性信号 的重复变化次数为N，则其频率可表示为f=N/T, 当T=1s时，计数脉冲个数为N,则f=NHz。
数字频率计组成框图
译码显示器
逻
锁存器
辑
控
制
计数器
电
路
闸门电路
时基电路
放大整形
三、数字频率计的电路设计
1.放大整形电路 把正弦波、三角波、整形成矩形脉冲，由
3DG100组成放大器，74LS00与非门构成施密 特触发器。图见P.244. 2.时基电路
产生一个标准信号，高电平持续时间为1S， 作为闸门信号。
由555构成多谐振荡器。图见P.244.
3.逻辑控制电路 用以产生锁存信号和清“0”信号，由
74LS123单稳态触发器产生,Cext、Rext是定时 电容和定时电阻，决定信号脉冲宽度，图见
考核题 数字频率计设计
一、设计要求(P248) 频率范围： 1Hz ~ 10KHz,10KHz ~ 100KHz,100KHz ~ 1MHz 频率准确度： f X 2103
fX
被测信号幅度 U Xm (0.2 ~ 5)V (正弦波、方波、三角波） 显示工作方式：4位十进制数显示，小数点自动
三－八译码器74LS138
八选一数据选择器74LS151
数字频率计设计
数字频率计设计一、设计任务与要求1设计任务设计并实现一个数字频率计。
2、基本要求：(1)测频率范围：10Hz ~ 10K Hz。
为保证测量精度分为三个频段：10Hz ~ 100 Hz100Hz ~ 1K Hz1 K Hz ~ 10K Hz当信号频率超过规定的频段上限时，设有超量程指示。
三个频段之间用手动切换。
(2)输入波形：低频函数信号发生器输出的方波，幅度为5V。
(3)测量误差：(r<± 1%。
(4)显示和响应时间：测量结果用三位半导体数码管显示，要求显示数码稳定清晰。
三个频段的最大显示数分别为99.9 Hz, 999. Hz , 9.99 K Hz ,为此需要控制小数点位置，并用两个发光二极管分别显示频率单位：Hz或K Hz，详见表2.2。
表2.2.13、扩展要求实现量程的自动转换。
二、基本工作原理频率测量的方法常用的有测频法和测周法两种。
(1)测频法测频法的基本思想是让计数器在闸门信号的控制下计数1秒时间，计数结果是1秒内被测信号的周期数，即被测信号的频率。
若被测信号不是矩形脉冲，则应先变换成同频率的矩形脉冲。
测频法的原理框图如图2-2-1所示。
图中，秒脉冲作为闸门信号，当其为高电平时，计数器计数；低电平时，计数器停止计数。
显然，在同样的闸门信号作用下，被测信号的频率越高，测量误差越小。
当被测频率一定时，闸门信号高电平的时间越长，测量误差越小。
但是闸门信号周期越长，测量的响应时间也越长。
例如，闸门信号高电平时间为1秒，被测信号频率的真值为2Hz，如图2-2-2所示。
由图2-2-1频率测量原理框图图可知，无论被测信号的频率是多少，测量时可能产生的最大绝对误差均为土1Hz，即f 测-f 真=± 1Hz所以，最大相对误差为(T max= ( f 测-f 真) / f 真=± 1/ f 真由上式可知，在闸门信号相同时，测频法的相对误差与被测信号的频率成反比。
因此测频法适合于测量频率较高的信号。
数字频率计(51单片机)
数字频率计(51单片机)数字频率计（51单片机）数字频率计（Digital Frequency Counter）是一种常用的电子测量仪器，可用于测量信号的频率。
在本文中，我们将介绍如何使用51单片机实现一个简单的数字频率计。
一、原理简介数字频率计的基本原理是通过计算信号波形周期内的脉冲数来确定频率。
在实际应用中，我们通常使用51单片机作为微控制器，通过计数器和定时器模块来实现频率计算。
二、硬件设计1.信号输入首先，我们需要将待测信号输入到频率计中。
可以使用一个输入接口电路，将信号连接到51单片机的IO口上。
2.计时模块我们需要使用51单片机的定时器/计数器来进行计时操作。
在这里，我们选择使用定时器0来进行计数，同时可以利用定时器1来进行溢出次数的计数，以扩展计数范围。
3.显示模块为了显示测量结果，我们可以使用数码管、LCD液晶显示屏等显示模块。
通过将结果以可视化的方式呈现，方便用户进行观察和读数。
三、软件设计1.定时器配置首先，我们需要对定时器进行配置，以确定计时器的计数间隔。
通过设置定时器的工作模式、计数范围和时钟频率等参数，可以控制定时器的计数精度和溢出时间。
2.中断服务程序当定时器溢出时，会触发中断，通过编写中断服务程序，实现对计数器的相应操作，例如将计数值累加，记录溢出次数等。
3.数字频率计算根据计数器的值和溢出次数，我们可以计算出信号的频率。
通过简单的公式计算，即可得到测量结果。
四、实验步骤1.搭建硬件电路，将待测信号连接到51单片机的IO口上，并连接显示模块。
2.根据硬件设计要求，配置定时器的工作模式和计数范围。
3.编写中断服务程序，实现对计数器的相应操作。
4.编写主程序，实现数字频率计算和显示。
5.下载程序到51单片机，进行测试。
五、实验结果与分析通过实验，我们可以得到信号的频率测量结果，并将结果以数码管或LCD屏幕的形式进行显示。
通过对比实际频率和测量频率，可以评估数字频率计的准确性和稳定性。
数字频率计课程设计
数字频率计 课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解数字频率计的基本原理，掌握其工作流程和计算方法。
2. 学生能掌握频率、周期、频率分辨率等基本概念，并运用这些概念分析实际问题。
3. 学生能通过实际操作，学会使用数字频率计进行频率测量，并准确读取数据。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计简单的数字频率计电路，提高动手实践能力。
2. 学生能够运用频率测量方法，解决实际生活中的问题，培养解决问题的能力。
3. 学生能够通过小组合作，进行数字频率计的搭建和调试，提高团队协作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习数字频率计，培养对电子技术的兴趣，激发创新精神。
2. 学生在学习过程中，养成积极思考、主动探究的良好学习习惯。
3. 学生能够认识到数字频率计在实际应用中的重要性，增强社会责任感和使命感。
课程性质：本课程属于电子技术实践课程，注重理论与实践相结合，培养学生的动手能力和实际操作技能。
学生特点：六年级学生具有一定的电子技术基础，好奇心强，喜欢动手实践，但需加强对理论知识的学习。
教学要求：教师应注重启发式教学，引导学生主动探究，关注学生的个体差异，提高学生的实践能力和综合素质。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 理论知识：- 频率、周期、频率分辨率等基本概念及其相互关系；- 数字频率计的原理、工作流程和计算方法；- 数字频率计的电路组成和功能。
2. 实践操作：- 数字频率计的搭建与调试；- 频率测量方法及其在实际生活中的应用；- 小组合作进行数字频率计电路设计与优化。
3. 教学大纲安排：- 第一课时：回顾频率、周期等基本概念，介绍数字频率计原理及计算方法；- 第二课时：分析数字频率计的电路组成和功能，进行电路搭建与调试；- 第三课时：学习频率测量方法，开展实践操作，解决实际问题；- 第四课时：小组合作，设计并优化数字频率计电路，展示与交流。
数字频率计设计
数字频率计设计一、 设计任务与要求1、设计任务设计并实现一个数字频率计。
2、基本要求：（1） 测频率范围：10Hz ~ 10K Hz 。
为保证测量精度分为三个频段： 10Hz ~ 100 Hz 100Hz ~ 1K Hz 1 K Hz ~ 10K Hz当信号频率超过规定的频段上限时，设有超量程指示。
三个频段之间用手动切换。
（2） 输入波形：低频函数信号发生器输出的方波，幅度为5V 。
（3） 测量误差：σ≤±1%。
（4） 显示和响应时间：测量结果用三位半导体数码管显示，要求显示数码稳定清晰。
三个频段的最大显示数分别为99.9 Hz ，999. Hz ，9.99 K Hz ，为此需要控制小数点位置，并用两个发光二极管分别显示频率单位：Hz 或K Hz ，详见表2.2。
3、扩展要求实现量程的自动转换。
二、 方案设计与论证频率测量的方法常用的有测频法和测周法两种。
（1） 测频法表2.2.1频率范围小数点位置 单位 响应时间 10Hz ≤ f <100 Hz ××.× Hz ≤12秒 100Hz ≤ f <1KHz ×××. Hz ≤2秒 1 KHz ≤ f < 10KHz×.××K Hz≤2秒测频法的基本思想是让计数器在闸门信号的控制下计数1秒时间，计数结果是1秒内被测信号的周期数，即被测信号的频率。
若被测信号不是矩形脉冲，则应先变换成同频率的矩形脉冲。
测频法的原理框图如图2-2-1所示。
图中，秒脉冲作为闸门信号，当其为高电平时，计数器计数；低电平时，计数器停止计数。
显然，在同样的闸门信号作用下，被测信号的频率越高，测量误差越小。
当被测频率一定时，闸门信号高电平的时间越长，测量误差越小。
但是闸门信号周期越长，测量的响应时间也越长。
例如，闸门信号高电平时间为1秒，被测信号频率的真值为2Hz ，如图2-2-2所示。
数字式频率计设计
数字式频率计的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、测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量显得更为重要。
数字频率计是近代电子技术领域的重要测量工具之一，同时也是其他许多领域广泛应用的测量仪器。
数字频率计是在规定的基准时间内把测量的脉冲数记录下来，换算成频率并以数字形式显示出来。
数字频率计用于测量信号（方波，正弦波或其他周期信号）的频率，并用十进制数字显示，它具有精度高，测量速度快，读数直观，使用方便等优点。
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。
本次设计的数字频率计以555为核心，采用直接测频法测频，能够测量正弦波、三角波、锯齿波、矩形波等。
根据显示的频率范围，用4片10进制的计数器构成1000进制对输入的被测脉冲进行计数；根据输入信号的幅值要求，所以要经过衰减与放大电路进行检查被测脉冲的幅值；由于被测的波形是各种不同的波，而后面的闸门或计数电路要求被测的信号必须是矩形波，所以还需要波形整形电路，通过这些整体要求，由显示部分，计数部分，逻辑控制部分，时基电路部分，构成简易的频率计的设计。
目录一．设计任务和要求 (3)1.设计任务 (3)2.设计要求 (3)二．系统设计 (4)1.系统要求 (4)2. 方案设计 (5)3.系统工作原理 (6)三．单元电路设计 (8)1.时基电路部分 (8)2.计数显示部分电路 (11)3.控制电路设计如下 (14)四．电路仿真分析 (15)五．元器件的选择及参数确定 (17)1.电路调试 (17)2系统功能及性能测试 (18)3.电路安装 (20)4.调试 (21)参考文献 (25)总结及体会 (26)附录 (28)一．设计任务和要求1.设计任务设计一个数字式频率计。
2.设计要求1、能够测量正弦波、三角波、锯齿波、矩形波等周期性信号的频率；2、能直接用十进制数字显示测得的频率；3、频率测量范围：1HZ—10KHZ且量程能自动切换；4、输入信号幅度范围为0.5—5V，要求仪器自动适应5、测量时间：t≼1.5s6、电源：220V/50HZ的工频交流电供电；（注：直流电源部分仅完成设计即可，不需制作，用实验室提供的稳压电源调试，但要求设计的直流电源能够满足电路要求）7、按照以上技术要求设计电路，绘制电路图，对设计的电路用Multisim或OrCAD/PspiceAD9.2进行仿真，用万用板焊接元器件，制作电路，完成调试、测试，撰写设计报告。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第五章数字频率计的设计
5.1 数字频率计的设计
5.1.1项目要求
设计并调试好四位十进制数字频率计、八位十六进制数字频率计、八位十进制数字频率计 ,要求能测量标准TTL波形的频率,并在EDA实验平台上通过数码管指示测得的频率值。
5.1.2项目设计原理
测频原理
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1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，测得频率值刷新就越快，但测得的频率精度就受影响。
频率计实现
频率计的结构包括一个测频控制信号发生器、一个计数器和一个锁存器。
1．测频控制信号发生器
设计频率计的关键是设计一个测频控制信号发生器，产生测量频率的控制时序。
控制时钟信号clk取为1 Hz，2分频后即可产生一个脉宽为1秒的时钟test_en，以此作为计数闸门信号。
当test_en为高电平时，允许计数；当test_en由高电平变为低电平(下降沿到来)时，应产生一个锁存信号，将计数值保存起来；锁存数据后，还要在下次test_en上升沿到来之前产生清零信号clear，将计数器清零，为下次计数作准备。
2．计数器
计数器以待测信号作为时钟，清零信号clear到来时，异步清零；test_en为高电平时开始计数。
计数以十进制数显示，本例设计了一个简单的10 kHz以内信号的频率计，如果需要测试较高频率的信号，则将dout的输出位数增加，当然锁存器的位数也要相应增加。
3．锁存器
当test_en下降沿到来时，将计数器的计数值锁存，这样可由外部的七段译码器译码并在数码管上显示。
设置锁存器的好处是显示的数据稳定，不会由于周期性的清零信号而不断闪烁。
锁存器的位数应跟计数器完全一样。
数字频率计外部接口如下图所示。
5.1.3项目源程序
四位十进制频率计
八位十进制频率计
八位十六进制频率计
四位十进制频率计
Fsin为待测信叫,clk为1HZ基准时钟,dout为锁存后的数据,为四位十进制,将输出至数码管显示.
八位十六进制频率计
1、测频控制电路:
CLKK为1HZ的时钟信号,CNT_EN为计数器时钟使能,RST_CNT为计数器清零,load为输出锁存
信号.
测频控制电路实体图
2、32位锁存器:
3、32位计数器:
4、频率计顶层文件:
八位十六进制频率计实体图
5.1.4文本输入法及软件仿真
1、采用VHDL文本输入法设计数字频率计及软件仿真详细操作过程请见附后视频
2、八位十六进制频率计软件仿真波形图
3、八位十六进制频率计时延仿真图
5.1.5硬件仿真
1、硬件仿真的引脚锁定图
4、八位十六进制频率计硬件仿真后的实验箱结果
八位十六进制频率计实验结果。