数电课程设计报告-数字频率计
东华大学数电实验-数字频率计报告
目录第一章技术指标1.1整体功能要求1.2系统结构要求1.3电气指标第二章设计原理分析2.1 测频方法分析2.2 低频信号的周期测量方法2.3 整体设计过程第三章单元电路设计3.1 测频采样定时信号及测周时基信号产生3.2计数，锁存和显示3.3控制信号产生3.4 信号选择及量切换控制3.5自校调试信号产生3.6整体电路图第四章测试与调整4.1测频采样电路的调测4.2计数，锁存和显示电路的调测4.3控制信号电路的调测4.4 信号选择及量切换电路的调测4.5测试方法步骤、记录的数据4.6整体电路图第五章设计小结参考文献第一章技术指标1.整体功能要求要求设计一个测量TTL方波信号频率或周期的数字系统。
用按键选择测量信号频率或周期。
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（周期）以及测量值的单位：Hz(s)、KHz(ms)。
频率和周期的测量范围都有4档量程。
2.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，档位转换用于选择测试的项目------频率、周期，若测量频率则进一步选择档位。
3.电气指标3.1被测信号波形：矩形波。
3.2 测量频率范围：0.1Hz~999.9KHz,分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~999.9kHz3.3 测量周期范围：0.1ｕs~999.9ms第一档：1.000ms~9.999ms第二档：10.00ms~99.99ms第三档：100.0ms~999.9m第四档：1.000s~9.999s3.4 测量结果显示4位有效数字，测量精度为万分之一。
3.5 量程切换可以采用两个按键手动切换或由电路控制自动切换。
3.6 设计一个周期性方波电路输出频率/周期计调试所需的信号。
输出信号的频率范围与测量范围相同，分为四个量程。
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。
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_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。
数电课程设计数字频率计
1.概述数字频率计是通过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。
通常是计算每秒内的脉冲个数，也就是我们所称的闸门时间为1秒。
闸门时间不定，但闸门时间影响频率计的准确度，闸门时间越长，得到的频率值就越准确，但闸门时间越长则没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。
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。
本次课程设计中画图与仿真主要用到了Proteus软件，Proteus是一款电路分析实物仿真系统，可仿真各种电路和IC，元件库齐全，有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器。
具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真，使用和操作起来非常方便。
2.数字频率计原理与框图所谓频率，就是周期性信号在单位时间内变化的次数．若在一定时间间隔t 内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nft若在闸门时间1S内计数器计得的脉冲个数为n，则被测信号频率等于nHz。
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。
它一般由放大整形电路、时基电路、逻辑控制电路、闸门电路、计数器、锁存器、译码器、显示器等几部分组成。
其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。
计数信号并与锁存信号和清零复位信号共同控制计数、锁存和清零三个状态，然后通过数码显示器件进行显示。
图2-1 数字频率计整体框图2武汉理工大学《数字电子技术》课程设计说明书33.数字频率计的设计3.1 放大整形电路放大整形电路由晶体管 放大器与74LS00等组成，放大器将输入频率为的周期信号如正弦波、三角波等进行放大。
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。
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》。
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。
数字频率计课程设计报告
THANKS
精度
精度是数字频率计的重要指标之一， 表示测量结果与真实值之间的接近程 度。提高精度的方法包括采用高精度 计数器、降低系统误差等。
分辨率
分辨率指数字频率计能够分辨的最小 频率间隔，与计数器的位数有关。
稳定性
稳定性指数字频率计在长时间使用过 程中保持其性能参数不变的能力。提 高稳定性的措施包括选用优质元器件 、优化电路设计等。
计数与显示
采用高速计数器对输入信号的脉冲进行计数，同 时将计数值实时显示在数码管或液晶屏幕上。
3
控制与处理
通过微处理器或单片机等控制核心，实现计数器 的启动、停止、清零等操作，并对计数值进行处 理，得到频率值。
关键技术参数
计数范围
数字频率计的计数范围决定了其能够 测量的频率范围，一般应满足实际需 求。
显示器
选用LED或LCD显示器，用于显示测量结果的频率值。
硬件电路图设计
电源电路
设计稳定的电源电路 ，为整个系统提供所 需的工作电压。
输入信号调理电路
根据实际需求设计输 入信号调理电路，包 括放大倍数、滤波截 止频率等参数的确定 。
微控制器电路
设计微控制器的最小 系统电路，包括晶振 、复位电路等。
02
数字频率计基本原理
频率定义及测量方法
频率定义
频率是单位时间内周期性信号重复的 次数，通常以赫兹（Hz）为单位表示 。
测量方法
频率的测量可以通过计数单位时间内 信号周期的个数来实现。常见的测量 方法包括直接计数法、测周法和等精 度测频法。
数字频率计工作原理
1 2
输入信号处理
数字频率计首先接收输入信号，经过放大、整形 等处理，将其转换为适合计数的脉冲信号。
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。
电子线路课程设计之数字频率计设计
PPT 1电子线路课程设计（一）——数字频率计设计PPT 2一、课程设计的目的通过“数字频率计”设计，学习小型电子系统的设计方法。
初步掌握整机方案拟定、单元电路设计、整机电路安装、调试、性能指标测试等基本方法。
PPT 3二、设计任务设计并实现一个具有四位十进制数字显示功能的频率计。
基本要求：1、频率测量范围：1Hz ～99.99kHz2、频率测量准确度：Δfx/fx ≤∣±10-2∣3、被测信号类型及幅度：正弦波、三角波、方波，Uspp ≥0.5V 。
4、闸门时间及显示要求：1）闸门时间为10S 时，显示001.0～999.9Hz 2）闸门时间为1S 时，显示0001～9999Hz 3）闸门时间为0.1S 时，显示10.00～99.99KHzPPT 4三、设计原理1、测量频率的基本原理所谓“频率”就是周期性信号在单位时间（1S ）内变化的次数。
数字频率计测频原理框图及工作波形图①②③④⑤PPT 52、数字频率计的基本组成及工作过程如图是本次所设计数字频率计的基本组成框图，它由时 基电路、脉冲形成电路、闸门电路、计数器、锁存器、 逻辑控制电路和译码显示器组成。
PPT 6工作过程：被测信号fx 经脉冲形成电路整形，变成边沿陡峭的脉冲信号，如图中①所示，其周期Tx 与被测信号的周期相同。
时基电路产生标准时间信号②，设其高电平持续时间T1=1S ，在T1时间内将闸门电路打开，使脉冲信号①通过，至计数器计数，计数器在T1=1S 时间内计得的脉冲信号①的周期数③就是被测信号的频率。
逻辑控制电路的作用有两个：一个是在计数结束时产生锁存信号④，将计数值N 存入锁存器，使显示器上的数字稳定显示。
另一个作用是锁存完成后产生清零脉冲⑤，使计数器每次从零开始计数。
这些信号之间的时序关系如图所示。
这里锁存和清零均在时间T4内完成，故测量时间T ∑= T1+T4 。
……………①②③④⑤T1T4NN锁存T2T3清零PPT 7 3、频率测量的主要技术指标（1）频率准确度数字频率计测量频率fx时的测量误差称为频率准确度，常用相对误差Δfx/fx来表示。
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. 学生能理解数字频率计的基本原理，掌握其电路组成和工作方式。
2. 学生能运用数学知识，计算出数字频率计的测量范围，并解释相关计算公式。
3. 学生能运用物理知识，解释数字频率计测量频率时的误差来源。
技能目标：1. 学生能够独立完成数字频率计的搭建，并进行简单的调试和测量。
2. 学生能够运用所学知识，解决实际测量中遇到的问题，提高动手操作能力和问题解决能力。
3. 学生能够通过小组合作，进行数字频率计的优化设计和创新改进。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到数字频率计在实际应用中的重要性，激发对电子技术的学习兴趣。
2. 学生通过动手实践，培养团队协作意识，增强克服困难的信心和勇气。
3. 学生能够养成严谨的科学态度，注重实验数据的准确性和实验过程的完整性。
课程性质：本课程属于电子技术实践课程，以项目式教学为主，结合理论教学和动手实践。
学生特点：学生处于八年级，具有一定的数学、物理基础和动手能力，对电子技术有一定的好奇心和兴趣。
教学要求：注重理论与实践相结合，引导学生主动探究，培养创新意识和实践能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，因材施教，确保每个学生都能在课程中收获成果。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际生活和未来学习。
二、教学内容1. 数字频率计基本原理：介绍频率计的作用，原理及其在电子测量中的应用，对应教材第3章第2节。
- 电路组成和工作方式- 频率测量方法及误差来源2. 数字频率计电路分析与搭建：分析数字频率计的电路结构，进行实际操作搭建，对应教材第3章第3节。
- 电路元件的识别与选用- 电路搭建步骤及注意事项3. 数字频率计的测量与调试：学习测量原理，进行实际测量和调试，对应教材第3章第4节。
- 测量范围计算与公式解释- 调试方法及技巧4. 数字频率计的优化与创新：针对现有频率计进行优化设计和创新改进，对应教材第3章第5节。
- 小组合作，讨论设计方案- 创新改进，提高测量精度和稳定性教学大纲安排：第1课时：数字频率计基本原理学习第2课时：数字频率计电路分析与搭建第3课时：数字频率计的测量与调试第4课时：数字频率计的优化与创新设计教学内容进度：第1-2周：学习基本原理，进行电路分析与搭建第3周：进行测量与调试，总结问题与经验第4周：优化设计与创新改进，展示成果与评价反思三、教学方法1. 讲授法：教师通过生动的语言和形象的表达，讲解数字频率计的基本原理、电路组成和测量方法，使学生系统地掌握理论知识，对应教材第3章第2-3节。
数电课程设计计数式频率计
数电课程设计计数式频率计第一篇：数电课程设计计数式频率计计数式数字频率计1、control模块功能仿真时序仿真Counter100模块功能仿真时序仿真Counter10模块功能仿真时序仿真Code1模块功能仿真时序仿真数字频率计顶层逻辑图总模块功能仿真总模块时序仿真第二篇：数电课程设计数电课程设计一、课程性质数字电路与逻辑设计课程实训是同学们进入电子设计领域的入门课程之一，认真仔细完成本次课程的设计内容可为今后复杂电路的设计和制作打下良好的基础。
二、设计要求1、根据附录所示的相关内容，自选其一，进行制作；2、使用热转印法进行制作，在制作PCB时将学号印刷在bottom 层；3、设计作品不局限于附录所示内容，如果自己有设计项目，可以自行购买器件并完成设计和制作；4、需使用仿真软件进行功能仿真后，再进行PCB的设计和制作；5、课程结束后，须提交设计报告1份、电路仿真文件1份、PCB 设计文件1份和最后设计成品板1份。
三、器件说明1、核心器件为NE555芯片，学院提供1块，如有损坏，自行购买；2、学院可提供人均1份的热转印纸和单面覆铜板，超出部分，自行购买；3、其他小型器件如电阻、电容等，自行解决。
附录：555电路运用大全利用555时基集成电路的基础电路可以设计、开发出许多电子小实验与科技制作。
下面介绍几种，供大家参考。
1．触摸延时“小灯”图5-43是它的电路，它将触摸开关发光二极管的实验中加入延时电路，调整可调电阻阻值和电容量达到延时效果。
要想增加延时的时间，就调换大容量的电容，如400μF、1000μF等。
如果作为夜间床头定时灯、楼道定时灯等，可拆去发光二极管和电阻，换一个6伏的小灯即可。
图5-432．触摸延时音乐门铃图5-44是它的电路图，与图5-45比较，将触摸延时“小灯”电路中拆去发光二极管，改为连接音乐片电路即可。
它可以当作门铃使用，也可安置在人手触摸处作为瞬间报警器。
图5-443．手控行车红绿灯指示器模型图5-45是它的电路图，先做一个红绿灯灯架，将红绿发光二极管固定在灯架上，按图连接后，只要向下按动按键，则红灯变为绿灯，手一离开便又成为红灯。
数电课设——数字频率计
待测信号一般不是规则的方波，大多为正弦波或者三角波，它们经由一个555定时器组成的整形电路变换成方波，但它们的频率并不会发生变化，此信号送进门控电路。当闸门信号为高电平时，门控电路开启，待测信号被允许进入计时器。当闸门信号为低电平时，门控电路关闭，同时发出锁存信号，使译码器处在锁存状态，此时可读出数码管显示的数字并记录。锁存信号降为低电位是，清零信号使计数器清零，重新测一次频率。频率由计算公式（2.1）算的。
锁存信号
清零信号
溢出信号
不规则待测信号
4各部分电路设计及参数计算
根据此次课程设计的要求，我所设计的数字频率计基本有八部分组成，分别是整形电路、石英振荡电路、分频电路、自动换挡电路、门控电路和计数电路、锁存和清零电路、译码显示电路和报警电路。以下详细叙述各部分电路的设计原理及参数计算。
4.1整形电路
4.1.1 整形电路图
Tw=RCIn3≈1.1RC 式（4.2）
式中Tw——单稳态触发器处于暂态的（高电平）的时间，s。
R一般在几欧到几兆欧之间，C一般在几百皮法到几百微法。
因为两个555单稳的Tw均定为100us，所以取C为1uF,由公式（4.2）得R为100Ω。
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。
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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。
3.工作过程晶体振荡器产生10MHz的基准时钟通过10倍率分频器和可控分频器分别产生时基测量时间和调试信号；通过量程控制选择开关选择量程（包括时基时间、小数点位置控制、测量单位控制）和测量选择控制输入调试信号或者是实际待测信号；时基信号脉冲控制数字单稳态触发电路产生清零（CR）和锁存（LD）脉冲信号控制计数器的清零和锁存器的锁存；锁存器将数据通过数码管译码显示，通过控制发光二极管来显示单位Hz和kHz。
（L1亮为kHz，不亮为Hz）三、单元电路设计与分析1.器件选择计数器的器件选择：选用四个7490构造四个8421BCD码十进制计数器，将其串行级联构成16位二进制码表示的模值为10000的计数器。
锁存器的器件选择：选用两片74377构造16位二进制码的锁存器。
分频器的器件选择：10倍率分频器采用7490构成5421BCD码的十进制计数器组成10倍率分频器，再将8个10倍率分频器进行串行级联构成DIV8分频器。
4位动态扫描显示电路器件选择：74161、DIV8分频器、74153m、74153（双四选一数据选择器）数字单稳态触发电路器件选择：用两片D触发器构成一个单稳态触发电路，再将两个单稳态触发电路串行级联构成产生锁存（LD）和清零（CR）的单稳触发电路。
调试信号功能器件选择：DIV8分频器、74161、MUX41四选一数据选择器选择控制端产生测频时基信号（包括小数点和单位的控制）器件选择：DIV8分频器、两片74139（2---4线译码器）、74153M（四选一数据选择器）、非门和与非门。
2.设计及工作原理分析十进制计数器的设计：用一片7490，SET9A、SET9B端接低电平无效，脉冲CP端接CLKA二进制端，二进制输出端口QA接到CLKB五进制输入端，将清零（CR）脉冲信号接到CLRA、CLRB端，将QA、QB、QC、QD做4位输出，读数A3A2A1A0即为8421BCD码十进制的二进制的表示。
十进制计数器的设计示意图（单片）总体图仿真波形（单片）向下的箭头是模值10处；斜向下的两个箭头是清零（CR）信号有效时对计数器进行清零操作。
此十进制计数器进行串行级联可以构成10的整数倍模值的计数器。
要构成模值为10000的计数器，故采用四片十进制计数器串行级联，最大数值为9999。
总体仿真波形级联后的模块图：CP接待测脉冲信号，CR接清零脉冲信号，输出结果为D3D2D1D0C3C2C1C0B3B2B1B0A3A2A1A0为16位二进制表示的数值，范围1~9999，实现了模值为10000的计数器功能。
锁存器的设计：两片74377实现16位二进制数的锁存。
使能端EN低电平有效，故接地，CLK接锁存信号（LD），数据端口与计数器的输出端口一一对应相接分频器的设计：10倍率分频器采用7490构成5421BCD码的十进制计数器组成10倍率分频器（实际为10进制计数器）将8个10倍率分频器进行串行级联构成DIV8分频器,实现了把10MHz的晶振频率分频为1MHz、100kHz、10kHz、1kHz、100kHz、100Hz、10Hz、1Hz、0.1Hz。
Symbol:4位动态扫描显示电路的设计：用两片74153、一片74153M、一片74161、一片Div8、一片7seg其中7seg代码为：四位动态扫描显示电路：采用按钮等选择数据、扫描电路的扫描控制端，在扫描过程中，四个七段共阴极数码管显示数值，当扫描频率达到一定值时，其变化和速度超过人眼的辨别范围，即可以看到数据显示在数码管上了。
数字单稳态触发电路的设计：用7474双D触发器构成一个单稳态触发电路，再将两个单稳态触发电路串行级联构成产生锁存（LD）和清零（CR）的单稳触发电路。
一个单稳态触发电路：单稳波形：在M端输入脉冲信号，CP端输入脉冲控制信号，通过触发器后，Y端输出的信号为单稳态的暂态，是高电平，其脉冲宽度是CP脉冲宽度的2倍。
单稳触发态电路的Y即LD锁存信号作为M脉冲实现总单稳触发电路Symbol：波形LD和CR 信号紧邻，且时间是CP脉宽的2倍，只要CP的频率足够大，那么误差就比较小，实际采样时间与理论值相差也小。
调试信号功能设计（N分频电路）：DIV8、74161、MUX41四选一数据选择器其中：SWB、SWA为量程选择D、C、B、A为分频置数端Symbol：10MHz接晶体振荡器，SWA、SWB、D、C、B、A为六个开关控制键。
其中，SWA、SWB为量程选择控制键；D、C、B、A为N分频实现控制开关，此设计可以实现16以内的任意分频数。
例如，实现8分频，首先8—1=7，写出7的四位二进制表示为0111，在对其取反为1000，所以将D、C、B、A置为1000即可实现8分频，其中开关闭合为高电平“1”，断开为低电平“0”。
FM为分频过后的输出信号。
选择控制端产生测频时基信号（包括小数点和单位的控制）设计：DIV8、两片74139M（2---4线译码器）、74153M（四选一数据选择器）、非门和与非门。
Symbol：通过开关控制选择时基信号时间10s、1s、0.1s、0.01s作为采样时间，DP1、DP2、DP3控制小数点的位置，通过LED_1、LED_2灯来表示单位Hz、kHZ。
量程范围允许误差/Hz 采样时间/s 小数点位置单位100.0Hz——999.9kHz 0.1 10 第三位Hz 1.000Hz——9.999kHz 1 1 第一位KHz 10.00kHz——99.99kHz 10 0.1 第二位KHz 100.0kHz——999.9kHz 100 0.01 第三位KHz四、电路的组构与调试1.遇到的问题1)对芯片7490的功能不熟悉，经试验才发现，7490不是采用十进制计数，而采用五进制。
2)4位动态扫描电路的设计时，数码管只有第一个是亮的，换了很多种方法构成计数器，都没有用，后来仔细检查PIN码时，发现Div8的OSC端没有接上PIN码。
2.现象记录及原因分析调试过程中，数码的显示跳动原因分析：可能是所选择的信号频率太低，导致时基信号时间长（即采样时间过长），测量时间长，故显示器上等待时间过长，数码变化慢、稳定得慢。
只有一个数码管亮原因分析：可能是PIN码没接好，部分数据选择器不工作了。
3.解决与结果针对数字跳动的现象，原因在测试采样时间过小，导致计数时出现数字的跳动，于是用了最大的频率。
针对只有一个数码管亮的现象，一次检查了线路和代码，根据现象猜测原因，在查PIN码时找出问题所在。
4.功能的测试方法、步骤、设备、记录的数据测试方法：（开关断开为“0”，闭合为“1”）SWA、SWB为调试信号的选频控制开关：开关SWC控制调试信号与测量信号的输入选择：SWC=“0”，输入调试信号，进行功能的调试；SWC=“1”，输入测试信号，进行信号频率的测定。
D、C、B、A为调试信号的16以内的N分频置数器：D、C、B、A功能表：测试步骤：第一：先接通各个相应的控制开关以及晶体振荡器第二：通过SWC开关选择调试或者测量功能第三：通过DCBA四个开关来控制分频数第四：接通信号源即可从数码管上读出所测信号的频率第五：就录数据，分析。
所需设备：LP——2900（EP1C3T144C8型FPGA）、函数信号发生器（产生测试信号）、QuartusⅡ软件。
记录的数据：测频时用1kHz分频（SWB、SWA=00），测频时用10kHz分频（SWB、SWA=01）测频时用100kHz分频（SWB、SWA=10）测频时用1MHz分频（SWB、SWA=11）五、总结1.体会通过这次实验，认识了解了LP——2900（EP1C3T144C8型FPGA），并学习使用了quartusII 软件。
在老师的详细的ppt指导下，一步步地设计操作中，对课堂上学习到的芯片有了更深刻的体会，更能把握住他们的功能，尤其是在检查错误的时候。
在课设过程中，我发现对芯片的记忆是很关键的，一旦弄混它们的功能以及使能端的有效电平，就会在错误的道路上越走越远。
总的来说，这次因为模电检查电路花费了很久的时间，所以做数电的时间相对还是赶了些，但是还是如期如愿地按着计划进行了，在弄成功的时候，发自内心有一种成就感。
2.电路总图其中计数器和寄存器构成的译码显示图为：. . . .. 资料... .Symbol ：六、参考文献：[1] 赵曙光. 可编程器件技术原理与开发应用. 西安：西安电子科技大学出版社，2011[2] 赵曙光，刘玉英，崔葛瑾. 数字电路及系统设计. 北京：高等教育出版社，2011[3] 崔葛瑾. 基于FPGA 的数字电路系统设计. 西安：西安电子科技大学出版社，2008。