单片机课程设计----数字频率计

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电子课程设计报告

设计课题: 数字频率计

作者:李成赞≦

专业: 08信息工程

班级: (2)班

学号: 3081231201 日期 2009年6月5日——2009年6月17日

指导教师: 廖东进

设计小组其他成员:叶昕瑜史海镔陈福青姚闽梁芳芳

衢州职业技术学院信息与电力工程系

前言

一、频率计的基本原理:

频率计又称为频率计数器,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。

频率计主要由四个部分构成:时基(T)电路、输入电路、计数显示电路以及控制电路。在一个测量周期过程中,被测周期信号在输入电路中经过放大、整形、微分操作之后形成特定周期的窄脉冲,送到主门的一个输入端。主门的另外一个输入端为时基电路产生电路产生的闸门脉冲。在闸门脉冲开启主门的期间,特定周期的窄脉冲才能通过主门,从而进入计数器进行计数,计数器的显示电路则用来显示被测信号的频率值,内部控制电路则用来完成各种测量功能之间的切换并实现测量设置。

二、频率计的应用范围:

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,无法实时快速的跟踪捕捉到被测信号频率的变化。正是由于频率计能够快速准确的捕捉到被测信号频率的变化,因此,频率计拥有非常广泛的应用范围。

在传统的生产制造企业中,频率计被广泛的应用在产线的生产测试中。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。

目录1、设计要求

数字频率计

2、第一章系统概述

3、第二章单元电路设计与分析

3.1 数字频率计的基本原理

3.2 数字频率的设计

3.2.1 放大整形电路

3.2.2 时基电路

3.2.3 逻辑控制电路

3.2.4 输出实现器

4、第三章总结设计

附录A 系统电路原理图

附录B 元件清单

附录C 参考文献

设计要求

电子课程设计报告格式:

每人必须写出一份4000字以上设计总结报告,总结报告应包括以下内容:题目名称、前言、目录、鸣谢、元器件明细表、附图、参数文献。

其中,前言应包含设计题目的主要内容、资料收集工作的简介。正文参考格式如下:

第一章系统概述

简单介绍系统设计思路与总体解决的可行论证,各功能块的划分与组成,全面介绍总体工作或工作原理。

第二章单元电路设计与分析

详细介绍个单元电路的选择、设计及工作原理分析,并介绍有关参数的

计算及元件参数的选择等。

第三章总结

简单介绍对设计题目的结论性意见,进一步完善或改进的意向性说明,

总结设计课程的收获与体会。

元器件明细表主要用于列出本次课程设计中所用到的全部元器件。

附图要求用2#以上图纸画出总原理接线图,参考文献格式如下:

序号作者名书刊名出版社出版时间(刊号)

数字频率计(设计要求):

数字频率计是用来测量正弦信号、矩形信号等波形上工作频率的仪器,

其测量结果直接用十进制数字显示。本题要求采用中、小规模集成芯片设计

集成有下列功能的数字频率测量计:

被测信号的频率范围为1Hz—100KHz,分成两个频段,即1—999Hz、1—100KHz,用三位数码管显示测量数据,测量误差小于5%。

数字频率计

第一章系统概述

为了使计数器被测信号的频率范围为1—999Hz、,用三位数码管显示测量数据。

第二章单元电路设计与分析

一、数字频率计测频率的基本原理

所谓频率,就是周期性信号在单位时间(1s)内变化的次数。若在一定时间间隔T秒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:

f=N/T

图1——数字频率计的组成框图和波形图

图1是数字频率计的组成框图。被测信号v x经放大整形电路变成计数器所要求的脉冲信号I,其频率与被测信号的频率f x 相同。时基电路提供标准时间基准信号II,其高电平持续时间t1=1 秒,当l秒信号来到时,闸门开通,被测脉冲信号通过闸门,计数器开始计数,直到l秒信号结束时闸门关闭,停止计数。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f x =NHz。逻辑控制电路的作用有两个:一是产生锁存脉冲IV,使显示器上的数字稳定;二是产生清“0”脉冲V,使计数器每次测量从零开始计数。

各信号之间的时序关系如图1所示。

二、数字频率计的电路设计

基本电路设计

数字频率计的基本框图如图1所示,各部分作用如下。

①放大整形电路

图2——放大整形电路图

放大整形电路由晶体管3DG100与74LS00等组成,其中3DGl00组成放大器将输入频率。 为f x 的周期信号如正弦波、三角波等进行放大,与非门74LS00构成施密特触发器,它对放 大器的输出信号进行整形,使之成为矩形脉冲。

②时基电路

图3——时基电路

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 ),由定时器555构成的多谐振荡器产生。若振荡器的频率 f 0 1/(t 1 t 2 ) 0.8Hz ,则振荡器的输出波形如图1中的波形II 所示,其中t 1=1s ,t 2=0.25s 。由公式t 1=0.7(R 1+R 2)C 和t 2=0.7R 2C ,可计算出电阻R 1、R 2及电容C 的值如图。

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