数字频率计的设计与实现课程设计
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。
单片机数字频率计课程设计
单片机数字频率计课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握单片机的基本原理，理解数字频率计的工作机制。
2. 使学生能够运用单片机编程实现数字频率计的功能，包括计时、计数和显示。
3. 让学生了解数字频率计在实际应用中的重要性，如信号处理、电子测量等领域。
技能目标：1. 培养学生运用单片机进行数字频率计设计和编程的能力。
2. 培养学生运用相关软件（如Keil、Proteus等）进行电路仿真和调试的能力。
3. 提高学生的动手实践能力，学会在实际操作中发现问题、解决问题。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对电子技术和单片机编程的兴趣，培养其创新精神和实践能力。
2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的准确性和可靠性。
3. 增强学生的团队协作意识，学会在项目合作中相互支持、共同进步。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，要求学生在掌握理论知识的基础上，进行实际操作和项目实践。
学生特点：学生具备一定的单片机基础知识，对编程和电路设计有一定了解，但实际操作能力有待提高。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，以项目为导向，培养学生的动手实践能力和创新能力。
通过课程学习，使学生能够独立完成单片机数字频率计的设计和编程任务，达到课程目标所要求的具体学习成果。
二、教学内容1. 理论知识：- 单片机原理和结构：介绍单片机的内部组成、工作原理及性能特点。
- 数字频率计原理：讲解频率的概念、测量原理及其在电子测量中的应用。
- 编程语言：回顾C语言基础知识，重点掌握单片机编程相关语法。
2. 实践操作：- 电路设计：学习使用Proteus软件设计数字频率计电路，包括单片机、计数器、显示模块等。
- 程序编写：运用Keil软件编写数字频率计程序，实现计数、计时和显示功能。
- 仿真调试：在Proteus环境下进行电路仿真，调试程序，确保其正常运行。
3. 教学大纲：- 第一周：回顾单片机原理和结构，学习数字频率计原理。
数字频率计的设计与实现课程设计
课程设计任务书学生：专业班级：通信指导教师：工作单位：信息工程学院题目: 数字频率计的设计与实现初始条件：本设计既可以使用集成脉冲发生器、计数器、译码器、单稳态触发器、锁存器、放大器、整形电路和必要的门电路等，也可以使用单片机系统构建简易频率计。
用数码管显示频率计数值。
要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、课程设计工作量：1周。
2、技术要求：1）设计一个频率计。
要求用4位7段数码管显示待测频率，格式为0000Hz。
2）测量频率围：10~9999Hz。
3）测量信号类型：正弦波、方波和三角波。
4）测量信号幅值：0.5~5V。
5）设计的脉冲信号发生器，以此产生闸门信号，闸门信号宽度为1s。
6）确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，画出总体电路原理图，阐述基本原理。
3、查阅至少5篇参考文献。
按《理工大学课程设计工作规》要求撰写设计报告书。
全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规。
时间安排：1、2013年5 月17日，布置课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。
2、2013 年 6 月18 日至2013 年6 月22 日，方案选择和电路设计。
3、2013 年6 月22 日至2013 年7 月1 日，电路调试和设计说明书撰写。
4、2013年7月5日，上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 (3)1电路的设计思路与原理 (4)1.1电路设计方案的选择 (4)1.1.1方案一：利用单片机制作频率计 (4)1.1.2方案二：利用锁存器与计数器制作频率计 (5)1.1.3方案三：利用定时电路与计数器制作频率计 (6)1.1.4方案确定 (7)1.2 原理及技术指标 (8)1.3 单元电路设计及参数计算 (9)1.3.1时基电路 (9)1.3.2放大整形电路 (10)1.3.3逻辑控制电路 (11)1.3.4计数器 (13)1.3.5锁存器 (15)1.3.6译码电路 (16)2仿真结果及分析 (16)2.1仿真总图 (16)2.2单个元电路仿真图 (17)2.3测试结果 (20)3测试的数据和理论计算的比较分析 (20)4制作与调试中出现的故障、原因及排除方法 (20)4.1故障a (20)4.2故障b (21)4.3故障c (21)4.4故障d (21)4.5故障e (22)5 心得体会 (22)6参考文献 (23)数字频率计设计摘要数字频率计是一种用十进制数字，显示被测信号频率的数字测量仪器。
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。
数字频率计的设计与实现
目录1. 引言 (1)2．设计任务书 (2)3. 数字频率计基本原理 (3)3.1 设计思路 (3)3.2 原理框图 (3)4. 设计步骤及实现方法 (4)4.1 信号拾取与整形 (4)4.2 计数电路 (5)4.3锁存电路 (6)4.4 译码显示电路 (7)4.5 时钟电路及波形设计 (9)5 总体电路图及工作原理 (13)6 元器件的检测与电路调试缺点分析 (14)7 心得体会 (15)参考文献 (16)1. 引言数字频率计是一种基础测量仪器，在许多情况下，要对信号的频率进行测量，利用示波器可以粗略测量被测信号的频率，精确测量则要用到数字频率计。
本设计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与调试的方法和步骤。
2．设计任务书1、设计题目：数字频率计2、设计出一个数字频率计，其技术指标如下：（ 1 ）频率测量范围： 10 ～ 9999Hz 。
（ 2 ）输入电压幅度 >300mV 。
（ 3 ）输入信号波形：任意周期信号。
（ 4 ）显示方式：4位十进制数显示。
（ 5 ）电源： 220V 、 50Hz 。
3、给定仪器设备及元器件示波器、音频信号发生器、逻辑笔、万用表、数字集成电路测试仪、直流稳压电源。
4．电路原理要求简单，便于制作调试，元件成本低廉易购。
3. 数字频率计基本原理3.1 设计思路（1）利用光电开关管做电机转速的信号拾取元件，在电机的转轴上安装一圆盘，在圆盘上挖一小洞，小洞上下分别对应着光发射和光接受开关，圆盘转动一圈既光电管导通一次，利用此信号做为脉冲计数所需。
（2）计数脉冲通过计数电路进行有效的计数，按照设计要求每一秒种都必须对计数器清零一次，因为电路实行秒更新，所以计数器到译码电路之间有锁存电路，在计数器进行计数的过程中对上一次的数据进行锁存显示，这样做不仅解决了数码显示的逻辑混乱，而且避免了数码显示的闪烁问题。
（3）对于脉冲记数，有测周和测频的方式。
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》。
数字频率计的课程设计
数字频率计的课程设计
课程名称：数字频率计的设计与实现
课程目的：
通过本课程的学习，使学生掌握数字频率计的基本原理、设计与实现方法。
课程内容：
1. 数字频率计的基本原理
介绍数字频率计的基本原理，包括计数器、时基、频率计算器等组成部分。
2. 数字频率计的设计
介绍数字频率计的设计方法，包括硬件电路设计和软件设计。
3. 显示模块的设计
介绍数字频率计的显示模块设计，包括数码管的选择、驱动电路的设计等。
4. 实验操作
通过实验操作，让学生掌握数字频率计的实现方法。
课程评估：
通过课程设计、作业、实验操作等多种方式对学生进行综合评估。
教材：
（1）《数字频率计及其应用》
（2）《数字电路与逻辑设计》
（3）相关论文和资料。
数字频率计课程设计
纲要频次计又称为频次计数器，是一种特意对被测信号频次进行丈量的电子丈量仪器。
其最基本的工作原理为：当被测信号在特准时间段T内的周期个数为N时，则被测信号的频次f=N/T。
频次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。
在一个丈量周期过程中，被测周期信号在输入电路中经过放大、整形、微分操作以后形成特定周期的窄脉冲，送到主门的一个输入端。
主门的此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时期，特定周期的窄脉冲才能经过主门，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次值，内部控制电路则用来达成各样丈量功能之间的切换并实现丈量设置。
在传统的电子丈量仪器中，示波器在进行频次丈量时丈量精度较低，偏差较大。
频谱仪能够正确的丈量频次并显示被测信号的频谱，但丈量速度较慢，没法及时快速的追踪捕获到被测信号频次的变化。
正是因为频次计能够快速正确的捕获到被测信号频次的变化，所以，频次计拥有特别宽泛的应用范围。
在传统的生产制造公司中，频次计被宽泛的应用在产线的生产测试中。
频次计能够快速的捕获到晶体振荡器输出频次的变化，用户经过使用频次计能够快速的发现有故障的晶振产品，保证产质量量。
在计量实验室中，频次计被用来对各样电子丈量设施的当地振荡器进行校准。
在无线通信测试中，频次计既能够被用来对无线通信基站的主时钟进行校准，还可以够被用来对无线电台的跳频信号和频次调制信号进行剖析。
重点词：周期；频次；数码管，锁存器，计数器，中规模电路，准时器目录1.课程设计目的......................................................................................... .....................................2.课程设计频次技术要求......................................................................................... ...................3．课程设计报告内容......................................................................................... ........................设计方案的选定与说明......................................................................................... ..............方案设计与论证......................................................................................... ..........................阐述方案的各部分工作原理......................................................................................... .......时基电路......................................................................................... ........................................逻辑控制电路......................................................................................... ...............................计数器......................................................................................... ............................................锁存器......................................................................................... ............................................设计方案的图表 6设计原理图......................................................................................... ...................................元件清单......................................................................................... ........................................编写设计说明书......................................................................................... .............................设计说明......................................................................................... .......................................性能技术指标与剖析......................................................................................... ................4、总结......................................................................................... ....................................................5、参照书目：......................................................................................... ......................................(1)课程设计目的(2)(3)(4)会运用电子技术课程所学到的理论知识，独立达成设计课题。
数字频率计的课程设计
存在问题及改进措施
01
02
03
04
问题一
在高频信号测量方面存在 一定误差，可能是由于硬 件电路的限制或软件算法 的不完善。
改进措施一
优化硬件电路设计，提高 信号处理的精度和速度； 改进软件算法，提高频率 测量的准确性。
问题二
在复杂环境下，数字频率 计的抗干扰能力有待提高 。
改进措施二
增加抗干扰电路设计，如 滤波器、屏蔽罩等；优化 软件算法，提高信号识别 和处理的准确性。
THANKS
02
输入信号调理电路
根据输入信号的特性，设计合适的放 大倍数、滤波器等参数，以保证信号 的准确性和稳定性。
01
显示电路
设计显示器的接口电路，将测量结果 传输到显示器上，以供用户查看。
05
03
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，以确保微控制器 的正常工作。
04
计数器电路
设计计数器的接口电路，将输入信号 与计数器连接起来，以实现计数功能 。
在完成测量后，释放占用的资 源，并结束程序运行。
关键算法实现及优化
频率测量算法
根据具体需求选择合适的频率测 量算法，如基于周期的测量方法 、基于计数的测量方法等。针对 算法的精度和实时性进行优化， 如采用高精度定时器、减少中断 响应时间等。
信号处理算法
针对输入信号的特性，采用适当 的信号处理算法，如数字滤波、 FFT变换等，以提高频率测量的准 确性和稳定性。
输入信号调理电路
采用运算放大器等器件，对输入信号 进行放大、滤波等处理，以满足后续 电路的要求。
计数器
选用高精度、高速度的计数器，如 CD4060等，用于对输入信号进行计 数。
数字频率计课程设计报告
一、课程设计题目数字频率计的设计与制作二、设计目的：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。
三、设计要求：设计并制作出一种数字频率计，其技术指标如下：（ 1 ）频率测量范围： 10 ～ 9999Hz 。
（ 2 ）输入电压幅度 >300mV 。
（ 3 ）输入信号波形：任意周期信号。
（ 4 ）显示位数： 4 位。
（ 5 ）电源： 220V 、 50Hz四、所需仪器设备与器件示波器、音频信号发生器、逻辑笔、万用表、数字集成电路测试仪、直流稳压电源。
五、设计内容、方法与步骤：1 ．设计内容1 ）数字频率计的基本原理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基本原理。
2 ）系统框图从数字频率计的基本原理出发，根据设计要求，得到如图 13.4 所示的电路框图。
图 13.4 数字频率计框图下面介绍框图中各部分的功能及实现方法（ 1 ）电源与整流稳压电路框图中的电源采用 50Hz 的交流市电。
市电被降压、整流、稳压后为整个系统提供直流电源。
系统对电源的要求不高，可以采用串联式稳压电源电路来实现。
（ 2 ）全波整流与波形整形电路本频率计采用市电频率作为标准频率，以获得稳定的基准时间。
按国家标准，市电的频率漂移不能超过0.5Hz ，即在 1 ％的范围内。
用它作普通频率计的基准信号完全能满足系统的要求。
全波整流电路首先对50Hz 交流市电进行全波整流，得到如图 13.5 （ a ）所示 100Hz 的全波整流波形。
数字频率计的课程设计
引言近年来, 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.在电子系统非常广泛应用领域内, 到处可见到解决离散信息的数字电路。
供消费用的微波炉和电视、先进的工业控制系统、空间通讯系统、交通控制雷达系统、医院急救系统等在设计过程中无一不用到数字技术。
数字电路制造工业的进步, 使得系统设计人员能在更小的空间内实现更多的功能, 从而提高系统可靠性和速度。
数字集成电路具有结构简朴（如其中的晶体管是工作于饱和与截止2种状态, 一般不设偏置电流）和同类型电路单元多（如一个计数系统需要很多同类型的触发器和门电路）的特点, 因而容易是高集成度和归一化。
由于数字集成电路与电子计算机的发展紧密相关, 因而发展不久, 目前已是集成电路中产量最高、集成度最大的一种器件。
集成电路的类型很多, 从大的方面可分为模拟和数字集成电路两大类。
虽然它们都可模拟具体的物理过程, 但其工作方式有着很大的不同。
甚至也许完全不同。
电路中的工作信号通常是用电脉冲表达的数字信号。
这种工作方式的信号, 可以表达2种截然不同的现象。
如以有脉冲表达“1”, 无脉冲便表达“0”；以“1”表达“真”, 则“0”便表达“假”, 等等。
反之亦然。
这就是“数字信号”的含义。
所以, “数字量”不是连续变化的量, 其大小往往并不改变, 但在时间分布上却有着严格的规定, 这是数字电路的一个特点。
数字式频率计基于时间或频率的A/D转换原理, 并依赖于数字电路技术发展起来的一种新型的数字测量仪器。
由于数字电路的飞速发展, 所以, 数字频率计的发展也不久。
通常能对频率和时间两种以上的功能数字化测量仪器, 称为数字式频率计(通用计数器或数字式技术器)。
在电子测量技术中, 频率是一个最基本的参量, 对适应晶体振荡器、各种信号发生器、倍频和分频电路的输出信号的频率测量, 广播、电视、电讯、微电子技术等现代科学领域。
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。
课程设计任务书-简单数字频率计的设计与制作 2
课程设计题目简单数字频率计的设计和制作学院自动化学院专业电气工程及其自动化班级电气1202班姓名许萌指导教师石道生2014 年 6 月25 日课程设计任务书学生姓名：许萌专业班级：电气1202班指导教师：石道生工作单位：武汉理工大学题目: 简单数字频率计的设计与制作初始条件：（1）要求用直接测量法测量输入信号的频率（2）输入信号的频率为1～9999H Z要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）（1）设计任务及要求（2）方案比较及认证（3）系统框图，原理说明（4）硬件原理，完整电路图，采用器件的功能说明（5）调试记录及结果分析（6）对成果的评价及改进方法（7）总结（收获及体会）（8）参考资料（9）附录：器件表，芯片资料时间安排：6月16日~6月19日：明确课题，收集资料，方案确定6月19日~1月23日：整体设计，硬件电路调试6月23日~6月26日；报告撰写，交设计报告，答辩指导教师签名：2014年 6月日目录摘要及设计要求 1 第一章系统概述 21.1数字频率计的基本原理 21.2数字频率计设计的系统框图1.3系统各部分功能论述1.3.1波形放大电路1.3.2波形整形电路1.3.3时控电路1.3.4计数电路13.5 译码显示电路第二章单元电路的设计与分析第三章系统综述，总体电路图3.1 数字频率计设计原理图3.2参数及误差第四章总结参考文献附录.....................................................................................................................答疑..............................................................................................................................................个人的收获及感想..............................................................摘要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。
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。
课程设计 频率计的设计
学生姓名(学号) ）课程名称数字电子技术设计题目数字频率计设计完成期限自 2009 年 6 月 24至 2009 年 6月 30 共 1 周设计依据已学过电路分析、模拟电子技术、数字电子技术，按照教学计划要求进行《数字电子技术课程设计》。
设计要求及主要内容1、设计一个3位十进制频率计，其测量范围为1MHz。
量程分为10KHz、100KHz、1MHz三档(最大读数分别为9.99KHz、99.9KHz、999KHz)，量程转换规则如下：(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。
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。
2、显示方式如下：(1) 采用记忆显示方式。
即计数过程中不显示数据，等到计数过程结束以后，显示计数结果，并将此计数结果保持到下一次计数结束。
显示时间不小于1s。
(2) 小数点位置随量程变换自动移位。
3、对电路进行仿真。
参考资料[1]MAXPLUSII 及 VHDL 使用教程.东南大学[2]康华光.电子技术基础数字部分.高等教育出版社.指导教师签字日期目录一、设计任务 (4)二、设计条件 (4)三、设计要求 (4)四、总体概要设计 (4)五、各单元模块设计和分析 (5)六、元器件清单 (7)七、设计总结 (7)八、参考文献 (7)九、附数字钟课程设计仿真图 (8)十、实验心得 (9)引言：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。
一、设计任务：频率计设计二、设计条件：本设计基于Multisim仿真软件的调试三、设计要求：1、设计一个3位十进制频率计，其测量范围为1MHz。
量程分为10KHz、100KHz、1MHz三档(最大读数分别为9.99KHz、99.9KHz、999KHz)，量程转换规则如下：(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。
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课程设计任务书学生：专业班级：通信指导教师：工作单位：信息工程学院题目: 数字频率计的设计与实现初始条件：本设计既可以使用集成脉冲发生器、计数器、译码器、单稳态触发器、锁存器、放大器、整形电路和必要的门电路等，也可以使用单片机系统构建简易频率计。
用数码管显示频率计数值。
要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、课程设计工作量：1周。
2、技术要求：1）设计一个频率计。
要求用4位7段数码管显示待测频率，格式为0000Hz。
2）测量频率围：10~9999Hz。
3）测量信号类型：正弦波、方波和三角波。
4）测量信号幅值：0.5~5V。
5）设计的脉冲信号发生器，以此产生闸门信号，闸门信号宽度为1s。
6）确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，画出总体电路原理图，阐述基本原理。
3、查阅至少5篇参考文献。
按《理工大学课程设计工作规》要求撰写设计报告书。
全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规。
时间安排：1、2013年5 月17日，布置课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。
2、2013 年 6 月18 日至2013 年6 月22 日，方案选择和电路设计。
3、2013 年6 月22 日至2013 年7 月1 日，电路调试和设计说明书撰写。
4、2013年7月5日，上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 (3)1电路的设计思路与原理 (4)1.1电路设计方案的选择 (4)1.1.1方案一：利用单片机制作频率计 (4)1.1.2方案二：利用锁存器与计数器制作频率计 (5)1.1.3方案三：利用定时电路与计数器制作频率计 (6)1.1.4方案确定 (7)1.2 原理及技术指标 (8)1.3 单元电路设计及参数计算 (9)1.3.1时基电路 (9)1.3.2放大整形电路 (10)1.3.3逻辑控制电路 (11)1.3.4计数器 (13)1.3.5锁存器 (15)1.3.6译码电路 (16)2仿真结果及分析 (16)2.1仿真总图 (16)2.2单个元电路仿真图 (17)2.3测试结果 (20)3测试的数据和理论计算的比较分析 (20)4制作与调试中出现的故障、原因及排除方法 (20)4.1故障a (20)4.2故障b (21)4.3故障c (21)4.4故障d (21)4.5故障e (22)5 心得体会 (22)6参考文献 (23)数字频率计设计摘要数字频率计是一种用十进制数字，显示被测信号频率的数字测量仪器。
它的基本功能是测量正弦信号，方波信号以及其他各种单位时间变化的物理量。
在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中，由于其使用十进制数显示，测量迅速，显示直观，所以经常要用到数字频率计。
频率测量中直接测量的数字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、微分操作之后形成方波信号，加到与非门的另一个输入端上.该与非门起到主阀门的作用,在与非门第二个人输入端上加阀门控制信号,控制信号为低电平时阀门关闭,无信号进入计数器;控制信号为高电频时,阀门开启整形后的信号进入计数器,若阀门控制信号取1s,则在阀门时间1s计数器得到的脉冲数N就是被测信号的频率.在普通的电子测量仪器中，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围。
本课程次设计是基于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和模拟电路的知识进行设计。
在设计过程中，所有电路仿真均基于Mulstisim仿真软件。
关键词：周期；频率；时基电路;锁存器;计数器;数码管;1电路的设计思路与原理1.1电路设计方案的选择根据课程设计任务书中的要求，及我们对频率计数器的了解，大致可以设计出以下三种方案。
1.1.1方案一：利用单片机制作频率计如图1所示，此方案是采用单片机程序处理输入信号并且将结果直接送往LED显示，为了提高系统的稳定性，输入信号前进行放大整形，在通过A/D转换器输入单片机系统，采用这种方法可大大提高测试频率的精度和灵活性，并且能极大的减少外部干扰，采用VDHL编程设计实现的数字频率计，除被测信号的整形部分、键输入部分和数码显示部分以外，其余全部在一片FPGA芯片上实现，整个系统非常精简，而且具有灵活的现场可更改性。
但采用这种方案相对设计复杂度将会大大提高并且采用单片机系统成本也会大大提高。
图1.1-1 方案一框架图1.1.2方案二：利用锁存器与计数器制作频率计图2 是利用锁存器和计数器设计的数字频率计的组成框图，其基本原理是被测信号首先经放大电路、整形电路后，它的幅值改变了但它的频率没有改变，所以能得到计数器所要求的脉冲信号。
时钟电路产生时间基准信号，分频后控制计数与保持状态。
当其高电平时，计数器计数；低电平时，计数器处于保持状态，数据送入锁存器进行锁存显示。
然后对计数器清零，准备下一次计数。
图1.1-2 方案二框架图1.1.3方案三：利用定时电路与计数器制作频率计如图3所示为数字频率计系统原理总框图，被测量信号经过放大与整形电路传入十进制计数器，变成矩形波信号，此时数字频率计与被测信号的频率相同，时基电路提供标准时间基准信号，此时利用所获得的基准信号来触发控制电路，进而得到一定宽度的闸门信号，计数时1S，闸门开通，被测量的脉冲信号通过闸门，其计数器开始计数，当1s至1.25S 闸门关闭，停止计数,所得的数字N就是其频率.图1.1-3 方案三框架图1.1.4方案确定方案一整个系统非常精简，而且具有灵活的现场可更改性。
但采用这种方案相对设计复杂度将会大大提高，并且采用单片机系统成本也会大大提高。
有了单片机，虽然可以通过编写一段适当的程序就可以得到结果，但到目前为止我们还没有正式地接触单片机的知识。
此方案不能起到巩固所学知识的作用。
方案二所用的原理虽说都是我们在模电和数电中学到，但它的设计原理很复杂。
用protues软件虽然可以仿真出正确的结果，但到现实中进行购买元器件、电路的调试时就会很复杂，并且所需精力和财力也比较多，所以不宜采用。
方案三所选的单元电路都是我们在模电和数电课上学到的知识，并且这些单元电路很常用，也很便宜，所以易于购买。
它的整体结构也简单，便于组装和调试，也容易出结果，并且能巩固我们所学的知识。
综合以上的三种频率计的设计方案，通过考虑设计方案设计复杂程度、调试难易程度及所用的元器件的价格等几个方面，得出：应选用方案三。
1.2 原理及技术指标交流电信号或脉冲信号的频率是指单位时间产生的电振动的次数或脉冲个数。
用数学模型可表示为：f=tN ,式中f 为频率。
N 为电振动次数或脉冲数。
T 为产生N 次电振动或脉冲所需要的时间。
第一步把各种被测信号通过放大整形电路，使其成为规矩的数字信号实现频率测量的另一必备环节是时基电路。
时基电路就是产生时间标准信号的电路装置。
通常要求精确稳定，所以采用1MHz 或5MHz 石英晶体振荡器做成标准时间信号发生器。
一般计数器则采用十位计数器，N 进制的计数器也就是N 分频器，其N 进位信号也可作为N 分频信号。
图1.2-1数字频率计系统原理方框图逻辑控制电路的一个重要的作用是在每次采样后还要封锁主控门和时基信号输入，使图1.2-2 逻辑控制电路计数器显示的数字停留一段时间，以便观测和读取数据。
简而言之，控制电路就是通过循环打开主控门计数，关上主控门显示，然后清零，这个过程来完成频率的计数。
控制电路如图2.1.b所示.1.3 单元电路设计及参数计算1.3.1时基电路用于获得稳定的时间基准信号，以此来控制主控门的开启时间，电路见图3.1.图1.3-1 时基电路时基电路的作用是产生一个标准时间信号（高电平持续时间是1s ），由定时器555构成的多谐震荡器产生（当标准时间的精度要求较高时，应通过晶体震荡器分频获得）。
若震荡器的频率Hz t t f 8.0)/(1210=+=，其中。
s t s t 25.0,121==。
由公式C R R t )(7.0211+=和，C R t 227.0=，可计算出电阻R1、R2及电容C 的值。
若取电容C=10uF ，则7.357.0/22==C t R k Ω 取标称值36 k Ω107)7.0/(211=-=R C t R k Ω 取1R =47 k Ω，RP =100 k Ω1.3.2放大整形电路由于输入的信号可以是正弦波，方波，三角波。
而后面的闸门或计数电路要求被测信号为方波，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方波。
对信号的放大功能由集成放大器来实现，对信号整形的功能由555构成的施密特触发器来实现。
施密特触发器电路是一种特殊的数字器件，一般的数字电路器件当输入起过一定的阈值，其输出一种状态，当输入小于这个阈值时，转变为另一个状态，而施密特触发器不是单一的阈值，而是两个阈值，一个是高电平的阈值，输入从低电平向高电平变化时，仅当大于这个阈值时才为高电平，而从高电平向低电平变化时即使小于这个阈值，其仍看成为高电平，输出状态不这；低电平阈值具有相同的特点。
为保证测量精度，在整形电路的输入端加一前置放大器。
对幅值较低的被测信号经放大后再送入整形器整形。
如图3.2.2为放大整形电路原理图。
此电路采用集成运算放大器LM258为放大器，可对周期信号进行放大再传入整形器中对信号进行整形。
1.3-2放大整形电路1.3.3逻辑控制电路控制电路需要控制几个模块。
包括计数电路，锁存电路，和译码显示电路。
通过产生控制信号控制所要控制的模块，同时会产生清零信号和锁存信号，使显示器显示的测量结果稳定.辑控制电路的作用主要是控制主控门的开启和关闭，同时也控制整机逻辑关系。
本次设计采用74LS123N组成逻辑控制电路，先启动脉冲置成1，其余触发器置成0，此时时基电路传入脉冲，控制电路开始工作。
被测信号通过闸门进入计数电路，于是计数器译码器开始计数，记下所测信号频率值。
当控制电路转为其他状态时，闸门关闭，计数器停止工作，数码管继续显示所测频率值。
直到有一次循环，计数器清零，数码管显示消失，到此为止，频率计完成一次测量。
脉冲信号可由两个单稳态触发器74LS123N产生，它们的脉冲宽度由电路的时间常数、触发脉冲从1A端输入时，在触发脉冲决定。
由74LS123N的功能得出，当11=B1=RD的负跳变作用下，输出端Q1可获得一负脉冲，其波形关系正好满足图2.2所示的波形Ⅳ和Ⅴ的要求，手动复位开关S按下时，计数器清零。