简易数字频率计
简易数字频率计鉴定优秀
前言数字频率计是一种用数字显示地频率测量仪表,它不仅可以测量正弦信号、方波信号和尖脉信号地频率,而且还能对其他多种物理量地变化频率进行测量,诸如机械振动次数,物体转动速度,明暗变化地闪光次数,单位时间里经过传送带地产品数量等等,这些物理量地变化情况可以由有关传感器先转变成周期变化地电信号,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.因此它是一种测量范围较广地通用型数字仪器.设计要求：1.被测信号地频率范围100HZ～100KH；2.输入信号为正弦信号或方波信号；3.四位数码管显示所测频率,并用发光二极管表示单位；4.具有超量程报警功能；第一章系统概述1.1基本原理数字频率计地主要功能是测量周期信号地频率.频率是单位时间（ 1S ）内信号发生周期变化地次数.如果我们能在给定地 1S 时间内对信号波形计数,并将计数结果显示出来,就能读取被测信号地频率.数字频率计首先必须获得相对稳定与准确地时间,同时将被测信号转换成幅度与波形均能被数字电路识别地脉冲信号,然后通过计数器计算这一段时间间隔内地脉冲个数,将其换算后显示出来.这就是数字频率计地基本原理.1.2系统框图系统框图：图1数字频率计框图1.3系统各部分地功能设计1.3.1波形整形电路0°图21.3.2 分频器U2A4518BD_5V1A 31B 41C 51D6EN12MR17CP11图3（a ）图3（b ）分频器地作用是为了获得 1S 地标准时间.电路中首先用两片如图3（a ）所示地分频器对经过整形后得到地 100Hz 信号进行 100 分频得到如图4（ a ）所示周期为 1S 地脉冲信号.然后再用D 触发器如图3（b ）进行二分频得到如图4（ b ）所示占空比为 50 ％脉冲宽度为 1S 地方波信号,由此获得测量频率地基准时间.利用此信号去打开与关闭控制门,可以获得在 1S 时间内通过控制门地被测脉冲地数目.图4示波器输出波形1.3.3 信号放大、波形整形电路为了能测量不同电平值与波形地周期信号地频率,必须对被测信号进行放大与整形处理,使之成为能被计数器有效识别地脉冲信号.信号放大与波形整形电路地作用即在于此.信号放大可以采用一般地运算放大电路（如图5所示）,波形整形采用555构成地施密特触发器（如图6所示）U13288RT12543图5 运算放大器 图6 由555构成地斯密特触发器图7 信号放大与波形整形电路原理图1.3.4 控制门控制门用于控制输入脉冲是否送计数器计数.它地一个输入端接标准秒信号,一个输入端接被测脉冲.控制门可以用与门或或门来实现.当采用与门时,秒信号为正时进行计数,当采用或门时,秒信号为负时进行计数. 我们地设计采用地是或门,秒信号为低电平时进行计数.如图8所示U8A 74LS32D图8 或门作为控制门1.3.5 计数器计数器地作用是对输入脉冲计数.根据设计要求,最高测量频率为 100kHz ,应采用6位十进制计数器.可以选用由74161（74161是同步16位二进制加计数器,它有异步清零,同步预置数等功能.）改装而成地10进制计数器.U674161NQA 14QB 13QC 12QD 11RCO15A 3B 4C 5D 6ENP 7ENT 10~LOAD 9~CLR 1CLK2图9 计数器74161 图10 由74161连成地十进制计数器1.3.6 超量程报警器如图11所示,报警器由一个与门控制一个D 触发器和一个信号指示灯x1实现.由于设计要求最大频率为100.0KHZ,当计数器计数输出地结果小于100.0KHZ 时,与门7409N 输出一直为低电平,报警信号灯一直处于熄灭状态；当输出结果大于100.0KHZ 时,在计数地过程中与门7409N 输出将变为高低电平交替出现,信号灯一闪一亮.图11 超量程报警器1.3.7 寄存器在确定地时间（ 1S ）内计数器地计数结果（被测信号频率）必须经寄存后才能获得稳定地显示值.寄存器地作用是通过触发脉冲控制,将测得地数据寄存起来,送显示译码器.寄存器为使数据稳定,最好采用边沿触发方式地器件.U1474175N1D 4CLK91Q 2~CLR 12D 53D 124D 13~1Q 3~2Q 63Q 10~3Q 112Q 74Q 15~4Q14图12如图12所示,在设计中我们采用了74LS175,74LS175是用四个D 触发器组成地四位寄存器,用以存储4位二进制数.在CP 上升沿到达时1D ～4D 端状态被同时到各个触发器中,形成1Qn+1～4Qn+1状态.RD 为异步清零控制端.当RD=0时,不需要和CP 同步,就可完成寄存器1Q ～4Q 清零工作. 1.3.8 显示译码器与数码管显示译码器地作用是把用 BCD 码表示地10进制数转换成能驱动数码管正常显示地段信号,以获得数字显示.选用显示译码器时其输出方式必须与数码管匹配.本设计中采用地是7447七段数码显示译码器以及相应地七段数码管.显示译码器7447 如图13（a ）所示,七段译码管如图13（b ）所示,电路连接图如图14所示.(a)(b)U257447NA 7B 1C 2D6OA 13OD10OE 9OF 15OC 11OB 12OG14~LT 3~RBI 5~BI/RBO4图137447N图14第二章 单元电路地设计与分析在本次设计中,我地主要任务就是实现占空比为50%地方波信号,我实现它所用地电路原理图如图：0°图2-1本模块中所用芯片有：555构成地斯密特触发器、4518BD,D —FF. 其功能分别是：图2-1-2555构成地斯密特触发器:连接图如图2-1-2.为了消除高频干扰,提高比较其参考电压地稳定性,通常将C ON 管脚通过0.01uf 地电容接地.施密特触发器地构成施密特触发器也有两个稳定状态,但与一般触发器不同地是,施密特触发器采用电位触发方式,其状态由输入信号电位维持；对于负向递减和正向递增两种不R7同化方向地输入信号,施密特触发器有不同地阀值电压.门电路有一个阈值电压,当输入电压从低电平上升到阈值电压或从高电平下降到阈值电压时电路地状态将发生变化.施密特触发器是一种特殊地门电路,与普通地门电路不同,施密特触发器有两个阈值电压,分别称为正向阈值电压和负向阈值电压.在输入信号从低电平上升到高电平地过程中使电路状态发生变化地输入电压称为正向阈值电压,在输入信号从高电平下降到低电平密特触发器有两个阈值电压,分别称为正向阈值电压和负向阈值电压.在输入信号从低电平上升到高电平地过程中使电路状态发生变化地输入电压称为正向阈值电压,在输入信号从高电平下降到低电平地过程中使电路状态发生变化地输入电压称为负向阈值电压.正向阈值电压与负向阈值电压之差称为回差电压.它是一种阈值开关电路,具有突变输入——输出特性地门电路.这种电路被设计成阻止输入电压出现微小变化（低于某一阈值）而引起地输出电压地改变.斯密特波形图利用施密特触发器状态转换过程中地正反馈作用,可以把边沿变化缓慢地周期性信号变换为边沿很陡地矩形脉冲信号.输入地信号只要幅度大于vt+,即可在施密特触发器地输出端得到同等频率地矩形脉冲信号.555定时器555定时器是一种集成电路[如图2-1-3所示],因集成电路内部含有三个5千欧电阻而得名利用555定时器可以构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器.本次设计我采用555定时器构成施密特触发器,因为它只需将2号脚和六号脚连在一起作信号地输入端,即可方便地构成施密特触发器.图2-1-3 CB555地电路结构只要将555定时器地2号脚和6号脚接在一起,就可以构成施密特触发器.可以简记为“二六一搭”.如图2-1-4图2-1-4 施密特触发器连接图4518BD功能：十进制同步加/减计数器4518.如图2-1-5图2-1-54518BD 为双BCD 加计数器,该器件由两个相同地同步4 级计数器组成.计数器级为D 型触发器.具有内部可交换CP 和EN 线,用于在时钟上升沿或下降加计数.在单个单元运算中,EN 输入保持高电平,且在CP 上升沿进位.CR 线为高电平时,计数器清零.计数器在脉动模式可级联,通过将Q3 连接至下一计数器地EN 输入端可实现级联.同时后者地CP 输入保持低电平.将两个4518BD 串联起来,可以实现对经过555触发器地输入信号地100分频.连接图如图2-1-2所示,CP1接输入信号,CP2接D 触发器地CLK 输入端.D —FF 功能：电路图如图2-1-6所示.图 2-1-6为D 触发器.其功能是实现二分频.从而输出占空比为50%地标准秒信号,然后完成计数功能CLK端接上步中地分频器地输出端,Q接控制门U8A(74LS332D)其中一个输入端.各部分地实现结果如下图所示电源波形经555构成地斯密特触发器变形后地波形.555构成地斯密特触发器输出地信号经过二分频得到地标准秒信号.第三章 电路地检测方法与步骤(1) 电源测试用示波器检测产生基准时间地全波整流电路输出波形. 检验电路图如3-1-1所示,如果示波器地输出波形如图3-1-2所示.由波形图可以证明将电源信号变为标准秒信号可以正确实现.0°图3-1-1图3-1-2(2) 输入检测信号从被测信号输入端输入幅值在 1V 左右频率为 1.2KHz 左右地正弦信号检验电路如图3-2-1所示.由示波器地输出波形所示可证明已经将被测信号变为方波信号.图3-2-1图3-2-2(3) 控制门检测检测控制门 U8A(74LS32D) 输出信号波形,正常时,每间隔 1S 时间,可以在荧屏上观测到被测信号地矩形波.如观测不到波形,则应检测控制门地两个输入端地信号是否正常 , 并通过进一步地检测找到故障电路,消除故障.如电路正常,或消除故障后频率计仍不能正常工作,则检测计数器电路.(4) 计数器电路地检测依次检测6 个计数器 74161 时钟端地输入波形,正常时,相邻计数器时钟端地波形频率依次相差 10 倍.如频率关系不一致或波形不正常,则应对计数器和反馈门地各引脚电平与波形进行检测.正常情况各电平值或波形应与电路中给出地状态一致.通过检测与分析找出原因,消除故障.如电路正常,或消除故障后频率计仍不能正常工作,则检测寄存器电路.(5)寄存电路地检测依次检测 74175寄存器各引脚地电平与波形.正常情况各电平值应与电路中给出地状态一致.(6) 显示译码电路与数码管显示电路地检测检测显示译码器7447各控制端与电源端引脚地电平,同时检测数码管各段对应引脚地电平及公共端地电平.通过检测与分析连接好电路.第四章总结在数字频率计地设计当中,基本完成了设计任务书中地基本要求.本课题用Mulitism软件设计,数字频率计是数字电路中地一个典型应用,实际地硬件设计用到地器件较多,联机比较复杂,而且会产生比较大地延时,造成测量误差、可靠性差.而且还存在着许多不足之处.为了能测量不同电平值与波形地周期信号地频率,必须对被测信号进行放大与整形处理,数字频率计是直接用十进制数字来显示被测信号频率地一种测量装置.它可以测量正弦波、方波信号地频率.通过本设计使我们对数字频率计有更深一步地了解.附录一．电路图：二．元件表：参考文献：[1]林涛.数字电子技术基础清华大学出版社 2006年第1版[2]刘南平.数字频率计设计方案现代电子设计与制作技术[M]. 2004年第2版[3]毕满清.电子技术实验与课程设计［M］.北京：机械工业出版社,2005[4]张洪润.电子线路与电子技术[M]．清华大学出版社．2005年[5]郝波.数字电路[M]．电子工业出版社．2003年[6] 徐成,刘彦, 李仁发, 等. 一种全同步数字频率测量方法地研究[J]. 电子技术应用[7] 魏西峰.全同步数字频率测量方法地研究[J]. 现代电子技术, 2005,[8] 谢自.电子线路设计•实验•测试[M]．华中科技大学出版社．2000年[9] 任中民.数字电子技术[M]．清华大学出版社．2005年。
简易数字频率计
目录摘要 (2)第1章绪论 (2)1.1 单片机的简介 (3)1.2 单片机的应用领域 (3)1.3 单片机的发展趋势 (3)第2章系统硬件电路框图设计 (4)2.1 简易数字频率计的功能描述 (4)2.2 硬件电路设计框架 (4)2.3 主要芯片介绍 (5)2.3.1 74HC161的介绍 (5)2.3.2 74HC153的介绍 (5)2.4 系统硬件单元电路设计及论证 (6)2.4.1 晶振电路 (6)2.4.2 复位电路 (6)2.4.2 放大整形电路 (7)第3章系统软件设计 (8)3.1 软件整体设计框图 (8)3.2 子程序设计框图 (9)3.2.1 显示程序 (9)3.2.2 频率测量程序 (9)第4章系统调试 (10)4.1 软件调试 (10)4.2 硬件调试 (10)第5章毕业设计总结 (11)参考文献 (12)附录A 电路原理图 (13)附录B 整体总程序 (14)摘要单片机是单片微型计算机的简称，也就是把微处理器(CPU)，随机存取数据存储器(RAM)，只读程序存储器(ROM)，输入输出电路(I/O口)，还包括定时计数器，串行通信口(SCI)，显示驱动电路(LCD或LED驱动电路)，脉宽调制电路(PWM)，A/D 转换器等电路集成到一块单块芯片上，构成一个最小然而完善的计算机系统。
这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。
本次课程设计的题目是：“简易数字频率计设计”以单片机89C51 为核心设计了一种频率计。
在设计中应用单片机的数学运算和控制功能,实现了测量量程的自动切换,既满足测量精度的要求,又满足系统反应时间的要求。
关键字：单片机 频率测量 数据处理第1章 绪论1.1 单片机的简介单片机是单片微型计算机的简称，也就是把微处理器(CPU)，随机存取数据存储器(RAM)，只读程序存储器(ROM)，输入输出电路(I/O口)，还包括定时计数器，串行通信口(SCI)，显示驱动电路(LCD或LED驱动电路)，脉宽调制电路(PWM)，A/D 转换器等电路集成到一块单块芯片上，构成一个最小然而完善的计算机系统。
电子电路课程设计电子教案 7.1.5简易数字式频率计数器教案
电子电路课程设计课程教案
P91 （1）整体功能要求
频率计数器（简称频率计）主要用于测量正弦波、脉冲波、三角波和其他周期信号的频率。
其扩展功能是可以测量信号的周期和脉冲宽度。
采用数字显示技术（如LED、LCD等）显示测量结果。
为了突出数字电路的应用，本课题被测量信号仅限于TTL脉冲波。
（2）系统结构
数字频率计的整体结构要求如图7-19所示。
外部“被测信号”送入“测量电路”进行处理和测量，“挡位转换”可以用于选择测试项目，包括频率、周期或脉宽，也可以进一步选择测量频率挡位。
（3）技术指标
①被测信号波形：正弦波、三角波和矩形波。
②测量频率范围：分三挡：
1Hz～999Hz；
0.01kHz～9.99kHz；
0.1kHz～99.9kHz。
③测量周期范围：1ms～1s。
④测量脉宽范围：1ms～1s。
⑤测量精度：显示3位有效数字（要求分析1Hz、1kHz和999kHz的测量误差）。
⑥输入阻抗：大于100kΩ。
（4）扩展技术指标
①要求测量频率时，1Hz～99.9kHz的精度均为1%。
②测量占空比。
测量精度：1%分辨率。
测量范围：1%～99%
（5）设计条件
①电源：直流稳压电源提供+5V电压。
②可供选择的元器件见表7-10。
填表说明：1 每项页面大小可自行添减。
2 课次为授课次序，填1、2、3等。
简易数字频率计设计
简易数字频率计设计简易数字频率计是一种统计计算工具，用于频率统计，使用适当的算法来测量特定序列中给定元素或者元素组合出现的频率，主要用于数据分析和统计工作，帮助使用者深入分析数据，得到较为精准的结果。
本文将详细说明一种简易的数字频率计的设计实现过程和分步流程。
设计步骤第一步：准备设计简易数字频率计所需要的硬件设备设计简易数字频率计需要的硬件设备有：计算机、网络设备、数据存储器、输入输出设备等。
计算机配备相应的硬件设备和软件，网络设备用于连接多台计算机，数据存储器用于存储数据，输入输出设备允许输入和输出各种不同类型的数据。
第二步：制定相应的算法根据具体情况，应制定出相应的算法，用于计算数据序列中给定元素或者元素组合出现的频率，主要包括排序算法，查找算法，求和算法，概率分布算法等。
比如：可以使用冒泡排序或者快速排序对数据序列进行排序，使用二分查找等技术快速查找元素，在运算时可以使用求和、乘法、平方等算法来计算数据，使用贝叶斯理论等方法来求取概率分布。
第三步：实现数据处理根据设计上的算法，使用计算机及其相应的软件和硬件设备，进行数据处理，对相关的数据序列进行相应的操作，实现频率的统计计算，得到精准的统计结果。
第四步：测试并可视化在完成简易数字频率计的设计之后，应当对数据处理过程进行测试，以验证所编写算法的正确性和可靠性。
完成测试之后，可以通过图表和表格的方式可视化频率计算结果，更加直观地显示出数据之间的关系以及频率变化趋势。
以上就是一种简易数字频率计的设计实现过程，它可以为使用者提供准确的统计数据和频率结果，促进数据深入分析等工作，为企业的发展带来重要的帮助。
简易频率计实验报告
实验二简易数字频率计实验目的：（1）学会各种简易数字频率计的设计方法（2）学会VHDL的多进程及多层次设计方法实验原理：设计一个四位数字频率计，此频率计共分四档。
一档：0~9999Hz二档：10~99.99kHz三档：100~999.9kHz四档：1~10MHz分频器模块FEN通过对1Hz的时钟的分频得到0.5Hz的时钟信号。
测频模块FTEST,是整个程序的核心，此模块完成在1s的时间内对被测信号计数的功能，并通过输出数据实现自动换挡的功能。
LOCK模块用来锁存数据。
实验内容：在MAX+plusII中用VHDL语言输入FEN2 、MUX21、CD源程序，保存名字与实体名一致，后缀为vhd,选择目标器件为EP1K30TC144-3，然后进行编译、仿真。
参考程序：1、FEN通过对1Hz的时钟的分频得到0.5Hz的时钟信号。
LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY fen ISPORT(clk:IN STD_LOGIC;q:OUT STD_LOGIC);END fen;ARCHITECTURE fen_arc OF fen ISBEGINPROCESS(clk)VARIABLE x:STD_LOGIC;BEGINIF clk'EVENT AND clk='1'THENx:=NOT x;END IF;q<=x;END PROCESS;END fen_arc;波形仿真图：2、FTSET此模块完成在1s的时间内对被测信号计数的功能，并通过输出数据实现自动换挡的功能。
LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY ftest ISPORT(clr,Fx,door:IN STD_LOGIC;alm:OUT STD_LOGIC;q3,q2,q1,q0,dang:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0));END ftest;ARCHITECTURE CORN_ARC OF ftest ISBEGINPROCESS(door,Fx)VARIABLE c0,c1,c2,c3,c4,c5,c6 :STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);VARIABLE x:STD_LOGIC;BEGINIF Fx'EVENT AND Fx='1'THENIF door='1'THENIF c0<"1001"THENc0:=c0+1;ELSEc0:="0000";IF c1<"1001"THENc1:=c1+1;ELSEc1:="0000";IF c2<"1001"THENc2:=c2+1;ELSEc2:="0000";IF c3<"1001"THENc3:=c3+1;ELSEc3:="0000";c4:=c4+1;ELSEc4:="0000";IF c5<"1001"THEN c5:=c5+1;ELSEc5:="0000"; IF c6<"1001"THEN c6:=c6+1;ELSEc6:="0000";alm<='1';END IF;END IF;END IF;END IF;END IF;END IF;END IF;ELSEIF clr='0'THENalm<='0';END IF;c6:="0000";c5:="0000";c4:="0000";c3:="0000";c2:="0000";c1:="0000";c0:="0000";END IF;IF c6/="0000"THENq3<=c6;q2<=c5;q1<=c4;q0<=c3;dang<="0100";ELSIF c5/="0000"THEN q3<=c5;q2<=c4;q1<=c3;q0<=c2;dang<="0011";q3<=c4;q2<=c3;q1<=c2;q0<=c1;dang<="0010";ELSEq3<=c3;q2<=c2;q1<=c1;q0<=c0;dang<="0001";END IF;END IF;END PROCESS;END CORN_ARC;波形仿真图：3、LOCK模块LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY LOCK ISPORT(A0,A1,A2,A3,A4:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);q0,q1,q2,q3,q4:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);clk:IN STD_LOGIC);END LOCK;ARCHITECTURE ART OF LOCK ISBEGINPROCESS(clk)BEGINIF(clk'EVENT AND clk='1')THEN q0<=A0;q1<=A1;q2<=A2;q3<=A3;q4<=A4;END IF;END PROCESS;END ART;波形仿真图：顶层仿真波形：实验结果：实现了四位数字频率计的设计。
基于单片机简易数字频率计
基于单片机简易数字频率计基于单片机的简易数字频率计概述：数字频率计是一种用于测量信号频率的仪器，它能够将输入的模拟信号转换为数字信号，并通过单片机进行处理和显示。
本文将介绍基于单片机的简易数字频率计的原理和实现方法。
一、原理介绍数字频率计的原理基于信号的频率与周期的倒数之间的关系。
当输入信号的频率较高时，直接测量周期较为困难，因此常采用测量信号的脉宽来间接推算频率。
本文所介绍的简易数字频率计就是基于这一原理。
二、硬件设计1. 信号输入：将待测信号接入单片机的GPIO口，通过外部电路对信号进行电平转换和滤波处理，确保输入信号稳定且符合单片机的输入电压范围。
2. 定时器：单片机内部的定时器用于测量输入信号的脉宽。
通过配置定时器的计数器和预分频器，可以实现不同精度的测量。
一般情况下，选择合适的计数器和预分频器，使得定时器的溢出周期与待测信号的周期相当，以提高测量的准确性。
3. 显示模块：通过数码管或LCD显示模块，将测量到的脉宽转换为频率值并进行显示。
可以根据需要选择合适的显示方式和显示精度。
三、软件设计1. IO口配置：在单片机的软件中，需要配置GPIO口的输入和输出模式，以及中断触发条件等。
通过配置正确的IO口，可以实现对信号输入和输出的控制。
2. 定时器配置：配置定时器的计数器和预分频器，并设置中断触发条件。
在定时器中断服务函数中，可以对计数器的值进行读取和处理。
3. 测量算法：在定时器中断服务函数中，可以根据测量到的脉宽值计算出信号的频率。
具体的计算方法有多种，例如可以通过测量多个周期的脉宽平均值来提高测量的准确性。
4. 显示控制：将计算得到的频率值转换为合适的显示格式，并通过显示模块进行显示。
可以根据需要选择合适的显示精度和显示方式。
四、实现方法基于以上原理和设计，可以通过以下步骤来实现简易数字频率计：1. 硬件连接：将待测信号接入单片机的GPIO口，并通过外部电路进行电平转换和滤波处理。
2. 软件编程：根据单片机的型号和开发环境，编写相应的软件程序。
简易数字频率计
简易数字频率计引言数字频率计是一种用来测量信号频率的仪器。
在电子工程、通信工程和音频工程等领域中都有广泛的应用。
本文将介绍一个简易的数字频率计，它基于微控制器和计数器电路，能够精准地测量输入信号的频率。
设计原理该简易数字频率计的设计原理主要包括三个部分：输入电路、计数器电路和显示电路。
输入电路输入电路用于接收待测量的信号，并将其转换为微控制器可以处理的数字信号。
一般使用一个信号放大器将输入信号放大，并通过一个阻抗匹配电路将信号阻抗与测量电路相匹配。
计数器电路计数器电路是本频率计的核心部分。
它通过计数器器件来测量输入信号的周期时间，并计算出频率值。
常见的计数器器件有74HCxx系列、CD40xx系列等。
在该设计中，我们选择了74HC160 4位可编程同步二进制计数器。
显示电路显示电路用于将测量得到的频率值以可读性良好的方式展示出来。
一般使用数码管进行数字显示。
本设计中使用了共阴极的4位7段数码管，通过串口通信将测量到的频率值发送给数码管进行显示。
硬件设计硬件设计主要包括信号放大电路、计数器电路和显示电路。
信号放大电路设计信号放大电路使用了一个运放进行信号放大，具体的放大倍数可以根据实际需求进行调整。
为了防止输入信号的干扰，还可以添加一个低通滤波器来滤除高频噪声。
计数器电路设计74HC160计数器电路的设计如下： - 连接74HC160的CLK 引脚到信号输入引脚，即可通过输入信号的上升沿触发计数器的计数。
- 使用74HC160的O0～O3输出引脚接到后续的显码驱动电路。
显示电路设计数码管的控制可以使用74HC595移位寄存器进行。
通过接口电路和微控制器进行通信，将测量到的频率值发送给74HC595，然后74HC595控制数码管进行数字显示。
软件设计软件设计主要包括信号处理和数据显示。
信号处理软件部分主要是通过计数器来测量输入信号的周期时间并计算出频率值。
通过编写的程序，将计数器的数值传输给微控制器，并进行运算得到频率值。
简易数字频率计
频率计算：通过测量信号的周期或 频率，计算出数字频率值
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信号处理：通过数字滤波器对采集 到的信号进行滤波，以消除噪声和 干扰
数据输出：将计算出的频率值通过 串口或其他方式输出到计算机或其 他设备
计数器和计时器的编程实现
使用计时器对计数器进行计 时，计算信号的周期
将计数器和计时器的结果通 过软件进行显示和控制
能源监测：简易数字频率计可实现对新能源发电设备的实时监测，提高能源利用效率。 环保监测：简易数字频率计可用于监测环保设备的运行状态，确保污染物排放达标。 智能电网：简易数字频率计可应用于智能电网中，实现电网的智能化管理和优化。 节能减排：简易数字频率计可帮助企业实现节能减排，降低生产成本。
简易数字频率计的技术挑战和发展方向
分析仪等。
科学实验领域： 用于各种与频率 相关的实验，如 电磁波的发射与 接收、无线电通
信等。
工业生产领域： 用于生产过程中 的各种频率测量 和控制，如电机 转速的测量和控 制、生产线上各 种设备的状态监
测等。
简易数字频率计在生物医学工程领域的应用
监测生理信号：简易数字频率计可 以用于监测人体的心电图、脑电图 等生理信号，辅助医生进行疾病诊 断和治疗。
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频谱分析：对信号进行频谱分析， 了解信号的成分和特性
音频处理：用于音频信号的频率测 量和处理，如音频压缩、降噪等
简易数字频率计在通信和电子测量领域的应用
通信领域：用于 信号频率的测量， 如调频信号、调
相信号等。
电子测量领域： 用于测量电子设 备的频率特性， 如示波器、频谱
界面优化：根据实际需求对显示和控制界面进行优化，提高用户体验和操作便捷性
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。
简单数字频率计1
《电工与电子技术基础》课程设计报告题目简易数字频率学院（部汽车学院专业汽车运用工程班级22021002学生姓名苏奋学号22021002186 月5 日至 6 月12 日共1 周指导教师（签字）一、课题名称与技术要求<1>名称：简单数字频率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、三角波信号以及其他各种单位时间内变化的物理量。
本设计中使用的是直接测频法，即用计数器在计算1s内输入信号周期的个数；并使用了模拟软件Multisim进行仿真。
应用石英晶体振荡器构成稳定的多谐振荡器，并用74LS160和74LS161进行分频得到时基信号。
时基信号作为闸门信号来控制计数器74LS160工作，进行计数，通过译码显示电路在数码显示管上显示最终结果。
并且，时基信号还要通过555构成的单稳态触发器产生锁存信号和清零信号，锁存信号使输出稳定，清零信号清空计数器，为下次计数做准备。
当输入频率超过量程时，电路会自动报警。
关键字：直接测频法时基信号放大整形震荡分频计数锁存清零<2>主要技术指标和要求：1.被测信号的频率范围为100HZ～100KHZ2.输入信号为正弦信号或方波信号3.四位数码管显示所测频率，并用发光二极管表示单位4.具有超量程报警功能扩展1.被测信号的频率范围扩展到1HZ～999.9KHZ2.测量频率分为3档1HZ～9999HZ，10HZ～99.99KHZ，100HZ～999.9KHZ3.输入信号可为正弦信号、三角波信号和方波信号4.可测被测信号的周期第一章系统综述1.1总体思路对比与选择：一、总体思路：将输入信号进行放大整形之后，利用闸门信号（时基信号）对被测信号进行脉冲计数，然后通过译码显示电路进行读数。
二、实现方式：●直接计数式测频：将经过整形放大的待测信号，送入闸门信号中，在一个闸门信号周期错误！未找到引用源。
对待测信号进行计数，所得的计数值错误！未找到引用源。
简易数字频率计资料
郑州轻工业学院课程设计说明书题目：简易数字频率计姓名：院（系）：电气信息工程学院专业班级：电气工程及其自动12-02学号：指导教师：孙君曼成绩：时间：2014 年02 月17 日至2014 年06 月10 日郑州轻工业学院课程设计（论文）任务书题目简易数字频率计专业电气工程12 -02学号姓名主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容1．阅读相关科技文献。
2．学习protel软件的使用。
3．学会整理和总结设计文档报告。
4．学习如何查找器件手册及相关参数。
技术要求1.要求测量频率范围1Hz－100KHz，量程分为4档，即×1、×10、×100、×1000。
2.要求被测量信号可以是正弦波、三角波和方波。
3.要求测试结果用数码管表示出来，显示方式为4位十进制。
主要参考资料1．何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001年6月2．姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001年10月3．王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，1999年10月4．李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005年6月5．康华光，电子技术基础，高教出版社，2003完成期限： 2014 年 6 月 18 日指导教师签章：专业负责人签章：2014 年 2 月 16 日在当代电子设备中运用中，经常要测量一个波形的频率，然后对其进行分析研究。
为了测量频率，就要用到频率计。
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。
数字频率计的设计包括时基电路、整形电路、控制电路和计数显示电路四部分组成。
由时基电路产生一标准时间信号控制阀门，调节时基电路中的电阻可产生需要的标准时间信号。
简易数字频率计课程设计报告
简易数字频率计课程设计报告《简易数字频率计课程设计报告》一、设计目的和背景随着科技的不断发展和普及，计算机已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
而数字频率计作为一种常见的电子测量仪器，在工业控制、电信通讯等领域有着广泛的应用。
本课程设计旨在通过设计一款简易的数字频率计，以帮助学生深入了解数字频率计的工作原理和设计方法。
二、设计内容和步骤1. 学习数字频率计的基本原理和工作方式：介绍数字频率计的基本功能、硬件组成和工作原理。
2. 设计数字频率计的主要电路：通过研究数字频率计的电路原理图，设计出适用于本设计要求的主要电路。
3. 制作数字频率计的原型：使用电子元器件将电路图中设计的电路进行实际制作，制作出数字频率计的原型。
4. 测试数字频率计的性能：通过对数字频率计进行各种频率波形的测试，验证其测量准确性和稳定性。
5. 优化和改进设计：根据测试结果和用户反馈，对数字频率计的电路和功能进行进一步优化和改进。
三、预期效果和评价标准通过本课程设计，预期学生能够掌握数字频率计的基本工作原理、主要电路设计和制作方法，并且能够针对实际需求进行优化和改进。
评价标准主要包括学生对数字频率计原理的理解程度、电路设计的准确性和创新性，以及对数字频率计性能进行测试和改进的能力。
四、开展方式和时间安排本课程设计可以结合理论学习和实践操作进行，建议分为以下几个阶段进行：1. 第一阶段（1周）：学习数字频率计的基本原理和工作方式。
2. 第二阶段（1周）：设计数字频率计的主要电路。
3. 第三阶段（2周）：制作数字频率计的原型，并进行性能测试。
4. 第四阶段（1周）：优化和改进数字频率计的设计。
总共需要约5周的时间来完成整个课程设计。
五、所需资源和设备1. 教材教辅资料：提供数字频率计的基本原理和电路设计方法的教材或教辅资料。
2. 实验设备和工具：数字频率计的主要电路所需的电子元器件、测试仪器和焊接工具等。
3. 实验环境：提供安全、稳定的实验室环境，以及必要的计算机软件支持。
简易数字频率计课程设计报告 .
目录第一章概述1.1 数字频率计功能及特点1.2 数字频率计应用意义第二章设计方案2.1 设计指标与要求2.2 设计原理2.3方案论证第三章数字频率计分析及参数设计3.1 电路基本原理3.2 时基电路设计3.3闸门电路设计3.4控制电路设计3.5 小数点显示电路设计3.6 整体电路图第四章设计总结4.1 整体电路图4.2 元器件列表4.3 设计心得与体会4.4 附录4.5 参考文献第一章、概述数字频率计是直接用十进制数字来显示被测信号频率的一种测量装置。
它不仅可以测量正弦波、方波、三角波、尖脉冲信号和其他具有周期特性的信号的频率，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。
因此数字频率计在测量其他物理量如转速、振动频率等方面获得广泛应用。
1.1 整体功能及特点1，频率计主要用于测量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲及其它各种周期信号。
2，测量信号复制范围0.5-5v3，显示方式：四维十进制LED显示4，测量范围：1HZ-10HZ5,测量误差：≤±0.1%6，自动检测切换量程1.2 数字频率计应用意义数字频率计是一种应用很广泛的仪器电子系统非常广泛的应用领域内，到处可见到处理离散信息的数字电路。
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。
集成电路的类型很多，从大的方面可以分为模拟电路和数字集成电路2大类。
数字集成电路广泛用于计算机、控制与测量系统，以及其它电子设备中。
一般说来，数字系统中运行的电信号，其大小往往并不改变，但在实践分布上却有着严格的要求，这是数字电路的一个特点。
数字集成电路作为电子技术最重要的基础产品之一，已广泛地深入到各个领域。
第二章设计方案2.1 设计指标与要求2.1.1 设计指标1，频率计主要用于测量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲及其它各种周期信号。
简易数字频率计
数器 这 样计数 器得 到 的值 就是 被测 信号的 周期值 然 后 求其倒数 ， 扫描 显示 方式 。其 中 ＭＲ 引脚接 受清 零信号 （只清计 数器部 分），
就得 到所测 频率 值。
高 电平 有效 ，ＬＥ端为 锁 定允许 ，当该端 为低 电平 时 ， ３组计数 器
本文讲 述了使 用测 频法 设计 频 率计 的原 理 以及各个 组成 部 分 的 内容分别 进入 ３组锁 存器 ，当该 端 为高 电平 时 ，锁 存器锁 定 ，
３２７６８ＨＺ的晶 振 ，经过 １４位 ＣＤ４０６０分 频成 ２ＨＺ的 信号输 出后 ， 设 计需 要理 论 与实践 的 结合，让 我学 会了快速 查 找 有用资料 的 方
再 通过 ７４ＨＣ１６０和 ７４ＨＣ１６１组合分 频 ，分 别得 到所 要求的 Ｏ．５ＨＺ 法 ，也锻炼 了我 的动手 能力 ，这 对于工科 学生是 很 有帮助的 。
的结 构与 作用。
计数 器的值 不能 进入 。
２电路 基本 原理 脉 冲 信号 的频 率就 是在 单位 时间 内所产 生的 脉冲 个 数 ，其表
５．５译 码 显 示 电路 译码显 示 电路 可 由 ＢＣＤ ｔ段 译码 ／驱 动器 ＣＤ４５４３来实 现 ，
达 式 为 ｆ＝Ｎ／Ｔ。
只要输 入 ＢＣＤ码 就可于 多种 不同的数 码 管显示 ０至 ９，如接 共 阳
关 键 词 ：频 率 计 分 频 计 数 器
１绪 论
器来实现 ，，被测 信号 ３号脚 输入 ，１号脚 输出 ，整 形成 方波 信号。
数 字频 率计是 一种专 门 对被 测信号 进行 频率计 数的 电子测 量 再 经过 稳压 管 １Ｎ４７３１Ａ 稳压 成幅 度 为 ５Ｖ的 信号。
简易数字频率计
摘 要本数字频率计的功能是测量正弦波、方波的频率和周期以及脉冲的宽度和占空比，不同测量功能用不同颜色的发光二级管指示。
待测信号正弦波、方波的频率为0.1Hz~20MkHz 、幅度为0.1V~10V ，脉冲波宽度大于100μs 、幅度为0.1V~10V 、占空比为5%～95%。
本方案主要以STC89C52单片机为核心，主要分为电源模块、放大整形模块、分频模块、单片机模块和显示模块。
待测信号先进入信号放大电路进行放大，再被送到波形整形电路整形为标准方波。
低于1Hz 的信号利用单片机的定时器测其周期，等于或高于1Hz 的信号利用单片机的计数器和定时器的功能对待测信号进行计数。
定时时间为1s ，单片机产生的时标信号频率为1MHz 。
脉冲的宽度也利用单片机定时器测量。
编写相应的程序可以使单片机自动切换量程，并把测出的频率数据送到LCD1602显示。
关键词：频率计 单片机 自动切换量程1、方案选择1.1、方案比较方案一：本方案主要以单片机为核心，利用单片机的计数、定时功能来实现频率的计数，并且利用单片机的动态扫描法把测出的数据送到1602显示电路显示。
其原理框图如图1所示。
图1 方案一原理框图方案二：本方案主要以数字器件为核心，主要分为时基电路、逻辑控制电路、放大整形电路、闸门电路、计数电路、锁存电路、译码显示电路七大部分。
其原理框图如图2所示。
信号放大电路信号整形 电路单片机STC89 C521602 显示 电路图2 方案二原理框图1.2、方案论证方案一：本方案主要以单片机为核心，待测信号先进入信号放大电路进行放大，再被送到波形整形电路整形，把待测信号整形为标准方波。
利用单片机的计数器和定时器的功能对被测信号进行计数。
编写相应的程序可以使单片机自动调节测量的量程，并把测出的频率数据送到显示电路显示。
方案二：本方案使用大量的数字器件，待测信号经放大整形电路变成计数器所要求的脉冲信号，其频率与待测信号的频率相同。
简易数字频率计
• 计数译码驱动显示电路如下：
附录一：总电路
附录二：被测频率为100Hz时
附录3被测频率为245Hz时
• Mltisim12.0下的闸门电路设计
3 计数译码驱动电路的设计仿真
• 计数译码驱动电路原理 • 计数器的作用是对输入脉冲计数，根据设计要 求，最高测量频率为9999Hz ，应采用 4 位十 进制计数器，选用十进制计数器74HC160,显示 译码器的作用是把用 BCD 码表示的 10 进制数 转换成能驱动数码管正常显示的段信号，以获 得数字显示。显示译码器的输出方式必须与数 码管匹配。并由十进制计数器（七段译码器） 和LED数码管组成的4位十进制计数显示器来显 示数字。
• 74HC160简介 • 集成十进制加法计数器74HC160中， /LD为同步置数控 制端，低电平有效，/CR为异步清0控制端，低电平有效， CTP和CTT为计数控制端，D0,D1,D2,D3为并行数据输入 端，Q3,Q2,Q1,Q0是计数输出，Q3为最高位。CO为进位 输出端，产生进位输出信号。CP为计数脉冲输入端，上 升沿有效。 • CD4511简介 • CD4511是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器 的 BCD 码—七段码译码器，特点：具有BCD转换、消隐 和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供 较大的拉电流。可直接驱动LED显示器。
• 系统整体设计
• 1算法设计 • 2 整体方框图 • 3 电路简述
• 单元电路设计与仿真
• 2.1脉冲产生电路的设计与仿真 • 闸门电路设计仿真 • 计数译码驱动电路的设计仿真
一 系统整体设计
1，电路简述
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内的信号个数，然后经译码、显示输出测量结果，这是所谓的测频法。 可见数字频率计主要由闸门电路、计数器电路、锁存器、时基电路、逻辑控制译码显示电路 几部分组成。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（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，数值保持及自动清零， 并将计数结果在显示器上显示出来，就能读取被测信号的频率。数字频率计先 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。被测信号Vx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fx相同。时基电路提供标准时间基准信号Ⅱ，具有固定宽度T的方波时基 信号II作为闸门的一个输入端，控制闸门的开放时间，被测信号I从闸门另一端输入，被测信 号频率为fx,闸门宽度T，若在闸门时间内计数器计得的脉冲个数为N，则被测信频 率fx=N/THz。可见，闸门时间T决定量程,通过闸门时基选择开关选择,选择T大一些,测量准确 度就高一些,T小一些,则测量准确度就低.根据被测频率选择闸门时间来控制量程。在整个电路 中,时基电路是关键,闸门信号脉冲宽度是否精确直接决定了测量结果是否精确。
(完整版)简易数字频率计毕业课程设计论文
摘要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，此时我们称基础时间为1秒。
基础时间也可以大于或小于一秒。
基础时间越长，得到的频率值就越准确，但基础时间越长则没测一次频率的间隔就越长。
基础时间越短，测的频率值刷新就越快，但测得的频率精度就受影响。
本文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。
关键词：数显、频率计、时基、protues仿真、555构成多谐振荡器简易数字频率计的设计数字频率计是直接用十进制数字来显示被测量信号频率的一种测量装置，它不仅可以测量正弦波、方波、三角波和尖端冲信号的频率，而且还可以测量它们的周期。
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=NT 。
原理框图中，被测信号 Vx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fx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=1s,当1s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1s信号结束时闸门关闭，停止计数。
若在基础时间1S内计数器计得的脉冲个数为N，则被测信号频率fx=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“0”脉冲Ⅴ，使计数器每次测量从零开始计数。
1.电路设计方案及其论证1-1 ICM7216D构成数字频率计电路图1.1由ICM7216D构成的数字频率计由ICM7216D构成的10MHZ频率计电路采用+5V单电源供电。
高精度晶体振荡器和构成10MHz并联振荡电路，产生时间基准频率信号，经内部分频后产生闸门信号。
输出分别连接到相应数码显示管上。
ICM7216D要求输入信号的高电平大于3.5V，低电平小于1.9V，脉宽大于50ns，所以实际应用中，需要根据具体情况增加一些辅助电路。
简易数字频率计
一、设计目的(1)掌握电子电路的一般设计方法和设计流程；(2)学习使用PROTEL软件绘制电路原理图及印刷板图；(3)掌握应用Protues等软件对所设计的电路进行仿真，通过仿真结果验证设计的正确性。
二、设计要求设计一个简易数字频率计，具体要求如下：1.频率计测量范伟0-9999HZ；2最大读书时9999Hz，闸门信号的采样时间为1S；3.采用4位数码管显示;4.输入信号最大幅值可以扩展；5.利用PROTEL软件绘制电路原理图及印刷板图, 并用EWB软件仿真.三、设计原理1.数字频率计测频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如下图（图1）所示，为简易数字频率计的组成框图。
被测信号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，在一秒信号之内，时基信号为高电平，闸门开通，被测脉冲信号通过闸门，计数器计数，直当到一秒信号结束时，信号变成低电平，闸门关闭，计数器停止计数。
若在闸门开启时间一秒内计数器计得的脉冲个数为N，则被测信号频率f x =N（Hz）。
逻辑控制电路的作用有两个：一是当时间脉冲一秒结束时产生锁存脉冲IV，使显示器上的数字稳定；二是一秒结束下降沿到来时产生清“0”脉冲V，使计数器每次测量时从零开始计数而不进行累加，从而达到题目的要求。
图1：数字频率计各信号之间的关系及原理图2.数字频率计的主要技术指标1.频率测量范围：在输入电压符合要求规定值时，能够正常进行测量的频率区间被称为测量频率范围。
频率测量范围主要由放大整形电路的频率响应决定的。
2.数字显示位数：频率计的数字显示位数决定了频率计的分辨率，位数越多，分辨率越高3.测量时间：频率计完成一次测量所需要的时间，包括准备计数，锁存和复位时间。
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宁波工程学院电子信息工程学院课程设计报告课程设计题目：简易数字频率计起讫时间：2011年05月23日至2011年06月03日目录第一章技术指标1.1整体功能要求1.2电气指标1.3扩展指标1.4设计条件第二章整体方案设计2.1 算法设计2.2 整体方框图2.3 计数原理第三章单元电路设计3.1 波形变换电路3.2 闸门电路设计3.3小数点显示电路设计第四章测试与调整4.1 硬件测试与调整4.2 软件测试与调整4.3 整体指标测试第五章设计小结5.1 设计任务完成情况5.2 问题及改进5.3心得体会附录第一章技术指标1.1整体功能要求设计并制作一台数字显示的简易频率计，主要用于测量正弦波、方波等周期信号的频率值。
1.2 电气指标1.2.1 信号波形：方波；1.2.2 信号幅度;TTL电平；1.2.3 信号频率：100Hz～9999Hz；1.2.4 测量误差：≤1%；1.2.5 测量时间：≤1s／次，连续测量；1.2.6 显示：4位有效数字，可用数码管，LED或LCD显示。
1.3扩展指标1.3.1 可以测量正弦波信号的频率，电压峰－峰值VPP=0.1～5V；1.3.2 方波测量时频率测量上限为3MHz，测量误差≤1%；1.3.3 正弦（Vopp=0.1V~5V）测量时频率测量上限为3MHz，测量误差≤1%；1.3.4量程自动切换，且自动切换为四位有效数字输出；1.4设计条件1.4.1 电源条件：+5V。
1.4.2开发平台：本系统以高速SOC单片机C8051F360和FPGAEP2C8T144为核心，主要包括9个模块，其主要配置见表1-1。
表1-1数字电子系统设计实验平台模块一览型号名称主要配置MCU模块SOC单片机8051F360,CPLD芯片EMP3064TC44 74151 FPGA模块EMP3064TC44,串行配置芯片，JTAG和AS配置接口74153 LCD和键盘模块12864中文液晶，16个按键7404 8位高速A/D模块30MHz8位A/D转换器ADS930,信号调理电路4518 10位高速D/A模块双路100MHz10位D/A转换器THS5651,差分放大电路，反相器74132 数码显示和温度检测模块4位数码管，LED显示器，DS1624S温度传感器74160 大容量SRAM模块512kBRAM芯片IS62WV5128C392 音频放大滤波模块拾音器，放大电路，4阶有源带通滤波器4017 音频滤波功放模块音频功放LM386第二章 整体设计方案2.1 算法设计频率是周期信号每秒钟内所含的周期数值。
可根据这一定义采用如图2-1所示的算法。
2.2 整体方框图2.3 计数原理(1) 由信号发生器产生方波信号，用单片机的两个定时器中的一个定时器精确定时Ｔ＝１ｓ，另一个定时器进行对外部脉冲的从０开始计数。
(2) 当要对正弦信号进行频率计数时，将正弦信号经过LM324运放进行过滤为ＴＴＬ。
输出的信号先由示波器显示，观测幅度范围。
将信号接入单片机。
(3) 用Ｃ语言将定时器和计数器功能写入单片机程序，并写好LCD 显示程序。
信号发生器运放ＬＭ３２４ ＭＣＵ模块ＬＣＤ显示第三章单元电路设计3.1 波形变换电路图3-1 波形变换模块图中的V+为+5V，V-接地，这是因为单片机输入引脚只能输入TTL电平，正弦波信号进入波形变换模块转换为同频率TTL电平的方波信号。
3.2闸门电路设计和定时计数以下为我们的程序设计TMOD=0x51; //T0、T1方式1,T1计数方式CKCON=0; //系统时钟12分频TL0=0x66;TH0=0x3e;TL1=0X0;TH1=0X0; //计数器清0fp=T_C; 宏定义值为40；TMR2CN=0X04; //16位自动重装TMR2RLL=0XF0; //10MSTMR2RLH=0XD8;TMR3CN=0X0C; //双8位自动重装入，系统时钟1/12TMR3RLL=0XE0; //定时100usTMR3RLH=0XFF;TR0=1;TR1=1;我们把T0作为闸门定时器，T1作为对外部信号的计数器，在定时的50ms内，对外部的信号进行计数。
在制作过程中，需要定时一秒，所以要对T0进行多次计数，于是用下面的T0中断服务实现//*****T0中断服务*************************************** int j=0;TL0=0x66; //0Xb0;TH0=0x3d; //0X3c;每单位0.5微秒*50000*40fp--;if(fp) return;TR1=0;fp=T_C; //1sf=65536*f1+256*TH1+TL1;//溢出次数乘以FF加上目前计数值，即1S的计数次if(n==0){jishu[n%11]=f;}else{if(abs(jishu[n%11-1]-f)>=10){for(j=0;j<=10;j++){jishu[j]=f;}}else{jishu[n%11]=f;}}//把计数所得数分给数组各个部分易变显示3.3小数点显示电路设计小数点显示的设计，涉及到两种情况，第一，当计数值在1S内小于1000，那么计数没有四位有效数字，我们需要将数值通过添加小数点后面0的个数补为四位；第二，当计数值在1S内大于10000，那么需要提取出显示需要的四位最高位数值，并进行量程切换，因为量程有HZ，KHZ和MHZ档，故要在各个档位以四位有效数字切误差最小的数值，在MAIN里实现各个显示切换。
实现切换的子程序如下//*******************************************void get_f(float s1){int term;term=(int)(s1*10000);F_DISP[0]=term/1000%10+0x30;F_DISP[1]=term/100%10+0x30;F_DISP[2]=0x2E;F_DISP[3]=term/10%10+0x30;F_DISP[4]=term%10+0x30;}//*******************************************void get_flow(float s1){ int term;term=(int)(s1*100);F_DISPLOW[0]=term/1000%10+0x30;F_DISPLOW[1]=term/100%10+0x30;F_DISPLOW[2]=0x2E;F_DISPLOW[3]=term/10%10+0x30;F_DISPLOW[4]=term%10+0x30;}//******************************************** void tofHZ(void){F_DISPLOWHIGH[0]=f/100%10+0x30;F_DISPLOWHIGH[1]=f/10%10+0x30;F_DISPLOWHIGH[2]=f%10+0x30;F_DISPLOWHIGH[3]=0x2E;F_DISPLOWHIGH[4]=0x30;}//******************************************** void toHZ(void){F_DISPHIGH[0]=f/1000%10+0x30;F_DISPHIGH[1]=f/100%10+0x30;F_DISPHIGH[2]=f/10%10+0x30;F_DISPHIGH[3]=f%10+0x30;}//******************************************* void toKHZ(void){if(f>=10000&&f<=99999){F_DISPHIGHONE[0]=f/10000%10+0x30;F_DISPHIGHONE[1]=f/1000%10+0x30;F_DISPHIGHONE[2]=0x2E;F_DISPHIGHONE[3]=f/100%10+0x30;F_DISPHIGHONE[4]=f/10%10+0x30;}else{ F_DISPHIGHONE[0]=f/100000%10+0x30;F_DISPHIGHONE[1]=f/10000%10+0x30;F_DISPHIGHONE[2]=f/1000%10+0x30;F_DISPHIGHONE[3]=0x2E;F_DISPHIGHONE[4]=f/100%10+0x30;}}//******************************************void toMHZ(void){F_DISPHIGHTHREE[0]=f/1000000%10+0x30;F_DISPHIGHTHREE[1]=0x2E;F_DISPHIGHTHREE[2]=f/100000%10+0x30;F_DISPHIGHTHREE[3]=f/10000%10+0x30;F_DISPHIGHTHREE[4]=f/1000%10+0x30;}//********************************************第四章测试与调整4.1 硬件测试与调整（1）波形变换模块的调试由于LM324的频率限制，当输入的信号频率大于2MHz时，频率计的示数无法正确显示原始波形的频率值。
（2）频率计的调试经过测试频率测试上限可达到3MHz，且量程会随着频率值自动切换显示HZ,KHZ和MHZ，都显示四位有效数字。
4.2 软件测试与调整将所编写的程序（见附录）通过软件编译，出现错误时先在运行停顿临近处寻找错误，若查找不出，再一步步运行查找，改正错误并重新编译，编译成功后下载到实验箱进行进一步测试。
在整个设计模块中，调试是重要的步骤，也是考验人耐心的一步，只有耐心的将调试所得结果进行思考分析，然后修改程序中某些小细节，重复这些细小但又重要的步骤才能将频率计做的更精确。
4.3 整体指标测试表4-1 被测信号频率测量结果函数发生器10HZ 30HZ 100HZ 500HZ 1KHZ实际测量10.00HZ 30.00HZ 99.00HZ 499.0HZ 998.2HZ函数发生器10KHZ 500KHZ 1MHZ 2MHZ实际测量9.983KHZ 499.6KHZ 998.8K 1996K从上表中计算得到所测频率误差 0.2%，在设计指标范围内。
第五章设计小结5.1 设计任务完成情况通过老师一周的理论指导，对各个模板有了一定的了解认知。
经过小组间一星期的设计与实验，较为精确的完成了简易频率计，误差控制在0.2%。
5.2 问题及改进初步调试结果误差较大，通过修改定时器的定时参数，使得误差最后调整为0.2%，更为精确的达到了设计指标。