频率计设计
频率计设计
频率计的设计内容介绍：数字频率计是用来测量信号频率的装置。
它可以测量正弦波、方波、三角波和尖脉冲信号的频率。
在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试的过程中，经常要用到频率计。
由于其用十进制数显示，测量速度快、精度高、显示直观，因此频率计得到广泛的应用。
一、设计内容及技术指标设计内容：设计用四只数码管显示结果的数字频率计。
技术指标：1、测量信号：正弦波、方波、三角波2、被测量信号频率范围：1HZ—9999HZ3、显示方式：4位十进制数显示4、时基电路由555定时器组成多谐振荡器产生的时基信号，其脉冲宽度分别为：正脉冲 1S，负脉冲0.25S二、电路原理及框图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 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 (1)图1（a）是数字频率计的组成框图。
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（b）所示。
I所谓频率，就是周期性信号的在单位时间（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：T N f = （2.2.1）上图是数字频率计的结构框图。
被测信号X V 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x f 相同。
时基电路提供标准时间基准信号II ，其高电平持续的时间s t 11=,当s 1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s 1信号结束时闸门关闭，停止计数。
实验六：数字频率计的设计
南昌大学实验报告学生姓名：学号：专业班级：实验类型:□验证□综合▉设计□创新实验日期：12.14__ 实验成绩：实验五数字频率计的设计一、实验目的1.了解直接测频的方法和原理。
2.掌握如何在FPGA 内部设计多种功能模块。
3.掌握VHDL 在测量模块设计方面的技巧。
二、实验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（也称闸门时间）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由上面的表示式可以看到，若时间间隔T 取 1s，则f＝N。
由于闸门的起始和结束的时刻对于信号来说是随机的，将会有一个脉冲周期的量化误差。
进一步分析测量准确度：设待测信号脉冲周期为 Tx，频率为 Fx，当测量时间为T=1s 时，测量准确度为δ=Tx/T=1/Fx。
由此可知这种直接测频法的测量准确度与被测信号的频率有关，当待测信号频率较高时，测量准确度也较高，反之测量准确度较低。
因此，这种直接测频法只适合测量频率较高的信号，不能满足在整个测量频段内的测量精度保持不变的要求。
若要得到在整个测量频段内的测量精度保持不变的要求，应该考虑待精度频率测量等其它方法。
等精度频率测频的实现方法，可以用图17-1 所示的框图来实现。
图17-1 等精度测频实现框图本实验采用直接测频法进行频率测量。
闸门时间固定为1s，闸门信号是一个0.5Hz 的方波，在闸门有效（高电平）期间，对输入的脉冲进行计数，在闸门信号的下降沿时刻，所存当前的计数值，并且清零所有的频率计数器。
显示的内容是闸门下降沿时锁存的值。
因为闸门时间我们设定为 1s，所以这种频率计仅能测出频率大于或者等于 1Hz 的情况，且频率越高，精度也越高。
实际应用中，频率计的闸门时间是个可变量，当频率小于 1Hz时，闸门时间就要适当放大。
采用一个标准的时钟，在单位时间内如：0.1秒对被测信号的脉冲进行计数，即为信号的频率。
在设计频率计的时候，八个七段码管最多可以显示99,999,999Hz，因此在设计时候用八个4位二进制码（BCD 码）来表示，另外还必须有同样的八个4位二进制码来对输入的频率进行计数，在闸门下降沿的时候，将后者的值锁存到寄存器中。
简易频率计设计课程设计
简易频率计设计课程设计一、教学目标本课程旨在通过学习简易频率计的设计与实现，让学生掌握基础的电子电路知识，频率测量原理以及相关的实验技能。
在知识目标上，要求学生能够理解并描述频率计的工作原理，掌握基本的电路设计方法。
在技能目标上，要求学生能够独立完成简易频率计的搭建，并进行相关实验。
在情感态度价值观目标上，通过课程的学习，使学生培养对科学研究的兴趣，增强解决实际问题的能力，并培养团队协作的精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：首先，介绍频率计的基本原理，包括频率测量原理，频率计的组成结构等；其次，讲解频率计的设计方法，包括电路设计，元件选型，系统调试等；然后，通过实验操作，使学生能够熟练使用简易频率计，掌握相关的实验技能；最后，进行课程设计，使学生能够将所学的知识运用到实际问题中，提高解决实际问题的能力。
三、教学方法为了达到本课程的教学目标，将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
首先，将采用讲授法，为学生讲解频率计的基本原理和设计方法；其次，将采用实验法，让学生通过实际操作，掌握频率计的使用方法和实验技能；同时，将采用讨论法，引导学生进行思考，提出问题，并寻找解决问题的方法；最后，将采用案例分析法，让学生通过分析实际案例，将所学的知识运用到实际问题中。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法的实施，将准备多种教学资源。
首先，将使用教材《简易频率计设计与实现》作为主要的教学资源；其次，将提供相关的参考书籍，供学生进行深入的学习；同时，将利用多媒体资料，如教学视频，实验操作演示等，丰富学生的学习体验；最后，将准备实验设备，如简易频率计，电子元件等，供学生进行实验操作。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业和考试三个部分。
平时表现主要评估学生的课堂参与度、提问回答和团队协作等情况，占总分的30%。
作业主要评估学生的理解和应用能力，占总分的30%。
考试主要评估学生对课程知识的掌握和运用能力，占总分的40%。
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。
基于单片机的频率计的设计
基于单片机的频率计的设计一、频率计的基本原理频率是指单位时间内信号周期性变化的次数。
频率计的基本原理就是在一定的时间间隔内对输入信号的脉冲个数进行计数，从而得到信号的频率。
常用的测量方法有直接测频法和间接测频法。
直接测频法是在给定的闸门时间内测量输入信号的脉冲个数，计算公式为：频率＝脉冲个数／闸门时间。
这种方法适用于测量高频信号，但测量精度会受到闸门时间和计数误差的影响。
间接测频法是先测量信号的周期，然后通过倒数计算出频率。
其适用于测量低频信号，但测量速度较慢。
在实际设计中，通常会根据测量信号的频率范围选择合适的测量方法，或者结合两种方法来提高测量精度和范围。
二、系统硬件设计1、单片机选型在基于单片机的频率计设计中，单片机是核心控制部件。
常用的单片机有 51 系列、STM32 系列等。
选择单片机时需要考虑其性能、资源、价格等因素。
例如，对于测量精度和速度要求不高的应用，可以选择51 单片机；而对于复杂的系统，可能需要选择性能更强的 STM32 单片机。
2、信号输入电路为了将输入信号接入单片机，需要设计合适的信号输入电路。
一般需要对输入信号进行放大、整形等处理，使其成为标准的脉冲信号。
常见的整形电路可以使用施密特触发器来实现。
3、显示电路频率计的测量结果需要通过显示电路进行显示。
常用的显示器件有液晶显示屏（LCD）和数码管。
LCD 显示效果好，但驱动较为复杂；数码管显示简单直观，驱动相对容易。
4、时钟电路单片机需要一个稳定的时钟信号来保证其正常工作。
时钟电路可以采用外部晶振或内部振荡器，根据系统的精度和稳定性要求进行选择。
5、复位电路为了确保单片机在系统启动时能够正常初始化，需要设计复位电路。
复位电路可以采用上电复位和手动复位两种方式。
三、系统软件设计1、主程序流程系统启动后，首先进行初始化操作，包括设置单片机的工作模式、初始化显示、设置定时器等。
然后进入测量循环，等待输入信号，在给定的闸门时间内进行计数，并计算频率，最后将结果显示出来。
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》。
简易数字频率计设计报告
根据系统设计要求， 需要实现一个 4 位十进制数字频率计， 其原理框 图如图 1 所示。
主要由脉冲发生器电路、 测频控制信号发生器电路、 待测 信号计数模块电路、 锁存器、 七段译码驱动电路及扫描显示电路等模块组 成。
由于是4位十进制数字频率计， 所以计数器CNT10需用4个，7段显示译 码器也需用4个。
频率测量的基本原理是计算每秒钟内待测信号的脉冲个 数。
为此，测频控制信号发生器 F_IN_CNT 应设置一个控制信号时钟CLK ， 一个计数使能信号输出端EN 、一个与EN 输出信号反 向的锁存输出信号 LOCK 和清零输出信号CLR 。
若CLK 的输入频率为1HZ ，则输出信号端EN 输出 一个脉宽恰好为1秒的周期信号， 可以 作为闸门信号用。
由它对频率计的 每一个计数器的使能端进行同步控制。
当EN 高电平时允许计数， 低电平时 住手计数，并保持所计的数。
在住手计数期间，锁存信号LOCK 的上跳沿 将计数器在前1秒钟的计数值锁存进4位锁存器LOCK ，由7段译码器译出 并稳定显示。
设置锁存器的好处是： 显示的数据稳定， 不会由于周期性的标准时钟 CLKEN待测信号计数电路脉冲发 生器待测信号F_INLOCK锁存与译 码显示驱 动电路测频控制信 号发生电路CLR扫描控制数码显示清零信号而不断闪烁。
锁存信号之后，清零信号CLR对计数器进行清零，为下1秒钟的计数操作作准备。
时基产生与测频时序控制电路主要产生计数允许信号EN、清零信号CLR 和锁存信号LOCK。
其VHDL 程序清单如下：--CLK_SX_CTRLLIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CLK_SX_CTRL ISPORT(CLK: IN STD_LOGIC;LOCK: OUT STD_LOGIC;EN: OUT STD_LOGIC;CLR: OUT STD_LOGIC);END;ARCHITECTURE ART OF CLK_SX_CTRL ISSIGNAL Q: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);BEGINPROCESS(CLK)BEGINIF(CLK'EVENT AND CLK='1')THENIF Q="1111"THENQ<="0000";ELSEQ<=Q+'1';END IF;END IF;EN<=NOT Q(3);LOCK<=Q(3)AND NOT(Q(2))AND Q(1);CLR<=Q(3)AND Q(2)AND NOT(Q(1));END PROCESS;END ART;测频时序控制电路：为实现系统功能,控制电路模块需输出三个信号：一是控制计数器允许对被测信号计数的信号EN；二是将前一秒计数器的计数值存入锁存的锁存信号LOCK；三是为下一个周期计数做准备的计数器清零信号CLR。
韶关学院频率计课程设计
韶关学院频率计课程设计一、教学目标本课程旨在通过频率计的教学，使学生掌握频率计的基本原理、结构和应用，培养学生运用频率计解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解频率计的定义、分类和基本原理。
（2）掌握频率计的结构和主要组成部分。
（3）熟悉频率计在不同领域的应用。
2.技能目标：（1）能够分析频率计的基本电路和工作原理。
（2）具备频率计的操作能力和故障排查能力。
（3）能够运用频率计解决实际工程问题。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对频率计技术的兴趣和好奇心。
（2）树立学生对频率计技术的自信心，培养学生的创新意识。
（3）培养学生团结协作、积极进取的精神风貌。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.频率计的基本原理：介绍频率计的定义、分类和基本原理，使学生了解频率计的工作机制。
2.频率计的结构与组成：详细讲解频率计的结构和主要组成部分，包括振荡器、分频器、计数器等。
3.频率计的应用：介绍频率计在通信、电子测量、控制系统等领域的应用，展示频率计在实际工程中的重要性。
4.频率计的操作与维护：教授频率计的操作方法和注意事项，培养学生具备频率计的基本操作能力。
5.频率计故障排查与维修：讲解频率计常见故障的排查方法和维修技巧，提高学生解决实际问题的能力。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学：1.讲授法：通过讲解频率计的基本原理、结构和应用，使学生掌握相关知识。
2.案例分析法：分析实际工程中的频率计应用案例，帮助学生更好地理解频率计的工作原理和应用价值。
3.实验法：安排实验室实践环节，让学生亲自动手操作频率计，培养学生的实际操作能力。
4.讨论法：学生进行课堂讨论，分享学习心得和经验，提高学生的沟通能力和团队合作精神。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的频率计教材，为学生提供系统的学习资料。
2.参考书：提供相关的参考书籍，丰富学生的知识体系。
频率计课程设计报告
频率计课程设计报告一、课程目标知识目标：1. 理解频率计的基本概念，掌握频率计的使用方法。
2. 学会运用频率计进行简单的数据收集、统计和分析。
3. 掌握频率分布表的制作方法，并能运用其进行数据处理。
技能目标：1. 能够正确操作频率计，进行实际数据的收集。
2. 培养学生运用频率分布表进行数据处理的能力，提高数据分析技能。
3. 培养学生的观察能力、动手能力和团队合作能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对数据科学的兴趣，激发学生探索科学规律的欲望。
2. 培养学生严谨、细致的科学态度，养成认真观察、记录数据的良好习惯。
3. 增强学生的团队协作意识，培养学生在团队合作中互相尊重、共同进步的精神。
课程性质分析：本课程为初中物理与数学相结合的实践课程，通过实际操作频率计，让学生在实践中学习数据收集、统计和分析的方法。
学生特点分析：初中生好奇心强，动手能力强，但注意力容易分散，需要通过实际操作和有趣的教学活动来激发学习兴趣。
教学要求：1. 教师应注重理论与实践相结合，让学生在实际操作中掌握知识。
2. 教学过程中要关注学生的个体差异，给予每个学生充分的指导和鼓励。
3. 创设有趣的教学情境，激发学生的学习兴趣，提高课堂参与度。
二、教学内容1. 频率计基础知识：介绍频率计的定义、原理和功能，使学生理解频率计在数据收集与分析中的应用。
- 教材章节：第三章第二节《数据的收集与处理》2. 频率计的操作方法：讲解频率计的正确使用步骤，指导学生进行实际操作。
- 教材章节：第三章第三节《频率计的使用》3. 数据收集与统计：指导学生运用频率计进行实际数据收集，学会制作频率分布表。
- 教材章节：第三章第四节《数据的整理与表示》4. 数据分析与应用：通过对收集到的数据进行分析，引导学生发现数据背后的规律。
- 教材章节：第三章第五节《数据分析与应用》教学安排与进度：第一课时：频率计基础知识学习，了解频率计的原理和功能。
第二课时：学习频率计的操作方法，并进行实际操作练习。
等精度频率计设计
等精度频率计设计一、设计原理：测试频率的基本方法包括直接测频法和测周法。
其中直接测频法是产生一个标准宽度（例如1s）的时基信号，然后在这个信号时间范围内打开闸门对被测频率信号进行计数。
此方法的弱点之一是高精度的标准时基信号不容易获得；其二这种方法对于高频信号有保证，但对于低频信号由于计数周期有限测试精度较低。
测周法是用被测信号作为闸门信号、对标准脉冲信号进行计数，显然这种方法适合测量低频信号的频率。
等精度测频法的核心思想是用两个计数器分别对标准脉冲和被测脉冲在相同时间内进行计数，计数时间严格同步于被频脉冲。
这种方法的最大优点是测试的精度和被测信号的频率无关，因而可以做到等精度测量。
其测试原理所示：二、等精度测频误差分析：设在一次实际的闸门时间τ以内记得被测信号和标准信号的计数值分别为N x和N s，标准信号的频率为Fs，则被测信号的频率为：若被测信号的实际频率为Fxe ，则测量误差为：由于实际闸门完全同步于被测脉冲，因此t=N x T x(其中为被测信号的周期）。
而对T s的计数则最多相差1。
所以被测信号真实的频率可以表示为：由以上各式可以得到：误差与被测频率无关，因而称为等精度测频。
三、系统框图：四、系统组成：（1）FPGA测频电路：是测频的核心电路模块，由FPGA器件组成。
（2）单片机电路模块：用于控制FPGA的测频操作和读取测频数据，并做出相应处理。
（3）数码显示模块：用8个数码显示测试结果，并采用串行静态显示方法五、FPGA模块：顶层文件波形仿真六、单片机模块：七、心得：附录一：ＦＰＧＡ程序LIBRARY IEEE;－－D_FF程序USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY D_FF ISPORT ( CLK,D,CLR : IN STD_LOGIC;Q : OUT STD_LOGIC);END D_FF;ARCHITECTURE behav OF D_FF ISBEGINPROCESS (CLK,CLR)V ARIABLE Q1:STD_LOGIC;BEGINIF CLR='1' THEN Q1:='0';ELSIF CLK'EVENT AND CLK='1' THENQ1:=D;END IF;Q<=Q1;END PROCESS;END behav;LIBRARY IEEE;－－BZH程序USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY BZH ISPORT ( BENA,BCLK,CLR : IN STD_LOGIC;BZQ : OUT STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0)); END BZH;ARCHITECTURE behav OF BZH ISBEGINPROCESS (BCLK,CLR,BENA)V ARIABLE BZQ1:STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0);BEGINIF CLR='1' THEN BZQ1:=(OTHERS =>'0');ELSIF BCLK'EVENT AND BCLK='1' THENIF BENA='1' THENBZQ1:=BZQ1+1;END IF;END IF;BZQ<=BZQ1;END PROCESS;END behav;LIBRARY IEEE;－－TF 程序USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY TF ISPORT ( ENA,TCLK,CLR : IN STD_LOGIC;TSQ : OUT STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0)); END TF;ARCHITECTURE behav OF TF ISBEGINPROCESS (TCLK,CLR,ENA)V ARIABLE TSQ1:STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0);BEGINIF CLR='1' THEN TSQ1:=(OTHERS =>'0');ELSIF TCLK'EVENT AND TCLK='1' THENIF ENA='1' THENTSQ1:=TSQ1+1;END IF;END IF;TSQ<=TSQ1;END PROCESS;END behav;LIBRARY IEEE;－－MUX64_8 程序USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY MUX64_8 ISPORT ( SEL : IN STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);BZQ : IN STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0);TSQ : IN STD_LOGIC_VECTOR(31 DOWNTO 0);DATA : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)); END MUX64_8;ARCHITECTURE behav OF MUX64_8 ISBEGINDATA <= BZQ(7 DOWNTO 0) WHEN SEL="000" ELSE BZQ(15 DOWNTO 8) WHEN SEL="001" ELSEBZQ(23 DOWNTO 16) WHEN SEL="010" ELSEBZQ(31 DOWNTO 24) WHEN SEL="011" ELSETSQ(7 DOWNTO 0) WHEN SEL="100" ELSETSQ(15 DOWNTO 8) WHEN SEL="101" ELSETSQ(23 DOWNTO 16) WHEN SEL="110" ELSETSQ(31 DOWNTO 24);END behav;附录二：单片机程序#include <reg51.h>sbit clr=P2^3;sbit cl=P2^4;sbit start=P2^5;unsigned long fx,fs=199981300,save;unsigned char code led_tab[]={0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6,0x01,0x00};//LED数码管显示0123456789.共阴反向送数void delay(unsigned char z);void send(unsigned char m);void display(unsigned long n);struct p2_control{unsigned sel:3;}dat;void main(){unsigned long nx=0,ns=0,input=0;while(1){cl=0;clr=0; //初始化clr=1;delay(1);clr=0; //清零cl=1;delay(2000);cl=0; //产生闸门信号clif (start!=0){for(dat.sel=0;dat.sel<8;dat.sel++){P2=dat.sel;delay(1);input=P0;switch(dat.sel){case 0 : ns=ns+input;break;case 1 : ns=ns+(input<<8);break;case 2 : ns=ns+(input<<16);break;case 3 : ns=ns+(input<<24);break;case 4 : nx=nx+(input);break;case 5 : nx=nx+(input<<8);break;case 6 : nx=nx+(input<<16);break;case 7 : nx=nx+(input<<24);break;}}}fx=(nx/ns)*fs;// while(fx==save);// save=fx;display(fx);}}void delay(unsigned char z) //1ms延迟{unsigned int x,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=124;y>0;y--);}void display(unsigned long n) //显示，单位为Hz {int c;for(c=0;c<8;c++) //去余辉{send(11);}send(n/10000000);n=n%10000000;send(n/1000000); n=n%1000000;send(n/100000); n=n%100000;send(n/10000); n=n%10000;send(n/1000); n=n%1000;send(n/100); n=n%100;send(n/10); n=n%10;send(n);}void send(unsigned char m) //发送位数{TI=0;SBUF=led_tab[m];while(TI==0);delay(1);}。
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。
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。
频率计课程设计实验报告
课程设计报告课程设计名称：电子系统综合课程设计课程设计题目：频率计频率计课程设计实验报告一、设计任务要求1、根本要求：设计一个3位十进制数字显示的数字式频率计，其频率测量范围在1MHz内。
量程分别为10kHz,100kHz和1MHz三档，即最大读数分别为和999kHz。
这里要求量程可以自动转换，详细要求如下：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〔最高位显示F，其余各位不显示数字〕，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。
3〕、采用记忆显示方式，即计数过程中不显示数据，待计数过程完毕以后，显示测频结果，并将此显示结果保持到下一次计数完毕，显示时间不小于1s。
4〕、小数点位置随量程变更自动移位。
二、设计方案1、系统功能〔根本功能和附加功能〕根本功能：显示待测频率，LED灯显示小数点，显示待测频率的量程。
附加功能：实现量程自由变化，通过拨码开关控制待测频率大小。
2、系统设计方案说明1、分频模块：由于测频时不同量程档需要不同的时基信号，分频模块是必不可少的。
系统通过试验箱给定的50MHZ的频率通过分频变成0.5HZ，即1秒钟得计数时间，通过1秒钟的记数时间里待测频率上升沿的数量实现频率测定，待测频率通过分频，多路器等实现各频率的测定2 计数模块：想要实现频率的测定，其实就是在1秒钟的计数时间里对待测频率信号上升沿进展计数，所以计数模块是不可缺少的，本计数器需输出指示超量程和欠量程状态的信号。
3 量程控制模块：对待测频率的量程进展判断，确定量程以后，根据不同的量程，在试验箱上显示，我们的设计是4个量程〔1，2,3量程和超量程〕。
：4 BCD译码模块：用到实验箱SOPC上的6个静态共阳数码管中的后三个数码管，并且试验箱内部有译码器，只需要输入4位数就可以在数码管上显示。
三、各模块程序如下：1、分频模块程序：1〕百分频模块程序：module plj(clk,dingshi);input clk;output dingshi;reg [40:0] counter;reg dingshi;always @(posedge clk)beginif (counter==49) //计数时钟上升沿数量，100次时钟周期begin //输出一周期信号，得到100分频信号。
基于STM32的频率计设计
电子系统设计综合实验设计报告
实验名称基于STM32的频率计设计大组号
小组号
姓名学号
指导老师
20 年月日
一．方案论证与比较
方案一：PWM捕获，PWM捕获上升沿，在设定时间内（利用定时器设定）捕获的PWM上升沿即可算出频率，此方案低频时精度高，但是对于高频会使计数溢出
方案二：ETR捕获：捕获脉冲计数器，在设定时间内捕获信号脉冲个数，高频时可以利用信号分频之后再捕获，此方案对于高频低频都有效，实用性好，精度好。
二．总体方案设计
三．理论分析和计算
六．总结
本次实验初步对stm32单片机有了一定的了解，通过实验去学习一款单片机接触更多的东西。
本次实验运用了stm32 的时钟、中断、ETR（脉冲捕获）、AD 采样、LCD1602显示，学会驱动移位寄存器（74HC595）通过三极管驱动LED、数码管。
参考文献：。
如何设计一个简单的频率计
如何设计一个简单的频率计频率计是一种用于测量信号频率的设备，广泛应用于电子、通信、自动化等领域。
本文将介绍如何设计一个简单的频率计，并提供相关原理和步骤。
一、简介频率计是一种测量频率的仪器。
它可以通过测量信号周期的时间来计算频率。
频率计可以根据测量的频率范围和精度要求，选择不同的设计方案。
下面将介绍一种简单的频率计设计。
二、设计原理该频率计设计基于计数器原理。
其思想是通过计数已知时间内信号周期的脉冲数来确定频率。
三、所需元器件1. 计数器芯片：选择适合频率范围的计数器芯片。
2. 晶振：提供稳定的时钟信号作为计数器的时基。
3. 预处理电路：用于处理输入信号，确保其满足计数器的输入要求。
四、设计步骤1. 确定测量范围和精度要求：根据应用需求确定频率计所需要测量的频率范围和精度要求，选择合适的计数器芯片。
2. 选择计数器芯片和晶振：根据测量范围和精度要求，选择适合的计数器芯片和晶振。
计数器芯片的型号选择要能满足测量范围，并具有足够的计数位数。
晶振的频率要足够稳定。
3. 设计输入信号预处理电路：根据计数器芯片的输入要求，设计合适的输入信号预处理电路。
例如，如果输入信号幅值过大或过小，需要进行合适的电平转换或调整。
五、连接设计1. 将输入信号接入预处理电路，确保信号满足计数器芯片的输入要求。
2. 将预处理后的信号接入计数器芯片的计数端。
3. 将晶振连接至计数器芯片的时钟输入端。
4. 连接供电电源，确保设计正常工作。
六、测试与调试1. 给设计供电，确保所有连接正确。
2. 输入已知频率的信号，观察频率计是否能准确测量。
3. 如果测量结果不准确，检查元器件连接是否正确、晶振频率是否稳定等。
4. 根据实际情况调整设计参数，直至测量结果满足要求。
七、注意事项1. 设计中要注意信号的幅值范围和频率范围。
2. 选择合适的计数器芯片和晶振，以保证测量精度和稳定性。
3. 调试时要注意设计的连通性和元器件的正确连接。
八、总结设计一个简单的频率计需要确定测量范围和精度要求，选择适合的计数器芯片和晶振，并设计合适的输入信号预处理电路。
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{
uchar key;
bit flag;
first();
init8279();//8279初始化
while(1)
{
shouji();
if((C8279&0x01)!=0x00)//查询方式，读取引脚IRQX
{
C8279=0x40;//读FIFO RAM命令
key=D8279;
key=(key&0x3f);//取键盘数据低6位
综合考虑，我们采用8279扩展I/O接口。
第三章：系统硬件电路设计
3.1系统原理框图
选择AT89C51作为单片机芯片，选用两位8段共阴极LED数码管实现频率显示，利用8279作I/O口扩展，连接数码管和键盘。通过定时器1计时方式，定时器0计数方式，定时每秒钟对外部频率计数，把计数值通过8279芯片在数码管上显示。如图4.1所示。
uint num;
//-----延时子程序-----
void delay1(uint z)
{
uchar x,y;
for(x=z;x>0;x--)
for(y=110;y>0;y--);
}
//-----初始化-----
void first()
{
delay1(100);//延时
TMOD=0x15;//T1为定时,工作方式1,T0为计数,工作方式1
#include<absacc.h>
//-----宏声明-----
#define D8279 XBYTE[0xFF80]//8279数据口地址
#define C8279 XBYTE[0xFF82]//8279状态/命令口地址
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
if(key==0)
{
flag=~flag;
}
while((C8279&0x0f)!=0x00);//等待
}
if(flag)
{
TR1=1;
disp();
}
else
{
C8279=0x90;
D8279=0x00;
D8279=0x00;
D8279=0x00;
D8279=0x00;
D8279=0x00;
D8279=0x00;
D8279=0x00;
D8279=0-初始化-----
void time0() interrupt 3
{
TH1=0x4c;
TL1=0x00;
time++;
}
第五章系统功能分析与说明
5.1 频率计的概述
数字频率计是采用数字电路制成的实现对周期性变化信号的频率的测量。数值频率计是通信设备、音、视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。采用Verilog HDL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外，其余全部在一片FPGA芯片上实现，整个系统非常精简，且具有灵活的现场可更改性。
信息与电气工程学院
题目：频率计课程设计
姓名：李儒贵
班级：08自动化2班
学号：0804020216
指导老师：赵延明、谢道文
（2011.7）
第1章绪论2
1.1摘要2
1.2本设计任务和主要内容2
第2章元器件选型3
2.1主控制器选择3
2.2计时方案选择3
2.3显示方案选择3
2.4扩展接口选择4
第3章系统硬件电路设计4
由于C语言编程容易，且Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。所以我们使用Keil软件进行编程。
3.3基本电路设计
单片机最小系统模块包括主控单元和基本外围电路，具体如图3-2所示。采用外部5V电源，AT89C51为主控芯片，P0口采用74LS373驱动，采用11.0592HZ晶振，手动高电平复位方式。通过P3.4采集外部输入频率，实时扫描键盘输入，控制输出采集频率。
3.4数码管显示电路设计
数码管显示电路由4位八段共阴数码及8279芯片及74HS138芯片组成，共阴数码管在应用时将公共极COM接到地，当某一字段发光二极管的阴极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为低电平时，相应字段就不亮。8279是专用键盘、显示接口芯片，单个芯片就能完成键盘输入和LED显示控制两种功能。可以为64键的接触方式按键阵列提供扫描接口，能自动消除按键抖动以及n键同时按下的保护。通过数码管显示，可以简单而准确的实现显示频率。采用8279芯片不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。
2.通过频率计的设计系统掌握51单片机的应用。掌握采集频率与数码显示软件编程及硬件设计的方法，掌握根据课题的要求，提出选择设计方案，查找所需元器，设计并搭建硬件电路，编程写入EPROM并进行调试等。
3.通过频率计的设计，掌握单片机的扩展芯片8279在键盘与数码管的应用。
第2章元器件选型
2.1主控制器选择
2.2计时方案选择
方案一：使用专用时钟芯片
使用微控制器控制专用时钟芯片实现计时控制，这种方案有着计时精度高、控制简单的优点，而且更易于实现日期/时间显示、定时等计时扩展功能。
方案二：采用MCU内部定时器
AT89C51内部含有2个定时器，可以利用一个定时器计时与一个定时器计数方式采集频率信号。
由于方案二具有较好的灵活性、较少的电路器件和较高的性价比，而且通过精确的软件补偿使精度完全可以满足控制需要，所以我们选择该方案完成设计。
当晶振频率为12MHz时,C1C2一般选30pF左右。上述电路是靠AT89C51单片机内部电路产生振荡的。也可以由外部振荡器或时钟直接驱动AT89C51。本设计采用内部电路产生振荡。
2.复位电路
RST引脚是复位端，高电平有效。在该引脚输入至少连续两个机器周期以上的高电平，单片机复位。RST引脚内部有一个斯密特ST触发器以对输入信号整形，保证内部复位电路的可靠，所以外部输入信号不一定要求是数字波形。使用时，一般在此引脚与VSS引脚之间接一个8.2kΩ的下拉电阻，与VCC引脚之间接一个约10μF的电解电容，即可保证上电自动复位。
3.1系统原理框图4
3.2时钟电路和复位电路5
3.3基本电路设计6
3.4数码管显示电路设计6
3.5频率发生电路设计8
3.6电源电路设计8
第4章程序流程图与源程序9
4.1程序流程图9
4.2主程序10
第5章系统功能分析与说明13
5.1频率计的概述13
5.2频率计的工作原理13
5.3设计思想13
5.4软硬件调试13
【关键字】：频率计、单片机、LED显示
1.2本设计任务和主要内容
一、设计题目
设计一个频率计，数字显示格式：X X X X。
二、设计内容与要求
1、通过定时器计数方式采集频率信号。
2、通过8279在4位数码管上显示频率大小。
三、设计目的
1.通过亲身的设计应用电路，将所用的理论知识应用到实践中，增强实践动手能力，进而促进理论知识的强化。
5.5系统功能分析14
第6章课程设计总结14
参考文献14
附录15
第1章绪论
1.1摘要
本文设计了一种以单片机AT89C51为核心的数字频率计。介绍了单片机、数字译码和显示单元的组成和工作原理。测量时，将被测输入信号送给单片机，通过程序控制计数，结果送8279驱动数码管显示频率值。频率计具有电路结构简单、成本低、测量方便、精度较高等特点。适合测量低频信号。系统简单可靠、操作简易，能基本满足一般情况下的需求。既保证了测频精度，又使系统具有较好的实时性。本频率计设计简洁，便于携带，扩展能力强，适用范围广。
2.3显示方案选择
方案一：使用数码管显示
该方案控制最简单，根据设计要求显示格式XXXX。可以准确的显示频率大小，又由于数码管简单便宜且满足设计要求，所以选着数码管显示比较合理。
方案二：使用LCD12864液晶显示
点阵液晶可以显示多种字符及图形，拥有友好的人机界面及强大的显示功能。特别适用于智能控制的可编程人性化显示。但是比较复杂。使用不方便。增加了难度。
图4.4自动和手动复位电路图
上电或手动复位要求电源接通后，单片机自动复位，并且在单片机运行期间，用开关操作也能使单片机复位。上电后，由于电容C3的充电和反相门的作用，使RST持续一段时间的高电平。当单片机已在运行当中时，按下复位键K后松开，也能使RST为一段时间的高电平，从而实现上电或手动复位的操作。本设计采用手动复位电路。
3.2时钟电路和复位电路
1.时钟电路
单片机的时钟一般需要多相时钟，所以时钟电路由振荡器和分频器组成。
AT89C51内部有一个用于构成振荡器的可控高增益反向放大器。两个引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。在片外跨接一晶振和两个匹配电容C1、C2如图4.3所示，就构成一个自激振荡器。振荡频率根据实际要求的工作速度，从几百千赫至24MHz可适当选取某一频率。匹配电容C1、C2要根据石英晶体振荡器的要求选取。
方案一：采用数字逻辑芯片
本系统有功能设置、数据装入、定时、显示、音响控制多个功能模块。各个状态保持或转移的条件依赖于键盘控制信号。由于键盘控制信号繁多，系统的逻辑状态以及相互转移更是复杂，用纯粹的数字电路或小规模的可编程逻辑电路实现该系统有一定的困难，需要用中大规模的可编程逻辑电路。这样，系统的成本就会急剧上升（相对于方案二）。因此，本设计并未采用这种方案。