数字频率计设计 毕业设计

毕业设计（论文）任务书

课题名称数字频率设计课题性质毕业论文

专业楼宇智能化工程技术班级 11级学生姓名学号 113121

指导教师教研室主任系部主任

发放日期

一、课题条件：

1．分析频率计的设计方法；

2．利用现有的仿真软件进行波形仿真；

二、毕业论文（设计）主要内容：

1、测量信号：方波；

2、测量频率范围：1KHZ~9999HZ；10KHZ~100KHZ；

3、显示方式：4位十进制数显示；

4、时基电路由555定时器及分频器组成，555振荡器产生脉冲信号，经分频器分频产生的时基信号，其脉冲宽度分别为：1秒，0.1秒；

5、当被测信号的频率超出测量范围时，报警。

三、计划进度：

1. 资料的收集撰写开题报告 7月18日至9月8日

2. 方案设计 9月9日至9月15日

3. 电路的设计指标分析与确定；后期的电路优化元器件的选择与参数确定

9月16日至11月2日

4. 毕业设计论文的修改、完善 11月3日至11月10日

5. 毕业设计答辩11月15 日至11月20日

6. 毕业设计工作总结11月20日至11月25日

四、主要参考文献：

(1)电子技术基础(第三版)

(2)电子产品的设计与制作工艺

(3)电子设计技术杂志

(4)现代电子学及应用1

(5)AD

(6)数字电子技术基础阎石主编高等教育出版社

指导教师（系）教研室主任

年月日年月日

摘要

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。

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。

常用的频率测量方法有测频法、测周法、测周期/频率法、F/V与A/D法。本文阐述了用测频法构成的数字频率计。

关键词：逻辑控制，计数器，时基（T）电路、输入电路、计数显示电路以及控制电路。

目录

1概述 (5)

1.1设计目的 (5)

1.2设计要求 (5)

1.3设计技术指标与要求 (5)

2．总体方案设计及硬件设计 (6)

2.1设计方案 (6)

2.2硬件设备 (9)

3．各模块设计 (10)

3.1控制电路波形示意图 (10)

3.2单元电路设计 (10)

3.2.1衰减放大整形系统 (10)

3.2.1时基电路 (11)

3.2.3逻辑控制电路 (12)

3.2.4闸门电路 (12)

3.2.5计数锁存器 (14)

3.2.6译码显示电路 (14)

3.3数字频率计整体电路 (15)

4测试与调整 (17)

5 心得体会与总结 (18)

6 参考文献 (19)

1．概述

1.1设计目的：

本课程设计是在前导验证认知实验的基础上，进行更高层次的命题设

计实验，要求学生在教师指导下独立查阅资料、设计、安装和调试特定功能的电子电路。培养学生利用模拟、数字电路知识，解决电子线路中常见实际问题的能力，使学生累积实际电子制作经验，目的在于巩固基础，培养技能，追求创新，走向实用。

1.2设计要求：

（1）以电子技术基础的基本理论为指导，将设计实验分为基础性和系统性两个层次，基础性指基本单元电路设计与调试，系统型指若干个模拟，数字基本单元电路组成并完成特定功能的电子电路的设计，调试；

（2）熟悉常用电子仪器操作使用和调试方法；

（3）拓展电子电路的应用领域，能设计，制作出满足一定性能指标或特定功能的电子电路任务。

1.3设计技术指标与要求：

1、测量信号：方波；

2、测量频率范围：1KHZ~9999HZ；10KHZ~100KHZ；

3、显示方式：4位十进制数显示；

4、时基电路由555定时器及分频器组成；

5、脉冲宽度分别为：1秒，0.1秒；

6、当被测信号的频率超出测量范围时，报警。

2 总体方案及硬件设计

2.1方案设计：

频率计是直接用十进制来显示被测信号频率的一种测量装置。它可以测量正弦波、方波和三角波的频率。利用施密特触发器将输入信号整形为方波，并利用计数器测量1s内脉冲的个数，利用锁存器锁存，稳定显示在数码管上。

常用的频率测量方法有以下四种。

○1测周法

首先把被测信号进行二分频，获得一个高电平时间或低电平时间都是一个信号周期的方波信号，然后用一个已知周期Ts的高频方波信号作为计数脉冲，在一个信号周期的时间内对fs信号进行计数，如图1-2所示。

图2-1-1 测周法原理

若在T时间内的计数值为N，则有

T=N*Ts

即 f=1/T=1/N*Ts=fs/N

测周法测量的误差与信号频率成正比，而与高频率标准计数信号的频率成反比。当fs为常数时，被测信号频率越低，误差越小，测量精度也就越高。

由于测周法所获得的信号周期数据，还需要求倒数运算才能得到信号频率，而二进制数据的求倒数运算中小规模数字集成电路却较难实现，因此，测周法不适合本设计要求。

○2测周期/频率法

周期/频率测量是采用两个计数器，分别对被测信号f和高频标准计数信号fs进行计数，其测量原理如图1-3所示。