数字频率计

燕山大学EDA课程设计报告书

题目：数字频率计

一、设计题目及要求

题目名称：数字频率计

要求：

1．输入为矩形脉冲，频率范围0~999KHz；

2．用3 位数码管显示；只显示最后的结果，不要将计数过程显示出来；

3．单位为Hz 和KHz 两档，自动切换，要有档位指示。

4. 超出测量范围，显示3 条短线“- - -”，且发出间隔为1s 的蜂鸣报警。

二、设计过程及内容

测量脉冲信号频率就是测量在单位时间内所产生的脉冲个数，所以在1S 时间内计数器所记录的结果，就是被测信号的频率。测量范围分别是0~999HZ、1~999kHZ，在kHZ档时，LED灯亮。

我们将数字频率计分为六个模块，分别是366分频模块，二分频模块，计数模块，选择模块，扫描模块，报警模块。

1、总体电路图如下：

右侧saomiao模块的输出端ABCDEF与计数器高位的进位输出端取非后相

与，再接接入实验箱，G和进位输出端相或，再接实验箱，实现在超出量程时显示“---”。

2、各部分电路图及功能

(1)分频模块

所选实验箱时钟信号频率为366HZ，为产生周期为两秒、占空比为1:2的时钟信号，需将366HZ的信号先经过366分频，产生周期为1HZ的信号，再经过二分频产生占空比符合要求的时钟信号。

366分频模块电路图：

功能说明：本模块使用三片74160级联构成366进制计数器，将输入的366HZ信号分频为1HZ，占空比为1:366的信号。

二分频模块电路图;

功能说明：使用边沿D触发器构成二分频，在输入信号的上升沿输出一秒的高电平或低电平，形成占空比1:2的时钟信号。

（2）计数器模块

功能说明：本模块共使用8片74160，上部的7片74160构成十进制计数器，左侧的三片计数器实现档位0~999HZ的计数，超出范围后将会有高电平的进位输出，使LED端产生周期为1s的脉冲，即LED灯进行1s的闪烁，标志着此时档位为kHZ。右侧三片实现kHZ档位计数，当低三位最后一个计数器产生进位时，高三位的输出端取或时SEL就会输出高电平，连接二选一模块进行档位选择。当高位输出产生进位时，最后一块产生报警信号的输出DD，为报警模块提供输入。

（3）数据选择器模块

功能说明：输出的档位由输入SEL控制，当SEL=0时，数据选择器选择A 输出即高三位KHZ档；当SEL=1时选择B输出即低三位HZ档。并利用74273在计数1s后输入数据，进行锁存，实现只显示最后的结果，不显示计数过程。其中1S的时钟信号加非门输出端，实现了数据的保存和输出。

（4）扫描模块

功能说明：本模块通过74161的循环计数选择显示的位数。输入时钟为扫

描频率，当扫描频率超过200Hz时，超出人眼睛的识别惯性范围，即可以在显示器上显示出稳定的数字。输出结果外接LED数码管的位线，选择显示的位数，并作为74151的数据选择输入，选择输出的数据。后接七段显示译码器7448,在数码管上即可显示频率。

（5）报警模块

功能说明：本模块利用D触发器输出脉冲信号，接到蜂鸣器上实现报警。时钟信号t接分频模块输出的1s脉冲，经过D触发器输出占空比1：2的脉冲实现间隔1S的蜂鸣。

三、仿真结果

当被测信号为40HZ，档位指示灯、蜂鸣器输出均为低电平，数码管显示为040，仿真结果如下图：

管显示为001，仿真结果如下图：

当被测信号为1MHZ时，超出数字频率计的量程，报警输出周期为2秒的脉冲，报警器发出间隔为1s 的蜂鸣报警，数码管显示为“---”，仿真结果如下

图：

四、遇到问题及解决办法

设计之初，用了非数字电路：发现调不出电阻电容。于是，从头再来。

在设计过程中，我们对频率计的档位自动转换理解有误，在老师的帮助下，我们利用计数器低三位的进位输出控制档位，实现Hz 和KHz 两档的自动切换。

仿真结果混乱：没有添加锁存，即显示了计数过程，加入锁存器，就只显示结果。

报警端一直报警：给了一个周期1S的脉冲，经过触发器变成1:2占空比，就会实现间隔1S的蜂鸣了。

灯一直亮：用CO端驱使灯亮是错误的，CO端给出的是一个上升沿，而只有高电平时灯才会亮，所以需要一个脉冲驱使灯亮。

输出结果出现叠加：因为计数器没有清零，所以第二个周期进行计数的时候会在第一个的基础上进行计数而导致频率叠加。给计数器的清零端输入脉冲，1秒高电平计数并锁存之后，低电平进行计数器清零，然后在进行下一个周期的计数就不会有叠加现象了。

五、总结

EDA课程设计是一门综合性很强的实验项目，与已经学习过的数字电子技术基础关联很大，实验中不仅可以巩固以前所学过的知识，而且学到了很多在

书本上所没有学到过的知识，将理论与实践结合起来，增强了对专业知识的了解。

实验中运用模块的思维解决问题，将复杂的问题模块化，分解成独立的部分，实现不同的功能，最后将各个模块按照各自的逻辑功能连接起来，实现数字频率计集成电路。在这个过程中，我们从最初的不了解，通过不断的查阅资料、网络查找、询问老师，一步步的确定实验方案，设计出各个模块的电路图，在多次的运行调试下，不断修正、添加，最终实现了实验的要求。虽然实验中我们遇到了很多困难，但在老师的帮助和小组的配合下得到了解决。

通过此次课程设计，我们学会了Max+PlusII这一软件的用法，独立自主学习的能力得到加强，锻炼了我们理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决，做到学以致用。

六、小组分工

模块：陈晨：计数模块、选择模块、总体连线、PPT制作张瑞雪：分频模块、扫描模块、报警模块

论文：张瑞雪主写，陈晨总结与进一步修改完善。