简易数字频率计设计实验报告
数字频率计课程设计实习报告
数字频率计设计报告书一、设计要求设计一个4位十进制数字式频率计，最大测量范围为10MHz。
量程分10kHz、100kHz、1MHz和10MHz四档(最大读数分别为9．999kHz、99．99kHz、999.9kHz、9999.kHz).量程自动转换规则如下：(1)当读数大于9999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，小数点位置随量程变更自动移位。
(2)可用手动方式使量程在每次测量开始时处于最低档。
显示方式如下：(3)采用记忆显示方式，即计数过程中不显示数据，待计数过程结束以后，显示计数结果，将此显示结果保持到下一次计数结束。
显示时间应不小于1s。
(4)送入信号应是符合CMOS电路要求的脉冲波，对于小信号模拟信号应有放大整形电路。
二、方案设计<1>整体思路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内测得周期性信号的重复变化次数为 N ,则频率可表示为 f =N /T (Hz)。
被测信号fx经放大整形电路变成计数电路所要求的脉冲信号,其频率与被测信号fx的频率相同。
基准电路提供标准时间基准信号clk,其高电平持续时间 t 1 = 1 s,当 1 s信号来到时 ,闸门电路开通 ,被测脉冲信号通过闸门电路,成为计数电路的计数脉冲 CP,计数电路开始计数,直到 ls信号结束时闸门电路关闭 ,停止计数。
若在闸门时间 1 s内计数电路计得的脉冲个数为 N ,则被测信号频率 f =NHz。
控制电路的作用有两个:一是产生锁存脉冲 CLK,使显示电路上的数字稳定;二是产生清“0”脉冲,使计数电路每次测量从零开始计数。
<2>时钟信号的选择设计电路中时钟信号采用12M有源晶振产生，下面是12M有源晶振引脚图：<3>整形电路的选择整形电路中可以用运算放大器LM311组成电压选择器实现，以下是关于此芯片的资料：引脚功能：GROUND/GND 接地INPUT + 正向输入端INPUT - 反向输入端OUTPUT 输出端BALANCE 平衡BALANCE/STROBE 平衡/选通V+ 电源正V- 电源负NC 空脚LM311引脚图由于LM311过于复杂且此次设计要求精度不高，整形电路可以改为如下电路：这样产生稳定3.3V为幅值的信号送入EPM570中，对芯片起到保护作用。
简易数字频率计设计报告
简易数字频率计设计报告目录一.设计任务和要求 (2)二.设计的方案的选择与论证 (2)三.电路设计计算与分析 (4)四.总结与心得..................................... 错误！未定义书签。
2五.附录........................................... 错误！未定义书签。
3六.参考文献....................................... 错误！未定义书签。
8一、 设计任务与要求1.1位数：计4位十进制数。
1.2.量程第一档 最小量程档，最大读数是9.999KHZ ，闸门信号的采样时间为1S. 第二档 最大读数是99.99KHZ ，闸门信号采样时间为0.1S.第三档 最大读数是999.9KHZ ，闸门信号采样时间为10mS.第四档 最大读数是9999KHZ ，闸门信号采样时间为1mS.1.3 显示方式（1）用七段LED 数码管显示读数，做到能显示稳定，不跳变。
（2）小数点的位置随量程的变更而自动移动（3）为了便于读数，要求数据显示时间在0.5-5s 内连续可调1.4具有自检功能。
1.5被测信号为方=方波信号二、设计方案的选择与论证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。
图2-2是根据算法构建的方框图。
被测信号图2-2 频率测量算法对应的方框图 输入电路 闸门 计数电路 显示电路闸门产生整体方框图及原理频率测量：测量频率的原理框图如图2-3.测量频率共有3个档位。
被测信号经整形后变为脉冲信号（矩形波或者方波），送入闸门电路，等待时基信号的到来。
时基信号有555定时器构成一个较稳定的多谐振荡器，经整形分频后，产生一个标准的时基信号，作为闸门开通的基准时间。
被测信号通过闸门，作为计数器的时钟信号，计数器即开始记录时钟的个数，这样就达到了测量频率的目的。
周期测量：测量周期的原理框图2-4.测量周期的方法与测量频率的方法相反，即将被测信号经整形、二分频电路后转变为方波信号。
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。
数字频率计实验报告
考虑到测量方便，将数字频率计划分为四档：10～99Hz 、100～999Hz 、1000～9999Hz 、10000～99999Hz 。
这样可以保证每一档三位有效数字，而且第三位有效数字误差在±2以内时即可达到精度要求。
三个输入信号：待测信号、标准时钟脉冲信号和复位脉冲信号。
设计细化要求：频率计能根据数字频率计设计计双0102 雷昊 2001011830786一、课程设计内容及要求本次课程设计要求设计并用FPGA 实现一个数字频率计，具体设计要求如下：测量频率范围： 10Hz ～100KHz 精度： ΔF / F ≤ ±2 %系统外部时钟： 1024Hz 测量波形： 方波 Vp-p ＝ 3～5 V 硬件设备：Altera Flex10K10 五位数码管 LED 发光二极管编程语言：Verilog HDL / VHDL二、系统总体设计输入待测信号频率自动选择量程，并在超过最大量程时显示过量程，当复位脉冲到来时，系统复位，重新开始计数显示频率。
基于上述要求，可以将系统基本划分为四个模块，分别为分频、计数、锁存和控制，并可以确定基本的连接和反馈，如上图所示。
三、系统及模块设计与说明如左图所示为数字频率计测量频率的原理图。
已知给定标准时钟脉冲高电平时间，将此0T 高电平信号作为计数器闸门电平，通过计数器得到时间内待测脉冲的个数N ，则有。
由图示可以看出，一个闸门电平时间内0T 0T Nf计数的最大误差为N ±1，为保证误差要求取N ≥100。
经计算，四档的闸门电平时间分0T 别为10s 、1s 、0.1s 和0.01s 。
仅对计数器计数值N 进行简单的移位即可得到结果。
产生闸门电平的工作由分频器完成。
分频器采用计数分频的方法，产生计数闸门电平和一系列控制脉冲，并接受计数器和控制器的反馈。
控制器主要用来判断计数器计数是否有效，从而控制档位转换，锁存器打开、关闭和设定值。
计数器在分频器和控制器的作用下对输入待测信号计数，并把计数值输出，在计数溢出时向控制器和分频器发送溢出脉冲。
基于单片机的简易数字频率计设计报告
基于单片机的简易数字频率计设计报告课程设计名称：近代电子学实验设计项目名称：简易数字频率计设计专业班级：电子信息科学与技术08级1班图1-2放大整形电路其中，放大部分由集成运算放大器构成的反向比例运算电路实图1-4 显示、锁存电路显示、锁存部分的电路是由6片74LS273和6个7段数码管构目录第一章总论错误！未定义书签。
1.1 项目名称及承办单位 ................................................................................................... 错误！未定义书签。
1.2 编制依据及原则 ........................................................................................................... 错误！未定义书签。
1.3 主要建设内容 ............................................................................................................... 错误！未定义书签。
1.4 研究重点 ....................................................................................................................... 错误！未定义书签。
1.5 研究结论 ....................................................................................................................... 错误！未定义书签。
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。
频率计实验报告1
简易的数字频率计实验报告逻辑与数字系统设计——实验部分作者姓名班级学号一、实验目的1．学习数字系统设计的步骤和方法；2．学习QUARTUS II的编译环境，和VHDL编程语言；3．熟悉ALTERA公司的MAX7000S系列的使用及程序下载方法；二、实验内容本实验要求设计并实现简易的数字频率计电路，要求可以实现以下功能：(1) 频率计的频率测量范围：最低要求0~9999Hz。
(2) 闸门时间为1s，测量结果以十进制数字显示。
(3) 设计一位复位键，对频率计进行清零复位。
(4) 利用实验箱上的四个七段数码管显示频率计结果，要求显示结果稳定，无闪烁。
三、实验任务1. 设计频率计的原理图，完成频率计子模块的功能设计；2. 在QUARTUS II环境下，建立新工程文件；3. 新建VHDL文件，完成各个子模块的VHDL编程，并利用QuartusII的工具生成相应的原理图文件；4. 在QUARTUS II环境下，新建原理图文件（注意：原理图文件名应与新建的工程文件名相同），完成各个模块之间的电路连接；5. 电路的功能仿真，验证设计的正确性；6. 为电路分配输入输出引脚，生成.pof文件；6. 下载.pof文件到MAX7128SL84-15；7. 连接MAX7128SL84-15与实验箱，并利用信号发生器和示波器检验频率计是否正常工作并测试频率计的相对误差；8. 撰写实验报告。
四、考核方法实验成绩由三个部分组成：考核内容所占分值频率计设计合理，编译通过，功能仿真结果正确30分程序可以正常下载，连接实验箱后频率计能够正常工作30分频率计工作稳定性好，误差小，测量范围广（1.2MHz以上）10分实验报告内容详实，叙述准确30分五、实验原理5.1 Max7000S系列开发板简介MAX7000系列是高密度，高性能的CMOS CPLD，采用先进的0.8um CMOS E2PROM技术制造。
MAX7000系列提供600-5000个可用门，引线端子到引线端子的延时为6ns。
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。
数字频率计设计报告
SIGNAL clkout1 : SIGNAL clkout10 : SIGNAL clkout100 : SIGNAL clkout1K : BEGIN
uut: fenpinqi PORT MAP(clk => clk, clkout1 => clkout1, clkout10 => clkout10, clkout100 => clkout100, clkout1K => clkout1K); tb : PROCESS BEGIN clk<='0'; wait for 10 ps; clk<='1'; wait for 10 ps; END PROCESS; END;
电子技术综合试验实验报告
班级：环境工程 学号：2907201005 姓名：杜熬 指导老师：李颖
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数字频率计设计报告
一、 系统整体设计
设计要求: 1、被测输入信号：方波 2、测试频率范围为：10Hz～100MHz 3、量程分为三档：第一档：闸门时间为 1S 时，最大读数为 999.999KHz 第二档：闸门时间为 0.1S 时，最大读数为 9999.99KHz 第三档：闸门时间为 0.01S 时，最大读数为 99999.9KHz。 4、显示工作方式：a、用六位 BCD 七段数码管显示读数。 b、采用记忆显示方法 c、实现对高位无意义零的消隐。 系统设计原理: 所谓“频率” ，就是周期性信号在单位时间(1 秒)内变化的次数。若在一定的时间间隔 T 内计数，计 得某周期性信号的重复变化次数为 N，则该信号的频率可表达为：f = N / T . 基于这一原理我们可以使用单位时间内对被测信号进行计数的方法求得对该信号的频率测量,具体 实现过程简述如下: 首先，将被测信号①(方波)加到闸门的输入端。由一个高稳定的石英振荡器和一系 列数字分频器组成了时基信号发生器， 它输出时间基准(或频率基准)信号③去控制门控电路形成门控信 号④，门控信号的作用时间 T 是非常准确的(由石英振荡器决定)。门控信号控制闸门的开与闭，只有在 闸门开通的时间内，方波脉冲②才能通过闸门成为被计数的脉冲⑤由计数器计数。 闸门开通的时间称为闸门时间，其长度等于门控信号作用时间 T。比如，时间基准信号的重复周期 为 1S，加到闸门的门控信号作用时间 T 亦准确地等于 1S，即闸门的开通时间——“闸门时间”为 1S。在 这一段时间内，若计数器计得 N=100000 个数，根据公式 f = N / T，那么被测频率就是 100000Hz。如果 计数式频率计的显示器单位为“KHz”，则显示 100.000KHz，即小数点定位在第三位。不难设想，若将 闸门时间设为 T=0.1S，则计数值为 10000，这时，显示器的小数点只要根据闸门时间 T 的改变也随之自 动往右移动一位(自动定位)，那么，显示的结果为 100.00Khz。在计数式数字频率计中，通过选择不同 的闸门时间，可以改变频率计的测量范围和测量精度。 系统单元模块划分: 1）分频器，将产生用于计数控制的时钟分别为 1HZ，10HZ，100HZ 脉冲和 1KHZ 的用于七段显示 数码管扫描显示的扫描信号。 2）闸门选择器，用于选择不同的闸门时间以及产生后续的小数点的显示位置。 3）门控电路，产生用于计数的使能控制信号，清零信号以及锁存器锁存信号。 4）计数器，用于对输入的待测信号进行脉冲计数，计数输出。 5）锁存器，用于对计数器输出数据的锁存，便于后续译码显示电路的对数据进行记忆显示，同时 避免计数器清零信号对数据产生影响。 6）译码显示，用于产生使七段显示数码管的扫描数字显示，小数点显示的输出信号，同时对高位 的无意义零进行消隐。
课程设计实验报告(简易频率计)
实验二：简易电子琴一、实验目的（1）学习采用状态机方法设计时序逻辑电路。
（2）掌握ispLEVER 软件的使用方法。
（3）掌握用VHDL 语言设计数字逻辑电路。
（4）掌握ISP 器件的使用。
二、实验所用器件和设备在系统可编程逻辑器件ISP1032一片示波器一台万用表或逻辑笔一只TEC-5实验系统，或TDS-2B 数字电路实验系统一台三、实验内容设计一个简易频率计，用于测量1MHz 以下数字脉冲信号的频率。
闸门只有1s 一档。
测量结果在数码管上显示出来。
不测信号脉宽。
用一片ISP芯片实现此设计，并在实验台上完成调试。
实验设计：1.产生准确闸门信号（1s）。
100kHz时钟经100K分频（一次完成），再经2分频产生方波，1s 用于计数，1s用于显示结果（及清零）；2. 利用闸门信号控制一个计数器对被测脉冲信号进行计数， 1s内计数的结果就是被测信号的频率；3.每次对被测信号计数前，自动清零；4. 计数器采用十进制；5.显示频率值上下浮动，要修改源代码。
6.数码管高低位的接线。
VHDL源代码：library IEEE;use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;entity fget isport(clk:in std_logic; --输入时钟源 bclk:in std_logic;kout:out std_logic_vector(26 downto 0));end fget;architecture top of fget iscomponent divideport(clk1:in std_logic;cl:out std_logic;co:out std_logic;ro:out std_logic);end component;component gateport(bc1:in std_logic;cl1:in std_logic;co1:in std_logic;op:out std_logic_vector(26 downto 0));end component;component saveport(op1:in std_logic_vector(26 downto 0);ro1:in std_logic;eout:out std_logic_vector(26 downto 0));end component;signal scl:std_logic;signal sco:std_logic;signal sro:std_logic;signal sop:std_logic_vector(26 downto 0);BEGINu1:divide PORT MAP(clk,scl,sco,sro);u2:gate PORT MAP(bclk,scl,sco,sop);u3:save PORT MAP(sop,sro,kout);end;--闸门模块library IEEE;use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;entity gate isport(bc1:in std_logic;cl1:in std_logic;co1:in std_logic;op:out std_logic_vector(26 downto 0) --5个8421,一个七段译码);end;architecture art2 of gate iscomponent cnt10 --十进制计数模块port(clk2:in std_logic;en:in std_logic;--使能端clr:in std_logic;--重置qout:out std_logic_vector(3 downto 0 );cout:out std_logic);end component;component seventranse --七段模块port(clk6:in std_logic_vector(3 downto 0 );op2:out std_logic_vector(6 downto 0 ));end component;signal scout1:std_logic;--输出(十进制)signal scout2:std_logic;signal scout3:std_logic;signal scout4:std_logic;signal scout5:std_logic;signal scout6:std_logic;signal qout1:std_logic_vector(3 downto 0);--8421（下同）signal qout2:std_logic_vector(3 downto 0);signal qout3:std_logic_vector(3 downto 0);signal qout4:std_logic_vector(3 downto 0);signal qout5:std_logic_vector(3 downto 0);signal qout6:std_logic_vector(3 downto 0);signal op2: std_logic_vector(6 downto 0);--七段beginr1:cnt10 PORT MAP(bc1,co1,cl1,qout1,scout1);r2:cnt10 PORT MAP(scout1,co1,cl1,qout2,scout2);r3:cnt10 PORT MAP(scout2,co1,cl1,qout3,scout3);r4:cnt10 PORT MAP(scout3,co1,cl1,qout4,scout4);r5:cnt10 PORT MAP(scout4,co1,cl1,qout5,scout5);r6:cnt10 PORT MAP(scout5,co1,cl1,qout6,scout6);t1:seventranse PORT MAP(qout6,op2);process(co1)beginif (co1'event and co1='0') thenop<=op2&qout5&qout4&qout3&qout2&qout1;--结果显示end if;end process;end;--寄存器模块library IEEE;use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;entity save isport(op1:in std_logic_vector(26 downto 0);ro1:in std_logic;eout:out std_logic_vector(26 downto 0));end entity;architecture art4 of save issignal temp:std_logic_vector(26 downto 0);beginprocess(ro1)beginif ro1'event and ro1='1'then --上升沿判断temp<=op1;end if;eout<=temp;end process;end art4;--十进制计数器模块library IEEE;use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;entity cnt10 isport(clk2:in std_logic;en:in std_logic;clr:in std_logic;qout:out std_logic_vector(3 downto 0 );cout:out std_logic);end entity;architecture art3 of cnt10 issignal temp:std_logic_vector(3 downto 0 );beginprocess(clk2,en,clr)beginif (clr='1') then --重置时清0temp<="0000";elsif (en='1') thenif(clk2'event and clk2='1')then --上升沿判断进位if(temp="1001")thentemp<="0000";elsetemp<=temp+1;end if;end if;end if;end process;qout<=temp;cout<='1' when temp="1001" else '0';end art3;--分频模块library IEEE;use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;entity divide isport(clk1:in std_logic;cl:out std_logic;co:out std_logic;ro:out std_logic);end;architecture art1 of divide issignal preclk:std_logic;signal temp1:std_logic;signal temp2:std_logic;beginp1: process(clk1) --先进行2500分频variable count:integer range 0 to 2500;beginif clk1'event and clk1='1'thenif count=2499 thencount:=0;preclk<='1';else count:=count+1;preclk<='0';end if;end if;end process;p2: process(preclk) --依次二分频实现闸门beginif preclk'event and preclk='1'thentemp2<=not temp2;end if;end process;p3: process(temp2)variable count2:std_logic;beginif temp2'event and temp2='1'thencount2:=not count2;if count2='1'thenco<='1';temp1<='0';else co<='0';temp1<='1';end if;end if;end process;p4:process(temp2)beginif (temp1='1' and temp2='0') thencl<='1';elsecl<='0';end if;end process;ro<=temp1;end;--七段译码器模块library IEEE;use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;entity seventranse isport(clk6:in std_logic_vector(3 downto 0 );op2:out std_logic_vector(6 downto 0 ));end entity;architecture art5 of seventranse isbeginprocess(clk6)begincase clk6 iswhen "0000"=> op2<="1111110";when "0001"=> op2<="0110000";when "0010"=> op2<="1101101";when "0011"=> op2<="1111001";when "0100"=> op2<="0110011";when "0101"=> op2<="1011011";when "0110"=> op2<="1011111";when "0111"=> op2<="1110000";when others=> op2<="0000000";end case;end process;end art5;四、实验小结：实验要求用闸门信号控制计数器计时，于是在十进制计数器模块中添加使能信号en（en=‘1’计数器进行加1 计数，en=‘0’时计数器保持），将闸门信号作为使能信号接入，即可实现1s计数，1s显示。
数字频率计设计实验报告
数字频率计设计实验报告1.实验目的本实验旨在通过设计数字频率计的电路，使学生掌握数字电路的设计与运用，加深对计数器、分频器等数字电路的理解，同时熟悉数字电路及测量方法。
2.实验原理数字频率计的原理基于时间测量，将待测信号的周期或频率转化为时间或计数值，再转化为显示在数码管上的频率或周期。
其电路主要由时基、型切换及显示部分组成。
时基部分是实现数字频率计最核心的部分，具有准确的定频测量功能。
根据时基频率的稳定性，数字频率计还可分为光学时基式和晶体时基式，后者是目前数字频率计设计中较为主流和有效的方案。
型切换部分是将输入信号的周期或频率转化为电平，经一个比较器进行比较，输出脉冲后送到后端的计数器。
可分为一级型切换和两级型切换，一级型切换分频系数较小，能测量的频率范围较宽，但精度相对较低；两级型切换分频系数较多，能够实现更高的精度，但测量范围相对较窄。
显示部分主要由解码器、数码管、驱动器等构成，将计数器输出的数字部分经过解码器解码，以驱动数码管显示实际测量结果。
3.实验内容3.1电路设计本实验按照晶体时基式数字频率计的设计原理，设计一个简单的频率计电路。
时基部分采用简单的晶体振荡器电路，输入3V的电源电压，晶体振荡频率为6M，采用CD4066B型CMOS开关实现时填充寄存器与计数控制部分的切换。
型切换部分采用两级型切换，以加强精度，输入信号经过第一级分频后送到S1端，S1端接CD4066B的开关控制引脚，在S1位置上的6dB衰减电阻衰减输入信号再经过第二级分频后进入计数控制部分。
显示部分采用三片74LS47数码管显示器驱动芯片将数码转移至共阴数码管，选用CD4052B组成的位选开关循环驱动数码管。
3.2电路测试将方法频率计电路搭建完成后，接通电源，输入300Hz、3kHz、30kHz和300kHz的信号，观察数码管的测量结果。
并与示波器进行对比，计算相对误差。
4.实验结果通过实验测试，本设计可以稳定地测量300Hz至300kHz范围内的信号频率，并且测量误差相对较小。
简易数字频率计课程设计报告
一、课题名称与技术要求<1>名称：简易数字频率计<2>主要技术指标和要求：1. 被测信号的频率X围100HZ～100KH2. 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二、摘要以门电路，触发器和计数器为核心，由信号输入、放大整形、闸门电路、计数、数据处理和数据显示等功能模块组成。
放大整型电路：对被测信号进行预处理；闸门电路：由与门电路通过控制开门关门，攫取单位时间内进入计数器的脉冲个数；时基信号：周期性产生一秒高电平信号；计数器译码电路：计数译码集成在一块芯片上，计单位时间内脉冲个数，把十进制计数器计数结果译成BCD码；显示：把BCD码译码在数码管显示出来。
关键字：比较器，闸门电路，计数器，锁存器，逻辑控制电路三、方案论证与选择<1>频率测量原理与方法对周期信号的测量方法，常用的有下述几种方法。
1、测频法（M法）对频率为f的周期信号，测频法的实现方法，是用以标准闸门信号对被测信号的重复周期数进行计数，当计数结果为N时，其频率为：f1=N1/TG。
TG为标准闸门宽度，N1是计数器计出的脉冲个数，设在TG期间，计数器的精确计数值为N，根据计数器的技术特性可知，N1的绝对误差是△N1=N ±1,N1的相对误差为&N1=（N1-N）/N=（N±1-N）/N=±1/N,由N1的相对误差可知，N（或N1）的数值愈大，相对误差愈小，成反比关系。
因此，在f已确定的条件下，为减小N1的相对误差，可通过增大TG的方法来降低测量误差。
但是，增大TG会使频率测量的响应时间长。
当TG为确定值时(通常取TG=1s)，则有f=N，固有f1的相对误差：&f1=(f1-f)/f=(f±1-f)/f=±1/f由上式可知，f1的相对误差与f成反比关系，即信号频率越高，误差越小；而信号频率越低，则测量误差越大。
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。
简易数字频率计设计实验报告
电子线路课程设计报告姓名：学号：专业：电子信息日期： 2014.4.13南京理工大学紫金学院电光系2014-4-13引言《电子线路课程设计》是一门理论和实践相结合的课程。
它融入了现代电子设计的新思想和新方法，架起一座利用单元模块实现电子系统的桥梁，帮助学生进一步提高电子设计能力。
对于推动信息电子类学科面向21世纪课程体系和课程内容改革，引导、培养大学生创新意识、协作精神和理论联系实际的学风，加强学生工程实践能力的训练和培养，促进广大学生踊跃参加课外科技活动和提高毕业生的就业率都会起到了良好作用。
该课程主要内容：（1）了解和掌握一个完整的电子线路设计方法和概念；（2）通过电子线路设计、仿真、安装和调试，了解和掌握电子系统研发产品的一个基本流程。
（3）了解和掌握一些常见的单元电路设计方法和在电子系统中的应用：包括放大器、滤波器、比较器、光电耦合器、单稳、逻辑控制、计数和显示电路等。
（4）通过编写设计文档与报告，进一步提高学生撰写科技文档的能力。
（5）电子线路课程设计课题：设计并制作一个基于模电和数电的简易数字频率计。
目录第一章设计要求.................................................1.1 基本要求...........................................1.2 提高部分...........................................1.3 设计报告........................................... 第二章整体方案设计.............................................2.1 算法设计...........................................2.2 整体方框图及原理................................... 第三章单元电路设计.............................................3.1 模电部分设计.......................................3.1.1 放大电路........................................3.1.2 滤波电路........................................3.1.3 比较电路........................................3.1.4 模电总体电路....................................3.2 数电部分设计.......................................3.2.1 时基电路........................................3.2.2 单稳态电路......................................3.2.3 计数、译码、显示电路............................3.2.4 数电总体电路.................................... 第四章测试与调整...............................................4.1 时基电路的调测.....................................4.2 计数电路的调测.....................................4.3 显示电路的调测..................................... 第五章设计小结.................................................5.1 设计任务完成情况...................................5.2心得体会...........................................第一章设计要求1.1 基本要求（1）输入信号：正弦、三角和方波；频率：10Hz~2KHz；幅度：峰-峰值0.3 V ~3V；（2）频率计通带：10Hz~1KHz；（3）量程范围：0~99；（4）闸门时间：1s；（5）采样周期：≥2s；（6）实现自动测频、自动清零、数据显示和保持功能。
数字频率计实训报告总结
一、实训背景与目的随着科技的飞速发展，数字频率计在各个领域得到了广泛应用。
为了更好地了解数字频率计的工作原理和实际应用，提高自身的实践能力，我们选择了数字频率计作为实训项目。
本次实训旨在使学生掌握数字频率计的设计原理、实现方法及调试技巧，提高学生在电子设计、电路分析等方面的综合能力。
二、实训内容与过程1. 实训内容本次实训主要包括以下内容：（1）数字频率计的基本原理和设计方法（2）TMS320F2812 DSP芯片及其在数字频率计中的应用（3）数字频率计的硬件电路设计（4）数字频率计的软件编程（5）数字频率计的调试与优化2. 实训过程（1）理论学习：通过查阅相关资料，了解数字频率计的基本原理、TMS320F2812 DSP芯片的功能和应用，为后续的实践环节打下理论基础。
（2）硬件电路设计：根据实训要求，设计数字频率计的硬件电路，包括电源管理模块、输入调理模块、信号处理模块、通讯模块和D触发器等。
（3）软件编程：编写数字频率计的软件程序，实现频率测量、脉宽和占空比测量等功能。
（4）调试与优化：对数字频率计进行调试，检查电路性能，优化软件程序，确保数字频率计能够稳定、准确地测量频率。
三、实训成果与分析1. 实训成果本次实训成功设计并实现了一款基于TMS320F2812 DSP芯片的简易数字频率计。
该频率计具有以下特点：（1）高精度：采用多周期测量原理，提高了测量精度。
（2）宽量程：在保证最大相对误差的前提下，尽可能扩大了测量范围。
（3）易于扩展：可根据实际需求，增加其他功能模块。
2. 实训成果分析（1）硬件电路设计方面：在硬件电路设计过程中，我们充分考虑了电路的稳定性和可靠性，选用合适的元器件，确保电路性能。
（2）软件编程方面：在软件编程过程中，我们采用了模块化设计，提高了代码的可读性和可维护性。
同时，针对数字频率计的测量原理，进行了详细的误差分析，优化了软件程序。
（3）调试与优化方面：在调试过程中，我们针对电路性能和软件程序进行了多次优化，确保数字频率计能够稳定、准确地测量频率。
实验报告模板：实验四 数字频率计设计
实验四数字频率计设计（1）【实验目的】1．掌握数字频率计的Verilog描述方法；2．学习设计仿真工具的使用方法；3．学习层次化设计方法；【实验内容】1．用4位十进制计数器对用户输入时钟进行计数, 计数间隔为1秒, 计数满1秒后将计数值（即频率值）锁存到4位寄存器中显示, 并将计数器清0, 再进行下一次计数。
2．为上述设计建立元件符号【实验原理】设计clk为1秒的计数器, 对用户输入的时钟进行计数, 所以记数间隔为1秒。
而在计数器后是寄存器, 所以可以将产生的数据放在寄存器里进行寄存, 然后再进行4位到7位转换, 在led上显示。
【程序源代码】（加注释）module CNT(CLKK,CNT_EN,RST_CNT,LOAD);input CLKK;output CNT_EN,RST_CNT,LOAD;wire CNT_EN,LOAD;reg RST_CNT,div2clk;always @(posedge CLKK) //定义CLKK为上升沿敏感信号div2clk<=~div2clk;always@(CLKK or div2clk)beginif(CLKK==1'b0&div2clk==1'b0)RST_CNT<=1'b1; //使用非阻塞赋值语句else RST_CNT<=1'b0;endassign LOAD=~div2clk;assign CNT_EN=div2clk;endmodule //模块结束module C10(CLK,EN,RST,COUT,DOUT);input CLK,EN,RST;output COUT;output [3:0]DOUT; //定义DOUT为4位带宽reg[3:0]Q; //定义Q为4位位宽reg COUT;assign DOUT=Q;always@(posedge CLK or posedge RST)beginif(RST)Q=0;else if(EN)beginif(Q<9)Q=Q+1; //当Q小于9时Q=Q+1else Q=0;endendalways@(Q)if(Q==4'b1001) //当Q为4位的1001时执行语句COUT=1;elseCOUT=0;endmodulemodule RGB4(DIN,LOAD,Dout);input LOAD;input [3:0] DIN; //定义DIN为4位位宽output [3:0] Dout;reg [3:0] Dout; //定义Dout为4位位宽的寄存器变量always@(posedge LOAD)Dout=DIN;endmodulemodule LED(in,led7);input [3:0] in;output [6:0] led7;reg [6:0] led7; //定义了led7为4位位宽的寄存器变量always@(in)begincase(in) //使用case语句0:led7<=7'b0111111; //in=0时输出7位的二进制01111111:led7<=7'b0000110; // in=1时输出7位的二进制00001102:led7<=7'b1011011; // in=2时输出7位的二进制10110113:led7<=7'b1001111; // in=3时输出7位的二进制10011114:led7<=7'b1100110; // in=4时输出7位的二进制11001105:led7<=7'b1101101; //in=5时输出7位的二进制11011016:led7<=7'b1111101; // in=6时输出7位的二进制11111017:led7<=7'b0000111; // in=7时输出7位的二进制00001118:led7<=7'b1111111; // in=8时输出7位的二进制11111119:led7<=7'b1101111; // in=9时输出7位的二进制1101111default led7<=7'b1110111; //当出现错误时输出7位二进制1110111endcaseendendmodulemodule freg(CLK1,UCLK,led0,led1,led2,led3,rst,en,load);input CLK1,UCLK;output[6:0] led0,led1,led2,led3;output rst,en,load;wire [3:0] dout0,dout1,dout2,dout3, //定义dout0, dout1, dout2, dout3为网线型变量trs0,trs1,trs2,trs3;wire inload,inrst,inen,co,c1,c2; //定义inload, inrst, inen, c1, c2为网线型变量assign rst=inrst,load=inload,en=inen;CNT u1(.CLKK(CLK1),.CNT_EN(inen),.RST_CNT(inrst),.LOAD(inload)); //例化CNT模块C10 u2(.CLK(UCLK),.EN(inen),.RST(inrst),.COUT(c0),.DOUT(dout0));C10 u3(.CLK(c0),.EN(inen),.RST(inrst),.COUT(c1),.DOUT(dout1));C10 u4(.CLK(c1),.EN(inen),.RST(inrst),.COUT(c2),.DOUT(dout2));C10 u5(.CLK(c2),.EN(inen),.RST(inrst),.DOUT(dout3));RGB4 u6(.DIN(dout0),.LOAD(inload),.Dout(trs0));RGB4 u7(.DIN(dout1),.LOAD(inload),.Dout(trs1));RGB4 u8(.DIN(dout2),.LOAD(inload),.Dout(trs2));RGB4 u9(.DIN(dout3),.LOAD(inload),.Dout(trs3));LED u10(.in(trs0),.led7(led0));LED u11(.in(trs1),.led7(led1));LED u12(.in(trs2),.led7(led2));LED u13(.in(trs3),.led7(led3));endmodule【仿真和测试结果】【元件符号与总框图】【硬件仿真结果】:【实验心得和体会】随着做实验的次数越来越多, 我对QuartusII越来越熟悉, 对EDA也越来越熟悉, 对于这门课程也越来越有兴趣了, 我将会在接下来的学习中继续努力学习。
数字频率计设计实训报告
一、实训目的1. 熟悉数字频率计的原理和设计方法。
2. 学会使用数字电路设计工具进行电路设计。
3. 提高实际动手能力，培养创新思维。
4. 增强团队协作意识。
二、实训内容本次实训以设计一款简易数字频率计为目标，主要内容包括：1. 确定设计指标和功能要求。
2. 设计数字频率计的硬件电路。
3. 编写程序实现频率计的功能。
4. 进行电路调试和测试。
三、设计指标和功能要求1. 频率测量范围：1Hz～99.99kHz。
2. 波形测量：正弦波、方波、三角波等。
3. 数码显示：LCD1602液晶显示屏。
4. 量程选择：手动切换。
5. 误差：≤±1%。
四、硬件电路设计1. 信号输入电路：采用LM324运算放大器作为信号放大和整形电路，确保信号幅度在1Vpp以上。
2. 分频电路：采用74HC390计数器进行分频，将输入信号频率降低到计数器可计数的范围内。
3. 计数电路：采用74HC595移位寄存器实现计数功能，计数结果通过串口输出。
4. 显示电路：采用LCD1602液晶显示屏显示频率值。
5. 控制电路：采用AT89C52单片机作为主控制器，负责信号处理、计数、显示和量程切换等功能。
五、程序设计1. 初始化：设置计数器初值、波特率、LCD1602显示模式等。
2. 主循环：检测信号输入、计数、计算频率、显示结果。
3. 信号处理：对输入信号进行放大、整形、分频等处理。
4. 计数：根据分频后的信号频率，对计数器进行计数。
5. 计算频率：根据计数结果和分频系数计算实际频率。
6. 显示：将计算出的频率值通过串口发送到LCD1602显示屏。
7. 量程切换：根据手动切换的量程，调整分频系数。
六、电路调试与测试1. 调试信号输入电路，确保信号幅度在1Vpp以上。
2. 调试分频电路，确保分频后的信号频率在计数器可计数的范围内。
3. 调试计数电路，确保计数器能够正确计数。
4. 调试显示电路，确保LCD1602显示屏能够正确显示频率值。
简易频率计设计实验报告
（2） 、T1 25ms 定时中断服务程序 系 统 时 钟 为 24MHz ， 机 器 周 期 为 0.5us ， 最 大 定 时 时 间 为
65536 0.5us 32.768ms ，我们选用的定时时间为 25ms，定时中断 40 次即可实现 1s 定 时，T1 中断服务程序的流程图如下：
姓 学 专
名： 号： 业：
胡 嗣 维 021240*** 物 理 学 杨 老 师
指导老师：
2015 年 7 月 5 日
简易数字频率计的设计
实验目标：设计一个简易的数字频率计，能实时测量周期信号的频率，并将结果显示出 来，频率测量范围为 0~1MHz
总体方案
1.频率测量基本原理 数字频率计的主要功能是测量周期信号的频率。频率是单位时间内（1s）信号发生周期变 化的次数。如果能在给定的 1s 时间内对周期信号进行计数，并将计数结果显示出来，就实 现了对被测信号的频率测量。 2 实现方法 单片机 AT89S51 内部具有两个 16 位定时/计数器，如果用 T0 对外界周期信号进行计数， T1 作为定时器产生 1s 的定时中断， 在 T1 的定时中断服务程序中读取 T0 的计数值， 即可实 现频率的测量。由于测量的频率范围是 0~1000000Hz（1MHz） ，根据单片机对外部信号的计 数需要两个机器周期才能识别一个脉冲， 所以外部计数脉冲的频率应该小于振荡频率的 1/24. 所以选择 24MHz 才能实现频率测量范围为 0~1000000Hz（1MHz） 。如果系统的频率测量范 围更大，则可以在周期脉冲信号接入 T0 引脚前加分频电路即可。 3 系统硬件设计 系统硬件连接电路图如图所示。系统比较简单，数据处理量不大，因此选用 AT89S51 作为 控制系统的核心。其特点是低功耗、高性能的 CMOS 单片机。AT89S51 单片机采用静态时 钟方式，时钟频率为 0~33MHz。本次我们采用的是 24MHz 的工作频率。频率测量没有大量 的运算和暂存数据，现有的 128B 片内 RAM 已经满足要求，因此不必要外扩片外 RAM。系 统选用 LCD1602 显示频率，因为系统外扩的元件先对比较少，LCD1602 采用 I/O 并行接口 方式和单片机相连。图中
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电子线路课程设计报告姓名：学号：专业：电子信息日期： 2014.4.13南京理工大学紫金学院电光系2014-4-13引言《电子线路课程设计》是一门理论和实践相结合的课程。
它融入了现代电子设计的新思想和新方法，架起一座利用单元模块实现电子系统的桥梁，帮助学生进一步提高电子设计能力。
对于推动信息电子类学科面向21世纪课程体系和课程内容改革，引导、培养大学生创新意识、协作精神和理论联系实际的学风，加强学生工程实践能力的训练和培养，促进广大学生踊跃参加课外科技活动和提高毕业生的就业率都会起到了良好作用。
该课程主要内容：（1）了解和掌握一个完整的电子线路设计方法和概念；（2）通过电子线路设计、仿真、安装和调试，了解和掌握电子系统研发产品的一个基本流程。
（3）了解和掌握一些常见的单元电路设计方法和在电子系统中的应用：包括放大器、滤波器、比较器、光电耦合器、单稳、逻辑控制、计数和显示电路等。
（4）通过编写设计文档与报告，进一步提高学生撰写科技文档的能力。
（5）电子线路课程设计课题：设计并制作一个基于模电和数电的简易数字频率计。
目录第一章设计要求.................................................1.1 基本要求...........................................1.2 提高部分...........................................1.3 设计报告........................................... 第二章整体方案设计.............................................2.1 算法设计...........................................2.2 整体方框图及原理................................... 第三章单元电路设计.............................................3.1 模电部分设计.......................................3.1.1 放大电路........................................3.1.2 滤波电路........................................3.1.3 比较电路........................................3.1.4 模电总体电路....................................3.2 数电部分设计.......................................3.2.1 时基电路........................................3.2.2 单稳态电路......................................3.2.3 计数、译码、显示电路............................3.2.4 数电总体电路.................................... 第四章测试与调整...............................................4.1 时基电路的调测.....................................4.2 计数电路的调测.....................................4.3 显示电路的调测..................................... 第五章设计小结.................................................5.1 设计任务完成情况...................................5.2心得体会...........................................第一章设计要求1.1 基本要求（1）输入信号：正弦、三角和方波；频率：10Hz~2KHz；幅度：峰-峰值0.3 V ~3V；（2）频率计通带：10Hz~1KHz；（3）量程范围：0~99；（4）闸门时间：1s；（5）采样周期：≥2s；（6）实现自动测频、自动清零、数据显示和保持功能。
1.2 提高部分（1）实现双通道自动测频、数据显示和保持功能。
（2）实现通道号显示。
（3）实现输入信号和数字频率计的隔离。
（4）其他。
1.3 设计报告（1）系统方案比较与选择、方案描述。
（2）理论分析与计算（3）电路设计主电路原理图及说明。
（4）仿真结果仿真电路、方法、说明及波形图。
（5）测试结果测试结果完整性、测试结果分析。
（6）使用说明书第二章整体方案设计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。
图2-2是根据算法构建的方框图。
被测信号图2-2 频率测量算法对应的方框图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。
该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，因此，为保证在1s 内被测信号的周期量误差在10 ³量级，则要求闸门信号的精度为10 ⁴量级。
2.2 整体方框图及原理输入电路 闸门 计数电路 显示电路闸门产生输入电路：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矩形波，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矩形波。
在整形之前由于不清楚被测信号的强弱的情况。
所以在通过整形之前通过放大衰减处理。
当输入信号电压幅度较大时，通过输入衰减电路将电压幅度降低。
当输入信号电压幅度较小时，前级输入衰减为零时若不能驱动后面的整形电路，则调节输入放大的增益，时被测信号得以放大。
频率测量：被测信号经整形后变为脉冲信号（矩形波或者方波），送入闸门电路，等待时基信号的到来。
时基信号由555定时器构成一个较稳定的多谐振荡器，经整形分频后，产生一个标准的时基信号，作为闸门开通的基准时间。
被测信号通过闸门，作为计数器的时钟信号，计数器即开始记录时钟的个数，这样就达到了测量频率的目的。
周期测量：测量周期的原理框图2-4.测量周期的方法与测量频率的方法相反，即将被测信号经整形、二分频电路后转变为方波信号。
方波信号中的脉冲宽度恰好为被测信号的1个周期。
将方波的脉宽作为闸门导通的时间，在闸门导通的时间里，计数器记录标准时基信号通过闸门的重复周期个数。
计数器累计的结果可以换算出被测信号的周期。
用时间Tx来表示：Tx=NTs 式中：Tx为被测信号的周期；N为计数器脉冲计数值；Ts为时基信号周期。
时基电路：时基信号由555定时器、RC组容件构成多谐振荡器，其两个暂态时间分别为：T1=0.7（Ra+Rb）C T2=0.7RbC重复周期为 T=T1+T2。
由于被测信号范围为10Hz~2KHz，采用1s闸门脉宽。
闸门时间要求非常准确，它直接影响到测量精度，在要求高精度、高稳定度的场合，通常用晶体振荡器作为标准时基信号。
在实验中我们采用的就是前一种方案。
在电路中引进电位器来调节振荡器产生的频率。
使得能够产生1kHz的信号。
这对后面的测量精度起到决定性的作用。
计数显示电路：在闸门电路导通的情况下，开始计数被测信号中有多少个上升沿。
在计数的时候数码管不显示数字。
当计数完成后，此时要使数码管显示计数完成后的数字。
控制电路：控制电路里面要产生计数清零信号和锁存控制信号。
如图：第三章单元电路设计3.1 模电部分设计3.1.1放大电路：3.1.2 滤波电路：3.1.3 比较电路：3.1.4 模电总体电路：3.2 数电部分设计3.2.1 时基电路：3.2.2 单稳态电路：3.2.3 计数、译码、显示电路：3.2.4 数电总体电路：第四章测试与调整4.1 时基电路的调测首先调测时基信号，通过555定时器、RC阻容件构成多谐振荡器的两个暂态时间公式，选择R1=10KΩ ，R2=10KΩ，C=10μF。
把555产生的信号接到示波器中，调节电位器使得输出的信号的频率为1KHz。
同时输出信号的频率也要稳定。
测完后，下面测试分频后的频率，分别接一级分频、二级分频、三级分频的输出端，测试其信号。
测出来的信号频率和理论值很接近。
由于是将示波器的测量端分别测量每个原件的输出端。
4.2 计数电路的调测将74160的PT端，~CLR端，~LD端都接高电平，3个74160级联，构成异步十进制计数器。
在调测的过程中，我忘记将其置零，导致在后面数码管一直不显示数字。
接好后，给最低位的74160一个CP信号。
让函数信号发生器产生一个频率适当的方波。
这样，计数器就开始计数了。
数码管从00~99显示。
计数电路就这样搞好了。
4.3 显示电路的调测由于在设计过程中，控制电路这部分比较难，要花时间在上面设计电路。
为了节约时间，我在课程设计的过程中就先连接后面的显示电路和计数电路。
首先是对数码管（数码管的管脚图和功能表详见附录）的显示进行了调测。
所示接好显示电路（这里就只给出一个数码管说明一下）。
第五章设计小结5.1设计任务完成情况完成了本次设计的技术指标，从一开始由于我第一次接触这个实验对实验的还有很多不了解在一些方面浪费了很多时间，在连接电路的时候，不知道该怎么排版然后就会不停的停下来设计控制电路，因为要提高效率，在实际的操作中，先连好时基电路，分频电路测试通过后，再把显示电路和计数电路连好，调测符合要求。
最后搞定控制电路的连接。
最后完成的一块电路板，它所实现的功能就是可以测被测信号的频率，周期和脉宽。
在调测的过程中发现测量频率时，档位在10Hz~2kHz，最终数码管跳的不稳定，其他的测量结果非常接近测量值5.2 心得体会时间如流水一般为期一周的实验课就这么的结束了。
本次实习让我们大体了解到设计电路、连接电路、调测电路的步骤和其中的问题解决。
设计是我们将来必需的技能，这次实习恰恰给我们提供了一个应用自己所学知识的机会，一开始我从到图书馆查找资料。
再到实习的过程中发现了以前学的数字电路的知识掌握的不牢。
同时在设计的过程中，遇到了一些以前没有见到过的元件，通过查找资料来学习这些元件的功能和使用。