电子课程设计_简易数字频率计的设计

某某某某大学

某某某某学院

电子课程设计

姓名张三学号

年级XX级专业电子信息工程

题目简易数字频率计的设计（含电源) 指导老师李四

上交时间XXＸX-6-1１

ﻬ【课题名称】:数字频率计

设计目的

①掌握数字频率计的设计、组装与调试方法。

②了解频率测量与周期测量的基本原理及减小误差的方法。

1.设计内容与要求

①简易数字频率计的主要技术指标:

测量频率范围000０Hz~999９Hz;数字显示位数4位数字显示;频率测量准确度Δfｘ/fｘ≤±15%;测量时间t≤1.５s;被测信号幅度Uzm=5V(正弦波,方波,三角波）。

②设计频率计相应的单元电路：

可控制的计数、锁存、译码显示系统;设计频率计的整机电路并画出框图和总电路图。

③组装、调试单元电路和整机系统。

④测试系统的性能指标。

⑤总结报告。

2.数字频率计的基本原理

⑴数字频率计测频的基本原理

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,三角波和类似脉冲信号的频率，而且还可以测量它们的周期。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。众所周知，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N，则其频率可表示为

f=N/T

因此,数字频率计测频率时的原理框图如下。其中脉冲形成电路的作用是：将被测信号变成脉冲信号,其重复频率等于被测频率fｘ。时间基准信号发生器提供标准的时间脉冲信号,若其周期为1s,则门控电路的输出信号持续时间也准确的等于1s。闸门电路由标准的秒信号进行控制,当秒信号来到时，闸门开通被测脉冲信号通过闸门送到计数译码显示电路。秒信号结束时闸门关闭,计数器停止计数。由于计数器计得的脉冲数N为在1s时间内的累计数，所以被测信号的频率fx =ＮHz。

下面介绍结构较为简单的两位数字式频率计,电路组成如图所示。它是由两位计数器、控制闸门、秒时基发生电路和被测信号输入电路组成。

工作原理：

四位数字式计数器由四只十进制加、减可逆计数集成电路ＣＤ40110和四只数码显示管以及输入电路组成。ＣＤ4011０是一只集计数、译码、锁存、驱动为一身的四合一的电路，它即可以作加法计数，又可以作减法计数。它有一个电源正端VDD,一个电源负端VSS，七个数码笔段输出a~g,一个加计数脉冲输入端CP+，一个减计数输入端CP-,一个清零端Ｒ，一个进位输出端ＣO,一个退位输出端BＯ,一个锁存控制端ＬE,低电平时正常显示,高电平时显示被锁定。它还有一个禁止控制端TE，高电平时禁止计数。

四只计数器IC１、IＣ２串联组成一个两位数的十进制计数器，与非门D1、D2组成计数脉冲输入电路。当被测信号从Ｄ2的输入端⑥输入后，经D2、D1两级反相和整形后加至计数器ＩＣ２的加法计数输入端CP+，通过计数器内部的运算转换,将输入的脉冲数转换为相应数码的显示笔段,通过数码显示管显示出来，它的显示范围为1～9。当输入端输入第十个脉冲时,IC2的数码显示管显示为0，它的进位输出端CO输出一个进位脉冲加至十位计数器IＣ1的加计数脉冲输入端CＰ＋,十位计数器开始计数，范围为1～9。这就是说该计数器的计数范围为９９９９。

计数脉冲输入电路中的与非门Ｄ2,是一个能够控制信号是否能够输入计数电路的控制闸门。当它的一个输入端⑤为高电平时,控制闸门被打开,信号可以输入;否则，信号不能被输入。

时基电路５5５与R1、RP、R２、及100ｕF电容组成一个低频多谐振荡器,

产生1Hz的秒时基脉冲，作为闸门控制信号。其振荡频率可按公式:f＝1.443/[（Ｒ1＋RＰ+2R2）C1]来确定。

D3与IC5组成门控电路,在测量时,它的输出端②输出时间为1秒的高电平加至控制闸门D2的输入端⑤，将其打开，使被测信号输入。当妙时基发生电路IC4输出第一个时基脉冲并通过D3的CP端后，IC３的②脚输出高电平加至D2的⑤脚将控制闸门打开，使电路进入测量过程。1s后,当ＩC４输出第二个时基脉冲时，IＣ5的②脚变为低电平,控制闸门被关闭，侧量结束。数码显示管所显示的数字即为被测信号的频率。在秒时基发生电路IC4输出第三个脉冲时,电路保持间歇1s,让测量人员看清显示数。当第四个脉冲输出后,IＣ5的⑦脚输出高电平并通过VD２加至计数器的复位端R,使显示器的显示变为００00，为下一次侧量作准备。

电源电路

数字频率计电路

ＣD40110是双时钟的可逆计数译码／锁存/驱动器电路(七段）译码的输出级每段可输出25mA的驱动电流驱动七段共阴LEＤ数码管ＴＥ为计数允许端。LE为锁存使能端R为复位端,CLCP为加法计数时钟输入端,CLDOWN为减法计数时钟输入端，CＯ为进位输出端。ＢO为错位输出端。显示为起段输出端。

主要参数当电源电压分别为5,１0，１５U时静态电流侧为5ＭA，10MＡ，15MA输出低电平0,05U输出的高电平电压为４,9５Ｕ,9,９５U,14，95U时钟上升下降时间无要求最高输入时钟频率为2，5ＭＨZ—３,5MHＺ。

CD40１1０封装形式及管脚的功能，双列直插16脚封装管脚功能。（1） a (2)g (3)f (4)ＴD (5）Ｒ(6)LE （７）CLOWN (8)Uｓs(９)CLUP (10）CＤ(11）BO (12)e （１3）d （14)ｃ(15）b (１６)U

ＤD

真值表

ＣLUP CLDOWＮＬE ＴＥR 计数显示

CD４017功能与用途:该电路是由5级约翰逊计数器和译码输出组成,输入端包括时钟输入以时钟禁止CLINH，复位端R，CLIＮH为低电平时计数器CL的正边缘翻转加１,当CL为高电平时计数器在CＬIＮH的负边没翻转加1Ｒ为高电平时计数器全部清零,译码器输出端平时为低电平，符合译码器条件为高电平，C 是出出端当译码器输出为0－４时,Ｃ０为高电平,5-9时C0为低电平。

主要用于１０进制数译码显示分频时序脉冲1/N计数器

主要参数，当电源电压为５、１０、15时静态电流为5、１０、15MA输出高低电平电流为0.5、1．３、3．4ＭA时钟上生、下降时间无要求

最高输入时钟频率为2．5、５、５.5MHZ

输入端电容为７．5PＦ

CD4０1７装封形式及管脚功能，双列直插１6脚封装，管脚功能｀

①Ｑ5 ②Ｑ1 ③Q０④Q2 ⑤Q６⑥Ｑ7 ⑦Q3 ⑧Ｖss ⑨Q８⑩Q