简易数字频率计 092 侯睿智
简易数字频率计
电子技术综合设计————简易数字频率计摘要在电子技术中，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。
测量频率地方法有多种，其中电子计数器测量频率具有精度高，使用方便，测量迅速，以及便于实现测量过程自动化等优点，是频率测量的重要手段之一。
电子计数器测频率有两种方式：一是直接测频法，即在一定技术时间内测量被测信号的脉冲个数；二是间接测频法，如周期测频法。
直接测频法适用于高频信号的频率测量，间接测频法适用于低频信号的测量。
此报告阐述了基于通用集成电路设计了一个简单的数字频率计的过程。
1 2010-01-19设计任务与要求方案设计与论证单元电路设计与参数设计我所设计的电路单元各部分单元电路原理图计频电路部分计频电路部分电路原理图单元电路总结总原理图及元器件清单总原理说明元器件清单结论与心得一、设计任务与要求设计一个简易数字频率计，该频率计测量频率小于1kHz。
要求如下1.要求测量数据显示3s以上；2 2010-01-192.被测信号为幅值小于10V的脉冲或幅值小于10V的正弦交流电压；3.该系统框图如图1所示。
图1简易数字频率计原理图二、方案设计与论证由于本次设计内容要求将正弦波或三角波转化为方波来进行计频，所以在本次电路中加入了整形电路部分，时基电路部分采用脉冲信号发生器来实现，闸门电路部分与锁存部分电路整合到了计时部分电路中，并将计频电路部分单独列为一框图。
逻辑控制电路由若干与非门及与门来实现。
系统框图如下：图2中，各单元电路的工作原理如下：（1）整形电路：将输入频率为周期的信号（如正弦波、三角波等）进行整形，使之成为矩形脉冲。
（2）时基电路：作用是产生一个标准时间信号（高电平持续时间为1s）。
（3）闸门电路：闸门开通，被测脉冲信号通过闸门，计数器开始计数，直到1s信号结束时闸门关闭，停止计数。
若在闸门时间1s内计数器得的脉冲个数为N，则被测信号频率fx=NHz。
简单数字频率计的设计与制作
简单数字频率计的设计与制作1结构设计与方案选择1.1设计要求（1）要求用直接测量法测量输入信号的频率（2）输入信号的频率为1～9999HZ1.2设计原理及方案数字频率计是直接用十进制的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、三角波和尖脉冲信号的频率，而且还可以测量它们的周期。
所谓频率就是在单位时间（1s）内周期信号的变化次数。
若在一定时间间隔T内测得周期信号的重复变化次数为N，则其频率为f=N/T（1-1）据此，设计方案框图如图1所示：图1 数字频率计组成框图图中脉冲形成的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。
时间基准信号发生器提供标准的时间脉冲信号，若其周期为测信号的频率fＸ1s，则们控电路的输出信号持续时间亦准确的等于1s。
闸门电路由标准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器译码显示电路。
秒信号结束时闸门关闭，技计数器得的脉冲数N是在1秒时间内的累计= N Hz。
数，所以被测频率fＸ被测信号f经整形电路变成计数器所要求的脉冲信号○1，其频率与被测信Ｘ号的频率相同。
时基电路提供标准时间基准信号○2，其高电平持续时间t1=1 秒，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f=NHz,如图2（a）所示，即为数字频率计的组成框图。
图2（a）数字频率计的组成框图图2（b）数字频率计的工作时序波形逻辑控制单元的作用有两个：其一，产生清零脉冲④，使计数器每次从零开始计数；其二，产生所存信号⑤，是显示器上的数字稳定不变。
这些信号之间的时序关系如图2（b）所示数字频率计由脉冲形成电路、时基电路、闸门电路、计数锁存和清零电路、译码显示电路组成。
1.3数字频率计的主要技术指标1.3.1 频率准确度:一般用相对误差来表示，本文设计的频率准确度并没有要求。
简易数字频率计
目录摘要 (2)第1章绪论 (2)1.1 单片机的简介 (3)1.2 单片机的应用领域 (3)1.3 单片机的发展趋势 (3)第2章系统硬件电路框图设计 (4)2.1 简易数字频率计的功能描述 (4)2.2 硬件电路设计框架 (4)2.3 主要芯片介绍 (5)2.3.1 74HC161的介绍 (5)2.3.2 74HC153的介绍 (5)2.4 系统硬件单元电路设计及论证 (6)2.4.1 晶振电路 (6)2.4.2 复位电路 (6)2.4.2 放大整形电路 (7)第3章系统软件设计 (8)3.1 软件整体设计框图 (8)3.2 子程序设计框图 (9)3.2.1 显示程序 (9)3.2.2 频率测量程序 (9)第4章系统调试 (10)4.1 软件调试 (10)4.2 硬件调试 (10)第5章毕业设计总结 (11)参考文献 (12)附录A 电路原理图 (13)附录B 整体总程序 (14)摘要单片机是单片微型计算机的简称，也就是把微处理器(CPU)，随机存取数据存储器(RAM)，只读程序存储器(ROM)，输入输出电路(I/O口)，还包括定时计数器，串行通信口(SCI)，显示驱动电路(LCD或LED驱动电路)，脉宽调制电路(PWM)，A/D 转换器等电路集成到一块单块芯片上，构成一个最小然而完善的计算机系统。
这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。
本次课程设计的题目是：“简易数字频率计设计”以单片机89C51 为核心设计了一种频率计。
在设计中应用单片机的数学运算和控制功能,实现了测量量程的自动切换,既满足测量精度的要求,又满足系统反应时间的要求。
关键字：单片机 频率测量 数据处理第1章 绪论1.1 单片机的简介单片机是单片微型计算机的简称，也就是把微处理器(CPU)，随机存取数据存储器(RAM)，只读程序存储器(ROM)，输入输出电路(I/O口)，还包括定时计数器，串行通信口(SCI)，显示驱动电路(LCD或LED驱动电路)，脉宽调制电路(PWM)，A/D 转换器等电路集成到一块单块芯片上，构成一个最小然而完善的计算机系统。
简易频率计
简易数字频率计1系统方案的选取：1.1方案一：选用数字芯片，构造简单的频率计，输入可以先用三极管放大，再用施密斯特触发器进行整形得到方波。
可以用555单稳态定时1s，作为使能端控制，用74hc192计脉冲个数（计上升沿或下降沿）。
计脉冲的个数即为信号的频率。
再用个除法器求出周期。
方案论证：理论上完全行的通。
最重要的是求周期只用除法，精度不高，当频率小的时候，由于脉冲计数只能精确到个位，除法时周期偏差非常大，完全达不到要求。
而且由于计的数很大，普通的除法器根本无法形成多位进行准确的除法，计的数为数字信号，虽然可以用单片机等进行编程运算，但工程量大。
实际上，而且精度不高，工程量大，要改善也比较麻烦。
不予采取。
1.2方案二：输入先经过放大整形，形成频率不变的方波。
当频率大于等于1KHZ，用单片机定时器定时1s，再用单片机的计数器对外部脉冲计数，由于频率大于1KHZ,得到误差允许的频率。
当频率小于1KHZ大于10HZ,由于小于1KHZ，计的脉冲只能精确到个位，达不到要求误差。
为了克服小频率测频率误差大的缺点，可以用测周期求频率。
即在第一个脉冲到开始定时，下个脉冲到停止定时。
定时是时基是1us，将定时器定时结果乘以1us，就得到周期。
由于频率小周期大，定时中结果大，相对误差小，即得到误差允许的周期。
用T=1/F和F=1/T分别得到频率大于1khz的周期和频率小于1khz的频率。
按照上面的方法，误差不会超出0.1%。
因为大于1khz计频率误差为个位1.小于1khz用1/T得到频率取小数点后两位，误差最大为0.01hz.在误差小于0.1%要求内。
方案二，在频率和周期上，误差和上限频率和下限频率都符合要求。
理论上，完全达到要求。
实际上，不仅外围电路简单，而且经济实用，成本非常小。
1.3方案三：用 FPGA测频率和周期，用FPGA虽然速度快，测量准。
因为所识别频率高。
而且可以非常方便的用到等精度测量测频率和周期（因为本身可以产生很准的脉冲，数据处理也较单片机简单）。
【简易数字频率计】 (2)
简易数字频率计设计思路：使用一个门控电路来控制被测信号的通过与被阻。
用一个十进制计数器对被测信号脉冲进行计数，在一秒钟的时间内脉冲的个数即为被测信号的频率。
将计数器所测的结果传给锁存器，用锁存器来实现计数结果的更新与输出，然后用扫描译码模块将所测得的结果显示在数码管上。
中间还需要一个1HZ的精密时钟来控制计数器的计数与清零，锁存器对计数结果的更新与输出，以及门电路的通断。
设计的原理图为：设计原理：我在该设计中使用了一个或门作为门控电路，当输入时钟clka为低电平时，被测信号clk通过，当输入时钟clka为高电平时，被测信号被阻止。
从clka端输入的是一个24M的脉冲，经过1HZ模块处理后生成一秒赫兹信号（如下图）由这个信号来控制99999999计数器的清零和buffer中数据的更新以及被测信号的通过与阻止。
1HZ模块由计数实现，其源程序为：subdesign 1hz (clk:input; out:output;) variablecount[24..0]:dff; s:dff;begincount[].clk=clk; s.clk = clk;if count[]==h"16e3600"then s = vcc;count[] = 0;elsecount[].d=count[].q+1;s = gnd;end if;out = s;end;输入24M标准信号，对其进行计数，计到16e3600（24M）次后输出跳转为为高电平，并将count[24..0]置零，并又从0开始计数，输出跳为低电平这样循环下去，最后就产生这样一个一秒赫兹信号。
模块js99为99999999十进制计数器，可从0到999999999计数，负责为被测信号频率计数。
其清零由输入信号CLKA控制，其波形仿真如下：buffer为显示数据缓冲，由js99所测的数就存在其中。
sel_cc1为数码管显示扫描模块，deled 为常用的译码模块。
简易数字频率计的设计与制作
简易数字频率计的设计与制作作者:赵玉龙【摘要】:本设计是基于单片机内部的两个定时器/计数器与外围硬件相结合,并通过一定的软件控制达到测量频率的目的的简易数字频率计，可以直接精确测量1KHZ到65.535KHZ的频率范围。
本设计的优点在于直接利用单片机进行频率的测量，更加的方便，实用。
【关键词】:单片机频率测量前言单片机即单片微控制器单元,由微处理器,存储器,I/O接口,定时器/计数器等电路集成在一块芯片上构成,现在应用于工业控制,家用民用电器以及智能化仪器仪表,计算机网络,外设,通信技术中,具有体积小、重量轻、性价比高、功耗低等特点, 同时具有较高的抗干扰性与可靠性可供设计开发人员灵活的运用各种逻辑操作,实现实时控制和进行必要的运算.目前单片机更朝着大容量、高性能与小容量、低廉化、外围电路内装化以及I/O接口的增强和能耗降低等方向发展.本设计的意义在于如何利用较少的硬件达到直接测量较高精度频率的目的，更加的方便，快捷，相对于传统的数字频率计实用性更高。
第一章 系统硬件电路的设计1.1方案的选择:方案一.采用组合电路和时序电路等大量的硬件电路来构成，利用555多谐振荡产生闸门时间，两个D 触发器来进行门控信号的选择，数码管,以及其他硬件电路组成。
方案二.利用一块AT89C51单片机芯片直接来驱动数码管。
比较方案一与方案二在实现功能一样的情况下,我们可以发现纯粹利用硬件电路来实现不仅产品体积较大，运行速度慢,而且增加了许多的硬件成本,而利用单片机体积小、功能强、性能价格比较高等特点,在实际使用时节约了很多的硬件成本,符合设计的要求,故而本设计选择方案二来实现频率的测量.1.2系统功能分析本系统是基于单片机的简易数字频率计，在硬件的基础上通过软件的控制达到频率测量的目的，整个系统工作由软件程序控制运行。
整个系统主要可以分为两个部分，频率测量单元和频率显示单元。
频率测量单元主要完成对被测信号的测量，而显示单元主要完成用数码形式将测量结果显示出来。
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。
简易数字频率计
简易数字频率计论文摘要：本系统用单片机89C51为核心,设计了能够测量频率、周期、脉宽和占空比的简易数字频率计。
本系统包括前端放大整形、分频处理和单片机数据处理三大模块。
前级放大整形模块采用74HC04做放大器对信号进行放大；分频处理模块提高测量的频率范围；单片机数据处理模块利用软件分频的方法，克服了±1误差在高低频段精度不等的缺陷，提高了测量系统的精度。
本系统实现了测量频率、周期、脉宽和占空比的测量要求，且测量的频率可以达到0.1Hz—10MHz。
频率和周期的测量误差小于0.01%，脉宽的测量误差小于1%。
基本完成了任务设计的要求。
引言设计并制作一台简易的数字显示频率计。
基本要求：对幅度为0.5V—5V，频率为1Hz—1MHz的正弦波和方波信号进行频率和周期的测量，测量误差≤0.1%。
能对幅度为0.5—5V，脉冲宽度≥100μS的脉冲波进行测量，测量误差≤1%。
发挥部分：扩展频率测量范围为0.1Hz—10MHz（信号幅度0.5V—5V），测试误差降低为0.01%（最大闸门时间≤10s）。
测量并显示脉冲信号（幅度0.5V —5V、频率1Hz—1kHz）的占空比，占空比变化范围为10%—90%，测量误差≤1%。
在1Hz—1MHz范围内及测试误差≤0.1%的条件下，进行小信号的频率测量，提出并实现抗干扰的措施。
一．方案比较与论证方案一：系统测频部分采用中小规模数字集成电路，用机械式功能转换开关换档，完成测频率、测周期及测脉宽等功能。
该方案的特点是中小规模集成电路应用技术成熟，能可靠的完成频率计的基本功能，但由于系统功能要求较高，所以电路过于复杂。
而且多量程转换开关使用不便。
原理框图如图1所示。
图1 方框图方案二：采用直接测频法，把被测频率信号经脉冲形成电路后加到闸门开通时间T（以秒计）内，被计数的脉冲被送到十进制计数器进行计数。
设计数器的值为N，由频率定义式可以计算得到被测信号频率为f=N/T。
简易数字频率计资料
郑州轻工业学院课程设计说明书题目：简易数字频率计姓名：院（系）：电气信息工程学院专业班级：电气工程及其自动12-02学号：指导教师：孙君曼成绩：时间：2014 年02 月17 日至2014 年06 月10 日郑州轻工业学院课程设计（论文）任务书题目简易数字频率计专业电气工程12 -02学号姓名主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容1．阅读相关科技文献。
2．学习protel软件的使用。
3．学会整理和总结设计文档报告。
4．学习如何查找器件手册及相关参数。
技术要求1.要求测量频率范围1Hz－100KHz，量程分为4档，即×1、×10、×100、×1000。
2.要求被测量信号可以是正弦波、三角波和方波。
3.要求测试结果用数码管表示出来，显示方式为4位十进制。
主要参考资料1．何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001年6月2．姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001年10月3．王澄非，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，1999年10月4．李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005年6月5．康华光，电子技术基础，高教出版社，2003完成期限： 2014 年 6 月 18 日指导教师签章：专业负责人签章：2014 年 2 月 16 日在当代电子设备中运用中，经常要测量一个波形的频率，然后对其进行分析研究。
为了测量频率，就要用到频率计。
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。
数字频率计的设计包括时基电路、整形电路、控制电路和计数显示电路四部分组成。
由时基电路产生一标准时间信号控制阀门，调节时基电路中的电阻可产生需要的标准时间信号。
简易数字频率计课程设计报告 .
目录第一章概述1.1 数字频率计功能及特点1.2 数字频率计应用意义第二章设计方案2.1 设计指标与要求2.2 设计原理2.3方案论证第三章数字频率计分析及参数设计3.1 电路基本原理3.2 时基电路设计3.3闸门电路设计3.4控制电路设计3.5 小数点显示电路设计3.6 整体电路图第四章设计总结4.1 整体电路图4.2 元器件列表4.3 设计心得与体会4.4 附录4.5 参考文献第一章、概述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、尖脉冲信号和其他具有周期特性的信号的频率，而且还可以测量它们的周期。
经过改装，可以测量脉冲宽度，做成数字式脉宽测量仪；可以测量电容做成数字式电容测量仪；在电路中增加传感器，还可以做成数字脉搏仪、计价器等。
因此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。
1.1 整体功能及特点1，频率计主要用于测量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲及其它各种周期信号。
2，测量信号复制范围0.5-5v3，显示方式：四维十进制LED显示4，测量范围：1HZ-10HZ5,测量误差：≤±0.1%6，自动检测切换量程1.2 数字频率计应用意义数字频率计是一种应用很广泛的仪器电子系统非常广泛的应用领域内，到处可见到处理离散信息的数字电路。
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。
集成电路的类型很多，从大的方面可以分为模拟电路和数字集成电路2大类。
数字集成电路广泛用于计算机、控制与测量系统，以及其它电子设备中。
一般说来，数字系统中运行的电信号，其大小往往并不改变，但在实践分布上却有着严格的要求，这是数字电路的一个特点。
数字集成电路作为电子技术最重要的基础产品之一，已广泛地深入到各个领域。
第二章设计方案2.1 设计指标与要求2.1.1 设计指标1，频率计主要用于测量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲及其它各种周期信号。
简易数字频率计设计(基于单片机)(2)
楚雄师范学院本科生毕业论文题目：简易数字频率计设的计系（院）： xxx专业：电子信息科学与技术（非师范）学号： 20081042110 学生姓名： xxx指导教师： xxx 职称：副教授论文字数： 8206 完成日期： 2012 年 5 月教务处印制楚雄师范学院电子信息科学与技术（非师范）本科毕业论文楚雄师范学院物电系毕业论文原创性声明本人郑重声明：呈交的毕业论文“简易数字频率计的设计”。
是本人在xxx老师的指导下进行研究工作所取得的成果。
除了文中已经引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。
对本论文的研究做出帮助的个人和集体，均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
本声明的法律结果由本人承担。
毕业论文作者签名：xxx日期：2012年5 月19 日目录摘要 (I)关键词语 (I)Abstract (II)Key words (II)前言 (1)第一章频率计设计 (1)1.1频率计概要 (1)1.2发展动态 (1)1.3设计任务 (2)第二章系统模块设计 (2)2.1整体设计 (2)2.2测频思路 (3)2.3模块分析 (3)第三章硬件设计 (4)3.1主控模块 (4)3.2放大整形电路 (6)3.3分频设计 (7)3.4驱动显示 (9)第四章软件设计 (11)4.1模块设计 (11)4.2中断服务 (12)4.3显示实现过程 (12)4.4量程转换 (12)4.5软件概述 (13)第五章系统调试 (14)5.1硬件调试 (14)5.2软件调试 (16)5.3系统调试 (16)5.4误差分析 (17)第六章总结 (17)参考资料 (18)致谢 (19)附录 (20)简易数字频率计的设计摘要：频率计作为一种基础测量仪器。
它主要由信号输入、放大整形、分频、单片机控制模块、驱动显示电路等组成。
本设计以STC80C51单片机作为控制核心，使用它内部的定时/计数器，实现对待测信号的频率的测量。
课程设计任务书-简单数字频率计的设计与制作 2
课程设计题目简单数字频率计的设计和制作学院自动化学院专业电气工程及其自动化班级电气1202班姓名许萌指导教师石道生2014 年 6 月25 日课程设计任务书学生姓名：许萌专业班级：电气1202班指导教师：石道生工作单位：武汉理工大学题目: 简单数字频率计的设计与制作初始条件：（1）要求用直接测量法测量输入信号的频率（2）输入信号的频率为1～9999H Z要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）（1）设计任务及要求（2）方案比较及认证（3）系统框图，原理说明（4）硬件原理，完整电路图，采用器件的功能说明（5）调试记录及结果分析（6）对成果的评价及改进方法（7）总结（收获及体会）（8）参考资料（9）附录：器件表，芯片资料时间安排：6月16日~6月19日：明确课题，收集资料，方案确定6月19日~1月23日：整体设计，硬件电路调试6月23日~6月26日；报告撰写，交设计报告，答辩指导教师签名：2014年 6月日目录摘要及设计要求 1 第一章系统概述 21.1数字频率计的基本原理 21.2数字频率计设计的系统框图1.3系统各部分功能论述1.3.1波形放大电路1.3.2波形整形电路1.3.3时控电路1.3.4计数电路13.5 译码显示电路第二章单元电路的设计与分析第三章系统综述，总体电路图3.1 数字频率计设计原理图3.2参数及误差第四章总结参考文献附录.....................................................................................................................答疑..............................................................................................................................................个人的收获及感想..............................................................摘要数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器，被测信号可以是正弦波、方波或其它周期性变化的信号。
简易数字频率计课程设计_河南科技大学
河南科技大学课程设计说明书课程名称现代电子系统课程设计题目简易数字频率计设计学院＿＿电子信息工程学院＿＿＿班级＿电信科083班＿＿学生姓名＿＿＿陈真淮＿＿＿＿指导教师＿＿齐晶晶、张雷鸣＿＿＿日期＿ 2011年12月16日＿＿课程设计任务书（指导教师填写）课程设计名称现代电子系统课程设计学生姓名陈真淮专业班级电信科083设计题目简易数字频率计设计一、课程设计目的掌握高速AD的使用方法；掌握频率计的工作原理；掌握GW48_SOPC实验箱的使用方法；了解基于FPGA的电子系统的设计方法。
二、设计内容、技术条件和要求设计一个具有如下功能的简易频率计。
（1）基本要求：a．被测信号的频率范围为1～20kHz，用4位数码管显示数据。
b．测量结果直接用十进制数值显示。
c．被测信号可以是正弦波、三角波、方波，幅值1～3V不等。
d．具有超量程警告（可以用LED灯显示，也可以用蜂鸣器报警）。
e．当测量脉冲信号时，能显示其占空比（精度误差不大于1%）。
（2）发挥部分a．修改设计，实现自动切换量程。
b．构思方案，使整形时，以实现扩宽被测信号的幅值范围。
三、时间进度安排布置课题和讲解：1天查阅资料、设计：4天实验：3天撰写报告：2天四、主要参考文献何小艇《电子系统设计》浙江大学出版社2008.1潘松黄继业《EDA技术实用教程》科学出版社2006.10指导教师签字：2011年11月28日2摘要数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。
它不仅可以测量正弦波、方波和尖脉冲信号的频率，还能对占空比、周期、幅值、脉冲宽度等多种物理量进行测量。
本设计用VHDL语言在FPGA器件上实现数字频率计测频系统，能够用十进制数码显示频率范围为0-20KHZ被测信号的频率；能够测量正弦波、方波和三角波等信号的频率，并实现自动量程切换；能够测量的信号的占空比。
结合GW48实验教学系统特定硬件资源，通过五个功能模块的实现整个系统的设计，分别是：模数转换模块：将信号发生器输入的模拟信号通过AD0809转化成数字信号。
(完整版)简易数字频率计毕业课程设计论文
摘要频率计的基本原理是用一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟，对比测量其他信号的频率。
通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数，此时我们称基础时间为1秒。
基础时间也可以大于或小于一秒。
基础时间越长，得到的频率值就越准确，但基础时间越长则没测一次频率的间隔就越长。
基础时间越短，测的频率值刷新就越快，但测得的频率精度就受影响。
本文数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器，被测信号可以是正弦波，方波或其它周期性变化的信号。
关键词：数显、频率计、时基、protues仿真、555构成多谐振荡器简易数字频率计的设计数字频率计是直接用十进制数字来显示被测量信号频率的一种测量装置，它不仅可以测量正弦波、方波、三角波和尖端冲信号的频率，而且还可以测量它们的周期。
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=NT 。
原理框图中，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1s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1s信号结束时闸门关闭，停止计数。
若在基础时间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“0”脉冲Ⅴ，使计数器每次测量从零开始计数。
1.电路设计方案及其论证1-1 ICM7216D构成数字频率计电路图1.1由ICM7216D构成的数字频率计由ICM7216D构成的10MHZ频率计电路采用+5V单电源供电。
高精度晶体振荡器和构成10MHz并联振荡电路，产生时间基准频率信号，经内部分频后产生闸门信号。
输出分别连接到相应数码显示管上。
ICM7216D要求输入信号的高电平大于3.5V，低电平小于1.9V，脉宽大于50ns，所以实际应用中，需要根据具体情况增加一些辅助电路。
大学毕业设计-简易数字频率计
大学毕业设计-简易数字频率计明达职业技术学院毕业论文(设计)2009－2010学年度信息工程系应用电子技术专业班级应电1班学号45073139课题名称：简易型数字频率计的设计与制作学生姓名：夏雪忠指导教师：陈慕铭2O09年12月25日简易型数字频率计的设计与制作作者：夏雪忠【摘要】本文设计的是一个简易型数字频率计，能够用数字显示的方式显示被测信号的频率。
本设计主要用555定时器产生以一秒为一个脉冲，对被测频率进行输入，保持显示，复位的循环。
这种简易型数字频率计的电路结构简单，工作稳定可靠，成本低。
【关键词】555定时器CD40110 CD4017 数码管目录前言 (3)第一章方案论证 (4)1.1 设计要求 (4)1.2 设计方案 (4)第二章硬件电路的设计 (6)2.1、电源电路的原理 (6)2.1.1 电源的原理框图 (6)2.1.2 电源电路的原理及电源电路图 (7)2.2．单元电路 (7)2.2.1 电源变压器 (7)2.2.2 整流电路 (8)2.2.3 滤波电路 (9)2.2.4 稳压电路 (11)2.3、主电路的设计 (12)2.3.1 频率计的原理图及工作原理 (12)2.3.2 555的功能 (12)第三章电路安装与调试故障分析 (14)心得体会 (15)致谢 (16)参考文献 (16)前言随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，电子技术的飞速进步，用数字电路技术实现的自动化控制，例如555定时器，它是一种电路结构简单、使用灵活、用途广泛的多功能电路。
只要外部少数几个阻容元件便可组成施密特触发器、单稳态触发电路、多谐震荡器等电路。
555定时器的电源电压范围宽，双极型555定时器为5～16V，COMS555定时器为3～18V。
可以提供与TTL及COMS数字电路兼容的接口电平。
555定时器还可以输出一定的功率，可驱动微电机、指示灯、扬声器等。
它的脉冲波形的产生与变换、仪器与仪表、测量与控制、家用电气与电子玩具等领域都有广泛的应用。
简易数字频率测量仪的设计【文献综述】
文献综述电子信息工程简易数字频率测量仪的设计前言电子技术中，频率是基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案及结果都有设分密切的关系，因此频率的测量在科技研究和实际应用中的作用日益重要。
传统的频率计通常采用组合电路和时序电路等大量的硬件电路构成，产品的体积大，运行速度慢。
因此频率测量方法的优化越来越受到重视。
频率测量的方法有很多种，其中电子计数器测量频率具有精度高、使用方便，测量速度快，以及便于实现等优点，是频率测量的重要手段之一。
另外，由于微型计算机的引用，测量的数字化，智能化逐渐成为当前测量技术的发展趋势。
数字化处理技术输的测量仪器设备功能完美，但数字处理的实时性受到处理速度的限制，实时测量对电路的处理速度要求越来越高，目前，微处理芯片的发展迅速，出现了DSP，FPJA等不同领域的应用芯片。
将这些芯片应用到频率计制作当中，使得频率计的测量精度及测量速度也得到了极大的提高。
其次，为了实现智能化的电子计数测频，实现宽领域，高精度的频率计，一种有效的方法是运用单片机测量频率。
单片机频率与以往的频率计有硬件电路少的优点，过去许多用硬件实现的功能可以通过单片机的软件程序来实现，因为软件可以降低频率计的成本，往往只需要增减极端到吗就可以实现不同的功能，同时也降低了硬件设计的难度，减少出错率，通过软件调试的方法还可以提高频率测量的精度。
MCS-51系列单片机就具有体积小，功能强，性价比高等特点，因此被广泛应用于各种领域。
本次设计就以89C51单片机为核心，来实现频率测量。
1、设计目地及意义本设计主要研究如何用单片机来测量频率，并数字显示。
因频率测量在电子技术中的重要性，这就要求频率计要不断的提高其测量精度和速度。
在以科技日异月新的速度发展，经济全球化的社会中，简介、高效、经济成为人们办事的一大宗旨。
在电子技术中这一点表现的尤为突出，人们在设计时，都尽量用较少的硬件来实现，并且尽力把以前由精简来实现的功能通过软件解决。
简易数字频率计的设计与实现
简易数字频率计的设计与实现赵文瑞;杜惠娜【摘要】数字频率计是一个将被测频率显示出来的装置,其广泛应用于各个领域,在许多设计复杂、功能多样的电子设备中,都使用了数字频率计.本设计以STC89C52单片机为核心,应用单片机的算术运算和控制功能并采用LED数码显示管将所测频率显示出来.系统简单可靠、操作简易,能基本满足一般情况下的需要.既保证了系统的测频精度,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.【期刊名称】《移动信息》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】1页(P42)【关键词】单片机;频率计;数字显示;定时器【作者】赵文瑞;杜惠娜【作者单位】鹤壁汽车工程职业学院,河南鹤壁458030;鹤壁汽车工程职业学院,河南鹤壁458030【正文语种】中文【中图分类】TM935.133频率计的基本原理是用一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟，对比测量其他信号的频率[1]。
通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数，此时我们称闸门时间为1秒。
闸门时间也可以大于或小于1秒。
闸门时间越长，得到的频率值就越准确，但闸门时间越长则每测一次频率的间隔就越长。
闸门时间越短，测的频率值刷新就越快，但测得的频率精度就受影响。
数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器，本设计可以用来测量脉冲信号的频率。
本设计是由信号发生、信号输入、信号处理、显示四个部分组成。
该设计简洁，应用了STC89C52、NE555和LED数码显示管三大硬件。
STC89C52单片机比以往的51单片机强大了很多，功能更全，方便了设计。
虽然功能简单，但其频率的测量基本满足需求，和市场上的一些数字频率相比具有易操作，算法简洁可行，整个频率计简单实用。
测量范围是从1Hz-9999Hz的脉冲信号。
1.1 基本原理数字频率计是一个将被测频率显示出来的计数装置，它主要由定时器NE555、单片机STC89C52、LED数码显示器等组成[2]。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
郑州轻工业学院
课
程
设
计
报
告
题目：简易数字频率计
姓名：侯睿智
院（系）：电气信息工程学院
专业班级：电气工程及其自动化2009级09-2班学号：540912010108
指导教师：孙君曼
成绩：
目录
1.设计目的内容 (3)
1.1.设计目的 (3)
1.2.课程设计内容 (3)
2．各单元的电路设计与参数计算 (6)
2.1.计数电路部分 (6)
2.2. 放大整形电路 (8)
2.3. 时基电路 (9)
2.4.逻辑控制电路 (10)
2.5. 闸门电路 (11)
2.6. 扩展电路 (11)
3、整体电路图的设计 (13)
4、实验设计总结与感悟 (13)
5、参考文献 (16)
6、附录 (17)
简易数字频率计
1、课程设计目的与内容
1.设计目的
（1）了解数字频率计的构成，并组成一个简单的数字频率计。
（2）理解几种常用集成芯片的工作原理和应用方法。
（3）理解和掌握数字频率计的主要技术指标和测试方法。
（4）根据给出的技术条件和指标，设计数字频率计。
（5）能够独立搭接电路、掌握调试技术。
2.设计内容
1、测频的基本原理是，若T 为时间间隔，N 为T 内测得的周期信号
重复变化次数，则其频率可表示为f=T N。
简易数字频率计的组成框图和
波形图如下所示。
2、正如上图，各单元的工作原理如下：
整形电路：将输入频率为周期的信号（正弦波、方波、三角波等）进行整形,使之成为矩形脉冲。
时基电路：作用是产生一个标准的时间信号（高电平持续时间1S）
闸门电路：闸门开通，被测脉冲信号通过闸门，计数器开始计数，直到1S信号结束时关闭闸门，停止计数。
若在闸门时间1S内计数器记得的脉冲个数为N,则被测信号频率fx=NHz。
逻辑控制电路：作用有两个：一个是产生锁存脉冲信号，使显示器上的数字稳定；二是产生“0”脉冲（清零信号），使计数器每次测量从零开始计数。
计数器：对脉冲信号进行记录。
锁存器：在逻辑控制电路的控制下锁存信号。
将计数器在1S结束时的计数值进行锁存，使显示器上获得稳定的测量值。
译码器：译码器的主要任务是将计数器的输出工作状态，翻译成数字并显示出来。
逻辑控制电路：对计数器进行清零，并控制锁存器。
2、各单元的电路设计与参数计算
1、计数电路部分
计数电路部分包括计数、锁存、译码、显示电路，计数电路由4 个同步十进制加法计数器74LS160 构成，译码器采用共阴极译74LS48，锁存器选用74LS273，其作用是将计数器在1S 结束时的计数值进行锁存,使显示器上获得稳定的测量值.当时钟脉冲CP 的正跳变到来时锁存器的输出等于输入,从而将计数器的输出值送到锁存器的输出端.正脉冲结束后,输出将不再改变。
频率计测量的是被测信号1S内的周期数，因此需通过此计数器来实现对一秒钟的控制，当一秒钟到时需控制记频电路停止计数，锁存数据，并且该计数器也要显示出记频完成。
此部分是通过一个100Hz的交流电源来实现的，需要74LS160芯片。
74LS160芯片同步十进制加法计数器，74LS160芯片价格便宜，性能强大，扛干扰能力强。
74LS160引脚排列如下图所示：
74LS160芯片的逻辑功能如下：
①CLR’=0时异步清零。
RCO=0
②CLR’=1、LOAD’=0时同步置数。
③ CLR’=LOAD’=1且ENT=ENP=1时，按照BCD码进行同步十进制计数。
④ CLR’=LOAD’=1且ENT=ENP=0时，计数器保持不变。
锁存器电路采用2片74LS273构成的16位二进制数的输出锁存器连接电路，当时钟脉冲CP的正跳变来到时，锁存器的输出等于输入，即Q=D，从而将4个十进制数的输出值送到锁存器的输出端。
正脉冲结束后，无论输入端D为何值，输出端Q的状态仍保持原来的状态Qn不变。
所以计数时间内，计数器的输出不会送到译码显示器。
2、放大整形电路
放大整形系统包括运算放大器和555 构成的施密特触发电路，如下图所示。
它将正弦波输入信号整形成同频率的方波。
幅值过大的被测信号经分压器分压送到后级放大器，以避免波形失真。
由运算放大器构成的跟随器使输入信号幅值扩展，其放大倍数为（Rf+R1）/R1。
系统的整形电路由施密特触发器构成，整形后的方波送到闸门以便计数。
3、时基电路
时基电路由555 定时器构成的多谐震荡器实现。
其作用是控制计数器的输入脉冲。
当标准时间信号（1s 正脉冲）到来时，闸门开通，被测信号通过闸门进入计数器计数；当标准脉冲结束时，闸门关闭，计数器无脉冲输入。
计算：T=（R1+2R2）Cln2 f=1/T=1/（R1+2R2）Cln2
通过改变R1 的阻值（即通过开关K 选择不同的电阻）来改变T 以改变
频率的量程。
其电路图如下所示：
4、逻辑控制电路
控制电路由555 构成的单稳态电路构成，如上图所示。
逻辑控制电路利用标准时间信号结束后产生琐存信号，同时琐存信号经反相器又产生清零信号，锁存信号的脉冲宽度由单稳态电路本身的时间常数决定。
5、闸门电路
闸门电路由与非门组成，该电路有两个输入端和一个输出端，输入端的
一端接门控信号，另一端接整形后的方波信号。
闸门是否开通受门控信号的控制，当门控信号为“1”时，闸门开启；而门控信号为“0”时，闸门关闭。
只有在闸门开启时间内，被测信号才能通过闸门进入计数器。
6、扩展电路
扩展电路的功能是使数字频率计对电压和频率的范围更宽的信号都能测进行量。
(1)扩展测量的频率范围。
扩展测量的频率范围的电路组成框图如下图所示：
它可以实现测量范围的自动转换。
其工作原理是：当计数器计满时，最高位产生进位脉冲QCC,使多路数据选择器的地址计数器加1，多路数据选择器将选通下一路数据输入信号，即比上一次频率低10倍的分频信号。
由于计数器的输入脉冲的频率经fx低10倍，因此只要将显示器的
数乘以10就得到被测频率值，这可以通过移动显示器上的小数点的位置来实现。
若将显示器的小数点与地址译码器的输出对应连接，则可以实现测频范围的扩展与自动转换。
3、整体电路图的设计
4、实验设计总结与感悟
这次做课程设计，在确定自己应做的课题后，首先做的是大量搜索自己需要的资料。
数字频率计，单从名义上来说，应是一个很有意思的制作，因为它的意义很现实。
根据设计要求和设计材料，我们需设计的数字频率计是一个比较简单的设计，它主要由计数器，锁存器，译码器及各种
控制电路等几个部分组成。
为了简便，其中的计数器选用集成芯片74LS160，锁存器选用集成芯片74LS273。
但通过一番数字频率计的了解，即便现在设计的是一个比较简单的计频，但相比其它几个课程还是要复杂一些，但至始到终肯定了这个课程坚持到底。
要写一个课程设计，首先就必需对它的理论作充分的了解。
平常学习不扎实，甚至有时总觉得很多的东西学了没什么作用，至少现阶段没什么用，在做课程时一感觉就自己学的东西甚少。
平常做电子实验也不在少数，但课程设计与在实验室做实验是两个截然不同的状况，其中后者是别人已设计好的思路，只需在做实验之前搞懂实验原理，再根据已编写的实验步骤一步一步做下来便可；而课程设计从一开端全靠自己去弄清自己需要干什么，该怎样去做。
课程设计看似简单，当自己着手去做时，其实要比想象中复杂。
课程设计除了要熟练掌握数字频率计的理论知识，还要明确自己的设计模式。
对于毫无设计经验的人而言，最先想到的自然是通过网络渠道，搜索别人的设计方案。
设计方案本没有一个固定的模式，设计要求中列写一个大致纲要，如果一致与纲要完全相同，稍感没有新意，又想创新。
如此是一个很多虑的想法，既消耗时间，又不能满足自己的想法，因为课程设计本有自己的要点，是一个纯粹的技术项目，不需要太多的外在修饰。
通过此次数电大型试验的设计以及调试，掌握了数字频率计的基本设计方法和设计原理，对几种基本电路有了更深刻的认识和印象，并且掌握了对各种数字集成芯片设计、调试以及各种应用的经验。
但是，同时也发现自己的许多不足之处。
发现自己在将书本知识转化为实践能力的水平还很薄弱，在遇到问题时耐心不足，解决问题时不能够静下心来，只想赶快做好实验，填完表格的观点是非常错误的，这些实验，获得数据是其次，真正的在于培养我们自己发现问题、解决问题的能力。
以后我会更加注重自己这方面能力的培养。
5.参考文献
【1】、数字电子技术基础（第五版）高等教育出版社
【2】、何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2006年6月
【3】、姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001年10月
【4】、王澄飞，电路与数字逻辑设计实践，东南大学出版社，1999年10月
【5】、李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005年6月
【6】、黄继昌，数字集成电路应用集萃，中国电力出版社，2008年4月
6.附录
CC40192（二-十进制计数器） 2片CC4511(七段译码器) 4片七段数字显示器 4片NE555定时器 3片CC4013（D触发器） 2片74LS20（与非门） 2片CC4001（或非门） 1片2AP9（二极管） 1只电位器（1MΩ） 1只电阻、电容若干+5V直流电源。