数字频率计电路设计与分析
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／ １
停止 ，所计 数值 保持 不变 并被稳 定显 示 。
２ ． 单元 电路工 作 原理 分析 １ ）整 形 电路 和 内置振 荡
数 ，Ｏ Ｕ Ｔ 端 有波 形 输 出 ，Ｌ Ｅ Ｄ 显示 数 字快 速
变化 ，Ｑ 端为 “ ０ ”时 ，闸 门关 闭 ，计 数停 止 ，Ｌ Ｅ Ｄ 显示 数字 不再 变 化 ，保 持 ，Ｏ Ｕ Ｔ 端 ４ ）置 零 电路
当信 号 每 秒 变化 Ｎ 次 ，用 上 式 表示 的 关 系为 ：
，＝了 Ｎ （ Ｔ ＝ １ ｓ ）
整 形 电路 和 内置 振 荡 器 单 元 由集 成 无 输 出波 形 。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
电路 ４ ０ ９ ３ 中的 Ｉ Ｃ ３ ：Ａ 和Ｂ 组 成 ， 集成 电路
０ ９ ３ 内部 结 构 是 ４ 个 双 输 入 与 非 门电 路组 由 此 可 见 ，数 字 频 率 计 在 ｌ ｓ 标 准 时 ４ 间 内，测 出信 号变 化 的次 数 ，然 后再 用 数 成 。 字 形 式 显示 出来 ，即完 成 其 功能 的 主要 部 整形 ： 当ｓ Ａ 置于 “ 外 接 ”时 ， Ｉ Ｃ ３ ：
【 关键词 】数 字频率计 ；计数器 ；定 时器 ；闸门时间；显示器 ；校准信号 ；清零 电路
一
、
问题 的提 出
三 个 功 能部件 ：
为 信 号 输入 ，是 与 非 门变 成 一个 受控 的闸
门。
在 电子 信 息 领 域 ，仅 仅 电压 、 电 流 和 电 阻的测 量 已远 远 不 能满 足其 飞 速发 展
信 号 ，计数 器 置零 。窄脉 冲 过后 ，计数 器 ５ ）显 示 电路 显 示 电路单 元 由４ 片４ ０ ２ ６ 集 成 电路 和
５ ４ １ 输 出端 ， 当接 收 到 相位 不 变 。 由于 门 电路输 入输 出特性 ，其 脚 是 输 入 端 ，接 ４
般 应 大 于４ ／ ５ 电源 电压 ， 否 则有 可 能无 恢 复计 数状 态 。 内置 振 荡 ： 当 ｓ Ａ 置于 “ 校 准 ”时 ， Ｉ Ｃ ３ ：Ｂ 、Ｒ Ｐ ２ 、Ｒ Ｐ ３ 、Ｃ ３ 构 成 内置振 荡 器 ，
电路 原理如 图２ 所 示 ， 被 测 信 号 经 “ Ｉ Ｎ ”输 入 ，经 整 形后 送 到计 数控 制 器输
１ Ｓ ）时 其波 形前 沿 触 发置 零 电路 ，使 计 数
本 文 利 用 价 格 低 廉 的 集 成 电 路
数 字 频率 计 ，并 对 具体 电路 进行 分析 。 二 、电路功 能
Ｉ 一 皇王研霾…………………………一
数 字 频 率 计 电 路 设 计 与 分 析
苏州大学 王伟 明
【 摘要 】将信号的正 负变化次数计数 ，并且计数 时间控制为１ Ｓ 即为频率计 ，本设计将定 时器 （ 定 时为１ Ｓ ） ，计数器、显示器等主要部件连接起来 ，外加对测量信号
整形 电路、计数器清零 电路 ，内部校准信号等辅助 电路有机结合 ，组成一个实用简单、具有较高精度的数字频率计电路 ，为广大电子爱好者提供参考。
的 要求 ，所谓 一块 万 用表 在 手 可走 偏 天下 的 时代 也 已一 去 不 复返 。 目前 信号 频 率 、 电磁辐 射 、有 害 气体 等 等 的测 量要 求 非 常 广 泛 。价 格低 廉 、 简单 实用 的 检测 设 备是 普 通 电子 爱好 者 需求 的 目标之 一 。
置 零 电路单元 主要 由集成 电路 Ｉ Ｃ ２
（ ４ ５ ２ ８ ）和Ｒ ２ 、Ｃ ２ 等组 成 。该 电路 是 利 用 脉 冲的上升沿进 行触发 的单稳态 电路，
和Ｂ 的输 入 端 分 别 短接 ， 电路 成 为 反 相 Ｒ 、ｃ ） ｋ 小决 定置 零 脉 冲 的宽度 ，置零 脉 冲 分 。具 体来 说 ，数 字频 率 计 必须 具 备 以下 Ａ
打 开 ，波 形输 出与输 入 相位 一 致 ，能 够传
递 到计 数器 。 ３ ）控 制 定时 器 控 制 定 时 器 单 元 是 由集 成 电路 ４ ５ ４ ｌ 和Ｒ １ 、Ｒ Ｐ １ 、Ｃ １ 组 成 。 该 电路 输 出一 周 期 为２ ｓ（ Ｔ Ｈ ￣ Ｈ Ｔ Ｌ 各为 １ Ｓ ） 的方波 波 形 ， 电路 主要 由Ｒ １ 、Ｒ Ｐ １ 、ｃ １ 选 频 电路 决 定 ４ ５ ４ １ 的
Ｃ Ｄ ４ ５ ４ １ 、４ ５ ２ ８ 、４ ０ ９ ３ 、４ ０ ２ ６ 设计 制作 一 款 入 端 ， 当控 制定 时 器跳 变 为高 电平 （ Ｔ Ｈ ：
器 瞬时 置零 ，同 时闸 门打 开 ，信 号通 过 ，
。 分频 得 到 上述 波 形 ， 频率是指在 ｌ Ｓ 时 间 内周 期 信 号 变 化 允许计 数 ，并通过 Ｌ Ｅ Ｄ 显示计 数值 。当控 制 内振 荡 频 率 ，再 经２ 端为 “ １ ” 时 闸 门打 开 ，开 始 计 的 次数 ， 单位 为Ｈ ｚ ，用ｆ 来表 示 ，周 期 用Ｔ 计 时器 为低 电平 时 ，闸 门关 闭 ，计数 技 术 当 输 出Ｑ 来表 示 ，他 们 的关 系为 ：
１ ． 能产 生 １ ｓ 标准 时 间 的功 能部件 。 ２ ． 计数 部件 。
３ ． 显示 部件 。 电路 功能框 图如 图１ 所示。 三 、电路 原理 １ ． 电路 原 理 图
受 控 输 入 端接 控 制 定 时 器 输 出 端 ，
当 控 制 定 时器 输 出 “ ０ ”时 ， 闸 门关 闭 ， 无 输 出 。 当控 制 定 时 器 输 出 “ １ ”，闸门
“ 非 门” ，两个 反 相 “ 非 门” 串联 ，则 总 输 出只 有 “ ０ ”和 “ １ ”两 种 状态 ，整 形 效 果较 好 。但 要 注 意信 号幅 度 必须 足 够大 ，
一
的 宽度 应 远 小 于 被 测信 号 的周 期 ，Ｉ Ｃ ２ ④ “ ｌ ”信 号 上 升 沿 时 ，产 生 一 个 正 窄 脉 冲
停止 ，所计 数值 保持 不变 并被稳 定显 示 。
２ ． 单元 电路工 作 原理 分析 １ ）整 形 电路 和 内置振 荡
数 ，Ｏ Ｕ Ｔ 端 有波 形 输 出 ，Ｌ Ｅ Ｄ 显示 数 字快 速
变化 ，Ｑ 端为 “ ０ ”时 ，闸 门关 闭 ，计 数停 止 ，Ｌ Ｅ Ｄ 显示 数字 不再 变 化 ，保 持 ，Ｏ Ｕ Ｔ 端 ４ ）置 零 电路
当信 号 每 秒 变化 Ｎ 次 ，用 上 式 表示 的 关 系为 ：
，＝了 Ｎ （ Ｔ ＝ １ ｓ ）
整 形 电路 和 内置 振 荡 器 单 元 由集 成 无 输 出波 形 。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
电路 ４ ０ ９ ３ 中的 Ｉ Ｃ ３ ：Ａ 和Ｂ 组 成 ， 集成 电路
０ ９ ３ 内部 结 构 是 ４ 个 双 输 入 与 非 门电 路组 由 此 可 见 ，数 字 频 率 计 在 ｌ ｓ 标 准 时 ４ 间 内，测 出信 号变 化 的次 数 ，然 后再 用 数 成 。 字 形 式 显示 出来 ，即完 成 其 功能 的 主要 部 整形 ： 当ｓ Ａ 置于 “ 外 接 ”时 ， Ｉ Ｃ ３ ：
【 关键词 】数 字频率计 ；计数器 ；定 时器 ；闸门时间；显示器 ；校准信号 ；清零 电路
一
、
问题 的提 出
三 个 功 能部件 ：
为 信 号 输入 ，是 与 非 门变 成 一个 受控 的闸
门。
在 电子 信 息 领 域 ，仅 仅 电压 、 电 流 和 电 阻的测 量 已远 远 不 能满 足其 飞 速发 展
信 号 ，计数 器 置零 。窄脉 冲 过后 ，计数 器 ５ ）显 示 电路 显 示 电路单 元 由４ 片４ ０ ２ ６ 集 成 电路 和
５ ４ １ 输 出端 ， 当接 收 到 相位 不 变 。 由于 门 电路输 入输 出特性 ，其 脚 是 输 入 端 ，接 ４
般 应 大 于４ ／ ５ 电源 电压 ， 否 则有 可 能无 恢 复计 数状 态 。 内置 振 荡 ： 当 ｓ Ａ 置于 “ 校 准 ”时 ， Ｉ Ｃ ３ ：Ｂ 、Ｒ Ｐ ２ 、Ｒ Ｐ ３ 、Ｃ ３ 构 成 内置振 荡 器 ，
电路 原理如 图２ 所 示 ， 被 测 信 号 经 “ Ｉ Ｎ ”输 入 ，经 整 形后 送 到计 数控 制 器输
１ Ｓ ）时 其波 形前 沿 触 发置 零 电路 ，使 计 数
本 文 利 用 价 格 低 廉 的 集 成 电 路
数 字 频率 计 ，并 对 具体 电路 进行 分析 。 二 、电路功 能
Ｉ 一 皇王研霾…………………………一
数 字 频 率 计 电 路 设 计 与 分 析
苏州大学 王伟 明
【 摘要 】将信号的正 负变化次数计数 ，并且计数 时间控制为１ Ｓ 即为频率计 ，本设计将定 时器 （ 定 时为１ Ｓ ） ，计数器、显示器等主要部件连接起来 ，外加对测量信号
整形 电路、计数器清零 电路 ，内部校准信号等辅助 电路有机结合 ，组成一个实用简单、具有较高精度的数字频率计电路 ，为广大电子爱好者提供参考。
的 要求 ，所谓 一块 万 用表 在 手 可走 偏 天下 的 时代 也 已一 去 不 复返 。 目前 信号 频 率 、 电磁辐 射 、有 害 气体 等 等 的测 量要 求 非 常 广 泛 。价 格低 廉 、 简单 实用 的 检测 设 备是 普 通 电子 爱好 者 需求 的 目标之 一 。
置 零 电路单元 主要 由集成 电路 Ｉ Ｃ ２
（ ４ ５ ２ ８ ）和Ｒ ２ 、Ｃ ２ 等组 成 。该 电路 是 利 用 脉 冲的上升沿进 行触发 的单稳态 电路，
和Ｂ 的输 入 端 分 别 短接 ， 电路 成 为 反 相 Ｒ 、ｃ ） ｋ 小决 定置 零 脉 冲 的宽度 ，置零 脉 冲 分 。具 体来 说 ，数 字频 率 计 必须 具 备 以下 Ａ
打 开 ，波 形输 出与输 入 相位 一 致 ，能 够传
递 到计 数器 。 ３ ）控 制 定时 器 控 制 定 时 器 单 元 是 由集 成 电路 ４ ５ ４ ｌ 和Ｒ １ 、Ｒ Ｐ １ 、Ｃ １ 组 成 。 该 电路 输 出一 周 期 为２ ｓ（ Ｔ Ｈ ￣ Ｈ Ｔ Ｌ 各为 １ Ｓ ） 的方波 波 形 ， 电路 主要 由Ｒ １ 、Ｒ Ｐ １ 、ｃ １ 选 频 电路 决 定 ４ ５ ４ １ 的
Ｃ Ｄ ４ ５ ４ １ 、４ ５ ２ ８ 、４ ０ ９ ３ 、４ ０ ２ ６ 设计 制作 一 款 入 端 ， 当控 制定 时 器跳 变 为高 电平 （ Ｔ Ｈ ：
器 瞬时 置零 ，同 时闸 门打 开 ，信 号通 过 ，
。 分频 得 到 上述 波 形 ， 频率是指在 ｌ Ｓ 时 间 内周 期 信 号 变 化 允许计 数 ，并通过 Ｌ Ｅ Ｄ 显示计 数值 。当控 制 内振 荡 频 率 ，再 经２ 端为 “ １ ” 时 闸 门打 开 ，开 始 计 的 次数 ， 单位 为Ｈ ｚ ，用ｆ 来表 示 ，周 期 用Ｔ 计 时器 为低 电平 时 ，闸 门关 闭 ，计数 技 术 当 输 出Ｑ 来表 示 ，他 们 的关 系为 ：
１ ． 能产 生 １ ｓ 标准 时 间 的功 能部件 。 ２ ． 计数 部件 。
３ ． 显示 部件 。 电路 功能框 图如 图１ 所示。 三 、电路 原理 １ ． 电路 原 理 图
受 控 输 入 端接 控 制 定 时 器 输 出 端 ，
当 控 制 定 时器 输 出 “ ０ ”时 ， 闸 门关 闭 ， 无 输 出 。 当控 制 定 时 器 输 出 “ １ ”，闸门
“ 非 门” ，两个 反 相 “ 非 门” 串联 ，则 总 输 出只 有 “ ０ ”和 “ １ ”两 种 状态 ，整 形 效 果较 好 。但 要 注 意信 号幅 度 必须 足 够大 ，
一
的 宽度 应 远 小 于 被 测信 号 的周 期 ，Ｉ Ｃ ２ ④ “ ｌ ”信 号 上 升 沿 时 ，产 生 一 个 正 窄 脉 冲