数字频率计设计数字电子专业技术课程设计实验报告
课程设计报告(频率计)
设计题目：数字频率计的设计与制作一、课程设计的主要内容与目的1. 主要内容：数字频率计的主要功能是测量周期信号的频率，频率是单位时间内信号发生周期变化的次数，如果我们能在给定的1S时间内对信号波形计数，并将计数结果显示出来，就能读取被测信号的频率。
数字频率计首先必须获得相对稳定与准确的时间，同时将被测信号转换成幅度与波形均能被数字电路识别的脉冲信号，然后通过计数器计算这一段时间间隔内的脉冲个数，将其换算后显示出来，这就是数字频率计的基本原理。
从数字频率计的基本原理出发，根据设计要求，得到如图1所示的电路框图。
图12. 设计目的：（1）掌握数字频率计的工作原理（2）根据课程设计，熟悉一般产品设计的流程和方法。
（3）重点掌握数字频率计设计的计数部分。
二、主要技术指标1.频率测量范围：10~9999HZ。
2.输入信号波形：任意周期信号，输入电压幅度>300mv.3.电源：220V，50HZ。
系统框图中各部分的功能及实现方法（1）电源与整流稳压电路框图中的电源采用50Hz的交流市电。
市电被降压、整流、稳压后为整个系统提供直流电源。
系统对电源的要求不高，可以采用串联式稳压电源电路来实现。
（2）全波整流与波形整形电路本频率计采用市电频率作为标准频率，以获得稳定的基准时间。
按国家标准，市电的频率漂移不能超过0.5Hz，即在1％的范围内。
用它作普通频率计的基准信号完全能满足系统的要求。
全波整流电路首先对50Hz交流市电进行全波整流，得到如图2（a）所示100Hz的全波整流波形。
波形整形电路对100Hz信号进行整形，使之成为如图2(b)所示100Hz的矩形波。
波形整形可以采用过零触发电路将全波整流波形变为矩形波，也可采用施密特触发器进行整形。
图2 全波整流与波形整形电路的输出波形（3）分频器分频器的作用是为了获得1S的标准时间。
电路首先对图2所示的100Hz信号进行100分频得到如图3（a）所示周期为1S的脉冲信号。
东华大学数电实验-数字频率计报告
目录第一章技术指标1.1整体功能要求1.2系统结构要求1.3电气指标第二章设计原理分析2.1 测频方法分析2.2 低频信号的周期测量方法2.3 整体设计过程第三章单元电路设计3.1 测频采样定时信号及测周时基信号产生3.2计数，锁存和显示3.3控制信号产生3.4 信号选择及量切换控制3.5自校调试信号产生3.6整体电路图第四章测试与调整4.1测频采样电路的调测4.2计数，锁存和显示电路的调测4.3控制信号电路的调测4.4 信号选择及量切换电路的调测4.5测试方法步骤、记录的数据4.6整体电路图第五章设计小结参考文献第一章技术指标1.整体功能要求要求设计一个测量TTL方波信号频率或周期的数字系统。
用按键选择测量信号频率或周期。
测量值采用4个LED七段数码管显示，并以发光二极管指示测量对象：频率（周期）以及测量值的单位：Hz(s)、KHz(ms)。
频率和周期的测量范围都有4档量程。
2.系统结构要求数字频率计的整体结构要求如图所示。
图中被测信号为外部信号，送入测量电路进行处理、测量，档位转换用于选择测试的项目------频率、周期，若测量频率则进一步选择档位。
3.电气指标3.1被测信号波形：矩形波。
3.2 测量频率范围：0.1Hz~999.9KHz,分4档：第一档：100.1Hz~999.9Hz第二档：1.000kHz~9.999kHz第三档：10.00kHz~99.99kHz第四档：100.0kHz~999.9kHz3.3 测量周期范围：0.1ｕs~999.9ms第一档：1.000ms~9.999ms第二档：10.00ms~99.99ms第三档：100.0ms~999.9m第四档：1.000s~9.999s3.4 测量结果显示4位有效数字，测量精度为万分之一。
3.5 量程切换可以采用两个按键手动切换或由电路控制自动切换。
3.6 设计一个周期性方波电路输出频率/周期计调试所需的信号。
输出信号的频率范围与测量范围相同，分为四个量程。
数字频率计课程设计报告
《数字频率计》技术报告一、问题的提出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，无法实时快速地跟踪捕捉到被测信号频率的变化。
而频率计则能够快速准确的捕捉到被测信号频率的变化。
在传统的生产制造企业中，频率计被广泛的应用在生产测试中。
频率计能够快速的捕捉到晶体振荡器输出频率的变化，用户通过使用频率计能够迅速的发现有故障的晶振产品，确保产品质量。
在计量实验室中，频率计被用来对各种电子测量设备的本地振荡器进行校准。
在无线通讯测试中，频率计既可以被用来对无线通讯基站的主时钟进行校准，还可以被用来对无线电台的跳频信号和频率调制信号进行分析。
数字频率计是一种用数字显示的频率测量仪表，它不仅可以测量正弦信号、方波信号和尖脉冲信号的频率，而且还能对其他多种物理量的变化频率进行测量，诸如机械振动次数，物体转动速度，明暗变化的闪光次数，单位时间里经过传送带的产品数量等等，这些物理量的变化情况可以由有关传感器先转变成周期变化的信号，然后用数字频率计测量单位时间内变化次数，再用数码显示出来。
二、解决技术问题及指标要求1、技术指标被测信号：正弦波、方波或其他连续信号；采样时间：1秒（0.1秒、10秒）；显示时间：1秒（2秒、3秒．．．．．．）；LED显示；灵敏度：100mV；测量误差：±1H z。
数字频率计是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器。
其最基本的工作原理为：当被测信号在特定时间段T内的周期个数为N时，则被测信号的频率f=N/T。
一般T=1s，所以应要求定时器尽量输出为1s的稳定脉冲。
2、设计要求可靠性：系统准确可靠。
稳定性：灵敏度不受环境影响。
经济性：成本低。
重复性：尽量减少电路的调试点。
低功耗：功率小，持续时间长。
三、方案可行性分析（方案结构框图）1、原理框图宽测量仪；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。
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。
EDA课程设计报告,数字频率计
. I目录前言01. 总体设计方案11.1总体设计方案12. 单元模块设计12.1十进制计数器设计12.1.1 十进制计数器原件t10设计12.1.2 位十进制计数器的顶层设计22.2闸门控制模块EDA设计32.2.1 定时信号模块Timer32.2.2 控制信号发生器模块T_con42.3译码显示模块42.3.1 显示存放器设计42.3.2 译码扫描显示电路52.3.3 译码显示模块的顶层电路设计73. 软件测试83.1测试的环境83.2调试和器件编程84. 设计总结85. 参考文献9前言在电子技术高度开展的今天，各种电子产品层出不穷，而频率作为设计的最根本的参数之一，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。
测量频率的方法有多种,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的自动化等优点。
数字频率计是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器，它的根本功能是测量正弦信号、方波信号、尖脉冲信号以及其它各种单位时间变化的物理量。
当今国外厂家生产的数字频率计在功能和性能方面都比拟优良，而且还在不断开展中，但其构造比拟复杂，价位也比拟高，在测量精准度要求比拟低的测量场合，使用这些数字频率计就不够经济合算。
我所设计的这款数字频率计能够可靠实现频率显示功能，原理及构造也比拟简单本次所做的课程设计就是一个数字频率计，能测量1HZ～9999HZ的矩形波信号，并正确地显示所测信号的频率值。
数字频率计是数字电路中的一个典型应用，实际的硬件设计用到的器件较多，连线比拟复杂，而且会产生比拟大的延时，造成测量误差、可靠性差。
随着现场可编程门阵列FPGA 的广泛应用，以EDA工具作为开发手段，运用VHDL等硬件描述语言语言，将使整个系统大大简化，提高了系统的整体性能和可靠性。
采用FPGA现场可编程门阵列为控制核心，通过硬件描述语言VHDL编程，在Quartus‖仿真平台上编译、仿真、调试，并下载到FPGA芯片上，通过严格的测试后，能够较准确地测量各种常用的波形信号的频率，而且还能对其他多种物理量进展测量。
数字频率计课程设计报告
数字频率计课程设计报告一、课程目标知识目标：1. 让学生理解数字频率计的基本原理，掌握频率、周期等基本概念；2. 使学生掌握数字频率计的使用方法，能够正确操作仪器进行频率测量；3. 引导学生运用已学的数学知识，对测量数据进行处理，得出正确结论。
技能目标：1. 培养学生动手操作仪器的技能，提高实验操作能力；2. 培养学生运用数学知识解决实际问题的能力，提高数据分析处理技能；3. 培养学生团队协作能力，提高实验过程中的沟通与交流技巧。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对物理实验的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生严谨的科学态度，养成实验过程中认真观察、准确记录的好习惯；3. 引导学生认识到物理知识在实际应用中的价值，提高学以致用的意识。
课程性质：本课程为物理实验课，结合数字频率计的原理与应用，培养学生的实践操作能力和数据分析能力。
学生特点：六年级学生具备一定的物理知识和数学基础，对实验操作充满好奇，具备初步的团队合作能力。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，以学生为主体，引导学生主动参与实验过程，培养其动手能力和解决问题的能力。
通过课程目标的分解，使学生在实验过程中达到预期的学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 数字频率计基本原理：- 频率、周期的定义与关系；- 数字频率计的工作原理；- 数字频率计的测量方法。
2. 实验操作技能：- 数字频率计的操作步骤；- 实验过程中的注意事项；- 数据记录与处理方法。
3. 教学大纲：- 第一课时：介绍数字频率计的基本原理，让学生了解频率、周期的概念及其关系；- 第二课时：讲解数字频率计的工作原理，引导学生掌握其操作方法；- 第三课时：分组进行实验操作，让学生动手测量不同频率的信号；- 第四课时：对测量数据进行处理与分析，培养学生数据分析能力；- 第五课时：总结实验结果，讨论实验过程中遇到的问题及解决办法。
4. 教材章节：- 《物理》六年级下册：第六章《频率与波长》；- 《物理实验》六年级下册：实验八《数字频率计的使用》。
数字频率计课程设计报告
一、课程设计题目数字频率计的设计与制作二、设计目的：本设计与制作项目可以进一步加深我们对数字电路应用技术方面的了解与认识，进一步熟悉数字电路系统设计、制作与调试的方法和步骤。
三、设计要求：设计并制作出一种数字频率计，其技术指标如下：（ 1 ）频率测量范围： 10 ～ 9999Hz 。
（ 2 ）输入电压幅度 >300mV 。
（ 3 ）输入信号波形：任意周期信号。
（ 4 ）显示位数： 4 位。
（ 5 ）电源： 220V 、 50Hz四、所需仪器设备与器件示波器、音频信号发生器、逻辑笔、万用表、数字集成电路测试仪、直流稳压电源。
五、设计内容、方法与步骤：1 ．设计内容1 ）数字频率计的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（ 1S ）内信号发生周期变化的次数。
如果我们能在给定的 1S 时间内对信号波形计数，并将计数结果显示出来，就能读取被测信号的频率。
数字频率计首先必须获得相对稳定与准确的时间，同时将被测信号转换成幅度与波形均能被数字电路识别的脉冲信号，然后通过计数器计算这一段时间间隔内的脉冲个数，将其换算后显示出来。
这就是数字频率计的基本原理。
2 ）系统框图从数字频率计的基本原理出发，根据设计要求，得到如图 13.4 所示的电路框图。
图 13.4 数字频率计框图下面介绍框图中各部分的功能及实现方法（ 1 ）电源与整流稳压电路框图中的电源采用 50Hz 的交流市电。
市电被降压、整流、稳压后为整个系统提供直流电源。
系统对电源的要求不高，可以采用串联式稳压电源电路来实现。
（ 2 ）全波整流与波形整形电路本频率计采用市电频率作为标准频率，以获得稳定的基准时间。
按国家标准，市电的频率漂移不能超过0.5Hz ，即在 1 ％的范围内。
用它作普通频率计的基准信号完全能满足系统的要求。
全波整流电路首先对50Hz 交流市电进行全波整流，得到如图 13.5 （ a ）所示 100Hz 的全波整流波形。
EDA简易数字频率计-课设报告1
《EDA技术》课程设计报告题目：简易数字频率计专业：本组成员：简述随着数字电子技术的发展，频率测量成为一项越来越普遍的工作，因此测频计常受到人们的青睐。
目前许多高精度的数字频率计都采用单片机加上外部的高速计数器来实现，然而单片机的时钟频率不高导致测频速度比较慢，并且在这种设计中，由于PCB版的集成度不高，导致PCB板走线长，因此难以提高计数器的工作频率。
为了克服这种缺点，大大提高测量精度和速度，我们可以设计一种可编程逻辑器件来实现数字频率计。
EDA技术是以大规模可编程逻辑器件为设计载体，以硬件语言为系统逻辑描述的主要方式，以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具，通过有关的开发软件，自动完成用软件设计的电子系统到硬件系统的设计，最终形成集成电子系统或专用集成芯片的一门新技术。
其设计的灵活性使得EDA技术得以快速发展和广泛应用。
以QUARTUSII软件为设计平台，采用VHDL 语言实现数字频率计的整体设计。
EDA技术已经广泛应用于模拟与数字电路系统等许多领域。
电子设计自动化是一种实现电子系统或电子产品自动化设计的技术，它与电子技术，微电子技术的发展密切相关，它吸收了计算机科学领域的大多数最新研究成果，以高性能的计算机作为工作平台，促进了工程发展。
EDA的一个重要特征就是使用硬件描述语言（HDL）来完成的设计文件，VHDL语言是经IEEE确认的标准硬件语言，在电子设计领域受到了广泛的接受。
1.设计概述1.1设计原理在电子技术中，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。
测量频率的方法有多种,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。
数字式频率计的测量原理有两类：一是直接测频法，即在一定闸门时间内测量被测信号的脉冲个数；二是间接测频法即测周期法，如周期测频法。
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。
数字频率计课程设计报告
THANKS
精度
精度是数字频率计的重要指标之一， 表示测量结果与真实值之间的接近程 度。提高精度的方法包括采用高精度 计数器、降低系统误差等。
分辨率
分辨率指数字频率计能够分辨的最小 频率间隔，与计数器的位数有关。
稳定性
稳定性指数字频率计在长时间使用过 程中保持其性能参数不变的能力。提 高稳定性的措施包括选用优质元器件 、优化电路设计等。
计数与显示
采用高速计数器对输入信号的脉冲进行计数，同 时将计数值实时显示在数码管或液晶屏幕上。
3
控制与处理
通过微处理器或单片机等控制核心，实现计数器 的启动、停止、清零等操作，并对计数值进行处 理，得到频率值。
关键技术参数
计数范围
数字频率计的计数范围决定了其能够 测量的频率范围，一般应满足实际需 求。
显示器
选用LED或LCD显示器，用于显示测量结果的频率值。
硬件电路图设计
电源电路
设计稳定的电源电路 ，为整个系统提供所 需的工作电压。
输入信号调理电路
根据实际需求设计输 入信号调理电路，包 括放大倍数、滤波截 止频率等参数的确定 。
微控制器电路
设计微控制器的最小 系统电路，包括晶振 、复位电路等。
02
数字频率计基本原理
频率定义及测量方法
频率定义
频率是单位时间内周期性信号重复的 次数，通常以赫兹（Hz）为单位表示 。
测量方法
频率的测量可以通过计数单位时间内 信号周期的个数来实现。常见的测量 方法包括直接计数法、测周法和等精 度测频法。
数字频率计工作原理
1 2
输入信号处理
数字频率计首先接收输入信号，经过放大、整形 等处理，将其转换为适合计数的脉冲信号。
数字频率计课程设计报告
数字频率计课程设计报告目录1方案的选择 (5)1.1 数字频率计的发展现状及研究概况 (5)1.2供选方案 (5)1.2.1方案一 (5)1.2.2方案二 (6)1.3方案选择 (8)2课程设计内容 (9)2.1数字频率计设计所用元件简单介绍 (9)2.1．1 BS202数码显示管 (9)2.1.2 74LS48芯片 (9)2.1.3 74LS273芯片简介： (10)2.1.4 74LS90简介 (11)2.1.5 74LS123芯片简介 (13)2.1.6 555定时器简介 (14)2.1.7 74LS00芯片简介 (15)2.2.2锁存器 (17)2.2.4脉冲形成电路 (19)2.2.5 放大整形电路 (20)2.3 数字频率计的整机电路 (21)3测量与分析 (23)3.1 调试、测量所需要的仪器 (23)3.2电路的调试 (23)3.2.1对频率计的测量 (23)3.2.2 对闸门电路的测量 (23)3.3 对仿真结果的分析 (24)3.4 电路出现故障及排除方法 (24)4设计小结 (25)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。
测量频率的方法有多种，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。
电子计数器测频有两种方式：一是直接测频法，即在一定闸门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频率测量。
本文阐述了用数字电路设计了一个简单的数字频率计的过程。
频率测量中直接测量的数字频率计主要由四个部分构成：时基（T）电路、输入电路、计数显示电路以及控制电路。
在一个测量周期过程中，被测周期信号在输入电路中经过放大、整形、微分操作之后形成方波信号，加到与非门的另一个输入端上.该与非门起到主阀门的作用,在与非门第二个人输入端上加阀门控制信号,控制信号为低电平时阀门关闭,无信号进入计数器;控制信号为高电频时,阀门开启整形后的信号进入计数器,若阀门控制信号取1s,则在阀门时间1s内计数器得到的脉冲数N就是被测信号的频率。
课程设计数字频率计
课程设计 数字频率计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解数字频率计的基本原理，掌握其电路组成和工作方式。
2. 学生能运用数学知识，计算出数字频率计的测量范围，并解释相关计算公式。
3. 学生能运用物理知识，解释数字频率计测量频率时的误差来源。
技能目标：1. 学生能够独立完成数字频率计的搭建，并进行简单的调试和测量。
2. 学生能够运用所学知识，解决实际测量中遇到的问题，提高动手操作能力和问题解决能力。
3. 学生能够通过小组合作，进行数字频率计的优化设计和创新改进。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到数字频率计在实际应用中的重要性，激发对电子技术的学习兴趣。
2. 学生通过动手实践，培养团队协作意识，增强克服困难的信心和勇气。
3. 学生能够养成严谨的科学态度，注重实验数据的准确性和实验过程的完整性。
课程性质：本课程属于电子技术实践课程，以项目式教学为主，结合理论教学和动手实践。
学生特点：学生处于八年级，具有一定的数学、物理基础和动手能力，对电子技术有一定的好奇心和兴趣。
教学要求：注重理论与实践相结合，引导学生主动探究，培养创新意识和实践能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，因材施教，确保每个学生都能在课程中收获成果。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际生活和未来学习。
二、教学内容1. 数字频率计基本原理：介绍频率计的作用，原理及其在电子测量中的应用，对应教材第3章第2节。
- 电路组成和工作方式- 频率测量方法及误差来源2. 数字频率计电路分析与搭建：分析数字频率计的电路结构，进行实际操作搭建，对应教材第3章第3节。
- 电路元件的识别与选用- 电路搭建步骤及注意事项3. 数字频率计的测量与调试：学习测量原理，进行实际测量和调试，对应教材第3章第4节。
- 测量范围计算与公式解释- 调试方法及技巧4. 数字频率计的优化与创新：针对现有频率计进行优化设计和创新改进，对应教材第3章第5节。
- 小组合作，讨论设计方案- 创新改进，提高测量精度和稳定性教学大纲安排：第1课时：数字频率计基本原理学习第2课时：数字频率计电路分析与搭建第3课时：数字频率计的测量与调试第4课时：数字频率计的优化与创新设计教学内容进度：第1-2周：学习基本原理，进行电路分析与搭建第3周：进行测量与调试，总结问题与经验第4周：优化设计与创新改进，展示成果与评价反思三、教学方法1. 讲授法：教师通过生动的语言和形象的表达，讲解数字频率计的基本原理、电路组成和测量方法，使学生系统地掌握理论知识，对应教材第3章第2-3节。
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。
频率计课程设计实验报告
课程设计报告课程设计名称：电子系统综合课程设计课程设计题目：频率计频率计课程设计实验报告一、设计任务要求1、根本要求：设计一个3位十进制数字显示的数字式频率计，其频率测量范围在1MHz内。
量程分别为10kHz,100kHz和1MHz三档，即最大读数分别为和999kHz。
这里要求量程可以自动转换，详细要求如下：1〕、当读数大于999时，频率计处于超量程状态，此时显示器发出溢出指示〔最高位显示F，其余各位不显示数字〕，下一次测量时，量程自动增大一档。
2〕、当读数小于099时，频率计处于欠量程状态，下一次测量时，量程自动减小一档。
3〕、采用记忆显示方式，即计数过程中不显示数据，待计数过程完毕以后，显示测频结果，并将此显示结果保持到下一次计数完毕，显示时间不小于1s。
4〕、小数点位置随量程变更自动移位。
二、设计方案1、系统功能〔根本功能和附加功能〕根本功能：显示待测频率，LED灯显示小数点，显示待测频率的量程。
附加功能：实现量程自由变化，通过拨码开关控制待测频率大小。
2、系统设计方案说明1、分频模块：由于测频时不同量程档需要不同的时基信号，分频模块是必不可少的。
系统通过试验箱给定的50MHZ的频率通过分频变成0.5HZ，即1秒钟得计数时间，通过1秒钟的记数时间里待测频率上升沿的数量实现频率测定，待测频率通过分频，多路器等实现各频率的测定2 计数模块：想要实现频率的测定，其实就是在1秒钟的计数时间里对待测频率信号上升沿进展计数，所以计数模块是不可缺少的，本计数器需输出指示超量程和欠量程状态的信号。
3 量程控制模块：对待测频率的量程进展判断，确定量程以后，根据不同的量程，在试验箱上显示，我们的设计是4个量程〔1，2,3量程和超量程〕。
：4 BCD译码模块：用到实验箱SOPC上的6个静态共阳数码管中的后三个数码管，并且试验箱内部有译码器，只需要输入4位数就可以在数码管上显示。
三、各模块程序如下：1、分频模块程序：1〕百分频模块程序：module plj(clk,dingshi);input clk;output dingshi;reg [40:0] counter;reg dingshi;always @(posedge clk)beginif (counter==49) //计数时钟上升沿数量，100次时钟周期begin //输出一周期信号，得到100分频信号。
- 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)。
电子技术基础课程设计题目名称：数字频率计设计评语：成绩：重庆大学电气工程学院2015年7月6日目录摘要 (1)1、设计的目的及要求 (2)1.1、设计目的 (2)1.2、设计要求 (2)2、设计思路及方案选择 (2)2.1、设计思路 (2)2.2、设计方案选择 (2)3、设计及仿真 (3)3.1、总体框图 (3)3.2、各模块功能实现及介绍 (3)（1）整形电路 (3)（2）时钟产生及分频电路 (4)（3）T触发器 (5)（4）单稳触发器 (6)（5）计数器 (7)（6）锁存器 (8)（7）显示 (8)（8）小数点功能的实现 (8)3.3全部电路及功能测试 (10)4、焊接规划及实物设计 (12)4.1、逻辑设计图转换 (12)4.2、电路VCC\GND端共线设计 (12)4.3、焊接元器件及排针 (12)4.4、元件接线及电流引入 (12)5、总结与感想 (12)参考文献 (13)摘要作为数字电子技术、模拟电子技术中最常用的基本参数，频率经常会被应用到各种数据的计算当中。
这就导致数字频率计在电子技术领域应用广泛，其作为一种最基本的测量仪器以其测量精度高、速度快、操作简便、数字显示等特点被广泛应用。
本文主要介绍制作简易数字频率计的原理、方法以及设计思路。
以74LS系列常用电子集成电路为例，分析如何利用整形、计数、分频、译码电路实现对于矩形波、三角波、方波等信号的频率分析及显示。
本文以作者二人小组的设计为蓝本，分享设计经验，为有制作需求及意愿的人提供施行经验。
关键字：频率计整形电路分频电路计数方式1、设计的目的及要求1.1、设计目的1）、掌握数字频率计的设计方法；2）、掌握常用数字集成电路的功能和使用。
1.2、设计要求设计一简易数字频率计，其基本技术要求是：1)测量频率范围1kHz~10MHz ，量程分为4档，即×1，×10，×100，×1000。
2)频率测量准确度3110x x f f -∆≤±⨯.3)被测信号可以是正弦波、三角波和方波。
4)显示方式为4位十进制数显示。
2、设计思路及方案选择2.1、设计思路回归数字频率计本质，我们将设计的主要目的定位于它的主要功能，即测量周期信号的频率上，争取在设计合理、可靠的基础上，努力实现生产经济化、功能齐全化、技术先进化，向工程师看齐，减小误差，不出现任何功能方面的错误。
频率是单位时间（1s ）内信号发生周期变化的次数，因而要求电路能在给定的1S 时间内对信号波形计数，并将技术结果显示出来，就能读取被测信号的频率。
首先，必须以特定电路获得相对稳定的时间，同时运用整形电路将被测信号转换成幅度与波形均能被识别的脉冲信号，然后通过计数器计算这一段时间间隔内的脉冲个数，将其换算后显示出来，最后的工作即为再将计数器清零，重新计数。
2.2、设计方案选择在熟练掌握了数字电子技术基础知识后，我们发现要实现数字频率计的计数、分量程、数值显示功能，可以使用多种方式，不同的思路可以带来多种不同的思考结果。
尽管有老师给的元件提示、制作原理PPT、Word辅导文档，但是团队内仍然存在两到三种设计方法，选取的元件不同，设计方法也截然不同。
在我看来，根据老师提供的元器件，通过3片74LS160对1KHZ的信号进行分频，可以实现对量程的控制，这是一种比较可行且可靠的设计方法。
1KHz的时钟脉冲，对其进行3次10分频，每个10分频器的输出信号频率分别为100Hz，10Hz，1Hz三种时间基准信号。
对应于以1Kz，100Hz，10Hz，1Hz的信号作为时间基准信号时，相应的量程为×1000，×100，×10，×1。
但是队友王洪一却通过仿真过程进行可行性论证，使用3片160会使电路更为复杂，对于后期的制作会产生影响。
于是便对电路进行了讨论，最后决定采用他所提供的设计方法，直接在555时钟产生电路中，通过调节不同的电容值来决定输出的信号频率，如此便大大简化了电路，提高了后期制作的效率，也为实际制作中成本控制提供了节约方法。
3、设计及仿真3.1、总体框图3.2、各模块功能实现及介绍（1）整形电路整形电路是将待测信号整形变成计数器所要求的脉冲信号。
电路形式采用由555定时器所构成的施密特触发器，输入信号整形电路输出方波，二者频率相同。
在测试功能时，我们在认真考虑施密特触发器跳变节点、电阻阻值后，最终确定的功能实现以及功能测试如图（输入为正弦波整形为方波）。
（2）时钟产生及分频电路时钟信号是控制计数器计数的标准时间信号，其精度很大程度上决定了频率计的频率测量精度。
当要求频率测量精度较高时，应使用晶体振荡器通过分频获得。
在此频率计中，时钟信号采用555定时器构成的多谐振荡器电路，产生频率为1Kz的信号，然后再进行分频，分频功能通过采用不同的电容对1KHz的信号进行分频。
其中根据公式可取R1=43K,R2=51K，调整C的大小得到频率为1KHz，100HZ，10HZ，1HZ的脉冲。
电路及1KHz信号产生图如图所示。
（3）T触发器T触发器电路是用来将分频带器的输出窄脉冲整形为方波，因为计数器需要用方波来控制其计数/保持状态的切换。
整形后方波的频率为频器输出信号频率的一半，则对应于1Kz，100Kz，10Kz，1Hz的信号，T触发器输出信号的高电平持续时间分别为0.001s,0.01s,0.1s,1s。
T触发器采用D触发器7474为实现，根据公式将时钟输出信号和T触发器输出进行异或运算即可得到T触发器。
电路图及功能测试如图所示。
（4）单稳触发器单稳触发器用于产生一窄脉冲，以触发锁存器，使计数器在计数完毕后更新锁存器数值。
为了保证系统正常工作，单稳电路产生的脉冲宽度不能大于该量程分频带器输出信号的周期。
例如，计数器的最大量程是×1000，对应分频带器输出的时间基准信号频率为1000Hz，周期是1ms。
取单稳电路输出脉冲宽度TW=0.1ms。
单稳触发器电路采用555定时器实现。
根据Tw=1.1RC=0.1ms可取C=0.01uf，R=9K，微分电路取R2=1K，C3=0.01uf。
电路图及功能测试如图所示。
（5）计数器在T触发器输出信号的控制下，对经过整形的待测信号进行脉冲计数，所得结果乘以量程即为待测信号频率。
根据精度要求，采用4个十进制计数器级联，构成N=10000计数器。
十进制计数器仍采用74LS160实现。
其中清零信号由单稳态电路输出提供，控制信号由T触发器提供。
计数器输出结果送入锁存器。
电路图如图所示。
（6）锁存器再确定时间内将计数器的计数结果锁定后即可显示稳定的显示值。
锁存器的作用是通过触发脉冲控制，将测得的数据寄存起来，送至显示译码器。
锁存器可以采用一般的8位并行输入寄存器。
（7）显示采用7448以及4个七段数码管显示测试信号的频率，采用的数码管需有小数点显示功能以便调节范围的时候使用。
在使用过程中，分频后的电路信号通过运放放大电压，用以激活数码管DP脚，实现小数点的显示。
（8）小数点功能的实现在选择量程的时候须有小数点显示功能，将其使能端接到经放大后的选择电路上即可实现。
3.3全部电路及功能测试键（1）输入5KHz的正弦波信号，采用第一档。
(2)输入10.5KHz三角波信号，采用第二档。
4、焊接规划及实物设计4.1、逻辑设计图转换首先将仿真软件中逻辑设计图转换为管脚图，每个元件按照连接顺序画出，这种转换思路对于管教较多、电路较为复杂的电路来说比较实用，可以将电路中元器件连接方式比较直白的表示出来，避免直接从逻辑图进入电路规划焊接时的慌乱，同时更会避免了线路杂乱造成的认错线路、少连线等问题。
在此之后根据逻辑图显示方式，在所需焊接的电路板上规划元器件位置，确保距离近、连线时曲线少、VCC接入点少而全、接地线走线简洁等。
4.2、电路VCC\GND端共线设计在电路中，不仅存在元件1输出端接元件2输入端的情况，在考虑到元件之间接出、引入的情况，合理走线，还要保证电源线、地线在使用中安排合理，确保布线合理，留出相应的共线端，将所有的线集中成总线，简化布局。
4.3、焊接元器件及排针规划完毕后，先按照管脚图及规划图，将元器件按照顺序依次焊接入电路板中，需注意排针的焊接，有些引脚接出多次，这时要留出足够引脚，确保焊点充足，为后期连线留存空间。
为了保证焊接过程安全、合理，必须严格遵守焊接相关规定，安全操作，既保证合理使用电烙铁，又要保证焊点正常使用，而不存在接触不良等情况。
4.4、元件接线及电流引入最后一步即为接线工作，用杜邦线按照元件顺序，由左及右或由上及下，在一个元件连线完毕后，务必要检查一遍，避免漏脚未连线等问题。
5、总结与感想虽然在大一大二期间，我们学习了各种电器基础课，从电路原理到电磁场种种，使我基本熟悉了电学领域的各种基本原理，但是很难做到学以致用，对于课程的理解也仅仅停留在课本之中，解题之上，但是本次的课程设计可以说是理论运用到实际的过程，在老师讲解的基础上，必须要综合运用自己所学的知识，与队友合作，一起完成工程量相对算是巨大的数字频率计设计工作。
作为一个为期两周的课程设计，我们将时间分配规划成两部分，第一周完成理论设计，即成功运用计算机进行仿真分析，模拟出最后电路功能实现的初步结果；第二周进行实体电路设计，完成电路元器件的采购、焊接。
在二人的初步合作中，我们在最开始就对设计方向的选择产生了冲突，究竟是选择老师的提示进行设计，求稳求全；抑或根据自己的知识储备，大胆创新，探索一条适合我们的道路，从大局出发。
这样的争论我们进行了半天，最终是通过仿真原理来证明，究竟是用三块74LS160还是一块555对于设计电路简化的作用大。
而这一次的探讨，也促进了我们之间的磨合，让我们明白了一个道理，在合作当中，无论是几个人，总要有一个人占主导地位，无论是任何情况，如果没有一个人拿最后的主意，那么所有的事情都会变成无休止的争论，这是课程设计给我上的第一课，所以在这种情况下，我们二人协商电路设计一切都以他的意见为主，尊重他的设计思路，保留我的意见；而在电路焊接过程中，一切以我为主导，分工合作，这样每个人的注意力都有所转移，站在旁观者角度给建议，反而容易一语中的，让实施者思路清晰起来。
可能在电路设计过程中，虽然我也查资料，进行辅助性工作，但是我感触最大的，还是焊电路的工作，这一部分在我看来虽然艰苦，却充满了乐趣，考验动手能力，也考验一个人能否坐得住的耐力。
起初我们是打算做PCB板来完成制作的，这样工作量变小，也使可靠性增加许多，但是最后看到制作周期大概需要4-5天，时间长，对于时间紧张的课程设计来说不是很合适，再说作为一名工科生，如果焊电路的手艺都不行，那也不好意思说自己学电的了。