数字频率计有电路图
自动换挡型1HZ-9.99KHZ频率计
自动换挡型1HZ-9.99KHZ频率计一．设计任务与要求1.设计一个能测量1HZ-9.99KHZ、TTL电平的频率计，具有自动换挡动能。
要求用三位数字显示，1-999HZ显示单位为HZ、1KHZ-9.99KHZ显示单位为0.01KHZ。
画出完整的电路图，说明电路的工作原理。
2.根据参考电路分析其工作原理并解答思考题。
3.根据原理电路图，在印刷电路图中标出元器件的位置及代号，并完成跳线，使连接完整。
4.组装、调试频率计；写出实验、调试报告。
二．方案设计与论证总体分析：数字频率计的主要功能是测量周期信号的频率。
频率即是单位时（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。
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。
方案一：图1是数字频率计的组成框图。
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f x 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=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 x =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；二是产生清“0”脉冲V，使计数器每次测量从零开始计数。
各信号之间的时序关系如图1所示。
图1——数字频率计的组成框图和波形图电路原理图如图2所示。
该电路主要由四部分组成：放大整形电路、时基电路、逻辑控制电路以及输出显示电路。
放大整形电路由晶体管3DG100与74LS00等组成，其中3DGl00组成放大器将输入频率为f x的周期信号如正弦波、三角波等进行放大，与非门74LS00构成施密特触发器，它对放大器的输出信号进行整形，使之成为矩形脉冲。
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。
设计并制作闸门时间为1s的数字频率计
摘要频率计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，此时我们称闸门时间为1s。
本设计以ARM核心处理器，设计并制作了闸门时间为1s的数字频率计,能够测量频率。
该频率计硬件部分高速比较器74HC14整形电路组成。
利用32定时器的ETR功能可准确测出低高频信号，实现了对正弦波的频率测量。
经测试该频率计性能良好，正弦信号频率测量范围可从1Hz到25MHz。
关键词：STM32；高速比较；；测频一、系统方案论述1.整形电路的比较与选择方案一：由施密特触发器对74HC14信号进行调理，可以直接输出TTL电平，。
方案二：由比较器整形后的信号再由施密特整形，输出TTL电平。
从性能上讲此方案较好，但是由于时间问题，找不到合适的高速比较器和施密特触发器组合。
综上选择方案一。
2.微处理器的比较与选择方案一：采用STM32对调理后的信号测频。
输入信号的测量能达到频率达到100MHz，测频精度高，速度快。
方案二：采用430测频，但是最多测量到16M而且引脚速度不够导致无法完成指标内的频率测量为了更好地实现题目要求，我们选择方案一。
3.测频方法的选择与比较方案一:输入捕获测频法是累积单位时间里的周波数，在频率较低时采用。
频率较高时精度低，但不适合高频的测量。
方案二：周期法是测一个周期的时间，通过周期转换成频率，在频率较低时采用。
频率较低时精度高但不适合高频。
方案三：利用ETR外部信号触发将外部的信号（测量信号）作为计数信号，不用经历中断产生时间延时，ETR可以直接作为时钟输入也可以通过触发输入（TRGI）来作为时钟输入即在时钟模式1中触发源选择为ETR，两个效果上是一样的。
可准确测出低高频，在低频段使用不分频ETR触发，高频时使用4分频测量提高测量范围。
由于输入信号的要求为1Hz~25MHz，所以选择方案三。
4.系统总体方案通过高速比较器74HC14对信号源的波形进行整形，输出标准的方波。
数字频率计设计(PCB图+电路图+源程序)-课程设计
数字频率计设计(PCB图+电路图+源程序)-课程设计数字频率计设计开题报告选题意义及国内外发展状况本课题主要研究如何用单片机来设计数字频率计。
因为在电子技术中，频率的测量十分重要，这就要求频率计要不断的提高其测量的精度和速度。
在科技以日新月异的速度向前发展，经济全球一体化的社会中，简洁、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，人们在设计电路时, 都趋向于用尽可能少的硬件来实现, 并且尽力把以前由硬件实现的功能部分, 通过软件来解决。
因为软件实现比硬件实现具有易修改的优点, 如简单地修改几行源代码就比在印制电路板上改变几条连线要容易得多, 故基于微处理器的电路往往比传统的电路设计具有更大的灵活性。
单片机就属于这一类设计电路，单片机因其功能独特和廉价已在全球有数???千种成功的范例, 在国内也开发出了充电器、空调控制器、电子定时器、汽车防盗器、卫星接收机以及各种智能仪表等实用产品。
频率计也是单片机的一种很重要的应用, 价格低廉且具有实际意义。
虽然使用逻辑分析仪也可以很好的测量信号的频率等参数，但其价格太昂贵。
实现测量的数字化、自动化、智能化已成为各类仪表设计的方向，而由单片机控制的、全自动的、数字显示的频率计就符合这一设计理念。
说到用单片机设计的频率计，这里说一下单片频率计ICM7216D。
单片频率计ICM7216D是美国Intersil公司首先研制的专用测频大规模集成芯片。
它是标准的28引脚的双列直插式集成电路，采用单一的+5V稳压电源工作。
它内含高频振荡器、10进制计数器、7段译码器、位多路复用器、能够直接驱动LED显示器的8段段码驱动器、8位位码驱动器。
其基本的测频范围为DC至10MHz，若加预置的分频电路，则上限频率可达40MHz或100MHz，单片频率计ICM7216D只要加上晶振、量程选择、LED显示器等少数器件即可构成一个DC至40MHz的微型频率计，可用于频率测量、机械转速测量等方面的应用。
数字频率计电路设计
（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，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，得到如下图（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 之成为如下图（b）所示100Hz的矩形波。
2．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。
R
4518
&
Q0 Q1 Q2 Q3
3 4 5 6
Q0 Q1 Q2 Q3
11 12 13 14
从触发器另一反相输出端输出的信号作为数据寄存器的锁存信号。
压、整流、稳压后为整个系统提供直流电源。 从触发器另一反相输出端输出的信号作为数据寄存器的锁存信号。
控制门用于控制输入脉冲是否送计数器计数。
◆系统对电源的要求不高，可以采用串联式稳压 （2）全波整流与波形整形电路
波形整形电路对100Hz信号进行整形，使之成为如下图（b）所示100Hz的矩形波。 用它作普通频率计的基准信号完全能满足系统的要求。
下面介绍框图中各部分的功能及实现方法。 这就是数字频率计的基本原理。
二分频可以采用T´触发器来实现。 对100Hz全波整流输出信号，由7位二进制计数器74HC4024组成100进制计数器来实现。 （4）显示位数：4位。
实验六基于Multisim8的简易数字频率计仿真
闸门
门控
B 放大 整形
S2
1000Tx
1Tx
10Tx 100Tx
÷10
÷10
计数锁存译码 显示系统
÷10
四、实验参考电路
（1）控制时序产生电路
图4.8.5 是由秒脉冲发生器（可由晶体振荡器和 多级分频器组成）和可重触发单稳态74LS123 组成
的控制时序产生电路。秒脉冲发生器产生脉冲宽度 为的定时脉冲，74LS123单稳态电路产生锁存和清 零脉冲。（仿真软件Multisim 8的元件库中，没有 74LS123单稳态电路，可用555定时器组成单稳态 电路）。 5V
4. 闸门电路
闸门电路由与门组成，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 整形后的被测方波信号。闸门是否开通，受门控信 号的控制，当门控信号为高电平“1”时，闸门开启； 而门控信号为低电平“0”时，闸门关闭。显然，只 有在闸门开启的时间内，被测信号才能通过闸门进 入计数器，计数器计数时间就是闸门开启时间。可 见，门控信号的宽度一定时，闸门的输出值正比于 被测信号的频率，通过计数显示系统把闸门的输出 结果显示出来，就可以得到被测信号的频率。
5. 电子计数器测量周期
当被测信号频率比较低时，用测量周期的方法来 测量频率比直接测量频率有更高的准确度和分辨率， 且便于测量过程自动化。该测量方法在许多科学技 术领域中都得到普遍使用。图4.8.4是用电子计数器 测量信号周期的原理方框图。
晶振
Tx
时基 分频
1µs
S1 Tc
10µs 1ms 100µs Tx1
①可控制的计数、锁存、译码显示系统； ②石英晶体振荡器及分频系统（可用Multisim 8中
的函数发生器替代）；
基于FPGA的数字频率计
2.3 方案选择
3单元模块电路设计
3.1电路设计总体框图
本设计主要由8个部分组成，以CPLD芯片部分为核心展开，待测信号输入，由外部电源，复位电路，单片机电路，液晶显示，标准时钟以及JTAG下载各个单元配合起来实现测试频率并在液晶显示屏上实时显示出数字频率信号。
图3.1 电路设计总体框图
3.2标准时钟（100MHz）产生部分
3.7电源部分
CPLD芯片工作电压在3.3V，单片机工作电压为5V。所以，在要求进行电压转换时，用到芯片LM1117进行5V电压到3.3V电压。
3.8单片机部分
3.8.1STC12_LQFP芯片介绍
如图3.8.1所示，STC12系列单片机为增强型8051芯片，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051单片机。通用I/O口（27/23/15个），复位后为：准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口）可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不得超过55mA。ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片，EEPROM功能，看门狗定时器内部集成MAX810 专用复位电路（外部晶体20M 以下时，可省外部复位电路）。时钟源：外部高精度晶体/ 时钟，内部R/C 振荡器
表2-1显示了每个设备的行和列数，以及行和列毗邻地区的快闪记忆体数量的EPM570，EPM1270和EPM2210器件。长排满行延长从一排I/ O块到其他。简短的行毗邻超滤膜块，其长度是在列的宽度显示。
每一个LAB包括驱动控制信号LES的专用逻辑。控制信号包括两个时钟，两个时钟使能，两个异步清除，1同步清除，异步预置/负载，同步载荷，加/减控制信号，提供了一次10个控制信号最大。虽然同步负载和清除的信号通常用于执行时计数，也可以用于其他功能。
EDA课程设计—数字频率计
EDA课程设计—数字频率计设置范围开关L=0以单位显示y，当L=0时，范围为0 ~ 999赫兹。
y 以红色显示，即单位为赫兹。
当L=1时，为1 ~ 999千赫，y显示为绿色，单位为千赫。
2.6扫描显示模块扫描显示电路:功能描述:该部分由74160和4个74151组成，用于控制显示器的旋转开关当扫描频率超过200赫兹时，就超出了人眼的识别惯性范围，也就是说，显示器上可以显示稳定的数字。
2.7超出范围的显示电路图:功能描述:7448的输出端abcdef和报警器的输出端取非反相，重新连接到实验箱g与报警器或的输出端相连，然后与实验箱相连。
这样，当超出测量范围时，可以显示“-”。
2.8分频模块分频电路:功能描述:从74160级联到366计数器进位端，366计数器进位端连接到74161时钟信号端，通过分频得到周期为2S的时钟信号，进位端是报警电路时钟信号的控制端3，设计结论在设计过程中产生1s时钟信号时，理解误差与实验盒不一致经过改进，达到了实验要求。
当设计超出范围时，显示器的显像管-，不用思考通过老师的解释，找到解决办法。
EDA课程设计是一个非常实用和全面的实验。
仅仅通过参加大学课程学习专业知识是不够的。
通过本课程设计，我们可以了解数字电子技术的实用性和我们对通信的理解。
我们可以简单地理解在未来的学习和工作中会接触到的几个方面。
数字电子技术涉及面广，我们不应该对自己的专业知识一无所知。
直到设计结束，我们对这个设计一无所知。
我们在图书馆里查找信息，在网上搜索信息，最后确定了计划，并把它分成几个主要模块。
从模块的设计和运行，到电路的连接和调试，到仿真结果的出现，我们经过了各方面的讨论和深入研究，最终得到了结果。
整个过程使我们对数字频率计有了更深的理解，培养了我们学习、思考和实践的能力。
我们最大的成就是学会如何系统地解决实际问题以及如何使用模块的思想。
整个电路设计过程中最成功的部分是将整个电路分成不同的模块来实现它们相应的不同功能，然后逐级连接各个模块来实现数字频率计的集成电路，最后将集成电路连接到实验箱来实现数字频率计的功能在这个过程中，我们对从分立元件到中等规模集成电路，再到大规模集成电路的合成过程有了更深的理解。
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。
数字显示频率计的设计1
模拟电子技术电路设计仿真作业简易数字频率计1.问题的重述数字频率既是一种十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器，它的基本功能是测量正弦信号、方波信号、尖脉冲信号以及其他各种单位时间内变化的物理量，因此，它的用途十分广泛。
2. 频率计电路分析及设计设计要求：1.测量范围：0~9999Hz2.最大读数9999Hz,闸门信号的采样时间为1s3.采用4位数码显示4.输入信号最大幅值可以扩展设计原理：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。
数字频率计测量频率的原理框图如下图。
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。
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，当秒信号到来时，闸门开通，被测脉冲信号通过闸门送到级数译码显示电路。
秒信号结束时闸门关闭，计数器停止计数。
由于计数器记得的脉冲数N是在1s时间内的累计数，所以被测信号ui的频率为NHz。
脉冲形成电路脉冲形成电路是555电路构成的施密特触发器。
为了扩展被测信号的频率范围，输入信号u i先经过限幅器，再经过施密特触发器整形，当输入信号幅值较小时，限幅器的二极管截止，不起限幅作用。
图中电阻R3和R4的作用是将被测信号进行电平移动，因为555构成的施密特触发器的上触发电平U T+=(2/3)U CC，下触发电平U T−=(1/3)U CC。
输入信号的直流电平U IO应满足下列关系：(1/3)U CC<U IO<(2/3)U CC。
输入信号的幅度U im与直流电平幅度U IO和回差∆U T有关，一般来说，∆U T越小，对输入信号的幅度U im要求越小。
若取+U CC=+5V，则回差∆U T=1.67V。
若取U IO=2.5V，则取R3=R4=10kΩ，则输入信号的幅度U im=0.83V。
最新数字频率计的multisim仿真
计数信号
3A
QA14
4B
QB13
＋
5C
QC12
V1 100 Hz 5 V－
6
D
QD1174160N1 Nhomakorabea10
ENT
7 ENP 2 CLK
RCO15
3A
14
QA
4B 5C
QB13 12
QC
U7A 2
6
D
11
QD
74160N
10
ENT
7 ENP 2 CLK
RCO15
3A
4B 5C
3
U7B 4
6
D
14
QA
QB13 12
计数信号 清零信号
锁存信号
0.5 Hz 方波信号
图8-45 计数、锁存和清零信号时序关系
≥1 &
清零信号
U1 OR3
锁存信号
VCC
U2
5V
NAND3
1 Hz
＋V1 －2 Hz 5 V
0.5 Hz 0.5 Hz
U4A
U4B
14 1J 1Q12 7 2J 2Q9
1 1CLK
5 2CLK
3
13 10
8
1
U3
～C LR
9
～LOAD
4 32 1
10ENT 7 2 ENP
RCO 15
CLK
CLK
3A
Q A1 4
3
14
3
14
4B 5C 6
D
Q B1 3 12
A
4B
QC
5
Q D1 1
U6A
C
6D
QA
数字频率计设计方案
数字频率计设计方案•数字频率计设计方案数字频率计是直接用十进制数码来显示被测信号频率的一种测量装置。
本频率计在电路设计中充分考虑了电路简洁，功能实用，制作方便，调试简单，性能良好，成本低廉。
电路工作原理频率是单位时间里脉冲的个数，数字式频率计的测量原理分直接测频率法和测周期法两类，直接测频法是测量单位时间内被测信号的周期数。
考虑使用常见元件和降低成本，本设计采用直接测频率法，电路主要由五部分组成，其方框图如图1所示。
被测信号经放大、整形后，送入计数器进行计数；秒脉冲电路产生标准秒脉冲，经闸门控制电路形成控制信号控制计数器的工作模式；计数结果由数码管直接显示出来。
电路原理图如图2所示。
由以下几部分电路组成：1．放大整形电路由Q3、Q4、VD3、VD4、IC4及外围元件组成，对输入信号进行放大、整形处理，将被测信号变换成矩形开关信号。
输入信号由“lN ”输入端输入，C3、C4、R6、R7、VD3、VD4组成输入及限幅保护电路。
Q3、Q4组成宽频带放大器，Q3为结型场效应管、用于提高输入阻抗。
4049反向器D5、D6和电阻R14、R15构成施密特触发器，将模拟信号变换成边沿陡直的方波脉冲送入计数器CP 。
C3、C4、C5、C7为耦合电容，C6、C8为旁路电容。
2．秒脉冲产生电路秒脉冲由石英钟集成电路SM5544产生。
该集成电路内包含32．768kHz 晶振、多级分频、放大驱动电路等。
由于IC1与外接的32．768KHz 实时晶振共同构成32．768KHz 振荡器，其3脚交替输出窄脉冲信号。
脉宽31．2ms ，周期2s ，两输出脉冲时差1s ，经三极管QQ1、Q1、QQ2、Q2放大后再和与非门IC2B 作与非运算，输出周期为1s 的窄脉冲。
各点波形如图3所示。
3．闸门控制电路其作用是形成计数器所需的控制脉冲。
秒脉冲信号经八进制计数／分配器CD4022(IC3)、与非门IC2D 、IC2A 、IC2C 处理后，形成清零信号R 和闸门控制信号INH 。
数字频率计设计仿真
数字频率计设计与仿真1 引言在现代电子技术中，频率是基本的参数之一，并与许多电子参量的测量方案和测量结果有密切的关系。
因此我们对于频率的认识显得就更为重要。
频率的测量方法有很多，其中数字频率计具有测量精度高、使用方便和测量迅速等优势，是目前测量频率的主要手段。
Multisim 是以Windows 为基础的一种仿真工具，适合用于数字电路或者模拟电路的设计工作。
它有直观的捕捉和强大的仿真功能，能够轻松，快速，高效对电路图进行设计和验证。
图1-1 频率计方框图数字频率计是一种最基本的测量仪器，是通信设备、计算机应用、音频视频设备等等科研生产领域里不测或缺的测量设备之一，是一种用十进制数字显示被测信号的频率的数字的测量仪器，迄今为止已经有几十年的发展历史，频率计的基本功能是用来测量三角波信号、正弦波信号及方波信号等单位时间内变化的物理量。
因而其实际运用范围是很广泛的。
在早期，人们对于数字频率计的研究主要表现在扩大测量范围和提高精确度，而这些技术现在已日却成熟，现在人们对数字频率计又提出很多新的要求，例如价格低，操作方便，高精度，高稳定度甚至还包括数据处理和分析功能。
较老的频率计是输主门 十进制计数器显示器主门触发器 十进制计数器时基振荡器 输入放大器多芯片同步十进制技术，新型频率计要求芯片的数量要少，这样器件越少的话对于频率计的技术就会更准确，误差也会越小。
一个基本的频率计的方框图如图1-1所示。
而本课题涉及的主要内容是对输入信号的整形，闸门电路控制输入信号，以及对脉冲的计数，锁存和译码，通过该项设计可以将数字电路和模拟电路的理论知识运用到实际的设计中去，具有方便快捷，容易测量等特点。
2 选择测量方式信号频率指的是信号在单位时间内周期信号变化的次数，其表达式可写为f=N/T ，其中f 指被测信号的频率，N 为信号所累计的脉冲的个数，T 是产生N 个脉冲所需要的时间参数。
该表达式其所记录的结果就是被测信号的频率。
简易数字频率计设计
引言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物理量方面应用广泛。
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。
测量频率的办法有多种，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法：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。
其测频原理总框图如下图1所示：图1 数字频率计整体方案结构方框图本次设计要求设计一个频率计数器，能够用来测量正弦信号和矩形信号波形工作频率的电路。
其测量结果直接由四位十进制数字显示。
其原理是根据每个闸门时间内高频标准脉冲的个数，求得被测信号的个数，从而求得被测信号频率。
设计主要由时基电路，放大整形电路，闸门电路，计数器等实现。
电路的涉及主要依据了数字电路和模拟电路的知识，并将完成其对信号的频率和周期的测量。
关键词：频率频率计设计1 系统概述1.1 整体功能要求频率计主要用于测量正弦波、方波、三角波等周期信号的频率值和周期，以及脉冲波的脉冲宽度。
1.2 系统结构要求数字频率计的整体结构要求如图1-1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。
图1-1 数字频率计整体结构框图上图各单元电路的工作原理如下：（1）整形电路：将输入的非矩形周期信号(如正弦波、三角波等)进行整形，使之成为矩形脉冲。
整形输出波形频率不变。
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系 部： 电气与信息工程学
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摘要 ABSTRACT 第一章 引言
1.1选题的目的意义 第二章 方案设计
2.1方案比较 2.2方案论证 2.3方案选择 第三章 系统硬件设计 3.1数字频率计的工作原理
2.3方案选择
比较以上两种方案可以知道，方案一的核心是单片机，使用的元器 件少，原理电路简单，调试简单只要改变程序的设定值则可以实现不同 频率范围的测试能自动选择测试的量程。与方案一相比较方案二则使用 了大量的数字元器件，原理电路复杂，硬件调试麻烦。如要测量高频的 信号还需要加上分频电路，价格相对高了点。基于上述比较，所以选择 了方案一。
摘要
在电子领域内,频率是一种最基本的参数与其他许多电参量的测量 方案和测量结果都有着十分密切的关系。由于频率信号抗干扰能力强、 易于传输，可以获得较高的测量精度。因此,频率的测量就显得尤为重 要，测频方法的研究越来越受到重视。
频率计作为测量仪器的一种，常称为电子计数器，它的基本功能是 测量信号的频率和周期频率计的应用范围很广,它不仅应用于一般的简 单仪器测量,而且还广泛应用于教学、科研、高精度仪器测量、工业控 制等其它领域。随着微电子技术和计算机技术的迅速发展，特别是单片 机的出现和发展，使传统的电子侧量仪器在原理、功能、精度及自动化 水平等方面都发生了巨大的变化，形成一种完全突破传统概念的新一代 侧量仪器。频率计广泛采用了高速集成电路和大规模集成电路，使仪器 在小型化、耗电、可靠性等方面都发生了重大的变化。目前,市场上有 各种多功能、高精度、高频率的数字频率计,但价格不菲。
方案二：本方案使用大量的数字器件，被测信号经放大整形电路变 成计数器所要求的脉冲信号，其频率与被侧信号的频率相同。同时时基 电路提供标准时间基准信号，其高电平持续时间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 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Fx = NHz。逻辑控制电路的作用有两个：一是产生锁存 脉冲，是显示器上的数字稳定；二是产生清零脉冲，使计数器每次测量 从零开始计数。
The Frequency meter, as one kind of the measuring instrument, often called the electronic counter, its basic function is that frequency and application of cycle Frequency meter of measuring the signal are in a very large range, it not only applies to general simple instrument measurement but also apply to other fields such as teaching, scientific research, high-accuracy instrument measuring, industrial control extensively. With the rapid development of microelectric technique and computer technology, especially appearance and development of the one-chip computer, the instruments have all changed enormously in such aspects as principle, function, precision and automatic level to enable the traditional electronic side amount, form a kind of side amount instrument of new generation that totally broke through the traditional concept. The Frequency meter has adopted the high-speed integrated circuit and large scale integrated circuit extensively, make the instrument change greatly in such aspects as miniaturize, power consumptive, dependability. At present, there are various digital Frequency meter of multifunction, high precision, high frequency on the market, but the price is high.
In order to meet the need of the real work, design and provide one this time The design plan of Frequency meter combining with one-chip computer (AT89C52) on a small scale, not only feasible, and small, design simply, with
low costs, the precision is high, can examine the bandwidth frequently, have reduced the design cost and realized complexity greatly. The hardware circuit of the Frequency meter is drawing with Ptotues mapping software, the onechip computer control procedure of the software part, regarded KeilC as the developing instrument to write in AssemblyLanguage, but the realization of the Frequency meter was to select to carry on imitating and test with Protues artificial software.
逻辑控制电路
时基电路
放大整形电路 闸门电路 计数器 锁存器 译码显示器
图2.2 方案二原理框图
2.2方案论证
方案一：本方案主要以单片机为核心，被测信号先进入信号放大电 路进行放大，再被送到波形整形电路整形，把被测的正弦波或者三角波 整形为方波。利用单片机的计数器和定时器的功能对被测信号进行计
数。编写相应的程序可以使单片机自动调节测量的量程，并把测出的频 率数据送到显示电路显示。
第二章 方案设计
2.1方案比较
方案一：本方案主要以单片机为核心，利用单片机的计数定时功能 来实现频率的计数并且利用单片机的动态扫描法把测出的数据送到数字 显示电路显示。其原理框图如图2.1所示： 信号放大电路
信号整形
单片机AT89C52 电路
数字显示 电路
图2.1 方案一原理框图
方案二：本方案主要以数字器件为核心，主要分为时基电路，逻辑 控制电路，放大整形电路，闸门电路，计数电路，锁存电路，译码显示 电路七大部分。其原理框图如图2.2所示：
关键词：单片机；AT89C52；频率计；汇编语言
ABSTRACT
In the electronic field, frequency is a kind of most basic parameter, and all there are close relations in the measurement schemes of many other electric parameters and result of measuring. Because the signal anti-interference ability of frequency is strong, easy to transmit, can obtain higher measurement precision. So, the measurement of frequency seems particularly important, the research of the method is being paid attention to.
Key Words：single chip computer; AT89C52 frequency meter; AssemblyLanguage
第一章 引言
1.1选题的目的意义
数字频率计的主要功能是测量周期信号的频率。其基本原理就是 用闸门计数的方式测量脉冲个数。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。
随着单片锁相式数字频率计的发展，锁相式和数字式容易实现系列 化、小型化、模块化和工程化，性能也越来越好，已逐步成为两种最为 典型，用处最为广泛的数字频率计。
数字频率计可用纯硬件实现法（可选的器件有通用的SSI/MSI/LSI 集成电路、专用集成电路、可编程逻辑器件等），也可用纯软件实现 法（可选的平台有PC机、单片机、 DSP器件等）；一般考虑用软硬件 相结合的实现法，但是实现的频率精度可能没有纯硬件实现的精确 高。