简易数字频率计PPT

教学进程:





设计要求和提示（在实验室教师授课，半天） 查阅资料、设计电路（同学独立完成，2天半） 讲述装配方法和调测要求（2学时） 调测（第一周星期三至第二周星期三） 验收（第一周星期三至第二周星期四） 撰写报告（第二周星期五）、讲评、收尾
教学方法:
1. 教法
在实验室集中，分3次讲解： 电路设计提示 装配要求、调测方法 实验报告撰写要求
（4）KDKZ（宽度控制）信号：KDKZ是表示“闸 门宽度控制”的输出信号，它用于控制“闸门 信号”产生电路输出的闸门脉冲宽度。
3.1 测试频率设计提示
3.1.1 算法设计提示 算法一： 已知频率的定义是：周期信号每秒钟内所含 的周期数值。可根据这一定义采用下图所示的算 法构建的方框图。
在测试电路中设置一个闸门产生电路，用于产 生脉冲宽度为1s的闸门信号。该闸门信号控制闸 门电路的导通与开断。让被测信号送入闸门电路， 当1s的闸门脉冲到来时闸门导通，被测信号通过 闸门并到达后面的计数电路（计数电路用以计算 被测输入信号的周期数），当1s闸门结束时，闸 门再次关闭，此时计数器记录的周期个数为1s内 被测信号的周期个数，即为被测信号的频率。测 量频率的误差与闸门信号的精度直接相关，因此， 为保证测量误差在10-3量级，则要求闸门信号的精 度为10-4量级。例如，当被测信号为1KHz时，在大 于0.1 ms ,故由此造成的计数误差不会超过1，符 合5×10-3的误差要求。

辅导实验、最后逐一验收
2.学习方法 认真自学《电子电路课程设计》相关章节 独立完成设计 独立装配、调测、撰写设计报告Leabharlann 3.课程纪律:

缺少实验达三分之一以上无成绩，必须重修。 设计报告必须手写，不得用打印机打印。 预习报告和设计报告抄袭他人者，报告成绩按 0分论处。 迟到、早退3次成绩降档。 评分项目：预习报告、装配水平、调测水平、 完成指标、报告。 成绩分档：优秀、良好、中等、及格、不及格 不及格必须重修，没有补考。
（2）显示刷新: 频率计工作时是每隔一段时间 测量一次，测量后将上一次显示的测量结果消 除掉，更新显示新的测量结果。刷新时间与闸 门脉冲宽度有关，一般为1S～2S刷新1次。但是， 如果闸门脉冲宽度为10S，则刷新时间必须大于 10S。 （3）ZMJS(闸门计数)信号：ZMJS是表示闸门结 束的信号，闸门脉冲结束后，这个信号通知 “显示刷新”电路对“显示译码”进行刷新。
4.成绩评定


二、 课题技术指标
2.1 设计课题名称 简易数字频率计 2.2 技术指标（P72 课题 ） 1、整体功能要求 频率计主要用于测量正弦波、矩形波、三角波 和尖脉冲等周期信号的频率值。其扩展功能是可以 测量信号的周期和脉冲宽度。
2、系统结构要求 数字频率计的整体要求如图6-1所示。图6-1 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”用于选择测试项 目---频率、周期或脉宽，若测量频率则进一步 选择档位。
电子电路课程设计
简易数字频率计
主要授课内容:
一、课程概况简介 二、课题技术指标 三、设计提示 四、预习要求
一、课程概况简介

课程名称 电子电路课程设计 32学时，两周 课程性质 必修 （2学分） 教 材 《电子电路课程设计》张豫滇编 教学目的: 提高模拟电路、数字电路理论和实验的综合能力 掌握综合型电子电路的设计、装配和调测方法 掌握电子元器件资料和电路资料的检索方法 提高设计报告的撰写能力 全面培养学生科技工作素质。
算法二： 为了克服算法一测量低频信号时的不足，现 提出算法二，其示意图如下图所示图。
将被测信号送入被测信号闸门产生电路，该电 路输出一个脉冲信号，脉宽与被测信号的周期相等。 再用闸门产生电路输出的闸门信号控制电路的导通 与开断。设置一个频率精度较高的周期信号（例如 10KHz）（称为时基信号），当闸门导通时，时基信 号通过闸门到达计数电路计数。由于闸门导通时间 与被测信号周期相同，则可根据计数器计数值和时 基信号的周期算出被测信号周期值T， T=时基信号周期×计数器计数值 再根据频率域周期互为倒数的关系，算出被测信号 的频率f。
加宽脉冲宽度将带来三方面的问题： 一是：计数结果要进行除以10的运算；
二是：每次测量时间最少要10s, 时间过长不符合 人们的测量习惯；
三是：由于闸门期间计数值过少，测量精度下降。 实践中将计数结果除以10是容易做到的，只 需将显示电路的小数点向前移一位即可，而后两 个问题依照算法一是难以解决的。
2.3 电气指标
1、被测信号波形：正弦波、三角波和矩形波 2、测量频率范围分三档： 1Hz～999Hz 0.01KHz～9.99KHz 0.1KHz～99.9KHz 3、测量周期范围： 1ms～1s 4、测量脉宽范围： 1ms～1s 5、测量精度：显示3位有效数字（要求分析1Hz、 1KHz和999KHz的测量误差）。
6、输入阻抗：大于1MΩ
2.4 扩展指标
要求测量频率 时，1Hz～99.9KHz的精度为±1。
2.5 设计条件
电源条件：+5V，逻辑电平符合TTL电平的要求。
2.6 可供选择的元器件范围如表所示
阻容件、发光二极管和转换开关等元件自定。
三、 整体方案设计提示
整体方框图及原理：
根据算法并考虑到被测信号的幅度变化及 人机界面的一些操作需要设计简易频率计的整 体方案。 （1）被测信号频率范围选择:由于被测信号范 围为1Hz～10Hz，如果只采用一种闸门脉冲信号， 则只能是1S脉冲宽度的闸门信号，若被测信号 为较高频率，计数电路的位数要很多，而且测 量时间过长会给用户带来不便，所以可将频率 范围设为几档：1HZ档（图中K1）采用1S闸门脉 宽；10HZ ～1KHz档（图中K2）采用0.1S闸门脉 宽；10KHZ 档（图中K3）采用0.01S闸门脉宽。 设置了这三档后，可使后面的计数器位数适中， 测量时间只是在K1时较长。
进一步分析可知，当被测信号频率增高时，在 闸门脉冲精度不变的情况下，计数器误差的绝对 值会增大，但是相对误差仍在5×10-3范围。 但是，这一算法在被测信号频率很低时便呈现 出严重的缺点。例如，当被测脉冲为0.5Hz时其周 期为2s,这时闸门脉冲仍为1s，显然是不可行的， 故应加宽闸门脉冲宽度。假如闸门脉冲宽度加至 10s，则闸门导通期间可计数5次，由于计数值5是 10s的计数结果，故在显示之间必须将计数值除以 10。