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电子课程设计_简易数字频率计的设计.doc

某某某某大学某某某某学院电子课程设计姓名张三学号00000000000 年级XX级专业电子信息工程题目简易数字频率计的设计（含电源）指导老师李四上交时间XXXX-6-11【课题名称】:数字频率计设计目的①掌握数字频率计的设计、组装与调试方法。

②了解频率测量与周期测量的基本原理及减小误差的方法。

1.设计内容与要求①简易数字频率计的主要技术指标：测量频率范围0000Hz～9999Hz；数字显示位数4位数字显示；频率测量准确度Δfx/fx≤±15％；测量时间t≤1.5s；被测信号幅度Uzm＝5V（正弦波，方波，三角波）。

②设计频率计相应的单元电路：可控制的计数、锁存、译码显示系统；设计频率计的整机电路并画出框图和总电路图。

③组装、调试单元电路和整机系统。

④测试系统的性能指标。

⑤总结报告。

2.数字频率计的基本原理⑴数字频率计测频的基本原理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，三角波和类似脉冲信号的频率，而且还可以测量它们的周期。

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。

众所周知，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因此，数字频率计测频率时的原理框图如下。

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fx。

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也准确的等于1s。

闸门电路由标准的秒信号进行控制，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。

由于计数器计得的脉冲数N为在1s时间内的累计数，所以被测信号的频率fx =N Hz。

下面介绍结构较为简单的两位数字式频率计，电路组成如图所示。

它是由两位计数器、控制闸门、秒时基发生电路和被测信号输入电路组成。

数字频率计的课设报告以及仿真电路

河北联合大学2011级本科课程设计简易数字频率计的设计姓名: 张如林学号: 201114050113班级: 11电气1班2013年12月18摘要 (1)一，概述 (2)二，方案设计 (2)1.设计题目 (2)2.设计任务和要求 (2)3.程序设计思路 (2)三，单元电路设计与Multisim仿真分析 (3)1.1Hz时基电路 (4)2.六进制计数器门控电路 (4)3.NE555施密特整形电路 (7)4.计数、锁存、驱动、显示电路 (7)5.整体仿真电路 (7)四，总原理图及元器件清单 (8)1.总原理图 (8)2.元器件清单 (9)五．结论 (10)六．心得体会 (10)七．参考文献 (11)八．附录 (12)在数字电路中，数字频率计属于时序电路，它主要由具有记忆功能的触发器构成。

在计算机及各种数字仪表中，都得到了广泛的应用。

在CMOS电路系列产品中，数字频率计是用量最大、品种很多的产品，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，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，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。

常用的频率测量方法有测频法、测周法、测周期/频率法、F/V与A/D法。

1一、概述频率是周期信号每秒钟内所含的周期数值。

输入电路：由于输入的信号可以是正弦波，方波。

而后面的闸门或计数电路要求被测信号为矩形波，所以需要设计一个整形电路则在测量的时候，首先通过整形电路将正弦波或者三角波转化成矩形波。

在整形之前由于不清楚被测信号的强弱的情况。

所以在通过整形之前通过放大衰减处理。

当输入信号电压幅度较大时，通过输入衰减电路将电压幅度降低。

当输入信号电压幅度较小时，前级输入衰减为零时若不能驱动后面的整形电路，则调节输入放大的增益时，被测信号得以放大。

简易数字频率计的设计与仿真

《电子仿真技术》实训报告题目简易数字频率计的设计、仿真所在学院电子信息工程学院专业班级***学生姓名*** 学号***指导教师***完成日期* 年* 月* 日一．设计思路（1）电路简述所谓频率，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为N，则其频率可表示为fx=N/T 。

因此，可以将信号放大整形后由计数器累计单位时间内的信号个数，然后经译码、显示输出测量结果，这是所谓的测频法。

可见数字频率计主要由闸门电路、计数器电路、锁存器、时基电路、逻辑控制、译码显示电路几部分组成。

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，数值保持及自动清零，并将计数结果在显示器上显示出来，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。

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，具有固定宽度T的方波时基信号II作为闸门的一个输入端，控制闸门的开放时间，被测信号I从闸门另一端输入，被测信号频率为fx,闸门宽度T，若在闸门时间内计数器计得的脉冲个数为N，则被测信号频率fx=N/THz。

可见，闸门时间T决定量程,通过闸门时基选择开关选择,选择T大一些,测量准确度就高一些,T小一些,则测量准确度就低.根据被测频率选择闸门时间来控制量程.在整个电路中,时基电路是关键。

（2）任务目标利用multisim9.0软件设计一个简易数字频率计，其基本要求是：1. 被测信号的频率范围1KHZ～100MHZ（理想频率范围）；2. 被测信号可以为正弦波、三角波或方波信号；3. 四位数码管显示所测频率，并用发光二极管表示单位。

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）；

简易数字频率计设计完整版

河南科技大学课程设计说明书课程名称现代电子系统设计题目简易数字频率计设计学院＿＿电信学院＿＿＿＿＿班级＿＿＿＿＿＿＿学生姓名____________________指导教师＿＿＿＿＿＿＿＿＿日期＿＿2010-01-10＿＿＿＿＿＿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刘轮辉专业班级电信科071 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：2009年12月14日目录一、摘要 (4)二、系统方案论证 (4)2.1频率测量方案 (5)三、数字频率频率计的基本原理 (6)四、各个模块设计 (7)4、1 A/D模数转换模块 (8)4、2 比较模块 (9)4、3 频率和占空比测量模块 (10)五、各个模块仿真波形 (12)六、心得体会 (14)七、参考文献 (15)附录一 (16)附录二 (22)一.摘要频率计是数字电路中的一个典型应用，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，频率测量在科技研究和实际应用中的作用日益重要。

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。

(精校版)数字频率计仿真实验报告

完整word版,数字频率计仿真实验报告编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（完整word版,数字频率计仿真实验报告）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。

本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为完整word版,数字频率计仿真实验报告的全部内容。

上海电力学院课题名称数字频率计课题代码 201 院(系）电力与自动化工程学院专业电气工程及其自动化班级学号及姓名时间指导教师签名：教研室主任（系主任)签名:任务书一、目的1、了解并掌握电子电路的一般设计方法，具备初步的独立设计能力.2、通过查阅手册和文献资料，进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，并掌握合理选用的原则；进一步掌握电子仪器的正确使用方法。

3、学会使用EDA软件Multisim对电子电路进行仿真设计.4、初步掌握普通电子电路的安装、布线、调试等基本技能.5、提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力，学会撰写课程设计总结报告；培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。

二、设计内容、要求及设计方案1、任务设计并制作1个数字式频率计。

2、基本要求1）被测信号为TTL脉冲信号。

2）显示的频率范围为00～99Hz。

3)测量精度为±1 Hz.4）用LED数码管显示频率数值.3、扩展部分1）输入信号为正弦信号、三角波，幅值为l0mV。

2）显示的频率范围为0000～9999Hz.3）提高测量的精度至0.1Hz.4、设计方案频率是指单位时间（1s）内信号振动的次数。

从测量的角度看，即单位时间测得的被测信号的脉冲数。

电路的方框图如图1所示。

被测信号送入通道，经放大整形后，使每个周期形成一个脉冲,这些脉冲加到主门的A输入端,门控双稳输出的门控信号加到主门的B输入端。

数字频率计的设计与制作

数字频率计地设计与制作一、任务和目地1、问题引入许多情况下,要对信号地频率进行测量,利用示波器可以粗略测量被测信号地频率,精确测量则要用到数字频率计.2、设计目地：通过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地了解与认识,进一步熟悉数字电路系统设计、制作与调试地方法和步骤.3、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二、方法和步骤1、设计内容（1）数字频率计地基本原理数字频率计地主要功能是测量周期信号地频率.频率是单位时间（1S）内信号发生周期变化地次数.如果我们能在给定地1S时间内对信号波形计数,并将计数结果显示出来,就能读取被测信号地频率.数字频率计首先必须获得相对稳定与准确地时间,同时将被测信号转换成幅度与波形均能被数字电路识别地脉冲信号,然后通过计数器计算这一段时间间隔内地脉冲个数,将其换算后显示出来.这就是数字频率计地基本原理.（2）系统框图从数字频率计地基本原理出发,根据设计要求,得到如图2.1所示地电路框图.图2.1数字频率计框图下面介绍框图中各部分地功能及实现方法○1电源与整流稳压电路框图中地电源采用50Hz地交流市电.市电被降压、整流、稳压后为整个系统提供直流电源.系统对电源地要求不高,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,以获得稳定地基准时间.按国家标准,市电地频率漂移不能超过0.5Hz,即在1％地范围内.用它作普通频率计地基准信号完全能满足系统地要求.全波整流电路首先对50Hz交流市电进行全波整流,得到如图2.2（a）所示100Hz地全波整流波形.波形整形电路对100Hz信号进行整形,使之成为如图2.2(b)所示100Hz地矩形波.图2.2全波整流与波形整形电路地输出波形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.○3分频器分频器地作用是为了获得1S地标准时间.电路首先对图2.2所示地100Hz信号进行100分频得到如图2.3（a）所示周期为1S地脉冲信号.然后再进行二分频得到如图2.3（b）所示占空比为50％脉冲宽度为1S地方波信号,由此获得测量频率地基准时间.利用此信号去打开与关闭控制门,可以获得在1S时间内通过控制门地被测脉冲地数目.图2.3分频器地输出波形分频器可以采用由计数器通过计数获得.二分频可以采用触发器来实现.○4信号放大、波形整形电路为了能测量不同电平值与波形地周期信号地频率,必须对被测信号进行放大与整形处理,使之成为能被计数器有效识别地脉冲信号.信号放大与波形整形电路地作用即在于此.信号放大可以采用一般地运算放大电路,波形整形可以采用施密特触发器.○5控制门控制门用于控制输入脉冲是否送计数器计数.它地一个输入端接标准秒信号,一个输入端接被测脉冲.控制门可以用与门或或门来实现.当采用与门时,秒信号为正时进行计数,当采用或门时,秒信号为负时进行计数.○6计数器计数器地作用是对输入脉冲计数.根据设计要求,最高测量频率为9999Hz,应采用4位十进制计数器.可以选用现成地10进制集成计数器.○7锁存器在确定地时间（1S）内计数器地计数结果（被测信号频率）必须经锁定后才能获得稳定地显示值.锁存器地作用是通过触发脉冲控制,将测得地数据寄存起来,送显示译码器.锁存器可以采用一般地8位并行输入寄存器,为使数据稳定,最好采用边沿触发方式地器件.○8显示译码器与数码管显示译码器地作用是把用BCD码表示地10进制数转换成能驱动数码管正常显示地段信号,以获得数字显示.选用显示译码器时其输出方式必须与数码管匹配.（3）实际电路根据系统框图,设计出地电路如图2.4所示.7414组成非对称多谐振荡器,产生100Hz标准信号,对100Hz信号地分频得到1Hz信号,这里采用7位二进制计数器74HC4024组成100进制计数器来实现.计数脉冲下降沿有效.在74HC4024地Q7、Q6、Q3端通过与门加入反馈清零信号,当计数器输出为二进制数1100100（十进制数为100）时,计数器异步清零.实现100进制计数.为了获得稳定地分频输出,清零信号与输入脉冲“与”后再清零,使分频输出脉冲在计数脉冲为低电平时保持一段时间（10mS）为高电平.电路中采用双JK触发器74HC109中地一个触发器组成触发器,它将分频输出脉冲整形为脉宽为1S、周期为2S地方波.从触发器Q端输出地信号加至控制门,确保计数器只在1S地时间内计数.从触发器端输出地信号作为数据寄存器地锁存信号被测信号通过741组成地运算放大器放大20倍后送施密特触发器整形,得到能被计数器有效识别地矩形波输出,通过由74HC11组成地控制门送计数器计数.为了防止输入信号太强损坏集成运放,可以在运放地输入端并接两个保护二极管.图2.4数字频率计电路图频率计数器由两块双十进制计数器74HC4511组成,最大计数值为9999Hz.由于计数器受控制门控制,每次计数只在JK触发器Q端为高电平时进行.当JK触发器Q端跳变至低电平时,端地由低电平向高电平跳变,此时,8D锁存器74HC374（上升沿有效）将计数器地输出数据锁存起来送显示译码器.计数结果被锁存以后,即可对计数器清零.由于74HC4518为异步高电平清零,所以将JK触发器地同100Hz脉冲信号“与”后地输出信号作为计数器地清零脉冲.由此保证清零是在数据被有效锁存一段时间（10mS）以后再进行.显示译码器采用与共阴数码管匹配地CMOS电路74HC4511,4个数码管采用共阴方式,以显示4位频率数字,满足测量最高频率为9999Hz地要求.2、方法与步骤（1）器件检测用数字集成电路检测仪对所要用地IC进行检测,以确定每个器件完好.如有兴趣,也可对LED数码管进行检测,检测方法由自己确定.（2）电路连接在自制电路板上将IC插座及各种器件焊接好；装配时,先焊接IC等小器件,最后固定并焊接变压器等大器件.电路连接完毕后,先不插IC.（3）电源测试将与变压器连接地电源插头插入220V电源,用万用表检测稳压电源地输出电压.输出电压地正常值应为＋5V.如果输出电压不对,应仔细检查相关电路,消除故障.稳压电源输出正常后,接着用示波器检测产生基准时间地全波整流电路输出波形.正常情况应观测到如图2.2(a)所示波形.（4）基准时间检测关闭电源后,插上全部IC.依次用示波器检测由U1(74HC4024)与U3A组成地基准时间计数器与由U2A组成地触发器地输出波形,并与图2.3所示波形对照.如无输出波形或波形形状不对,则应对U1、U3,U2各引脚地电平或信号波形进行检测,消除故障.（5）输入检测信号从被测信号输入端输入幅值在1V左右频率为1KHz左右地正弦信号,如果电路正常,数码管可以显示被测信号地频率.如果数码管没有显示,或显示值明显偏离输入信号频率,则作进一步检测.（6）输入放大与整形电路检测用示波器观测整形电路U1A(74HC14)地输出波形,正常情况下,可以观测到与输入频率一致、信号幅值为5V左右地矩形波.如观测不到输出波形,或观测到地波形形状与幅值不对,则应检测这一部分电路,消除故障.如该部分电路正常,或消除故障后频率计仍不能正常工作,则检测控制门.（7）控制门检测检测控制门U3C(74HC11)输出信号波形,正常时,每间隔1S时间,可以在荧屏上观测到被测信号地矩形波.如观测不到波形,则应检测控制门地两个输入端地信号是否正常,并通过进一步地检测找到故障电路,消除故障.如电路正常,或消除故障后频率计仍不能正常工作,则检测计数器电路.（8）计数器电路地检测依次检测4个计数器74HC4518时钟端地输入波形,正常时,相邻计数器时钟端地波形频率依次相差10倍.如频率关系不一致或波形不正常,则应对计数器和反馈门地各引脚电平与波形进行检测.正常情况各电平值或波形应与电路中给出地状态一致.通过检测与分析找出原因,消除故障.如电路正常,或消除故障后频率计仍不能正常工作,则检测锁存器电路.（9）锁存电路地检测依次检测74HC374锁存器各引脚地电平与波形.正常情况各电平值应与电路中给出地状态一致.其中,第11脚地电平每隔1S钟跳变一次.如不正常,则应检查电路,消除故障.如电路正常,或消除故障后频率计仍不能正常工作,则检测锁存器电路.（10）显示译码电路与数码管显示电路地检测检测显示译码器74HC4511各控制端与电源端引脚地电平,同时检测数码管各段对应引脚地电平及公共端地电平.通过检测与分析找出故障.三、项目验收1．把作品包装成一个简易产品；2．重新测试逻辑功能,看是否正常；3．启动电路,检查运行情况；4．提供用户使用；5．老师评价.。

数字频率计课设带仿真

河北联合大学课程设计说明书设计题目：数字频率计班级：自动化姓名：学号：指导老师：2012年6月24日成绩：课程设计内容一、设计任务与技术指标1、数字显示功能：用数码管显示测量信号的频率（十进制形式显示）。

2、测量范围：10Hz~100kHz的信号，为提高测量精度，可选择高、低频段测量。

3、测量精度：误差不超过1%。

二、任务分析1、概念数字频率计是采用数字电路制成的实现对周期性变化信号的频率的测量。

2、优点及用途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。

它的基本功能是测量正弦信号，方波信号以及其他各种单位时间内变化的物理量。

在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中，由于其使用十进制数显示，测量迅速，精度高，显示直观，所以经常要用到数字频率计。

三、电路设计原理频率的定义是单位时间（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。

众所周知，频率信号易于传输，抗干扰性强，可以获得较好的测量精度。

因此，频率检测是电子测量领域最基本的测量之一。

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。

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。

本实验采用直接测量法。

优点：操作简单，误差较小；能够完成任务指标且简单易行，所用元器件都是常用易见器件，便宜经济，易于实现电路结构。

设计思路及原理：由频率定义知，频率是脉冲信号每秒钟震动的次数。

因此，如果用一个电子计数器和一个控制闸门，设法让被测信号只输入1s。

那么该计数器所显示的值即是该被测信号的频率。

在时基电路脉冲的上升沿到来时闸门开启，计数器开始计数，在同一脉冲的下降沿到来时，闸门关闭，计数器停止计数。

简易数字频率计

频率计算：通过测量信号的周期或频率，计算出数字频率值
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信号处理：通过数字滤波器对采集到的信号进行滤波，以消除噪声和干扰
数据输出：将计算出的频率值通过串口或其他方式输出到计算机或其他设备
计数器和计时器的编程实现
使用计时器对计数器进行计时，计算信号的周期
将计数器和计时器的结果通过软件进行显示和控制
能源监测：简易数字频率计可实现对新能源发电设备的实时监测，提高能源利用效率。环保监测：简易数字频率计可用于监测环保设备的运行状态，确保污染物排放达标。智能电网：简易数字频率计可应用于智能电网中，实现电网的智能化管理和优化。节能减排：简易数字频率计可帮助企业实现节能减排，降低生产成本。
简易数字频率计的技术挑战和发展方向
分析仪等。
科学实验领域：用于各种与频率相关的实验，如电磁波的发射与接收、无线电通
信等。
工业生产领域：用于生产过程中的各种频率测量和控制，如电机转速的测量和控制、生产线上各种设备的状态监
测等。
简易数字频率计在生物医学工程领域的应用
监测生理信号：简易数字频率计可以用于监测人体的心电图、脑电图等生理信号，辅助医生进行疾病诊断和治疗。
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频谱分析：对信号进行频谱分析，了解信号的成分和特性
音频处理：用于音频信号的频率测量和处理，如音频压缩、降噪等
简易数字频率计在通信和电子测量领域的应用
通信领域：用于信号频率的测量，如调频信号、调
相信号等。
电子测量领域：用于测量电子设备的频率特性，如示波器、频谱
界面优化：根据实际需求对显示和控制界面进行优化，提高用户体验和操作便捷性

数字频率计设计与仿真

数字频率计设计一、实验目的1、了解等精度测频的方法和原理。

2、掌握如何在FPGA 内部设计多种功能模块。

3、掌握VHDL 在测量模块设计方面的技巧。

二、实验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（也称闸门时间）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＝N/T由上面的表示式可以看到，若时间间隔T 取1s，则f＝N。

由于闸门的起始和结束的时刻对于信号来说是随机的，将会有一个脉冲周期的量化误差。

进一步分析测量准确度：设待测信号脉冲周期为Tx，频率为Fx，当测量时间为T=1s时，测量准确度为δ=Tx/T=1/Fx。

由此可知这种直接测频法的测量准确度与被测信号的频率有关，当待测信号频率较高时，测量准确度也较高，反之测量准确度较低。

因此，这种直接测频法只适合测量频率较高的信号，不能满足在整个测量频段内的测量精度保持不变的要求。

若要得到在整个测量频段内的测量精度保持不变的要求，应该考虑待精度频率测量等其它方法。

等精度频率测频的实现方法，可以用图23-1 所示的框图来实现。

三、实验内容本实验要完成的任务就是设计一个频率计，系统时钟选择核心板上的20M 的时钟，闸门时间为1s（通过对系统时钟进行分频得到），在闸门为高电平期间，对输入的频率进行计数，当闸门变低的时候，记录当前的频率值，并将频率计数器清零，频率的显示每过2 秒刷新一次。

被测频率通过一个拨动开关来选择是使用系统中的数字时钟源模块的时钟信号还是从外部通过系统的输入输出模块的输入端输入一个数字信号进行频率测量。

当拨动开关为高电平时，测量从外部输入的数字信号，否则测量系统数字时钟信号模块的数字信号。

其实现框图如下图在本实验中，用到的模块有数字信号源模块、拨动开关模块、20M 系统时钟源模块、数码管显示模块等。

其中数码管、数字信号源、拨动开关与FPGA的连接电路和管脚连接在以前的实验中都做了详细说明，这里不在赘述。

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。

multisim简易数字频率计Word版

哈尔滨工业大学简易频率计的仿真设计目录1．设计要求2. 总电路图及工作原理3.电路组成介绍3.1脉冲形成电路3.2闸门电路3.3时基电路3.4计数译码显示电路4. 电路的测试5. 分析与评价附录：元器件清单1．设计要求本次设计任务是要求设计一个简易的数字频率计，即用数字显示被测信号频率的仪器，数字频率计的设计指标有：1. 测量信号：正弦信号、方波信号等周期变化的物理信号；2. 测量频率范围：0Hz~9999Hz；3. 显示方式：4位十进制数显示。

2.电路工作原理频率计总电路图如下所示：频率计的基本原理：通过将被测周期信号整形为同频率的方波信号后，利用555定时器组成的振荡电路所产生的频率为1Hz的标准方波，作为基准时钟，与被整形后的方波信号一起经过闸门电路处理输入计数电路，再利用74LS90N的十进制计数功能进行级联计数，计数后输入8位数据/地址锁存器74LS273N以实现锁存和清零功能，最后输入到译码显示电路中，用BCD7段译码器显示出来，这样就实现了对被测周期信号的频率测量并显示的功能。

频率计的工作原理流程图如下所示：3.电路组成介绍3.1脉冲形成电路脉冲形成电路由信号发生器与整形电路组成，输入信号先经过限幅器，再经过施密特触发器整形，当输入信号幅度较小时，限幅器的二极管均截止，不起限副作用。

由555组成的施密特触发器对经过限幅器的信号进行整形得到标准的方波信号。

线路图如下所示：3.2闸门电路闸门电路的作用是控制计数器的输入脉冲，在电路中用一个与非门来实现（如下图所标注）。

当标准信号（正脉冲）来到时闸门开通，被侧信号的脉冲通过闸门进入计时器计数；正脉冲结束时闸门关闭，计数器无时钟脉冲输入。

闸门电路3.3 时基电路时基电路是由555定时器构成的振荡器组成，其功能为产生标准时间为1秒的脉冲，选取振荡器的频率，其中高电平的时间为t1=1秒，低电平时间为0.25秒。

利用t1=0.7(R1+R4)C2，t2=0.7R4C2。

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。

简易数字式频率计仿真设计

简易数字频率计仿真设计报告班级学号姓名平时成绩答辩成绩报告成绩总分122039304 杨现涛30122039310 郭慧泽30目录一、设计要求 (2)二、设计过程 (2)三、元器件清单 (3)四、电路连线图 (4)放大整形电路图 (4)单脉冲发生器电路图 (4)闸门电路电路图 (5)计数部分电路图 (5)译码显示电路图 (6)整体电路图 (7)五、实验（仿真结果） (8)六、出现的问题及解决方法 (8)一）设计要求1）设计一个单脉冲发生器，其脉冲宽度t 与手动按钮时间长短无关，与两次按钮的时间间隔无关，仅与时钟脉冲频率有关，且有下列关系：t=1/f12）设计一个四位十进制计数器，实现0000-9999计数。

3）将上述两种电路图组成一个简易数字式频率计。

实现如图效果： F2 F1 0-1 1清零信号1清11111清零清零信号二、设计过程根据实验要求，要完成数字式频率计的设计任务就要了解其中包含的电路以及用到的知识及元器件。

首先经过查阅资料了解数字是频率计的原理和工作过程，下面简单介绍一下数字是频率计。

数字式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。

闸门电路译码显示电路闸门控制信号产生的电路（t ）计数电路其次是了解本次试验设计的频率计的工作原理和具体工作过程，本次的频率计基本上与以往的频率计大同小异，首先要设计的是一个放大整形电路，通过采用555多谐振荡器件把输入到频率计的各种波形整形成标准的方波以便进行取样计数。

然后设计的是一个闸门控制信号产生电路，使其输入1hz基准频率能够产生一个脉冲宽度为1s的单脉冲，同时该电路接上一个0-1手动按钮，按下按钮该电路能够发出两种信号，一种为宽度为1s的单脉冲控制闸门的开启，开启时间为1s，另一种为清零信号，输入到计数器中，使计数器清零。

数字频率计的设计和仿真

数字频率计的设计和仿真石岩蟒摘要：以单片机为核心器件,实现了数字频率计的设计,并在Proteus软件仿真环境下搭建仿真电路,采用Kell软件进行软硬联调,成功地实现了数字频率计的仿真。

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,即周期测频法。

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[1]。

本次设计的频率测量系统以单片机AT89C52为核心,采用汇编语言和直接测量方法,成功地实现了宽领域,高精度的数字频率计的设计和仿真。

关键词：数字频率计单片机Proteus仿真Kell仿真一、设计思路该频率计首先以信号放大整形后的方波脉冲作为控制闸门信号,然后采用计数器和锁存器对不同频率范围的信号直接进行计数来完成分频功能,分频后的信号由接口电路送给单片机,由单片机的计数器对其进行计数,最后将计数结果通过运算转变为原信号的频率数值,最后通过动态显示电路显示数值。

由于单片机内部振荡频率很高,所以一个机器周期的量化误差相当小,可以有效的提高低频信号的测量准确性。

本设计以单片机AT89C52为核心,通过译码、分频、计数等电路,以及软件程序的编写,实现脉冲频率的显示。

整体设计思路可用框图1表示。

框图中,各部分的作用及所采用的器件说明如下。

二、计数测量部分包括计数器电路和数据锁存器电路计数器电路采用了74LS590芯片完成计数功能。

对于频率较小的输入脉冲可以只让一个74LS590芯片发挥作用,即计数的个数小于256时则只有一74LS590芯片进行计数,对于频率较大的输入脉冲需要让两个74LS590芯片发挥作用,即计数个数大于256小于65535时两个74LS590芯片分别进行高八位、低八位计数。

(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。

简易频率计的设计仿真与制作

课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：信息工程学院题目: 简易频率计的设计仿真及制作初始条件：本设计既可以使用集成脉冲发生器、计数器、译码器、单稳态触发器、锁存器、放大器、整形电路和必要的门电路等，也可以使用单片机系统设计。

用数码管显示频率计数值。

要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、课程设计工作量：1周内完成对简易频率计的设计、仿真、装配及调试。

2、技术要求：①设计一个频率计。

要求用4位7段数码管显示待测频率，格式为0000Hz。

②测量频率范围：10~9999Hz。

③测量信号类型：正弦波、方波和三角波。

④测量信号幅值：0.5~5V。

⑤设计的脉冲信号发生器，以此产生闸门信号，闸门信号宽度为1S。

⑥确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，画出总体电路原理图，阐述基本原理。

3、查阅至少5篇参考文献。

按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。

全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。

时间安排：1） 2010 年 6 月 26~27 日，查阅相关资料，学习设计原理。

2） 2010 年 6 月 28~30 日，方案选择和电路设计仿真。

3） 2010 年 7 月 1~3 日，电路调试和设计说明书撰写。

4） 2010 年 7 月 4 日上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。

指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日简易频率计的设计仿真及制作目录1 Protues软件介绍 (3)2 设计要求......... (4)2.1整体功能要求 (4)2.2系统结构要求 (4)2.3测试指标 (4)3单元电路设计及分析 (5)3.1 数字频率计的基本原理 (5)3.2 数字频率的设计 (6)3.2.1 放大整形电路 (6)3.2.2 时基电路 (6)3.2.3 逻辑控制电路 (7)3.2.4 输出实现电路 (8)4整体电路的设计仿真及调试 (10)4.1整机电路图 (10)4.2 元件清单 (12)5课程设计心得 (14)6参考文献 (15)7成绩评定表 (16)1 Protues 软件介绍Proteus 是目前最好的模拟单片机外围器件的工具，它可以仿真51 系列、AVR，PIC 等常用的MCU 及其外围电路(如LCD，RAM，ROM，键盘，马达，LED，AD/DA，部分SPI 器件，部分IIC 器件...)。

简易频率计的设计与仿真

简易频率计的设计与仿真目录：一、简易频率计的设计要求及任务分析1、设计要求2、任务分析二、简易频率计的设计1、整形电路的设计和仿真2、时基控制电路的设计和仿真3、计数器、锁存器、显示器的设计和仿真三、总结四、心得体会五、参考文献简易频率计的设计与仿真一、简易频率计的设计要求及任务分析1、设计要求（1）设计原理和原理图分析计算（2）仿真过程说明（3）误差分析（4）总结（5）频率范围为1—9999Hz2、任务分析所谓频率就是指周期信号在单位时间内变化的次数。

若在一定时间间隔T内测得周期性信号的重复变化次数为N，则频率可表示为f=N/T(Hz)。

根据设计要求，数字频率计主要由以下几部分组成：放大整形电路、时基电路、闸门控制脉冲、计数器、锁存器、显示器等。

具体组成结构图如图一。

图一简易频率计的组成框图被测信号v x经放大整形电路变成计数器所要求的方波信号，其频率与被测信号v x的频率f x相同。

时基电路是由555定时器构成的振荡器组成，其功能为产生标准时间为1秒的脉冲。

当1s信号来到时，闸门电路开通，被测脉冲信号通过闸门电路，成为计数器的计数脉冲，计数器开始计数直到1s信号结束时闸门电路关闭，停止计数。

若在闸门时间1s内计数器计得的脉冲个数为M，则被测信号频率f=M Hz。

控制脉冲的作用是产生锁存脉冲，使显示器上的数字稳定。

二、简易频率计的设计由于设计的电路较复杂，所以将整个电路的设计分为三个部分：放大整形电路、时基控制电路（包括时基电路、闸门控制电路）、计数显示电路（包括计数器、锁存器、显示器），最后再将各部分组合连接在一起。

1、整形电路的设计和仿真整形电路由信号发生器与整形电路组成，输入信号先经过限幅器，在经过施密特触发器整形，当输入信号幅度较小时，限幅器的二极管均截止，不起限幅作用。