数字频率计

《电子技术》课程设计报告

题目数字频率计

学院（部）信息学院

专业通信工程

班级通信一班

学生姓名

学号

12 月30 日至1 月13 日共2 周

指导教师（签字）

题目：数字频率计

目录

一、系统概述

1、设计任务和要求····················································

2 、系统设计方案·····················································

二、单元电路设计

1、 555时基电路·······················································

2、脉冲整形电路······················································

3、逻辑控制电路······················································

4、闸门电路··························································

5、计数、锁存、清零及显示电路·········································

三、系统综述

四、结束语

五、参考文献

六、元器件明细表，附图

七、鸣谢

八、收获与体会，存在的问题

摘要

频率计又称为频率计数器，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。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。

本设计报告主要包括对数字频率计设计的设计要求、整体方案设计、单元电路设计、电路的测试与调整、设计小结。由于信号的波形多样，需要将其做归一处理———方波信号，我们需设计一个整形电路，将正弦波，三角波等信号转化为同频率的方波信号作为被测脉冲，然后用计数器测量出该信号在1S中的频率。然后，通过锁存器用数码管显示出来。

关键词时基电路整形电路单稳态触发器锁存器计数器数码显示 555定时器闸门电路

技术要求

1、会用555定时器构成多谐振荡器，产生宽度为一秒的脉冲信号，作为时基信号

2、单稳态触发器和施密特触发器的工作原理。

3、锁存器273和十进制计数器160的工作原理。

一、系统概述

1、设计要求

1、被测信号的频率范围100HZ～100KH

2、输入信号为正弦信号或方波信号

3、四位数码管显示所测频率，并用发光二极管表示单位

4、具有超量程报警功能

2、设计方案

频率的概念是指信号在单位时间（1s）内振动的次数，故要测量某未知信号的频率相当于测量其单位时间内的脉冲数量。

1、测量流程图如下

图1 数字频率计原理方框图

2、主要时序框图，如图2

图2 各信号时序图

二、单元电路设计

1、计数、锁存、清零及显示电路（1）电路结构

图12 计数、锁存及显示电路图

（2）、电路工作原理

计数﹑清零部分由两个74LS160D级联组成，当计数脉冲输入到74LS160D的CLK 端时计数器开始工作。当清零信号Ⅳ输入到74LS160D的CLR端时计数器清零。

锁存功能由74LS273完成，当锁存信号输入到74LS273的CLK端时锁存电路在清零信号之前完成对当前数值的锁存。

译码显示功能由4511BD译码器和数码显示管完成。

3、显示器性能测试

在单稳态触发器有高电平变为低电平时，显示器将现在在1S内脉冲波的个数，当频率设置为6000Hz时，显示器显示结果如图5所示。所显示表明显示器正常工作。

图5 显示器性能测试

2、 555时基电路

（1）、电路结构，如图3

图3

（2）、电路工作原理及参数的确定：

时基电路是由555定时器构成的振荡器，其功能为产生0.1秒的标准时间脉冲。

电阻电容的计算公式：

脉冲周期为T:T=t1+t2

高电平周期为t1：t1=0.7(R1+R2)C

低电平周期为t2：t2=0.7R2C

注：R1和R2均应大于1K小于3.3MK

经计算，要产生t1=1s，t2=0.025s的脉冲信号R1=120KΩ，R2=29KΩ

（3）、电路的仿真：

图4标准时间信号（高电平周期）

图5 标准时间信号（低电平周期）3、脉冲整形电路

（1）、电路结构，如图6

图6 整形电路（2）、电路仿真

图7 正弦波转化成方波

图8 三角波转为方波4、逻辑控制电路

（1）、电路结构

图9 逻辑控制电路图

（2）、电路工作原理及参数确定

根据图二所示波形，在每个时基信号Ⅰ的的下降沿需产生一个锁存信号Ⅲ，锁存信号的下降沿需产生一个清零信号Ⅳ，脉冲信号Ⅲ和Ⅳ可由两个单稳态触发电路SN74123N产生，它们的脉冲宽度由电路的时间常数决定。

设锁存信号Ⅲ和清零信号Ⅳ的脉冲宽度Tw相同，如果要求Tw=0.0045s,则得Tw=0.45RC=0.0045s。若取R=10KΩ，则C=0.45/R=1uF。

由SN74123N的功能可知，当1CLR=1B=1﹑触发脉冲从1A端输入时，在触发脉冲负跳变的作用下，输出端1Q可获得一正脉冲，其波形正好满足图1所示的波形Ⅲ要求，把-1Q 获得的脉冲信号作为第二个SN74123N的输入，其输出端-1Q获得的脉冲信号正好满足波形Ⅳ的要求。

（3）、电路仿真