数电课程设计数字频率计2013.docVIP

目录： 一 摘要……………………………………………………………………2 二 设计原理及方案………………………………………………………3 1.、设计方案…………………………………………..…………………42．设计原理…………………………………………..…..………………5 三 单元电路……………………………………………..…….……………7 1.输入信号电路…………………………………………….……………72. 时基和闸门电路…………………………………………….………8 3. 逻辑控制电路………………………………………………………11 4. 锁存器和清零………………………………………………..………11 5. 计数电路设计………………………………………………………12 四 元器件清单……………………………………………………………14 五 整体电路……………………………………………….………………15 参考文献………………………………………………..……………………17 体会心得…………………………………………………18 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。本次课程设计的目的是根据已经学到的知识，按照这次课程设计的要求设计一个简易的数字频率计，要求频率计范围内能测出所输入信号的频率。测量频率的方法有多种，中电子计数器测量频率具有精度高、使用方便、测量迅速，其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。 图2设计原理方框图 首先，被测信号经放大整形处理后，会得到与输入信号频率相同的方波；然后时基电路产生的闸门信号，与处理后的被测信号一起送入闸门电路，若是闸门信号关闭，被测信号不能进入计数器，当闸门信号开启时，当被测信号被送入计数器时，计数器开始计数，后面的锁存译码电路，最后显示出所测信号的频率。 根据课题的要求，首先需要确定满足测量要求的测量方法。由测量原理与方法可知，可用的测量方法由两种，一种是测周法，另一种是测频发。测周法适用于低频信号的频率测量适用于高频信号的频率测量 图3（a）原理方框图 测频法：又称为M法测量频率的原理框图如图3（a）.测量频率共有4个档位。被测信号经整形后变为脉冲信号（矩形波或者方波），送入闸门电路，等待时基信号的到来。时基信号由555定时器构成一个较稳定的多谐振荡器，经整形分频后，产生一个标准的时基信号，作为闸门开通的基准时间。被测信号通过闸门，作为计数器的时钟信号，计数器即开始记录时钟的个数，这样就达到了测量频率的目的。 对频率是f的周期信号，测频的实现方法，是有一个标准闸门信号（闸门宽度为Tg）对周期信号的重复周期数进行计数，当计数结果为N1时，其信号的频率为：f=N1/Tg，式中Tg为标准闸门的宽度（s），N1是由计数器记录的脉冲个数（重复周期数）。 如图（3）所示： 图3（b） 测量电路在检测到脉冲信号的上升沿的时候打开计数器, 并且在检测到下降沿的时候关闭计数器, 设脉冲宽度为Tg, 计算公式为: Tg = N1/f。 三 单元电路设计 1.输入信号电路 其作用是将接收到的各种被测信号（如正弦波、三角波或者其他呈周期性变化的波形）并加以放大、整形，转换为为计数器所要求的脉冲信号，但是被测信号的频率并不发生改变。 将其他波形的信号变换成脉冲波形的信号电路有多种，如施密特触发器、单稳态触发器、比较器等，其中施密特触发器的应用较多。电路形式采用555构成的施密特触发器，电路原理如图4（a） 所示。 图中R1与R2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UT+ =2/3Ucc，下触发电平UT=1/3Ucc，如图4（b）所示。 4(a) 原理图 图4（b） 波形图 输入信号的直流电平Uxo应该满足下列关系1/3UccUxo2/3Ucc。 输入信号的幅度Uxm与直流电平Uxo和回差△UT有关，一般说来，△UT越小，对输入信号的幅值Uxm要求越小，如果需要减小回差，可以在555的控制端CO接入一个正电压。如果取+Ucc=+5V,回差△UT=1.67V。对于图4（b）所示的波形图，若取Uxo=1/3Ucc+1/2△UT=2.5V,则输入信号幅度为 Uxm1/2△UT=0.83V.为使Uxo=2.5V，对于图4