1、 1 1.概述 数字频率计是通过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。通常是计算每秒内的脉冲个数，也就是我们所称的闸门时间为 1 秒。闸门时间不定，但闸门时间影响频率计的准确度，闸门时间越长，得到的频 率值就越准确，但闸门时间越长则没测一次频率的间隔就越长。闸门时间越短， 测的频率值刷新就越快，但测得的频率精度就受影响。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。 如配以适当的传感器， 可以对多种物理量进行测试， 比如机械振动的频率， 转速， 声音的频率以及产品的计件等等。因此，数字频率计是一种应用很广泛的仪器。 本
2、次课程设计中画图与仿真主要用到了 Proteus 软件，Proteus 是一款电路分 析实物仿真系统，可仿真各种电路和 IC，元件库齐全，有各种虚拟仪器， 如示波器、逻辑分析仪、信号发生器。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、 单片机及其外围电路组成的系统的仿真，使用和操作起来非常方便。 2 2.数字频率计原理与框图 所谓频率，就是周期性信号在单位时间内变化的次数若在一定时间间隔 t 内测得这个周期性信号的重复变化次数为 n，则其频率可表示为 n f t 若在闸门时间 1S 内计数器计得的脉冲个数为 n，则被测信号频率等于 nHz。 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，
3、方 波或其它周期性变化的信号。 它一般由放大整形电路、 时基电路、 逻辑控制电路、 闸门电路、计数器、锁存器、译码器、显示器等几部分组成。其基本原理是用一 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，此时我们称闸门时间为 1 秒。计数信号并与锁 存信号和清零复位信号共同控制计数、锁存和清零三个状态，然后通过数码显示 器件进行显示。 图 2-1 数字频率计整体框图 译码显示器 锁存器 计数器 逻 辑 控 制 电 路 闸门电路 时基电路 放大整形电路 3 3.数字频率计的设计 3.1 放大整形电路 放大整形电路由晶体管 放大器与 74LS0
4、0 等组成， 放大器将输入频率为的周 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。以便进行测量。其中由 5 C端 输入未知频率的波，74LS00 组成的施密特触发器将从晶体管放大器放大的信号 进行整形变换，得到需要的方波。电路图如图 3-1 所示。 图 3-1 放大整形电路 3.2 时基电路 时基电路的作用是产生一个标准时间信号，高电平持续时间是 1s，由定时 器 555 构成的多谐震荡器产生，当标准时间的精度要求较高时，应通过晶体震荡 器分频获得。若震荡器的频率Hzttf8.0)/(1 210 ，其中。stst2
5、5.0,1 21 。由 4 公式CRRt)(7.0 211 和，CRt 22 7.0，可计算出电阻 R1、R2 及电容 C 的值。若 取电容 C=10uF，则 7.357.0/ 22 CtRk 107)7.0/( 211 RCtRk 所以取 1 R为 36 k， 2 R为 107 k。时基电路图如图 3-2 所示。 图 3-2 时基电路 3.3 逻辑控制电路 在时基信号结束时产生的负跳变用来产生锁存信号， 锁存信号的负跳变又用 来产生清“0”信号。脉冲信号可由两个单稳态触发器 74LSl23 产生，它们的脉 冲宽度由电路的时间常数决定。 5 设锁存信号和清“0”信号的脉冲宽度相同，如果要求 t
6、w=0.02s ，则有 tw=0.45Rx/Cx=0.02s， 若取 Rx=10k， 则 Cx=tw/0.45Rx=4.4uf， 取标称值 4.7uf, 由 74LSl23 的功能表可得，当, 触发脉冲从 1A 端输入时，在触发脉冲的负跳变 作用下，输出端 1Q 可获得一正脉冲端,一非 Q 端可获得一负脉冲，其波形关系正 好满足要求。逻辑控制电路图如图 3-3 所示。 ： 图 3-3 逻辑控制电路 逻辑控制电路中用的芯片是 74LS123，74LS123 是常用的可重触发单稳态触 发器。 3.4 计数、锁存、译码显示电路的设计 这部分电路是频率计内作重要的电路部分，由计数器、锁存器、译码器、显 示器和单稳态触发器组成。 其中计数器按十进制计数，由 2 个异步十进制计数器 74ls90 构成，一次从 个位开始计数，向上位发出进位信号进而使高位开始计数。计数输出如果电路中 不接锁存器，则显示器上的显示数字就会随计数器的状态不停地变化，要使计数 器停止计数时，显示器上的数字显示能稳定，就必须在计数器后接入锁存器。锁 存器的工作是受单稳态触发器
