1、 电子线路课程设计报告 简易数字频率计设计 目目 录录 1 引言引言 1 2 方案论证方案论证 1 2.1 测频原理. 1 2.2 原理框图. 2 3 电路设计电路设计 2 3.1 电原理图. 2 3.2 工作原理. 2 4 电路仿真电路仿真 3 4.1 模电部分. 3 4.1.1 放大器单元 3 4.1.2 带通滤波器单元. 4 4.1.3 电压比较器单元. 5 4.1.4 模电部分总原理图 . 6 4.2 数电部分 7 4.2.1 多谐震荡器单元. 7 4.2.2 单稳态触发器单元 . 7 4.2.3 计数、译码驱动和显示单元 . 8 4.2.4 数电部分总原理图 . 9 5 电路安装电路
2、安装 10 5.1 元器件清单 . 10 5.2 电路布局11 5.3 面包板使用方法 .11 5.4 电路芯片排列.11 5.5 连接线 .11 6 电路调试电路调试 12 6.1 实验仪器. 12 6.2 注意事项. 12 6.3 系统调试. 12 7 使用说明使用说明书书 13 7.1 技术参数. 13 7.2 测量方法. 13 结结 论论 14 附录附录 A 仿真总电路图仿真总电路图 15 附录附录 B 实际总电路图实际总电路图 16 附录附录 C 实物照片实物照片 17 参考资料参考资料 18 电子线路电子线路课程课程设计设计 第 1 页 共 18 页 1 引言引言 数字频率计是计算
3、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。本设计采用两位数码管显示的简易的数字频率计。 2 方方案论证案论证 2.1 测频原理测频原理 周期性信号在单位时间内重复出现的次数，称为电流/电压的频率。 频率计又称为频率计数器，是一种专门对信号频率进行测量的电子测 量仪器，不论频率计技术指标如何定义，其基本工作原理都类似，频率测
4、量原理如图 2.1。 图 2.1 频率测量基本原理图 若在一定的时间间隔 T 内的计得这个周期性信号的重复次数为 No 时， 则被测信号的频率 F 为： F = No/T 式中：F 为频率，单位为 Hz。No 为计数器计数值，计数器计数定时时间为 T。 一般的数字式频率计主要由四个部分构成：输入电路、闸门电路，计 数显示电路和控制电路，频率和周期测量原理框图如图 2.2。 图 2.2 频率和周期测量原理方框图 在一个频率测量的周期过程中，被测频率信号在输入电路中经过放大、 滤波和整形、形成特定的被测脉冲，送到主门的一个输入端。主门的另外 电子线路电子线路课程课程设计设计 第 2 页 共 18
5、页 一个输入端为时基电路产生电路产生的闸门脉冲（定时计数信号） 。在闸门 脉冲开启主门的期间，特定的被测脉冲才能通过主门，从而进入计数器进 行计数，计数器的显示电路则用来显示被测信号的频率值，内部控制电路 则用来完成各种测量功能之间的切换并实现测量设置。 2.2 原理原理框图框图 简易数字式频率计主要由输入信号调理器、闸门电路，计数、译码、显示、 清 0、时基和逻辑控制电路等组成，原理框图如图 2.3。 图 2.3 简易数字式频率计方框图 3 电路电路设计设计 3.1 电原理图电原理图 基于模电、数电的数字频率计电原理图如图 3.1。 图 3.1 简易频率计电原理图 3.2 工作原理工作原理
6、如图 3.1，本设计主要包括电压放大器、有源带通滤波器、比较器、单稳电 路、闸门信号发生器、计数、译码驱动、显示、时基和逻辑控制电路等。 （1）输入信号通过放大器放大，有源带通滤波器选频，电压比较器整形后， 频率计进行测频。 （2）由 NE555 产生周期约 2s 的时基信号，是频率计的主要工作时序，在 该信号的一个周期的时间内， 频率计可以完成清零， 计数、 显示和计数结果保持， LED 显示显示 被测信号被测信号 计数、译码计数、译码 信 号 调 理信 号 调 理 器器 时基信号发生器时基信号发生器 清零电路清零电路 闸门信号产生闸门信号产生 电子线路电子线路课程课程设计设计 第 3 页 共 18 页 在下一周期时重复上述过程。简易频率计工作波形示意图如图 3.2。 图 3.2 简易频率计工作波形示意图 （3）用 NE555 时基信号发生器产生的周期信号的上升沿，触发由 74LS123 电路构成的单稳态发生器 1，产生对计数器清零的脉冲信号，使计数器在工作前 归零，该脉冲信号的宽度一般约 1ms 左右，由该单稳态电路的 RC 参数值决定。 （4）计数器清零后，需要一个闸门信
