1、 毕毕 业业 论论 文文 数字频率计电路的工作原理与设计数字频率计电路的工作原理与设计 I 摘摘 要要 数字频率计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，显示直 观，所以经常要用到数字频率计。 频率测量中直接测量的数字频率计主要由四个部分构成：时基电路、输入电路、 计数显示电路以及控制电路。 在一个测量周期过程中被测周期信号在输入电路中经过 放大、整形、微分操作之后形成方波信号，加到与非门的另一个输入端上。该与非门 起到主阀门
2、的作用,在与非门第二个人输入端上加阀门控制信号,控制信号为低电平时 阀门关闭,无信号进入计数器;控制信号为高电频时,阀门开启整形后的信号进入计数 器,若阀门控制信号取1s,则在阀门时间1s内计数器得到的脉冲数N就是被测信号的频 率. 在普通的电子测量仪器中，示波器在进行频率测量时测量精度较低，误差较大。 频谱仪可以准确的测量频率并显示被测信号的频谱，但测量速度较慢，无法实时快速 的跟踪捕捉到被测信号频率的变化。 正是由于频率计能够快速准确的捕捉到被测信号 频率的变化，因此频率计拥有非常广泛的应用范围。 关键词：周期频率时基电路 锁存器 计数器 数码管 目目 录录 第第 1 1 章章 绪论绪论
3、1.1 课题研究的背 1 1.2 课题研究现状和前景 1 1.3 本课题的主要研究内容 1 第第 2 2 章章 方案论述方案论述 2.1 数字频率计测量方法的论证及选择 2 第第 3 3 章章 整体方案设计整体方案设计 3.1 算法设计 3 3.2 整体方框图原理 4 第第 4 4 章章 单元电路设计单元电路设计 4.1 时基电路设计 6 4.2 放大整形电路设计 8 4.3 逻辑控制电路设计 9 4.4 计数器 . 10 4.5 锁存器 . 12 4.6 译码电路 . 12 4.7 系统整体原理图 . 13 第第 5 5 章章 测试与调整测试与调整 5.1 电源测试 . 15 5.2 输入检
4、测信号 . 15 5.3 输入放大与整形电路检测 . 15 5.4 控制门检测 . 15 5.5 计数器电路的检测 . 15 5.6 锁存电路的检测 . 15 5.7 显示译码电路与数码管显示电路的检测 . 16 小结小结 17 致致 谢谢. 18 参考文献参考文献 . 19 附附 录录. 20 后记后记 20 1 第第 1 1 章章 绪论绪论 1.1 1.1 课题研究的背景课题研究的背景 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， 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。它是一种用十进制数字，显示被测信号频率
5、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。 在数字电路中， 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，频率计是用量最大、品种很多的产品。数字频率计是 现代通信测量设备系统中不可缺少的测量仪器，不但要求电路产生频率准确的和稳定 度高的信号，而且能方便的改变频率。 1.21.2 课题研究课题研究现状和前景现状和前景 研究现状：国际上数
6、字频率计的分类很多。在电子测量领域中，频率计测量的精 确度是最高的，可达 1010E13 数量级。所以，一般在生产过程中把许多物理量比 如温度、压力、流量、液位、PH 值，乃至各种气体百分比成分等均用传感器转换成 信号频率，然后用数字频率计来测量，以提高精确度。 发展趋势：目前数字频率计是计算机、通信设备、音频视频等科研生产领域不可 缺少的测量仪器。它是近代电子领域重要的测量工具之一，并且它与许多电参量的测 量方案、测量结果都有十分密切的关系。所以数字频率计的测量显得越来越重要。 1.3 1.3 本课题的主要本课题的主要研究内容研究内容 主攻方向：整体电路的设计和工作原理。 主要内容：全面掌握数字式频率计整体电路组成部分和各部分的功能，讨论电路 的工作原理。设计整体电路。选择元器件，安装、调试电路，测量数据。设计部分以 实际电路给出频率测量范围为 1HZ-10kHZ,精度在 0.2。 2 第第 2 2 章章 方案论述方案论述 2.12.1 数字频率计测量方法的论证及选择数字频率计测量方法的论证及选择 数字频率计的主要功能是测量周
