电工电子课程设计--简易数字频率计的设计

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1、 1 XXXXXXXX 大学大学 XXXXXXXX 学院学院 电子课程设计电子课程设计 年级年级 XX 级 专业专业 电子信息工程 题目题目 简易数字频率计的设计（含电源） 指导老师指导老师 李四 上交时间上交时间 XXXXXXXX- -6 6- -1 11 1 2 【课题名【课题名称】称】: :数字频率计数字频率计 设计目的设计目的 掌握数字频率计的设计、组装与调试方法。 了解频率测量与周期测量的基本原理及减小误差的方法。 1.1. 设计内容与要求设计内容与要求 简易数字频率计的主要技术指标： 测量频率范围 0000Hz9999Hz；数字显示位数 4 位数字显示；频率测量准确度 fx/fx1

2、5；测量时间 t1.5s；被测信号幅度 Uzm5V（正弦波，方波， 三角波） 。 设计频率计相应的单元电路： 可控制的计数、锁存、译码显示系统；设计频率计的整机电路并画出框图和总电 路图。 组装、调试单元电路和整机系统。 测试系统的性能指标。 总结报告。 2.2. 数字频率计的基本原理数字频率计的基本原理 数字频率计测频的基本原理 数字频率计是直接用十进制数字来显示被测信号频率的一种测量装置。 它不仅 可以测量正弦波，方波，三角波和类似脉冲信号的频率，而且还可以测量它们的 周期。数字频率计在测量其他物理量如转速，振动频率等方面获得广泛应用。 众所周知，所谓“频率” ，就是周期性信号在单位时间（

3、1s）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 N，则其频率可表示 为 fN/T 因此，数字频率计测频率时的原理框图如下。其中脉冲形成电路的作用是：将 被测信号变成脉冲信号，其重复频率等于被测频率 fx。时间基准信号发生器提 供标准的时间脉冲信号，若其周期为 1s，则门控电路的输出信号持续时间也准 确的等于 1s。闸门电路由标准的秒信号进行控制，当秒信号来到时，闸门开通 被测脉冲信号通过闸门送到计数译码显示电路。秒信号结束时闸门关闭，计数器 停止计数。由于计数器计得的脉冲数 N 为在 1s 时间内的累计数，所以被测信号 的频率 fx =N Hz。 fx 闸门电路

4、 脉冲形成电 路 计数译码显 示 门控电路 时基信号发生 器 3 下面介绍结构较为简单的两位数字式频率计，电路组成如图所示。它是由两 位计数器、控制闸门、秒时基发生电路和被测信号输入电路组成。 工作原理工作原理： 四位数字式计数器由四只十进制加、 减可逆计数集成电路 CD40110 和四只数 码显示管以及输入电路组成。CD40110 是一只集计数、译码、锁存、驱动为一身 的四合一的电路，它即可以作加法计数，又可以作减法计数。它有一个电源正端 VDD，一个电源负端 VSS，七个数码笔段输出 ag，一个加计数脉冲输入端 CP+， 一个减计数输入端 CP-， 一个清零端 R， 一个进位输出端 CO，

5、 一个退位输出端 BO， 一个锁存控制端 LE，低电平时正常显示，高电平时显示被锁定。它还有一个禁 止控制端 TE，高电平时禁止计数。 四只计数器 IC1、IC2 串联组成一个两位数的十进制计数器，与非门 D1、D2 组成计数脉冲输入电路。当被测信号从 D2 的输入端输入后，经 D2、D1 两级反 相和整形后加至计数器IC2的加法计数输入端CP+， 通过计数器内部的运算转换， 将输入的脉冲数转换为相应数码的显示笔段，通过数码显示管显示出来，它的显 示范围为 19。当输入端输入第十个脉冲时，IC2 的数码显示管显示为 0，它的 进位输出端 CO 输出一个进位脉冲加至十位计数器 IC1 的加计数脉

6、冲输入端 CP+， 十位计数器开始计数，范围为 19。这就是说该计数器的计数范围为 9999。 计数脉冲输入电路中的与非门 D2，是一个能够控制信号是否能够输入计数电路 的控制闸门。 当它的一个输入端为高电平时， 控制闸门被打开， 信号可以输入； 否则，信号不能被输入。 时基电路 555 与 R1、RP、R2、及 100uF 电容组成一个低频多谐振荡器，产 生 1Hz 的秒时基脉冲，作为闸门控制信号。其振荡频率可按公式： f=1.443/(R1+RP+2R2)C1来确定。 D3 与 IC5 组成门控电路，在测量时，它的输出端输出时间为 1 秒的高电 平加至控制闸门 D2 的输入端，将其打开，使被测信号输入。当妙时基发生电 路 IC4 输出第一个时基脉冲并通过 D3 的 CP 端后， IC3 的脚输出高电平加至 D2 的脚将控制闸门打开，使电路进入测量过程。1s 后，当 IC4 输出第二个时基 脉冲时，IC5 的脚变为