数字频率计课程设计 (2)

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1、 数字电子技术课程设计报告数字电子技术课程设计报告 题题 目：目： 数字频率计数字频率计 学学 院：院： 专专 业：业： 班班 级：级： 姓姓 名：名： 指导教师：指导教师： 20092009 年年 1212 月月 1414 日日 目目 录录 1.1.课程设计目的课程设计目的 . 1 2.2.课程设计题目描述和要求课程设计题目描述和要求. 1 3.3.课程设计报告内容课程设计报告内容 1 4.4.总结总结 13 1 1.1.课程设计目的课程设计目的 (1)会运用电子技术课程所学到的理论知识，独立完成设计课题。 (2)学会将单元电路组成系统电路的方法。 (3)熟悉中规模集成电路和半导体显示器件的

2、使用方法。 (4)通过查阅手册和文献资料，培养独立分析和解决实际问题的能力。培养严肃 认真工作作风和严谨的科学发展。 2.2.课程设计题目描述和要求课程设计题目描述和要求 频率计技术指标： 频率测量范围：109999Hz 输入电压幅度：300mV3V 输入信号波形：任意周期信号 显示位数： 4 位 电源： 220V50Hz 3.3.课程设计报告内容课程设计报告内容 3.1 设计方案的选定与说明 数字频率计是一种用数字显示的频率测量仪表， 它不仅可以测量正弦信号、 方波信号和尖脉冲信号的频率，而且还能对其他多种物理量的变化频率进行测 量，诸如机械振动次数，物体转动速度，明暗变化的闪光次数，单位时

3、间里经 过传送带的产品数量等等，这些物理量的变化情况可以有关传感器先转变成周 期变化的信号，然后用数字频率计测量单位时间内变化次数，再用数码显示出 来。 3.1.1 方案设计与论证 交流电信号或脉冲信号的频率是指单位时间内产生的电振动的次数或脉冲 个数。用数学模型可表示为： f=错误错误! !未指定书签。未指定书签。 t N 式中 f频率。N电振动次数或脉冲数。t产生 N 次电振动或脉冲 所需要的时间。 首先必须把各种被测信号通过放大整形电路，使其成为规矩的数字信号，以 便于计数器计数。实现频率测量的另一必备环节是时基电路。所谓时基电路，就 2 是产生时间标准信号的电路装置。通常要求精确稳定，

4、所以采用 1MHz 或 5MHz 石 英晶体振荡器做成标准时间信号发生器。一般计数器则采用十位计数器，N 进制 的计数器也就是 N 分频器，其 N 进位信号也可作为 N 分频信号。 如图 3.1.a 所示为数字频率计系统原理总框图， 被测量信号经过放大与整形 电路传入十进制计数器，变成其所要求的信号，此时数字频率计与被测信号的频 率相同，时基电路提供标准时间基准信号，此时利用所获得的基准信号来触发控 制电路，进而得到一定宽度的闸门信号，当 1s 信号传入时，闸门开通，被测量 的脉冲信号通过闸门，其计数器开始计数，当 1s 信号结束时闸门关闭，停止计 数。根据公式得被测信号的频率 f=NHz。

5、图 3.1.a 数字频率计系统原理方框图 逻辑控制电路的一个重要的作用是在每次采样后还要封锁主控门和时基信 号输入，使计数器显示的数字停留一段时间，以便观测和读取数据。简而言之， 控制电路的任务就是打开主控门计数，关上主控门显示，然后清零，这个过程不 断重复进行。控制电路如图 3.1.b 所示： 逻 辑 控 制 电 路 数码显示器 译码器 锁存器 计数器 闸门电路 放大与整形电路 时基电路 VX 3 图 3.1.b 逻辑控制电路 3.2 论述方案的各部分工作原理 3.2.1 时基电路 为了获得较为稳定的时间基准信号，以便准确的控制主控门的开启时间，其 电路见图 3.2.1 所示： VCC O

6、v 图 3.2.1 时基电路 本设计采取用 555 定时器组成的多谐振荡器如图 3.2.1 所示。接通电源后， 电容被充电，当 C v上升到 3 2 CC V 时，使 O v为低电平，同时放电三极管 T 导通，此 时电容 C 通过 2 R和 T 放电， C v下降。当 C v下降到 3 CC V 时， O v翻转为高电平。电 4 容器 C 放电所需的时间为 CRCRt pL22 7.02ln 当放电结束时，T 截止， CC V将通过 1 R、 2 R向电容 C 充电， C v由 3 CC V 上升到 3 2 CC V 所需的时间为 CRRCRRt pH )(7.02ln)( 2121 当 C v上升到 3 2 CC