数电课程设计--数字频率计

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1、课程设计任务书课程设计任务书 题题 目：目：数字频率计 初始条件：初始条件： 具备电子电路的基础知识和设计能力；具备查阅资料的 基本方法；熟悉常用的电子器件；熟悉电子设计常用软件的 使用； 要求完成的主要任务：要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等 具体要求） 1、设计频率检测电路； 2、测量信号与 TTL 电平兼容，频率范围：0HZ100KHZ； 3、数码管显示频率； 4、掌握数字电路的设计及调试方法； 5、撰写符合学校要求的课程设计说明书。 时间安排：时间安排： 时间一周，其中 2 天原理设计，3 天电路调试 指导教师签名：指导教师签名： 年年 月月 日日

2、系主任（或责任教师）签名：系主任（或责任教师）签名： 年年 月月 日日 目录 摘要 1 1. 数字频率计的设计总体方案. 2 1.1 数字频率计的简介. 2 1.2 电路方案设计. 3 2. 电路模块设计. 4 2.1 计数电路. 4 2.4 时基控制电路. 6 3. 系统总体电路图. 7 3.1 计数部分电路. 7 3.2 闸门逻辑控制电路. 8 4. 软件仿真图. 9 5. 实物调试 10 5.1 实物制作 10 5.3 误差分析 11 5.4 元件清单 12 6 心得体会 13 参考文献. 14 摘要 本文介绍了一种测量仅与 TTL 电平兼容的信号的数字频率计，其频率的测量 范围为 0H

3、Z 到 100KHZ，此次设计频率计思路主要是利用计数原理，通过一定 的时基控制电路能在 1 秒钟以内让计数器工作于计数状态， 最后在 1 秒钟内将计 数值进行锁存输出显示，即可得到待测信号频率 ，涉及到的集成芯片主要 有十进制计数芯片 74LS90边沿控制锁存器 74LS273用于数码管显示的译码 器CD4511以及时基芯片555和双可重复单稳态触发器74LS123,共同完成了数 字频率计的设计。 关键词：TTL 电平兼容信号，计数，频率计 2 1.数字频率计的设计总体方案 1.1 数字频率计的简介 (1) 数字频率计概述 数字频率计主要是采用数字电路制做成的能实现对周期性变化信号频率测 量

4、的仪器。频率计主要用于测量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲等周期信号的 频率值。其扩展功能可以测量信号的周期和脉冲宽度。通常说的，数字频率计是 指电子计数式频率计。 （2）频率计测量方法 频率计的测量方法很多，因其工作原理的不同导致有很多的测量方法。比如 有比较法、无源测量法示波器法和计数法 ，最常用的的是计数法，计数器法 测量电路简单可靠， 而且频率的测量精度还较高， 便于直接进行数字化的显示。 计数法测量频率又分为直接测频法和间接测频法。 （3）频率计组成结构 一般以计数原理来制作的频率计是由时基控制电路，放大整形电路，计 数电路以及显示电路等部分组成，频率计的组成框图如下： | 图 1-1

5、 频率计系统组成图 衰减放大 待测信号 X f 放大整形 闸门电路 计数电路 时 钟振 荡电 显示电路 组成时基控制电路 3 1.2 电路方案设计 方案一：通过单片机软件实现，利用单片机内部所集成的定时器，在编程基 础定时周期 1 秒，然后设置 I/O 端口为计数模式，并且设置中断时间为 1 秒，然 后直接用单片机 I/O 端口驱动数码管进行显示，计数值即为所测频率。具体流程 如下： 图 1-2 软件实现流程图 方案二：通过直接计数法测频率，利用计数芯片和时基控制电路实现对脉冲 进行计数，在 1 秒内对脉冲进行计数，其 1 秒内计数值通过锁存器进行锁存后输 出，然后通过显示电路显示计数值，其计

6、数值则为测量频率。其方案设计流程图 如下所示： 图 1-3 数字芯片实现测量频率流程图 方案比较论证： 方案一主要是依靠软件编程实现，对于设计一个数字频率 定时器设置为 1 秒 I/O 端口设置为计 数模式 单片机为 主控制器 设置1秒钟的定 时中断 1 秒中断后数据锁 存输出显示 时钟脉冲电路 计数电路 输入脉冲 定时 1 秒 计数 1 秒后完成数 据锁存 计数清零 数据显示 4 计还是电路相对简单，成本也较低，也便于容易实现。方案二是依靠数字集成芯 片，原理比较清析，但是用到的集成芯片较多，外围线路很多，但是对于熟练掌 握数字电路芯片是个很好锻炼机会，另外本次是完成数电的课程设计。综合考虑 下，最终还是选择方案二。 2.电路模块设计 2.1 计数电路 计数部分电路用的是二五十进制的计数器 74LS90,通过 CLK0 下降沿触发 后开始计数，CLK0 与 Q0 构成二进制计数器，CLK1 与 Q2Q3Q4 构成五