课程设计报告-简易数字频率计

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1、目录目录 第一章第一章 技术指标技术指标 1.1 整体功能要求 1.2 系统结构要求 1.3 电气指标 1.4 扩展指标 1.5 设计条件 第二章第二章 整体方案设计整体方案设计 2.1 算法设计 2.2 整体方框图及原理 第三章第三章 单元电路设计单元电路设计 3.1 时基电路设计 3.2 闸门电路设计 3.3 控制电路设计 3.4 小数点显示电路设计 3.5 整体电路图 3.6 整机原件清单 第四章第四章 测试与调整测试与调整 4.1 时基电路的调测 4.2 显示电路的调测 4-3 计数电路的调测 4.4 控制电路的调测 4.5 整体指标测试 第五章第五章 设计小结设计小结 5.1 设计任

2、务完成情况 5.2 问题及改进 5.3 心得体会 第一章第一章 技术指标技术指标 1. 整体功能要求 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。 2. 系统结构要求 数字频率计的整体结构要求如图所示。图中被测信号为外部信号，送入测量 电路进行处理、测量，档位转换用于选择测试的项目-频率、周期或脉 宽，若测量频率则进一步选择档位。 数字频率计整体方案结构方框图数字频率计整体方案结构方框图 3. 电气指标 3.1 被测信号波形：正弦波、三角波和矩形波。 3.2 测量频率范围：分三档： 1Hz999Hz 0.01kHz9.99k

3、Hz 0.1kHz99.9kHz 3.3 测量周期范围：1ms1s。 3.4 测量脉宽范围：1ms1s。 3.5 测量精度：显示 3 位有效数字（要求分析 1Hz、1kHz 和 999kHz 的测量误 差） 。 3.6 当被测信号的频率超出测量范围时,报警. 被测信号被测信号 测量电路测量电路 显示电路显示电路 档位转换档位转换 4.扩展指标 要求测量频率值时，1Hz99.9kHz 的精度均为+1。 5.设计条件 5.1 电源条件：+5V。 5.2 可供选择的元器件范围如下表 型号 名称及功能 数量 CD4093 具有施密特触发功能的 四 2 输入与非门 1 片 74151 8 选 1 数据选

4、择器 2 片 74153 双 4 选 1 数据选择器 2 片 7404 六反向器 1 片 4518 十进制同步加/减计数器 2 片 7400 四 2 输入与非门 2 片 CD4029 4 位二进制/十进制加减 计数器 3 片 C392 数码管 3 片 4017 十进制计数器/脉冲分配 器 1 片 4511 4 线七段所存译码器/ 驱动器 3 片 74132 四 2 输入与非门（有施密 特触发器 1 片 10K 电位器 1 片 电阻电容 若干 拨盘开关 1 个 门电路、阻容件、发光二极管和转换开关等原件自定。 第二章第二章 整体方案设计整体方案设计 2.1 算法设计 频率是周期信号每秒钟内所含的

5、周期数值。可根据这一定义采用如图 2-1 所示的算法。图 2-2 是根据算法构建的方框图。 被测信号被测信号 图图 2 2- -2 2 频率测量算法对应的方框图频率测量算法对应的方框图 在测试电路中设置一个闸门产生电路，用于产生脉冲宽度为 1s 的闸门信号。 改闸门信号控制闸门电路的导通与开断。让被测信号送入闸门电路，当 1s 闸门脉冲到来时闸门导通，被测信号通过闸门并到达后面的计数电路（计数 电路用以计算被测输入信号的周期数） ，当 1s 闸门结束时，闸门再次关闭， 此时计数器记录的周期个数为 1s 内被测信号的周期个数， 即为被测信号的频 率。测量频率的误差与闸门信号的精度直接相关，因此，

6、为保证在 1s 内被测 信号的周期量误差在 10 量级， 则要求闸门信号的精度为 10 量级。 例如， 当被测信号为 1kHz 时，在 1s 的闸门脉冲期间计数器将计数 1000 次，由于闸 输入电路输入电路 闸门闸门 计数电路计数电路 显示电路显示电路 闸门产生闸门产生 门脉冲精度为 10 ，闸门信号的误差不大于 0.1s，固由此造成的计数误差 不会超过 1，符合 5*10 的误差要求。进一步分析可知，当被测信号频率增 高时，在闸门脉冲精度不变的情况下，计数器误差的绝对值会增大，但是相 对误差仍在 5*10 范围内。 2.2 整体方框图及原理 输入电路：由于输入的信号可以是正弦波，三角波。而后面的闸门或计 数电路要求被测信号为矩形波， 所以需要设计一个整形电路则在测量的时候， 首先通过整形电路将正弦波或者三角波转化成矩形波。在整形之前由于不清 楚被测信号的强弱的情况。所以在通过整形之前通过放大衰减处理。当输入 信号电压幅度较大时，通过输入衰减电路将电压幅度降低。当输入信号电压 幅度较小时，前级输入衰减为零时若不能驱动后