电工电子技术课程设计--数字频率计

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1、 1 题目题目 数字频率计 班级班级 11 计科（2 班） 学号学号 姓名姓名 指导指导 时间时间 2013 年 12 月 18 号 2 电工电工电子电子技术技术课程设计任务书课程设计任务书 设计课题： 数字频率计 设 计 任 务 与 要 求 本课程设计数字频率计，是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测 量仪器。 其最基本的工作原理为： 当被测信号在特定时间段 T 内的周期个数 为 N 时，则被测信号的频率 f=N/T。 具体设计步骤如下： 1、系统工作原理说明； 2、 画出系统电路原理图； 3、写出设计说明书。 设 计 步 骤 1、查阅相关资料，开始撰写设计说明书； 2、先给出总体方案并对

2、工作原理进行大致的说明； 3、依次对各部分分别给出单元电路，并进行相应的原理、参数分析计算、 功能以及与其他部分电路的关系等等说明； 4、列出标准的元件清单； 5、总体电路的绘制及总体电路原理相关说明； 6、列出设计中所涉及的所有参考文献资料。 参 考 文 献 1 阎石主编.数字电子技术基础.第四版.高等教育出版社出版社.2006 2 林涛主编.数字电子技术基础.清华大学出版社.2006 3 董诗白主编.模拟电子技术基础.高等教育出版社.2006 4康光华主编.电子技术基础.数字部分.第四版.高等教育出版社.2000 5 李哲英， 电子技术及其应用基础 （数字部分） ，高等教育出版社电子 20

3、03 6陈晓文主编.电子线路课程设计.电子工业出版社.2004 3 目录目录 1、总体方案与原理说明总体方案与原理说明. 4 2、单元电路设计单元电路设计 . 6 2.1 时基电路时基电路 6 2.2 放大整形电路放大整形电路 7 2.3 逻辑控制电路逻辑控制电路 8 2.4 计数器计数器 . 9 2.5 锁存器锁存器 . 10 2.6 译码电路译码电路 11 3、总体电路原理相关说明、总体电路原理相关说明 . 12 4、总体电路原理图、总体电路原理图 13 5、元件清单、元件清单 14 6、参考文献参考文献 15 7 、设计心得体会设计心得体会 16 4 1、总体方案与原理说明总体方案与原理

4、说明 数字频率计的主要功能是测量周期信号的频率。频率是单位时间（ 1S ）内 信号发生周期变化的次数。 如果我们能在给定的 1S 时间内对信号波形计数， 并 将计数结果显示出来，就能读取被测信号的频率。数字频率计首先必须获得相对 稳定与准确的时间， 同时将被测信号转换成幅度与波形均能被数字电路识别的脉 冲信号，然后通过计数器计算这一段时间间隔内的脉冲个数，将其换算后显示出 来。这就是数字频率计的基本原理。信号的频率就是信号在单位时间内所产生的 脉冲个数，其表达式为 f=N/T，其中 f为被测信号的频率，N 为计数器所累计的 脉冲个数，T 为产生 N 个脉冲所需的时间。计数器所记录的结果，就是被

5、测信号 的频率。如在 1s 内记录 1000 个脉冲，则被测信号的频率为 1000HZ。 测量频率的基本方法有三种:直接测量法,直接和间接测量相结合的方法和多 周期同步测量.直接测量法最简单,但测量误差较大;后两种方法测量精度虽高,但 电路复杂,为简便起见,采用直接测量法. 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= t N 式中 f为频率。N 为电振动次数或脉冲数。T 为产生 N 次电振动或脉冲所需要的时间。 第一步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实现频 率测量的另一必备环节是时基电路。时基电路就是产生时间标准信号

6、的电路装 置。通常要求精确稳定，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 1 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，变成矩形波信号，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，计数时 1S 内，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 至 1.25S 闸门关闭，停止计数,所得的数字 N 就是其频率. 5 图图 1. 数字频率计系统原理总框图数字频率计系统原理总框图 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 图图 2 逻辑控制电路逻辑控制电路 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 路就是通过循环打开主控门计数，关