《电工与电子技术基础》课程设计--简易数字频率计

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1、 电工与电子技术基础课程设计报告电工与电子技术基础课程设计报告 题 目 简易数字频率计 学院（部） 汽车学院 专 业 汽车运用工程 班 级 学生姓名 学 号 6 月 7 日至 6 月 13 日 共 1 周 指导教师（签字） 简易简易数字频率计数字频率计 一、课题名称和技术要求一、课题名称和技术要求 1） 、课题名称：简易数字频率计 2） 、技术指标和要求： 1.2.1：被测信号的频率范围 100Hz10KHz; 1.2.2：输入信号为正弦信号或方波信号； 1.2.3：四位数码管显示所测频率，并用发光二极管显示单位； *1.2.4：具有超量程报警功能。 二、摘要二、摘要 在电子技术中，频率是最基

2、本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案， 测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量显得更为重要。测量频率的方法 有多种，其中电子技术器测量频率具有精度高、使用方便、测量迅速，以及便于 实现测量过程自动化等优点，是频率测量的重要手段之一。电子计数器测频有两 种方式：一是直接测频法，即在一定闸门时间内测量被测信号的脉冲个数；二是 间接测频发，如周期测频法。直接测频法适用于高频信号的频率测量，间接测频 法适用于低频信号的频率测量，测量采用了多周期同步测量法，它避免了直接测 量法对精度的不足，同时消除了直接与间接相结合方法，需对被测信号的频率与 中介频率的关系进行判断带来的不便，能实现较高的等精度

3、频率和周期的测量。 本次设计的数字频率计以 555 为核心，采用直接测频法测频。 数字频率即是近代电子技术领域的重要测量工具之一，同时也是其他许多 领域广泛应用的测量仪器。 数字频率计是在规定的基准时间内把测量的脉冲数记 录下来，换算成频率并以数字形式显示出来，数字频率计用于测量信号（方波， 正弦波或其他周期信号）的频率，并用十进制数字显示。它具有精度高，测量速 度快，使用方便等优点。 课程设计主要利用本学期所学数字电子基础相关知识以及模拟电子技术做 成。所用器件主要包括石英晶体振荡器,中规模集成电路,即:用作分频的器件 74LS290。用作整形的施密特触发器,控制电路与非门，计数电路。 三、

4、总体设计方案论证及选择三、总体设计方案论证及选择 （一） 、频率测量的原理与方法 对周期信号的频率测量通常有以下四种方法： 3.1.1：测频法（M 法） 测频法以标准闸门信号对被测信号的重复周期数进行计数来实现， 假设计数 结果为 N，闸门宽度为 TG，则 f=N/TG 在 TG 期间，计数器的精确值为 N，根据计数器的技术特征，N 的绝对误差 是：N1=N1,N 的相对误差为：&N=(N1-N)/N=1/N,由上式可知，N 越大，相 对误差越小，因此，为了减少误差，可以通过增大 TG 的方法来降低测量误差； 但是，增大 TG 会使频率测量的响应时间长，通常取 TG=1s 则有 f=N，f的相

5、对 误差：f= 1/f 由上式可知，f 与 f 成反比关系，即信号频率越高，误差越小；而信号频 率越低，则测量误差越大。所以，M 法适合于对高频信号的测量，频率越高， 测量精度也越高。 3.1.2：测周法（T 法） 首先把被测信号通过二分频， 获得一个高电频时间和低电平时间都是一个信 号周期 T 的方波信号；然后用一个已知周期的高频方波信号作为计数脉冲，在一 个信号周期 T 的时间内对此高频信号进行计数。 若在 T 时间内的计数值为 N2,则有 T2=N2*Tosc f2=1/T2=1/( N2*Tosc)= fosc/ N2 N2的绝对误差为：N=1 N2的相对误差为： N2=(N2-N)

6、/N=(N1-N)/N= 1/N 从 T2的相对误差可以看出，周期测量的误差与信号频率成正比，而与高频 你标准计数信号的频率成反比。当 fosc为常数时，被测信号频率越低，误差越小， 测量精度也就越高。 3.1.3: T/M 法 T/M 法测量是采用两个计数器，分别对被测信号 f和高频信号进行计数。 在确定的检测时间内，若对被测信号 f的计数值为 N1，而对高频信号 fosc的计数 值为 N2.但对 fosc信号的计数， 必须直到 f信号在第一个计数器停止计数后的一个 完整的 f信号周期。 由此可得，N1个 f信号周期的时间为 T2=N2*Tosc，故每个 f信号周期的时间 为 T3=（N2*Tosc）/N1，则有 f3=1/T=N1/（N2*Tosc）=（N1*fosc）/N2 由 T3的相对误差可知，T/M 法测量的误差与信号频率成正比，与高频标准信号 的频率成反比，但随 f 的增大，N1也在增大（在一定的检测时间内） 。由上式还 可以看出，