李连玉 18 频率计

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1、沈阳工程学院课程设计设计题目数字频率计系 别自动化学院班级通信本121学生姓名李连玉学号 2012422118指导教师曲延华/秦宏职称副教授/教授起止日期：2014年6月9日起至2014年6月20日止数字频率计沈阳工程学院课程设计任务书课程设计题目：数字频率计系 别 自动化学院班级 通信本121学生姓名 李连玉 张龙 王亚东 杨强学号 2012422118 2012422113 2012422124 2012422120指导教师曲延华/秦宏职称副教授/教授课程设计进行地点：F座任务下达时间：2014年6月03日起止日期：2014年6月9日起至2014年6月20日止教研室主任曲延华2014年5月

2、25日批准1. 设计题目：数字频率计1.1设计目的：（1）掌握数字频率计的构成、原理与设计方法；（2）熟悉集成电路的使用方法。1.2基本要求：（1）要求被测信号为方波，峰值为3V到5V（和TTL兼容），被测信号频率范 围为 0Hz 到 9999Hz;（2 ）设计振荡器及分频系统，闸门时间：10ms，100ms,0.1s，1s， 10s；（3）可控制的计数、锁存、译码显示系统。1.3发挥部分：（1 ）被测信号为正弦波信号；（2 ）被测信号为三角波信号；2. 设计过程的基本要求：2.1基本部分必须完成，发挥部分可以在已给的范围或自己寻找资料的范围 内任选几个方向，至少完成两个发挥方向：2.2符合要

3、求的设计报告一份,其中包括逻辑电路图、印刷电路板图各一份； 2.3设计过程的资料、草稿；2.4考勤情况、每天任务的完成情况、答辩情况；3. 报告的基本要求：3.1报告打印（不少于3000字）、电子版刻盘上交。3.2装订顺序：封面、任务书、成绩评定表、中文摘要、关键词、目录、正 文（正文的具体要求按老师讲课要求）、致谢、参考文献、附录（逻辑原理图）。4. 时间进度安排:顺序阶段日期计划完成内容备注12014.6 9讲解主要设计内容，学生根据任务书做出原始框图点名22014 610检查框图及初步逻辑图完成情况，讲解及纠正错误打分32014.6.11检查及改正逻辑图打分42014 612讲解印刷电路

4、板图绘制及报告书写打分52014.6.13继续修正逻辑图，指导印刷电路板图绘制方法打分62014.6.16继续修正印刷电路板图的绘制，讲解波形的仿真方法打分72014.6.17仿真各部分电路波形打分82014.6.18继续仿真各部分电路波形打分92014.6.19报告书写，布置答辩打分102014.6.20答辩，收报告打分沈阳工程学院数字电子技术课程设计成绩评定表系（部）：自动化学院班级：通信本121 学生姓名：李连玉指导教师评审意见评价 内容具体要求权重评分加权 分调研 论证能独立杳阅文献，收集资料；能制定课程设计方案 和日程安排。0.15432工作 能力 态度工作态度认真，遵守纪律，出勤情

5、况是否良好，能 够独立完成设计工作，0.25432工作量按期圆满完成规定的设计任务，工作量饱满，难度 适宜。0.25432说明 书的 丿页量说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字 通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表 完备，书写工整规范。0.55432指导教师评审成绩 （加权分合计乘以12）分加权分合计指导教师签名：年 月曰评阅教师评审意见评价 内容具体要求权重评分加权 分查阅 文献查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力0.25432工作量工作量饱满，难度适中。0.55432说明 书的 丿页量说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字 通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全

6、，图表 完备，书写工整规范。0.35432评阅教师评审成绩 （加权分合计乘以8）分加权分合计评阅教师签名：年 月曰课程设计总评成绩分中文摘要在电子技术中，频率是最基本的参数之一，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，因此频率的测量就显得更为重要。本次课程设计 的目的是根据已经学到的知识，按照这次课程设计的要求设计一个简易的数字频 率计，要求频率计范围内能测出所输入信号的频率。数字频率计是一种用十进制 数字显示被测信号频率的数字测量仪器，其功能是测量正弦信号，方波信号，尖 脉冲信号以及其他各种单位时间内变化的物理量，因此已经成为电路设计的常用 原器件之一，有它不可取代的地位。

7、在电子技术中，频率与许多电参量的测量方 案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量就显得更为重要。测量频率 的方法有多种，其中数字计数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。其原理为通过 测量一定闸门时间内信号的脉冲个数。本文阐述了设计了一个简单的数字频率计 的过程。测量频率的方法有多种，中电子计数器测量频率具有精度高、使用方便、 测量迅速，其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；二是间接测频法，如周期测频法。根据设计

8、的要求我是按照第一 种方法设计的，是直接测频法。可以见一定范围内的信号输入后直接测的信号的 频率。关键词 频率计，闸门，脉冲目录课程设计任务书I1.设计题目：数字频率计II数字电子技术课程设计成绩评定表II1设计任务描述11.1基本部分11.1.1要求被测信号为方波，峰值为3V到5V （和TTL兼容），被测信号频率范围为OHz到 9999Hz。11.1.2设计石英晶体振荡器及分频系统，闸门时间：10ms, 100ms,0.1s, 1s， 10s。11.1.3可控制的计数、锁存、译码显示系统。11.2发挥部分12设计思路13设计方框图34各部分电路设计及参数计算44.1闸门电路44.2时基电路4

9、4.3逻辑控制电路54.4计数器64.5锁存器以及显示器部分65工作过程分析76元器件清单8小结9致谢10参考书目11A1逻辑电路图12A2 PCB 图121设计任务描述1.1基本部分111要求被测信号为方波，峰值为3V到5V （和TTL兼容），被测信号频率范 围为 OHz 到 9999Hz。112设计石英晶体振荡器及分频系统，闸门时间：1 Oms, 100ms,0.1s, Is, 10s。 113可控制的计数、锁存、译码显示系统。1.2发挥部分1-2,1测信号为正弦波信号。122被测信号为三角波信号。1.2.3在原有要求即可测量三角波信号、正弦波信号的频率的基础上，利用放大 整形电路对信号进

10、行处理，使输入端可输入任意被测信号，该电路均可准确的测 量出该被测信号的频率。2设计思路频率计是直接用十进制来显示被测信号频率的一种测量装置。它可以测量正 弦波、方波、三角波的频率。利用施密特触发器将输入信号整形为方波，并利用 计数器测量1s内脉冲的个数，利用锁存器锁存，稳定显示在数码管上。频率是 指单位时间（Is）内信号振动的次数。从测量的角度看，即单位时间测得的被测信 号的脉冲数。被测信号送入通道，经放大整形后，使每个周期形成一个脉冲，这 些脉冲加到主门的A输入端，门控双稳输出的门控信号加到主门的B输入端。在 主门开启时间内，脉冲信号通过主门，进入计数器，则计数器记得的数，就是要 测的频率

11、值。首先，我们要获得一个标准的固定宽度T的方波脉冲做门控制信号,他的选 择会改变闸门时间从而直接影响频率计的量程。其次，我们要把这个标准的信号和被测信号相“与”通过门控制信号可以 获得T时间内通过脉冲的个数，此脉冲直接进入计数器进行计数，最后通过译码 显示其频率。最后，我们要设计的是对计数器和锁存器的控制，这个的基本思路是在时基 电路脉冲的上升沿到来时闸门开启，计数器开始计数,在同一脉冲的下降沿到来 时，闸门关闭,计数器停止计数.同时,锁存器产生一个锁存信号输送到锁存器的 使能端将结果锁存,并把锁存结果输送到译码器来控制七段显示器，这样就可以 得到被测信号的数字显示的频率而在锁存信号的下降沿到

12、来时逻辑控制电路产 生一个清零信号将计数器清零,为下一次测量做准备，实现了可重复使用，避免两 次测量结果相加使结果产生错误。综合上面所说的可以将数字频率计的电路分为五大部分即：整形放大电路、 时基电路、闸门电路、逻辑控制电路以及可控制的计数、锁存、译码、显示电路。放大整形电路的组成:对测量信号进行放大，是微弱信号达到可测量的幅度, 对输入的三角波和正弦波进行整形，整形成为同频率的方波，进而测量其频率。时基电路：作用是提供用于测量单位时间，及闸门信号的开启时间，同时产 生的方波信号激发锁存信号，再由该信号激发计数器的计数信号。闸门电路：它的目的是提供闸门开启的时间，该闸门可由一“与”门充当。 可

13、以用74160将标准信号进行分频，从而获得的闸门时间分别为 10ms,0.1s,ls,10s。闸门时间越长，得到的频率值就越准确，也就是说其量程越 小。逻辑控制电路：在时基信号结束时产生的负跳变用来产生锁存信号，锁存信 号的负跳变又用来产生清零信号，锁存信号和清零信号单稳态触发器产生，它们 的脉冲宽度由电路的时间常数决定。计数、锁存、译码、显示电路：锁存器的作用是将计数器在T结束时所计得 的数进行锁存，使显示器上能稳地显示此时计数器的值。所示将些时，T计数时 间结束时，逻辑控制电路发出锁存信号，将些时计数器的值送译码显示器。3设计方框图图3-1数字频率计整体方案结构方框图4各部分电路设计及参数

14、计算4.1闸门电路闸门电路的仿真参照图4-4逻辑控制电路的仿真，其中包涵了闸门电路。4.2时基电路本设计采取用555定时器组成的多谐振荡器，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的电路装 置，通常要求精确稳定。本设计中采取用555定时器组成的多谐振荡器。接通电源后，电容被充电，当v上升到三分之二VCC时，使v为低电平，同时放电三极管T导通，此时电CO容C通过R和T放电，v下降。当v下降到三分之一 VCC时，v翻转为高电平。2CCO电容器C放电所需的时间为t = R Cln2沁0.7R C当放电结束时，T截止，V将pL 22CC通过R、R向电容C充电，v由三分之一 VCC上升到三分之二VCC所需的时间12C为t二(R + R )Cln2沁0.7(R + R )C当v上升到三分之二VCC时，电路又翻转pH1212C为低电平。如此周而复始，当v上升到三分之二VCC时，电路又翻转为低电平。如此周而复始，于是 C在