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1、甘肃联合大学学生毕业论文 题 目： 数字频率计的设计 作 者： 指导老师： 电子信息工程 学院 电信 系 电子信息工程技术 专业 09 级 三 年 年制 (1) 班 2012年 3 月 25 日目 录1 绪 论51.1 数字频率计的发展现状及研究概况51.2 本课题研究背景及主要研究意义51.3 本课题主要研究内容62数字频率计的设计72.1 主要技术要求：72.2 方案论证72.3 电路设计82.3.1 电路工作原理简述82.4 部分芯片功能介绍102.4.1 CD4026简介102.4.2 NE556简介102.4.3 CD4007简介112.4.4 MC4583B简介122.4.5 七段
2、LED显示器件132.5 单元电路结构设计142.5.1 电源电路设计142.5.2 时基信号产生电路的设计142.5.3 信号处理电路设计152.5.4 显示电路的设计172.5.5 脉冲整宽电路的设计173 电路调试193.1 单元电路调试193.2 系统连调194 结 论21致 谢22参考文献23附录（整机图）24主要内容简介：本课题主要选择以集成芯片作为核心器件，设计了一个简易数字频率计，以触发器和计数器为核心，由信号输入、隔直，触发、计数、数据处理和数据显示等功能模块组成。放大整型电路：对被测信号进行预处理；闸门电路：由NE556构成一个秒信号，攫取单位时间内进入计数器的脉冲个数；时
3、基信号：产生一个秒信号；计数器译码电路：计数译码集成在一块芯片上，计单位时间内脉冲个数，把十进制计数器计数结果译成BCD码；显示：把BCD码译码在数码管显示出来。设计中采用了模块化设计方法，采用适当的放大和整形，提高了测量频率的范围。数字频率计的设计摘要: 众所周知，数字频率计在电子技术中已经扮演着一个重要的角色，因此数字频率计是一种最基本的测量仪器，它被广泛应用于航天、电子、测控等领域，许多测量方案和测量结果都与频率有着十分密切的关系，因此频率的测量在电子产品的研究与生产中显得尤为重要。测量频率的方法有多种,其中电子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
4、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。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。它的基本测量原理是，首先让被测信号与标准信号一起通过一个闸门，然后用计数器计数信号脉冲的个数，把标准时间内的计数的结果，用锁存器锁存起来，然后用显示译码器把锁存的结果送入显示器显示出来。关键词：数字频率计；信号；周期The design of digital frequencymeterAbstract: as everyone knows, the digital frequen
5、cy meter in electronic technology has been playing an important role, so the digital frequency meter is one of the most basic measuring instruments, it has been widely used in aerospace, electronics, measurement and control fields, many measurement and measurement results and frequency have a very c
6、lose relationship, therefore the frequency the measurement of electronic products in the research and production is particularly important. Measuring frequency of means, including electronic counter measure frequency with high precision, easy to use, rapid measurement, and measurement is easy to rea
7、lize the advantages of process automation, is an important means of frequency measurement. Electronic counter frequency measurement in two ways : one is the direct frequency measurement Law, or within a certain time gates of measured signal pulse number; two is the indirect frequency measurement Law
8、, such as cycle frequency measurement method. Direct frequency measurement Law is applicable to the high frequency signal frequency measurement, indirect frequency measurement Law is applicable to low-frequency signals in the frequency measurement. Its basic measurement principle is, first lets meas
9、ure the signal and the standard signal through a gate, then with the counter counts the number of pulse signals, the standard time in the count results, save together with the latch lock, and then use a decoder to latch the results into the monitor.Keywords: digital frequency meter; periodic signal;
10、1 绪 论1.1 数字频率计的发展现状及研究概况随着电子技术的飞速发展，各类分立电子元件及其所构成的相关功能单元，已逐步被功能更强大、性能更稳定、使用更方便的集成芯片所取代。由集成芯片和一些外围电路构成的各种自动控制、自动测量、自动显示电路遍及各种电子产品和设备。数字系统和数字设备已广泛应用于各个领域，更新换代速度可谓日新月异。在电子系统非常广泛的应用领域内，到处可见到处理离散信息的数字电路。供消费用的微波炉和电视、先进的工业控制系统、空间通讯系统、交通控制雷达系统、医院急救系统等在设计过程中无一不用到数字技术。数字电路制造工业的进步，使得系统设计人员能在更小的空间内实现更多的功能，从而提高系
11、统可靠性和速度。数字频率计是现代通信测量设备系统中不可缺少的测量仪器，不但要求电路产生频率准确的和稳定度高的信号，而且能方便的改变频率。数字频率计主要实现方法有直接式、锁相式、直接数字式和混合式四种。直接式的优点是速度快、相位噪声低，但结构复杂、杂散多，一般只应用在地面雷达中。锁相式的优点是相位同步的自动控制，制作频率高，功耗低，容易实现系列化、小型化、模块化和工程化。直接数字式的优点是电路稳定、精度高、容易实现系列化、小型化、模块化和工程化。随着单片锁相式数字频率计的发展，锁相式和数字式容易实现系列化、小型化、模块化和工程化，性能也越来越好，已逐步成为两种最为典型，用处最为广泛的数字频率计。
12、1.2 本课题研究背景及主要研究意义数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器，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。在数字电路中，频率计属于时序电路，它主要由具有记忆功能的触发器构成。在计算机及各种数字仪表中，都得到了广泛的应用。在CMOS电路系列产品中，频率计是用量最大、品种很多的产品。本课题采用的是直接数字式的频率计，设计原理简单，是全硬件电路实现，电路稳定、精度高，大大的缩短了生产周期。1.3 本课题主要研究内容本课题采用数字电路来制作一个1HZ1MHZ的数字频率计，并将所需得到的频率通过数码管显示出来。 数
13、字频率计主要由四部分组成：时基电路、闸门电路、逻辑控制电路以及可控制的计数、译码、显示电路1。原理框图如图1-1： 放大整形闸门通道计数/译码驱动LED数码管时基信号输入信号 图1-1 原理框图放大整型电路：对被测信号进行预处理；闸门电路：由556构成一个秒信号，攫取单位时间内进入计数器的脉冲个数；时基信号：产生一个秒信号；计数/译吗电路：计数/译码集成在一块芯片上，计单位时间内脉冲个数；把十进制计数器计数结果译成BCD码；显示：把BCD码译码在数码管显示出来。2数字频率计的设计2.1 主要技术要求：（1）频率测量范围：1Hz10kHz，10kHz100kHz，100kHz1MHz；（2）频率
14、准确度：x/x210-3；（3）被测信号幅度：Vxm（0.25）V；在误差允许范围内测量出信号的频率。2.2 方案论证（1） 方案一软硬件相结合的实现法，主要的部件有AT89C51单片机芯片、74HC164驱动数码显示寄存器芯片、74LS48位选芯片，放大电路，计数电路，LED数码管和一些电容、电阻等组成，原理框图如图2-1： 图2-1 原理框图该方案可以测量多个通带的信号，通过同步门和功能切换部分电路对电路进行分时复用。用两个计数器实现时间计数和事件计数分开。在有必要的显示其他通道的测量结果的时候另一个通道的数据会被存在单片机里。并可以通过键盘进行相应的设置。（2） 方案二纯硬件实现法，主要的部件有双稳态触发器MC4583B 、计数/译码芯片CD4026 ，双级型双时基器NE556、双互补对称反相器CD4007 、集成稳压器7805、六位数码管和一些电容、电阻等组成，原理框图如图2-2：放大整形闸门通道计数/译码驱动LED数码管时基信号 输入信号fs 图2-2 原理框图该方案如图2-2，通过对输入信号隔直、放大、整形处理后输出
