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1、电工与电子技术基础课程设计报告 题 目 学院（部） 专 业 班 级 学生姓名 学 号 6 月 4日至 6 月 14日 共 1 周 指导教师（签字） 目录课程设计部分.312 主要技术指标和要求.3 方案讨论.3 频率测量方案选择.5 总体电路图.7 工作过程.8 单元电路设计、主要元器件选择与电路参数计算.8 材料清单.14 参考文献.15参考资料部分.1646 IN4728.16 74LS290.21 74LS175.26 74LS93.27 74LS48.40 74LS74.43 74LS08.45评语.47简易数字频率计主要技术指标和要求：（1） 被测信号的频率范围100Hz10KHz；
2、（2） 输入信号为正弦信号或方波信号：（3） 四位数码管显示所测频率，并用发光二极管表示单位；* (4)具有超量程报警功能。摘要在数字电路中，数字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，数字频率计是用量最大、品种很多的产品，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。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
3、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D触发器构成一个秒信号，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。方案讨论一、 频率测量原理与方法对周期信号的测量方法，常用的有下述几种方法。1、 测频法（M法）对频率为f的周期信号，测频法的实现方法，是用以标准闸门信号对被测信号的重复周期数进行计数，当计数结果为N时，其频率为：f1=N1/TGTG为标准闸门
4、宽度，N1是计数器计出的脉冲个数，设在TG期间，计数器的精确计数值为N，根据计数器的技术特性可知，N1的绝对误差是N1=N1,N1的相对误差为&N1=N1-N/N=N1-N/N=1/N,由N1的相对误差可知，N（或N1）的数值愈大，相对误差愈小，成反比关系。因此，在f已确定的条件下，为减小N1的相对误差，可通过增大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。当TG为确定值时(通常取TG=1s)，则有f=N，固有f1的相对误差：由上式可知，f1的相对误差与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。因此，M法适合于对高频信号的测量，频率越高，测量
5、精度也越高。2、 侧周法（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 N2的绝对误差为N=1N2的相对误差为 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、 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，T/M法的测量原理图如图在确定的检测时间内，若对被测信号f的计数值为N1，而
6、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=N2xTosc，故每个f信号周期的时间为T3=N2xTosc/N1，则有f3=1/T=N1/N2xTosc=N1xfosc/N2T3的相对误差为（公式）由T3的相对误差可知，T/M发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，T3的相对误差实际上是由M法误差f/fosc两部分组成。频率测量方案选择根据性能和技术指标的要求，首先需要确定能满足这些指标的频率测量
7、方法。有上述对各种方法的讨论可知， M法是在给定的闸门时间内测量被测信号的脉冲个数，进行换算得出被测信号的频率。这种测量方法的测量精度取决于闸门时间和被测信号频率。当被测信号频率较低时将产生较大误差，除非闸门时间取得很大。所以这种方法比较适合测量高频信号的频率。T法是通过测量被测信号的周期然后换算出被测信号的频率。这种测量方法的测量精度取决于被测信号的周期和计时精度，当被测信号频率较高时，对计时精度的要求就很高。这种方法比较适合测量频率较低的信号。M/T法具有以上两种方法的优点，它通过测量被测信号数个周期的时间然后换算得出被测信号的频率，可兼顾低频与高频信号，提高了测量精度。M/T法虽然结合了
8、M法和T法各自的优点，在高、低频测量中都能得到较高精度，但MIT法在M法、T法的切换频率点处存在较大误差，且测量时问波动较大。因此此设计用频率测量方法是测频法。原理框图 总体电路图工作过程1放大整形电路任意形式信号经过电压比较器放大整形变成方波信号，和脉冲信号一起控制与门的开启与关闭，2分频器先通过74LS93进行8分频，在通过74LS290的分频功能实现十分频。经过若干个十分频，将信号分为千赫兹百赫兹直到一赫兹，3计数寄存译码经过分频后的方波信号进过与门进入计数器进行计数，74LS290十进制计数器实现计数这一功能，与74LS175实现寄存对计数器所记信号脉冲的个数进京锁存，便于读数，再由7
9、4LS48进行译码，将二进制代码按其编码时原意译成七个输出信号 4显示电路利用BS201 LED显示器显示所计频率的大小单元电路设计、主要元器件选择与电路参数计算一、 放大整形电路此设计选用电压比较器来对被测信号进行放大整形，电路图如图，在反相输入端接地，在同相输入端输入被测信号，在比较器的输入端进行模拟信号大小的比较，在输出端则以高电平或低电平来反映比较结果。输出波形图如图二、74LS290的外引脚排列图和功能表如图74LS290功能表输入输出R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)CPQDQCQBQA110XX000011X0X0000XX11X1001X0XX计数0X0X计数0XX0计数X00X计数
