分频器U3没有接入，由U2及外围电路组成的门控电路，产生脉宽1秒的方波信号，控制U1A，让U12及外围电路组成的摸拟被测信号通过，单位时间的计数值即为被测信号频率，即数码管所显示的数值为被测信号的频率。
由C2、R3组成的微分电路，在一个新的计数周期开始瞬间对上次计数结果清零。
当1KHz≤f<9.99KHz时，U6Q3作为U11A的时钟，当U6Q3由“1”→“0”且U11Aqd的J端为“1”时，即在一个计数脉冲内，此时，U11AQ为“1”，U3作为十分频器接入电路，同时将高位数码管的小数点点亮。
同理，接通电源后，当来2个计数脉冲时频率计才进入稳定状态。
这是因为第一个计数脉冲的结果是将U3接入，即对信号十分频，第二个计数脉冲来时，分频器才能正确计数。
六、单元电路设计、参数计算和器件选择。
（1）信号源产生电路
此电路用555定时器接成多谢振荡器，电路图如图所示,
振荡周期仅由C6和R8、WR2所组成的充放电电路的充放电时间决定：
T=T1+T2=RCIn2+RCIn2=2RCIn2,故f=1∕（2RCIn2）,代入数值可得，
fmin≈72Hz,fmax≈22KHz,
C7为电源旁路电容
（2）门控电路
由U2及外围电路组成的门控电路，产生脉宽1秒的方波信号，控制U1A，让U12及外围电路组成的摸拟被测信号通过，单位时间的计数值即为被测信号频率。
其计数脉冲为：
T1=RCIn2=22×（51+WR1）×In2,故T1max=22×61×In2≈0.93s
加二极管D1是为了通过WR1控制充电时间，从而控制计数脉冲，式中C为图中C1。
（3）分频电路
当6,7脚为低电平时，分频器U3接入，U1B被封锁，计数脉冲通过4脚接入分频器，从而实现分频。
（4）高位计数溢出检测电路和分频、显示控制电路
此部分在工作原理部分阐述的很详细，这里不再赘述。
（5）计数、译码、驱动和显示电路
此部分74LS00构成的十进制计数器，低位计数器每来十个脉冲向高位进一位，7448和数码管构成的译码、显示电路将所测频率的数值显示出来。
此部分比较简单，这里不再赘述。
（6）清零延时电路
由C2、R3组成的微分电路，在一个新的计数周期开始瞬间对上次计数结果清零，而R4和C3以及C2、R3和周围门电路构成的延时电路辅助控制分频和小数点点亮。
七、
设计中可能用到的芯片的使用说明
定时我们采用NE555定时器，计数我们采用十进制/二进制计数器DM74LS90，译码我们采用BCD—7段锁存译码器/驱动器CD4511，分频显示控制电路我们用到4与非门74LS00和双JK触发器74LS112。
（1）NE555定时器
将555的THR和TRI端两个输入端连在一起作为信号输入端即可得到施密特触发器。
施密特的输出端经电阻接到输入端，输入端经电容接地就可以得到多谐振荡器。
同样的道理，也可将555定时器接成如上右图所示的多谐振荡器。
振荡周期仅由C3和R2、R3所组成的充放电电路的充放电时间决定：
T=T1+T2=（R3+R2）Cln2+R2Cln2=（R3+2R2）Cln2
f=1/T=1/（R3+2R2）Cln2
（2）DM74LS90
74LS90的逻辑功能表
复位输入
输出
R01
R02
R91
R92
QD
QC
QB
QA
1
1
0
x
0
0
0
0
1
1
x
0
0
0
0
0
x
x
1
1
1
0
0
1
x
0
x
0
计数
0
x
0
x
计数
0
x
x
0
计数
x
0
0
x
计数
由功能表可知：
当R01和R02都为1时，才具有清零功能，而当R01和R02中有一个为0时，清零都无效。
R91和R92的置9功能也是当R91和R92同时为1时置9才有效，而当R91和R92中只要有一个为0时置9都无效。
当置9和清零都无效时，就实现计数功能。
输出端QA与B输入端相接，CLK从A输入端输入就实现十进制加计数功能。
（3）CD4511
4511的逻辑功能表
输入
输出
LE
BI
LT
D
C
B
A
a
b
c
d
e
f
G
显示
X
X
0
x
x
x
x
1
1
1
1
1
1
1
8
X
0
1
x
x
x
x
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
1
1
0
0
0
1
0
1
1
0
0
0
0
1
0
1
1
0
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
2
0
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1
0
0
1
3
0
1
1
0
1
0
0
0
1
1
0
0
1
1
4
0
1
1
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
1
5
0
1
1
0
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
6
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
7
0
1
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
8
0
1
1
1
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
9
0
1
1
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
1
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
1
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
消隐
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
消隐
1
1
1
X
X
X
X
锁存
锁存
由功能表可知：
LT——灯测试输入端，LT=“0”时，译码输出全为“1”，灯显示数字“8“
BI——消隐输入端，BI=“0”时，译码输出全为“0”，灯不显示任何数字。
LE——锁定端，LE=“1”时，译码器处于锁定（保持）状态，译码输出保持在
LE=“0”时的数值，LE=0时为正常译码。
A、B、C、D————BCD码输入端
a、b、c、d、e、f、g——译码输出端，输出“1”有效，用来驱动共阴极LED数码管。
（4）双JK触发器74LS112
八、组装调试中应该注意的问题
1检查印刷电路板有无断路、短路，若有，首先处理好。
2焊接顺序：
电阻、二极管、IC插座、电容器、跳线，逐一焊接。
先焊平面的，后焊立体的，原则是有利于焊接。
要求卧装水平、竖装垂直、相同元件等高。
要特别注意元器件的安装方向！
3焊接要点：
将元件整形后插入对应位置，电路板平放在台面上，一手握烙铁对焊盘和引脚同时接触预热，另一手持焊锡丝与焊盘处烙铁接触，使锡丝熔化，当锡丝熔化一定量时（多了不好少了不行），立即将锡丝离去，烙铁继续保持少许时间，让焊锡围绕焊盘自由流动，形成一个完全覆盖焊盘的钟形（忌讳球形）焊点。
切勿将焊锡先溶化在烙铁上再去焊接，这样锡丝里的助焊剂在未焊接前先挥发了，不利于焊接，而且焊点没有光泽。
4剪脚：
元件焊好后，将多余引脚剪掉，剪脚后的焊点应露出引脚0.5-1mm。
本课设要求引脚露出2mm，以利于元件重复使用。
5检查元件及IC插座有无错焊、漏焊，方向是否正确无误，将集成电路插入相应插座。
6将5V直流电源接入电路（TTL电路对电源要求很高，电压值和方向都不能接错！
）。
若发现元器件发热或者有异味，应立即切断电源检查。
7正常时数码管会显示所测信号频率，若不能则按以下步骤用示波器检查：
①被测信号输出是否正常；
②闸门控制电路是否正常；
③清零、锁存信号是否存在；
④计数器、译码器工作是否正常；
⑤当不能自动换挡时，应该重点检查计数溢出检测电路；
⑥调整闸门时间，使频率计正确测频。
8调试的仪器：
示波器，5V电源。
9测试波形
九、此电路的优缺点
优点：
此电路所涉及的内容都是我们学过的，简单易懂。
从元器件的选择来看，所选元器件种类较少且充分利用元器件；在粗测所测信号的频率时，此方案经济实用。
缺点：
不能精确测量信号频率，当频率小于100Hz高位不能消隐且有些部分的接法不是很合理，如信号源产生电路中555电路的连接。
十、此次课程设计的心得体会
1．此次课程设计加深我对《数字电子技术基础》中有关知识的理解
2.通过这次课程设计我的焊接技术更加娴熟，焊得更好
3.在分析分频换挡过程中，我惊叹设计者思维的巧妙，同时提高我分析问题的能力。
由于译码芯片是4511，即是CMOS管，没有用的引脚应接高电平。
4．通过定量和定性分析结合让我认识到分析方法的重要性，波形的分析让我认识到波形图在数字电路中是一种直观、简单的分析方法。
5．在找跳线时，我不仅熟悉了PCB板的结构而且帮助我快速、正确得完成组装，能更容易分析出问题的所在。
十一、参考文献
[1]张伟，张瑾，张明峰，李素双编，《新编实用集成电路选型手册》，人民邮电出版社出版
[2]阎石主编，《数字电子技术基础（第五版）》，高等教育出版社出版
[3]《数字电子技术实验指导书》武汉纺织大学电信学院编
附录1——设计所用元器件列表
元器件名称
个数
6800pF
2
0.01u
3
0.1u
3
22u/16V
1
100u/16V
1
470μ/16V
1
330欧
2
680欧
3
1K
2
51K
1
10K的电位器
1
100K的电位器
1
1N4148
2
555
2
820欧
21
74LS00
2
74LS90
4
74LS112
1
MC14511B
3
LTS547
3
附录2——电路的PCB图和电路原理图
附录3——对设计中可能会遇到的一些问题的思考
1、电路中有几处用到了微分电路D2的作用是什么？
不用可不可以，画出C2两端的波形图。
电路中共有7处用到微分电路，这些微分电路的功能分为2种。
第1种：
用于555定时电路，产生矩形波。
第2种：
用于延时。
如下图所示：
2、分频器U3起作用的条件及被测信号流程（至U4）。
当f>999HZ时且U11B的Q’为0时，分频器起作用。
被测信号流程如下:
f--→U1A--→U3的CLK0--→U3的Q3--→U1C--→U4的CLK0
3、U2、U12同为震荡器，在一个震荡周期中，调WR1、WR2改变了什么，周期T的表达式？
调WR1改变的是闸门时间和波形的占空比。
而调WR2改变的是信号源的频率，其占空比始终为50%。
U2的周期表达式为：
T=T1+T2=（R2//RD1正+WR1+R1）C.·ln2+（R2）C.·ln2
U12的周期表达式为：
T=T1+T2=2（WR2+R8）C.·ln2
4、U10A及R4、C3的作用是什么？
画出U1D的输入及U10A的输出波形.
对U2所给信号的第二次反向且延时计数脉冲。
图见上图。
5、若二极管D1接反，U2Q波形如何？
若D1接反，则电容的充电时间变长而放电时间变短，即U2Q输出的高电平时间变长，而低电平的时间变短。
6、当频率过KHZ后，小数点点亮，随后频率KHZ以下，但小数点不灭，问故障可能所在？
JK触发器U11A没有被清零。
7、译码驱动电路7448和4511管脚布置完全相同，分析两种芯片在本电路的应用，比较各自特点。
74LS48内部有限流电阻而没有内部锁存器，而4511完全相反，4511是CMOS电路，引脚不能悬空，未有接入电路的引脚要接使该引脚接无效电平。
8、电位器3296右旋时，②脚→③脚靠拢，要求电位器右旋时，门控制电路的输出正占空比↑、信号频率↑，Rw1、Rw2的①、③脚与电路如何连接？
反接
9、U11A的功能（CD端为“1”）及作用是什么?
试画出U11AQ端波形（U11AQ端起始为“0”），若J端接U2Q，画出U11AQ端波形，并分析会产生什么不良后果？
U11A的主要功能就是在f>=1KHZ时Q=1而Q′=0。
Q=1将小数点点亮，Q′=0封锁与非门U1B，计数器U3的置9端MS1、MS2无效，使信号经过计数器U3计数。
f<1KHZ时Q=0而Q′=1,Q′=1打开与非门U1B，计数器U3的置9端MS1、MS2有效计数器输出Q3Q2Q1Q0=1001，打开与非门U1C，允许被测频率信号经过后面的3个计数器计数，而不经过计数器U3。
10、电路中R3、4、5、6的阻值均较小，选取依据是什么？
最大可取什么值？
依据TTL门电路输入端负载特性。
Rmax=690欧和延时时间。
11、U11B的功能（此时的JK触发器实际当什么用）及作用是什么分析其及相关电路的工作原理。
当一个检测开关的作用，即只有置零端和置位有效，由状态方程Q*=JQ′+K′Q,又J=K=0，Q*=Q，
12、显示器的七字段及圆点由共阴的发光二极管组成，图中用7448驱动，能否直接给显示器字段加+5V电压检查其好坏，为什么？
不能，因为7448没有接限流电阻，直接加5V的电压流过二极管的电流过大，容易将二极管烧坏。
13、一个数码管显示8，用万用表测量7490的8、9脚为5V，11、12脚均为0V，显示是否正确？
你认为应该显示什么数？
不正确，应该显示6。
可能是所接4511的灯测试端为低电平所以就显示8。
14、有一同学将7490组成的十进制计数器输出端8脚错接到7448的3脚（灯测试端），对应的显示器将如何显示？
对应数码管显示8。
15、简述频率计的工作过程，尤其是自动换挡过程。
见工作原理部分。
16、在分别用7448和4511作为译码驱动的电路中，R2的阻值分别是100K和1K，设计者的意图是什么？
都用1K行不行？
都用100K呢？
用1K时D1还有意义吗？
控制低电平的时间。
因为74LS48内部有限流电阻而没有内部锁存器，它的数码管数字显示不稳定，可能就对输出的结果有一定的影响。
都用1K不行，74LS48可能需要一个更长的低电平时间。
都用100K可以。
17、想一想怎么利用7490和改变闸门时间实现0.2Hz及0.5Hz的测量精度。
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