电子技术课程设计数字频率计地设计Word文件下载.docx
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让被测信号送入闸门电路，当1s闸门脉冲到来时闸门导通，被测信号通过闸门并到达后面的计数电路（计数电路用以计算被测输入信号的周期数），当1s闸门结束时，闸门再次关闭，此时计数器记录的周期个数为1s内被测信号的周期个数，即为被测信号的频率。
测量频率的误差与闸门信号的精度直接相关。
被测信号
频率测量算法对应的方框图
四、各部分电路及仿真
1整形电路部分
整形电路的目的是将三角波、正弦波变成方便计数的脉冲信号。
整形电路可以直接用555定时器构成施密特触发。
本次设计采用555定时器，适当连接若干个电阻就可以构成触发器
图1-1整形电路
将555定时器的THR和TR1两个输入端连在一起作为信号输入端，则可得到施密特触发器，为了提高其稳定性通常要在要在CON端口接入一个0.01uf左右的滤波电容。
但使用555定时器的时候输入的电压应该要大于5V，本次设计直接用信号源来做输入信号，并且信号源的振幅为10V，没有用放大电路将信号放大。
2时基电路
时基电路时用来控制闸门信号选通的时间，由于本次设计的频率计测试范围是0到999KHz，故时基信号要有1ms10ms100ms1s，基于上述，还需要一个分频器分出不同的频率。
设计过程如下：
可用一个多谐振电路产生频率为1KHz的脉冲信号（即T=1ms），然后使用分频器产生10ms100ms1s。
多谐振电路可以采用555定时器或者晶体振荡器来完成。
本次设计采用555定时器实现，本次设计的精确度要求比较低，而且555定时器组成的多谐振荡起的最高振荡频率只能最多1MHz，而我们将用555定时器产生1Kz的频率，满足在该范围之内。
分频器采用10分频，可用74LS90或者74LS160。
图2-1555定时器构成的多谐振振荡器
555多谐振振荡器设计参数：
设计一个震荡周期为1ms，输出的占空比
图2-2时基分频电路
时基电路的调测
首先调测时基信号，通过555定时器、RC阻容件构成多谐振荡器的两个暂态时间公式，选择R1=8.2KΩ，R2=5.1KΩ，C=0.01μF。
把555产生的信号接到示波器中，调节电位器使得输出的信号的频率为1KHz。
同时输出信号的频率也要稳定。
测完后，下面测试分频后的频率，分别接一级分频、二级分频、三级分频的输出端，测试其信号。
测出来的信号频率和理论值很接近。
说明电路能正常工作。
3闸门信号
时基信号分频得的频率虽然是1ms10ms100ms1s，但是它们占空比
，但闸门信号要求的是高电平的持续时间分别是1ms10ms100ms1s，故还需要将它们一个周期的时间变为高电平，可选用4017BD。
图3-1闸门信号电路
图3-1的4017BD的脚引
接分频之后周期为1ms10ms100ms1s，图中用信号源来代替，信号源中的参数设为：
占空比
，频率100Hz（对应的周期为10ms）（注：
也可以用1kHz1Hz10Hz来测试）。
将其作为闸门选通的信号，跟整形之后的波形用一个与非门连在一块。
如下图
图3-2
图3-34017BD的脚引
接分频之后周期为1ms10ms100ms1s，图中依旧暂时用信号源来代替，信号源中的参数设为：
，频率100Hz，与555定时器构成的整形电路用与非门连接。
图3-4
4显示译码计数电路
这部分电路省去了锁存器，因为只有在高电平才计数，那么高电平一过，就不计数，也就是相当于锁存，直到下一个高电平在重新清零和计数。
计数器用3个74LS90来连接，译码器用4511BD，采用共阴驱动八段数码管显示器。
电路图如下
图4-1显示译码计数电路
图4-1中用了一个矩形脉冲信号来测试一下显示译码计数电路的正确性。
如果能显示计数，则电路正确，否则，还需修改。
其中74LS90的R0和R1脚引是用来清零信号的。
5逻辑控制电路
逻辑控制电路是整个电路图中比较关键的部分，用来控制清零信号的。
用4017BD后接入个RC延迟电路作为控制电路。
图5-1控制电路设计方案
图5-1中，4017BD脚引
，频率100Hz。
6手动换挡电路及量程显示电路
图6-1手挡换挡及量程显示电路
下面用表格说明其工作原理：
开关J1
74LS138
ABC端口
Y0Y1Y2
74LS151
ABC
输出Y
J1三个按钮都不打上
000
011
100
Y=
J1只打第一个按钮
101
010
J1只打第二个按钮
001
J1只打第三个按钮
001
111
000
故，当J1开关不打的时候，设为0档，此时LED灯不亮，将74LS151的脚引
接分频之后周期T=1s的时基信号，此时测量的范围为1Hz~999Hz，可以用灯不亮来指示量程
当J1开关打第一个按钮的时候，设为1档，此时LED1灯亮，将74LS151的脚引
接分频之后周期T=100ms的时基信号，此时测量的范围为1kHz~9.99kHz，可用LED1指示量程。
当J1开关打第二个按钮的时候，设为2档，此时LED2灯亮，将74LS151的脚引
接分频之后周期T=10ms的时基信号，此时测量的范围为10kHz~99.9kHz，可用LED2指示量程.
当J1开关打第三个按钮的时候，设为3档，此时LED3灯亮，将74LS151的脚引
接分频之后周期T=1ms的时基信号，此时测量的范围为100kHz~999KHz，可用LED3指示量程。
7总的电路图
如下图所示
8电路存在的问题以及改进
电路中缺少了一个量程溢出的报警电路，缺少了这个电路会导致严重的后果，没有报警电路就不知道什么时候该手动换挡
初步的改进方法：
当有溢出的时候，则第三个计数器的Qd端会从1到0跳变，可以考虑加上一个边沿触发器。
五、整机原件清单
元件
数量
555定时器
两片
75nf电容
一个
8.2KΩ
20pf
5.1KΩ
开关
四个
10K电位器
组合开关
74151
一片
74160
三片
74138
6V直流电源
两个
74ls90
4511BD
四片
LED灯
7404N
五个
10nF电容
三个
7400N
导线
若干
APACK7
三片
七段译码显示器
六心得体会
在设计计数器电路时，我首先复习了以前学过的知识，然后用学过的知识对电路进行分析，在经过多次推算之后，最后终于把电路设计出来了。
在设计过程中也遇到很多问题，在和同学和老师讨论之后，顺利解决了遇到的问题，同时也巩固了以前学过的知识，在这次电子设计中，我感触最深的当属查阅大量的设计资料。
为了让自己的设计更加完善，查阅这方面的设计资料是十分必要的，同时；
也是必不可少的。
这次电子设计加强了我们动手、思考核解决问题的能力。
七参考文献
1.张顺兴.数字电路与系统设计.第1版.南京：
东南大学出版社，2004
2.邹其洪.电工电子实验与计算机仿真.第1版.北京：
电子工业出版社，2003.9
3.王玉秀.电工电子基础实验.第1版.南京：
东南大学出版社，2006
4.孙肖子.模拟电子技术基础.第1版.西安：
西安电子科技大学出版社，2001.1
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