数字频率计设计报告
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2008-11-11
一．内容介绍
数字频率计是用来测量信号频率的装置。

它可以测量正弦波、方波、三角波和尖脉冲信号的频率。

在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中，经常要用到频率计。

由于其用十进制数显示，测量速度、精度高、显示直观，因此频率计得到广泛的应用。

二．设计内容、技术指标及框图
设计内容：
设计只用一只数码管显示结果的数字频率计。

技术指标：
1.被测量信号频率范围：1KHZ-999KHZ
2.测量精度：测量显示3位有效数字
3.时基时间宽度：1ms
4.测试和显示方法：
（1）只用一只数码管显示结果。

（2）每2秒钟自动测试一次，按百、十、个、全灭的顺序逐位显示测试结果，每位的显示时间为0.5秒。

数字频率计的框图：如图1。

图1 频率计系统框图
三．单元电路设计
1. 时基产生电路
时基信号的产生电路可用石英晶体振荡器经分频后得到高稳定度的时基信号。

图2采用CC4060十四级计数器构成0.5s脉冲（3）和毫秒脉冲1ms时基信号。

12脚接地。

图2 秒脉冲和毫秒脉冲时基产生电路
2.节拍信号发生器
设计要求每2秒自动测试一次，按百、十、个、灭的顺序逐位显示测试结果。

由此可知，节拍信号发生器需产生四种状态的变化，变化周期为2秒。

四种状态信号可以提供给数据选择器的地址端，用来逐位显示百、十、个、灭，2秒的周期信号用来控制计数器计数，保持和清零。

如图3。

节拍信号发生器
图3 节拍信号发生器及波形
3.整形电路
将输入的被测信号送入施密特触发器74LS132的输入端，其输入将得到矩形波至闸门输入如图4。

图4 整形电路
4.控制电路（门控电路）
要求控制器每2秒向主闸门输入一个时间为2秒，采样脉宽为1ms的周期信号，如图5。

采用2个D触发器，以时基信号T=1ms作为同步时钟脉冲。

控制器电路
图5 控制器电路及波形图
5.译码显示电路
计数器锁存百、十、个数据传送到数据选择器，数据选择器受节拍信号的控制，分时地送入译码显示电路，故译码显示由数据选择器、译码器及数码管组成。

如图6。

图6译码显示电路
6.计数电路
根据要求，闸门的采用时间1ms，测量范围为1KHZ-999KHZ，显示3位有效数字，也就是说在1ms的脉宽里计数器累计的最大数是999，即999KHZ，频率再高将出现溢出错误。

计数器还应该具有1.5s计数，0.5s清零功能。

如图7 计数电路
四．数字频率计的原理图和印刷板图
数字频率计原理电路图
数字频率计印刷板图
五．整体电路测试方法
制作成实物的数字频率计，输入端分别连接电源、接地、频率发生器上，电源接5V，频率在测量范围为1KHZ-999KHZ之间任意选取。

首先，通过自己的测试检查问题；其次，根据发现问题的情况进行更正；最后，请指导老师进行验收。

在自己测试的时候，第一次发现数码管不亮，后来经检查，发现数码管没有接电。

数码管亮了之后，就一直在“0”“灭”之间跳变，不会显示所输入的频率，然后检查发现有条跳线跳了两次，致使部分电路短路，以至不能工作。

解决上述问题后，数码管就可以按要求显示频率了。

六．元件清单
七．参考资料目录
[1]电子线路课程设计指导材料.数理与信息工程学院.2008.
[2]张伟.《Protel 99SE实用教程》.北京-人民邮电出版社.2008.。