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目录
第一章 技术指标
1.1整体功能要求 1.2系统结构要求 1.3电气指标 1.4扩展指标 1.5设计条件
第二章 整体方案设计
2.1 算法设计 2.2 整体方框图及原理
第三章 单元电路设计
3.1 时基电路设计 3.2闸门电路设计 3.3控制电路设计 3.4 小数点显示电路设计 3.5整体电路图 3.6整机原件清单
第四章 测试与调整
4.1 时基电路的调测 4.2 显示电路的调测 4-3 计数电路的调测 4.4 控制电路的调测 4.5 整体指标测试
第五章 设计小结
5.1 设计任务完成情况 5.2 问题及改进 5.3心得体会
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第一章 技术指标
1. 整体功能要求
频率计主要用于测量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲等周期信号的频率值。其扩展功能可以测量信号的周期和脉冲宽度。 2. 系统结构要求
数字频率计的整体结构要求如图所示。图中被测信号为外部信号，送入测量电路进行处理、测量，档位转换用于选择测试的项目------频率、周期或脉宽，若测量频率则进一步选择档位。
被测信号
测量电路 显示电路 档位转换 数字频率计整体方案结构方框图
3. 电气指标
3.1被测信号波形：正弦波、三角波和矩形波。 3.2 测量频率范围：分三档： 1Hz~999Hz 0.01kHz~9.99kHz 0.1kHz~99.9kHz
3.3 测量周期范围：1ms~1s。 3.4 测量脉宽范围：1ms~1s。
3.5 测量精度：显示3位有效数字（要求分析1Hz、1kHz和999kHz的测量误差）。
3.6当被测信号的频率超出测量范围时,报警.
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4.扩展指标
要求测量频率值时，1Hz~99.9kHz的精度均为+1。 5.设计条件
5.1 电源条件：+5V。
5.2 可供选择的元器件范围如下表 型号 CD4093 名称及功能 具有施密特触发功能的四2输入与非门 74151 74153 7404 4518 7400 CD4029 8选1数据选择器 双4选1数据选择器 六反向器 2片 2片 1片 数量 1片 十进制同步加/减计数器 2片 四2输入与非门 4位二进制/十进制加减计数器 2片 3片 C392 4017 数码管 十进制计数器/脉冲分配器 3片 1片 4511 4线－七段所存译码器/驱动器 3片 74132 四2输入与非门（有施密1片 特触发器 10K电位器 电阻电容 拨盘开关 1片 若干 1个 门电路、阻容件、发光二极管和转换开关等原件自定。
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第二章 整体方案设计
2.1 算法设计
频率是周期信号每秒钟内所含的周期数值。可根据这一定义采用如图2-1所示的算法。图2-2是根据算法构建的方框图。
被测信号
输入电路 闸门 计数电路 闸门产生 图2-2 频率测量算法对应的方框图
显示电路 在测试电路中设置一个闸门产生电路，用于产生脉冲宽度为1s的闸门信号。改闸门信号控制闸门电路的导通与开断。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，因此，为保证在1s内被测信号的周期量误差在10 3量级，则要求闸门信号的精度为10 ?量级。例如，当被测信号为1kHz时，在1s的闸门脉冲期间计数器将计数1000次，由于闸
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门脉冲精度为10 ?，闸门信号的误差不大于0.1s，固由此造成的计数误差不会超过1，符合5*10 3的误差要求。进一步分析可知，当被测信号频率增高时，在闸门脉冲精度不变的情况下，计数器误差的绝对值会增大，但是相对误差仍在5*10 3范围内。 2.2 整体方框图及原理
输入电路：由于输入的信号可以是正弦波，三角波。而后面的闸门或计数电路要求被测信号为矩形波，所以需要设计一个整形电路则在测量的时候，首先通过整形电路将正弦波或者三角波转化成矩形波。在整形之前由于不清楚被测信号的强弱的情况。所以在通过整形之前通过放大衰减处理。当输入信号电压幅度较大时，通过输入衰减电路将电压幅度降低。当输入信号电压幅度较小时，前级输入衰减为零时若不能驱动后面的整形电路，则调节输入放大的增益，时被测信号得以放大。
频率测量：测量频率的原理框图如图2-3.测量频率共有3个档位。被测信号经整形后变为脉冲信号（矩形波或者方波），送入闸门电路，等待时基信号的到来。时基信号由RC振荡电路构成一个较稳定的多谐振荡器，经4093整形分频后，产生一个标准的时基信号，作为闸门开通的基准时间。被测信
南京邮电大学课程教学设计报告-简单数字频率计(步骤详细)
