简易数字频率计的设计(数字电路课程设计)0积分下载.docVIP

..课程设计任务书.. 课题名称 简易数字频率计的设计 完成时间 2009.6.12 指导教师 职称 副教授 学生姓名 班 级 总体设计要求和技术要点 1．设计一个简易数字频率计电路，要求： ① 测量信号范围：方波、正弦波，幅度：0.5～5V，频率：1～9999Hz； ② 最大读数：9999Hz，用四个数码管显示。闸门信号的采样时间为1s； ③ 电路具有启、停控制，用于启动和停止频率的连续显示，停止时对计数器清零。 2．用中、小规模的集成电路设计数字频率计电路，画出单元电路图，整机逻辑框图和逻辑电路图。 3．闸门信号可以改为1s、0.1s、0.01s、0.001s四个档位，用一个开关切换量程。 周1---周2 仿真实验 周3---周4 验收答辩 周5完成设计报告 课程设计成果 1．与设计内容对应的软件程序 2．课程设计报告书 目 录 内 容 摘 要 I 一、概述 1 二、方案设计与论证 1 1．测频法 1 2．测周法 2 4. F/V与A/D法 3 三、单元电路设计与分析 3 1．放大整形电路 3 2． 时基电路 4 3． 控制电路 5 4． 计数，锁存，译码，显示电路 6 四、总原理图及元器件清单 9 1．总原理图 9 2．元器件清单 10 五、结论 11 六、心得体会 12 七、参考文献 12 内容摘要 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，在电子技术中，频率是最基本的参数之一，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。测量频率的方法有多种,其中电子计数器测量频率具有精度高、使用方便、测量迅速，以及便于实现测量过程自动化等优点，是频率测量的重要手段之一。常用的频率测量方法有测频法、测周法、测周期/频率法、F/V与A/D法。本文阐述了用测频法构成的数字频率计 关键字：频率 数字频率计 单稳态 一、概述 频率是周期信号每秒钟内所含的周期数值。输入电路：由于输入的信号可以是正弦波，方波。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。通过时基电路及控制电路 锁存器 将最终频率稳定的显示在数码管上。 二、方案设计与论证 频率计是直接用十进制来显示被测信号频率的一种测量装置。它可以测量正弦波、方波和三角波的频率。利用施密特触发器将输入信号整形为方波，并利用计数器测量1s内脉冲的个数，利用锁存器锁存，稳定显示在数码管上。 常用的频率测量方法有以下四种。 1．测频法 测频法定基本思想是：对频率为f第周期信号，用一个标准闸门信号（闸门宽度为TG）对被测信号的重复周期数进行计数，当计数结果为N时，其信号频为 f=N/TG 如图1-1所示 图1-1 测频法原理 测频法的测量误差与信号频率有关：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，测频法适合于对高频信号的测量，频率越高，测量精度也越高。 2．测周法 首先把被测信号进行二分频，获得一个高电平时间或低电平时间都是一个信号周期的方波信号，然后用一个已知周期Ts的高频方波信号作为计数脉冲，在一个信号周期的时间内对fs信号进行计数，如图1-2所示。 图1-2 测周法原理 若在T时间内的计数值为N，则有 T=N*Ts 即 f=1/T=1/N*Ts=fs/N 测周法测量的误差与信号频率成正比，而与高频率标准计数信号的频率成反比。当fs为常数时，被测信号频率越低，误差越小，测量精度也就越高。 由于测周法所获得的信号周期数据，还需要求倒数运算才能得到信号频率，而二进制数据的求倒数运算中小规模数字集成电路却较难实现，因此，测周法不适合本设计要求。测周法/频率法 周期/频率测量是采用两个计数器，分别对被测信号f和高频标准计数信号fs进行计数，其测量原理如图1-3所示。 图