简易数字频率计报告.docVIP

长 安 大 学 电子技术课程设计 课题名称 简易数字频率计 班 级 ___ ______ 姓 名 ____ _ ________ 指导教师 日 期 ____ ____ 声明：首先这个不是论文的格式，老师如果要求写论文就自己改吧！其次，老师都是按自己和往届的思路给分的，这篇老师的评分不高，祝大家好运了！ 一、课题名称与技术要求 1名称：简易数字频率计 2主要技术指标和要求： 1. 被测信号的频率范围100HZ～100KH 2. 输入信号为正弦信号或方波信号 3. 四位数码管显示所测频率，并用发光二极管表示单位 4. 具有超量程报警功能 二、摘要 本课题主要选择以集成芯片作为核心器件，设计了一个简易数字频率计，以门电路，触发器和计数器为核心，由信号输入、放大整形、闸门电路、计数、数据处理和数据显示等功能模块组成。放大整型电路：对被测信号进行预处理；闸门电路：由与门电路通过控制开门关门，攫取单位时间内进入计数器的脉冲个数；时基信号：周期性产生一秒高电平信号；计数器译码电路：计数译码集成在一块芯片上，计单位时间内脉冲个数，把十进制计数器计数结果译成BCD码；显示：把BCD码译码在数码管显示出来。 三、方案论证与选择 1频率测量原理与方法 对周期信号的测量方法，常用的有下述几种方法。 1、测频法（M法） 对频率为f的周期信号，测频法的实现方法，是用以标准闸门信号对被测信号的重复周期数进行计数，当计数结果为N时，其频率为：f1=N1/TG。TG为标准闸门宽度，N1是计数器计出的脉冲个数， 设在TG期间，计数器的精确计数值为N，根据计数器的技术特性可知，N1的绝对误差是△N1=N±1,N1的相对误差为N1=（N1-N）/N=（N±1-N）/N=±1/N,由N1的相对误差可知，N（或N1）的数值愈大，相对误差愈小，成反比关系。因此，在f已确定的条件下，为减小N1的相对误差，可通过增大TG的方法来降低测量误差。但是，增大TG会使频率测量的响应时间长。当TG为确定值时(通常取TG=1s)，则有f=N，固有f1的相对误差：f1=(f1-f)/f=(f±1-f)/f=±1/f 由上式可知，f1的相对误差与f成反比关系，即信号频率越高，误差越小；而信号频率越低，则测量误差越大。因此，M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（T法） 首先把被测信号通过二分频，获得一个高电频时间和低电平时间都是一个信号周期T的方波信号；然后用一个已知周期的高频方波信号作为计数脉冲，在一个信号周期T的时间内对此高频信号进行计数。 若在T时间内的计数值为N2,则有 T2=N2*Tosc f2=1/T=1/(N2* Tosc)= fosc/N2 N2的绝对误差为△N=±1 N2的相对误差为N2=(N2-N)/N=(N±1-N)/N=±1/N 从T2的相对误差可以看出，周期测量的误差与信号频率成正比，而与高频你标准计数信号的频率成反比。当fosc为常数时，被测信号频率越低，误差越小，测量精度也就越高。 3、单片机测量频率的方法 图3.1 用此法测量时，将被测输入信号送给单片机，通过程序控制计数软件设计实现一秒定时计数部分，结果送译码器74LS145与移位寄存器74LS164，驱动LED数码管显示频率值。通过测量结果对比，分析测量误差的来源，提出减小误差应采取的措施。74LS273DW 处于锁存状态，计数器开始计数， 当计数值未超过四位数码管的量程时，即U7输出为0000，4或门U3A输出为 0，非门U23B输出1，小数点熄灭，74LS257N选择低四片计数芯片，单位为Hz； 当计数值超过四位数码管的量程时，即U7输出不为0000，小数点亮，74LS257选择高四片计数芯片，单位为KHz； 当计数值超过100KHz时，U7给JK触发器一个脉冲，JK触发器翻转，Q=1，蜂鸣器报警， Q非和多谐振荡器通过与门U22B电路输出0，所有计数器清零，与门U22A输出为0； 当为①、②两种情况时，每经过1S的开门时间后，下降沿通过非门U23A给74LS273一个上升沿锁存数据，低电平使计数器全部清零，等待下轮开门时间计数； 当出现③时，需要手动关闭开关，给JK触发器清零，蜂鸣器停止报警，再闭合开关使电路重新开始测频率。 4．显示电路 利用DCD_HEX LED显示器自带译码功能显示所计频率的大小。 五、单元电路设计、主要元器件选择与电路参数计算 1放大整形电路 此设计选用555构成的施密特触发器对被测信号进行放大整形，电路图如图5.1.1 图5.1.1 CON端通过电阻分压提供一个0.5V