频率计设计(a).doc

目录
1 选题背景() 2
指导思想() 2
方案论证 2
基本设计任务 3
发挥设计任务 2
2
电路特点 2
2 电路设计 2
总体方框图 2
工作原理 2
3 各主要电路及部件工作原理 4
4
4
D触发器电路的设计 5
数码显示电路的设计 6
清零电路的设计 7
4 原理总图 8
5 元器件清单 8
6 调试过程及测试数据(或者仿真结果) 8
通电前检查 9
通电检查 9
、整形电路的检查 9
9
74LS04非门的调试 9
74LS00与非门的调试 9
9
结果分析 10
7 小结 11
8 设计体会及今后的改进意见 11
体会 11
本方案特点及存在的问题 11
改进意见 11
参考文献 13
正文
1 选题背景
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,因此频率计的设计就显得更为重要。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,以及便与实现测量过程自动化等优点,是频率测量的重要手段之一。电子计数器测频有两种方式:一是直接测频法,即在一定闸门时间内测量被测信号的脉冲个数;而是间接测频法,如周期测频法。直接测频法适用于高频信号的频率测量,间接测频法适用于低频信号的频率测量。
数字频率计是用数字万用表显示被测信号的仪器,被测信号可以是正弦信号,方波信号或其他周期性变化的信号。如配以适当的传感器,可以对多种物理量进行测试,比如机械振动的频率、转速、声音的频率以及产品计件等等。因此数字频率计是一种应用很广泛的仪器。本文阐述了用数字电路设计了一个简单的数字频率计的过程。
指导思想
题目要求的是在输入信号为正弦波的情况下,设计一个电路,希望它能够记录此信号的频率,然后将这一频率的数值用数码管显示出来。并当它超量程时一定的电路将这一现象体现出来。
方案论证
方案一:
频率计定时时间1s可以通过555定时器和电容、电阻构成的多谐振荡器产生10Hz的脉冲,再进行分频成1Hz即周期为1s的脉冲,再通过D触发器控制锁存,与数码管显示部分相连,在用一组触发器控制超量程显示部分。用CD4511和74LS160计数和驱动显示。
方案二:
频率计定时时间1s可以直接通过cd4060、晶振、电阻、电容产生2Hz的脉冲,再通过T触发器把脉冲正常高电平为1s;放大整形电路可以直接用一个过零触发电路对输入的信号进行整形放大,其他模块的电路和方案一的相同。
通过对两种方案的分析,因为晶振分频电路需多次分频,电路比较麻烦所以选择第一种方案。

基本设计任务
设计一个能够测量正弦波信号频率的电路。具体要求如下:
测频范围为1~9999Hz,精度为1Hz。(50分)
用数码管显示测频结果。(30分)
当信号频率超过规定的频段时,设有超量程显示。(10分)
发挥设计任务
扩大频率计的测频范围(超量程换档)。(5分)

结构简单,电路分化明确,易于检修,能够实现1~9999之间任意一频率的测量与显示,超量程显示也同样可以显示出来。
2 电路设计
总体方框图
基准点路
锁存及超量程显示电路
整形电路
数码显示电路
图2-1 总体方框图
工作原理
数字频率计是直接用十进制的数字来显示被测信号频率的一种测量装置。它不仅可以测量正弦波、方波、三角波和尖脉冲信号的频率,而且还可以测量它们的周期。
所谓频率就是在单位时间(1s)内周期信号的变化次数。若在一定时间间隔T内测得周期信号的重复变化次数为N,则频率为f=N/T,据此,设计方案框图如图2-1所示,图中脉冲整形电路的作用是将被测信号变成脉冲信号,其重复频率等于被测信号的频率fx。时间基准信号发生器提供标准的时间脉冲信号,若其周期为1s,则锁存电路的输出信号持续时间亦准确的等于1s。锁存电路由标准秒信号进行控制,当秒信号来到时,闸门开通,被测脉冲信号通过闸门送到计数器译码显示电路。秒信号结束时闸门关闭,计数器得的脉冲数N是在1s时间内的累计数,所以被测频率fx=N Hz。
:
3 各主要电路及部件工作原理

波形整形可以采用过零触发电路将全波整流波形变为矩形波,也可采用施密特触发器进行整形。本次设计采