TOP16【毕业设计】数字频率计数器的设计.doc文档免费在线阅读

如图所示。

桌面放大整形后的信号图放大整形电路其中利用三极管放大电路的基本特性组成放大器，将输入频率为的周期信号如正弦波三角波等进行放大。

门电路构成施密特触发器，它对放大器的输出信号进行整形，使之成为矩形脉冲。

当整形电路的输入端由高电平降低的过程中二极管截止，的输入信号由另个输入端输入。

当时，截止，导通，。

设门电路的阈值电压为，输出的低电平。

当从上升至，数字显示位数频率计的数字显示位数决定了频率计的分辨率。

位数越多，分辨率越高。

在此设计中用四位数字显示被测频率的计数值。

测量时间频率计完成次测量所需要的时间，包括准备。

频率测量范围在输入电压符合规定要求值时，能够正常进行测量的频率区间称为频率测量范围。

频率测量范围主要由放大整形电路的频率响应决定。

本数字频率计数器的频率测量范围为，被测频率信号的频率为闸门时间相对误差，主要由时基电路标准频率的准确度决定，为时基电路的标准频率，即晶振的频率。

本数字频率计数器的频率准确度差来表示，即式中，为量化误差即个字误差，是数字仪器所特有的误差，当闸门时间选定后，被测频率越低，量化误差越大其中为计数值，为控制电路译码显示器锁存器计数器闸门电路放大整形电路时基电路ⅠⅡⅤⅢⅣ数字频率计设计数字频率计的主要技术指标根据要求，运用所学的知识对数字频率计的指标主要的电路设计作了分析。

频率准确度般用相对误能转换开关换挡，完成测频率测周期以及测脉宽等功能。

设计方案特点是中小规模集成电路应用技术成熟，能可靠的完成频率计数器的基本功能。

原理框图如下页图所示图采用中小规模集成电路的方案框图逻辑发器等组成，它有两个作用，是产生清零脉冲，使计数器每次从零开始计数。

二是产生锁存信号，使显示器上的数字固定不变，这些信号之间的时续关系如图所示。

系统测试部分采用中小规模集成电路，用机械式功整形电路来提高系统的测量精度和灵敏度。

时基电路用晶体振荡模块输出标准时间信号，其高电平持续时间为秒，也即计数器的计数时间为秒，计数器的累计脉冲个数就是被测信号的频率。

逻辑控制单元由单稳态触心展开的。

在下面的各节里对简易数字频率计的设计方案进行了可行性的论证。

被测信号经过由个放大器和个施密特触发器组成的脉冲形成电路整形变成脉冲信号，其周期与被测信号周期相同。

方案使用小信号放大反，即被测信号用来控制闸门电路的开通与关闭，标准时基信号作为计数脉冲。

时基信号发生器闸门电路计数译码显示门控电路放大整形电路设计方案本节是设计的准备阶段，也是整个设计的关键部分，下面的工作都是以其为中，则计数器计得的脉冲数个。

若以毫秒为单位，则显示器上的读数即为被测信号的周期。

由此利用公式可以得出被测信号的频率为以上分析可见，频率计测周期的基本原理正好与测频相图数字频率计测周期的原理框图如图所示。

被测信号经过放大整形电路变成方波，加到门控电路产生闸门信号，如，则闸门打开的时间也为，在此期间内，周期为的标准脉冲通过闸门进入计数器计数。

若基本原理当被测信号的频率较低时，采用直接测频方法由量程误差引起的测频误差太大，为了提高测低频时的准确度，应先测周期，然后由公式计算信号的频率。

图数字频率计测周期的基本原理框开始计数。

秒信号结束时，闸门关闭，计数器停止计数。

若在闸门时间内计数器计得的脉脉冲形成电路闸门电路计数译码显示门控电路时基信号发生器冲个数为，则被测信号频率。

数字频率计测周期的被测信号频率时间基准信号发生器提供标准的时间脉冲信号，其周期为，则门控电路的输出信号持续时间亦准确的等于。

闸门电路由标准的秒信号进行控制，当秒信号到来时，闸门打开，被测信号经过闸门送到计数器，内测得这个周期性信号的重复变化次数为，则其频率可表示为图数字频率计测频的基本原理框图如图所示为数字频率计测频率的基本原理。

其中脉冲形成电路的作用是将被测信号变成脉冲信号，其重复频率等于设计数字频率计之前，先了解下数字频率计测量的基本原理。

下面仅以简单叙述介绍其测频及测量周期的原理。

数字频率计测频率的基本原理所谓频率，就是周期性信号在单位时间内变化的次数。

若在定时间间隔内设计数字频率计之前，先了解下数字频率计测量的基本原理。

下面仅以简单叙述介绍其测频及测量周期的原理。

数字频率计测频率的基本原理所谓频率，就是周期性信号在单位时间内变化的次数。

若在定时间间隔内测得这个周期性信号的重复变化次数为，则其频率可表示为图数字频率计测频的基本原理框图如图所示为数字频率计测频率的基本原理。

其中脉冲形成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频率时间基准信号发生器提供标准的时间脉冲信号，其周期为，则门控电路的输出信号持续时间亦准确的等于。

闸门电路由标准的秒信号进行控制，当秒信号到来时，闸门打开，被测信号经过闸门送到计数器，开始计数。

秒信号结束时，闸门关闭，计数器停止计数。

若在闸门时间内计数器计得的脉脉冲形成电路闸门电路计数译码显示门控电路时基信号发生器冲个数为，则被测信号频率。

数字频率计测周期的基本原理当被测信号的频率较低时，采用直接测频方法由量程误差引起的测频误差太大，为了提高测低频时的准确度，应先测周期，然后由公式计算信号的频率。

图数字频率计测周期的基本原理框图数字频率计测周期的原理框图如图所示。

被测信号经过放大整形电路变成方波，加到门控电路产生闸门信号，如，则闸门打开的时间也为，在此期间内，周期为的标准脉冲通过闸门进入计数器计数。

若，则计数器计得的脉冲数个。

若以毫秒为单位，则显示器上的读数即为被测信号的周期。

由此利用公式可以得出被测信号的频率为以上分析可见，频率计测周期的基本原理正好与测频相反，即被测信号用来控制闸门电路的开通与关闭，标准时基信号作为计数脉冲。

时基信号发生器闸门电路计数译码显示门控电路放大整形电路设计方案本节是设计的准备阶段，也是整个设计的关键部分，下面的工作都是以其为中心展开的。

在下面的各节里对简易数字频率计的设计方案进行了可行性的论证。

被测信号经过由个放大器和个施密特触发器组成的脉冲形成电路整形变成脉冲信号，其周期与被测信号周期相同。

方案使用小信号放大整形电路来提高系统的测量精度和灵敏度。

时基电路用晶体振荡模块输出标准时间信号，其高电平持续时间为秒，也即计数器的计数时间为秒，计数器的累计脉冲个数就是被测信号的频率。

逻辑控制单元由单稳态触发器等组成，它有两个作用，是产生清零脉冲，使计数器每次从零开始计数。

二是产生锁存信号，使显示器上的数字固定不变，这些信号之间的时续关系如图所示。

系统测试部分采用中小规模集成电路，用机械式功能转换开关换挡，完成测频率测周期以及测脉宽等功能。

设计方案特点是中小规模集成电路应用技术成熟，能可靠的完成频率计数器的基本功能。

原理框图如下页图所示图采用中小规模集成电路的方案框图逻辑控制电路译码显示器锁存器计数器闸门电路放大整形电路时基电路ⅠⅡⅤⅢⅣ数字频率计设计数字频率计的主要技术指标根据要求，运用所学的知识对数字频率计的指标主要的电路设计作了分析。

频率准确度般用相对误差来表示，即式中，为量化误差即个字误差，是数字仪器所特有的误差，当闸门时间选定后，被测频率越低，量化误差越大其中为计数值，为被测频率信号的频率为闸门时间相对误差，主要由时基电路标准频率的准确度决定，为时基电路的标准频率，即晶振的频率。

本数字频率计数器的频率准确度。

频率测量范围在输入电压符合规定要求值时，能够正常进行测量的频率区间称为频率测量范围。

频率测量范围主要由放大整形电路的频率响应决定。

本数字频率计数器的频率测量范围为数字显示位数频率计的数字显示位数决定了频率计的分辨率。

位数越多，分辨率越高。

在此设计中用四位数字显示被测频率的计数值。

测量时间频率计完成次测量所需要的时间，包括准备计数锁存和复位时间。

数字频率计各模块功能设计放大整形电路放大整形电路由晶体管与门电路组成的施密特触发电路等组成。

如图所示。

桌面放大整形后的信号图放大整形电路其中利用三极管放大电路的基本特性组成放大器，将输入频率为的周期信号如正弦波三角波等进行放大。

门电路构成施密特触发器，它对放大器的输出信号进行整形，使之成为矩形脉冲。

当整形电路的输入端由高电平降低的过程中二极管截止，的输入信号由另个输入端输入。

当时，截止，导通，。

设门电路的阈值电压为，输出的低电平。

当从上升至时，电路状态不变。

当继续升高，时，导通，。

当由高电平逐渐下降时，只要降至以后，由于电路的正反馈作用，电路迅速回至的状态。

经过施密特触发器的整形，从端输出个和被测信号频率同步的方波信号。

时基电路时基电路的作用是产生个标准时间信号高电平持续时间为，时基电路是整个数字频率计的核心。

时基信号的精确度决定了数字频率计数器计数时间的准确程度，通常选用石英数据选择器的地址计数器加，多路数据选择器将选通下路输入信号，即比上次频率低倍的分频信号，由于此时个位计数器的输入脉冲的频率比被测频率低倍，故要将显示器的数乘以才能得到被测频率值，这可以通过移动显示器上小数点的位置来实现。

若被测信号不经过分频输出，显示器上的最大值为，若经过分频后，显示器上最大值为，即小数点每向右移动位，频率的测量范围扩大倍。

进位脉冲采集电路的作用是使电路工作稳定，避免当千位计数器到或时，产生小数点的跳动。

第二个触发器用来控制清，即有进位脉冲时电路不清，而无进位时则清。

当被测频率降低需要转换到低量程时，可用千位最高位是否为零来判断。

在此利用千位译码器的灭零输出端，当端为零时，输出为零，这时就需要降量程。

因此，取其非作为地址计数器的清脉冲。

为了能把高位多余的零熄灭，