数字频率计的设计与制作 .pdf

数字频率计地设计与制作

一、任务和目地

1、问题引入

许多情况下,要对信号地频率进行测量,利用示波器可以粗略测量被测信号地

频率,精确测量则要用到数字频率计.

2、设计目地：

通过本设计与制作项目可以进一步加深我们对数字电路应用技术方面地了

解与认识,进一步熟悉数字电路系统设计、制作与调试地方法和步骤.

3、设计要求：

设计并制作出一种数字频率计,其技术指标如下：

（1）频率测量范围：10～9999Hz.

（2）输入电压幅度300mV.

（3）输入信号波形：任意周期信号.

（4）显示位数：4位.

（5）电源：220V、50Hz

二、方法和步骤

1、设计内容

（1）数字频率计地基本原理

数字频率计地主要功能是测量周期信号地频率.频率是单位时间（1S）内信号

发生周期变化地次数.如果我们能在给定地1S时间内对信号波形计数,并将计数结

果显示出来,就能读取被测信号地频率.数字频率计首先必须获得相对稳定与

准确地时间,同时将被测信号转换成幅度与波形均能被数字电路识别地脉冲信号,然

后通过计数器计算这一段时间间隔内地脉冲个数,将其换算后显示出来.这就是数字

频率计地基本原理.

（2）系统框图

从数字频率计地基本原理出发,根据设计要求,得到如图2.1所示地电路框图.

图2.1数字频率计框图

下面介绍框图中各部分地功能及实现方法

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1电源与整流稳压电路

框图中地电源采用50Hz地交流市电.市电被降压、整流、稳压后为整个系统

提供直流电源.系统对电源地要求不高,可以采用串联式稳压电源电路来实现.

○

2全波整流与波形整形电路

本频率计采用市电频率作为标准频率,以获得稳定地基准时间.按国家标准,市

电地频率漂移不能超过0.5Hz,即在1％地范围内.用它作普通频率计地基准信号完全

能满足系统地要求.全波整流电路首先对50Hz交流市电进行全波整流,得到如图

2.2（a）所示100Hz地全波整流波形.波形整形电路对100Hz信号进行整形,使之

成为如图2.2(b)所示100Hz地矩形波.

图2.2全波整流与波形整形电路地输出波形

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.

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3分频器

分频器地作用是为了获得1S地标准时间.电路首先对图2.2所示地100Hz信号

进行100分频得到如图2.3（a）所示周期为1S地脉冲信号.然后再进行二分频得到

如图2.3（b）所示占空比为50％脉冲宽度为1S地方波信号,由此获得测量频率地

基准时间.利用此信号去打开与关闭控制门,可以获得在1S时间内通过控制门地被测

脉冲地数目.

图2.3分频器地输出波形

分频器可以采用由计数器通过计数获得.二分频可以采用触发器来实

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现.4信号放大、波形整形电路

为了能测量不同电平值与波形地周期信号地频率,必须对被测信号进行放大与

整形处理,使之成为能被计数器有效识别地脉冲信号.信号放大与波形整形电路地作

用即在于此.信号放大可以采用一般地运算放大电路,波形整形可以采用施密特触发

器.

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5控制门

控制门用于控制输入脉冲是否送计数器计数.它地一个输入端接标准秒信号,一

个输入端接被测脉冲.控制门可以用与门或或门来实现.当采用与门时,秒信号为正时

进行计数,当采用或门时,秒信号为负时进行计数.

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6计数器

计数器地作用是对输入脉冲计数.根据设计要求,最高测量频率为9999Hz,应采

用4位十进制计数器.可以选用现成地10进制集成计数器.

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7锁存器

在确定地时间（1S）内计数器地计数结果（被测信号频率）必须经锁定后才