数字频率计设计2 .pdf
*******大学电子技术课程设计
0绪论
数字频率计是采用数字电路制成的实现对周期性变化信号的频率的测量仪器。数字频
率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。它是一种用十
进制数字，显示被测信号频率的数字测量仪器。它的基本功能是测量正弦信号，方波信号
以及其他各种单位时间内变化的物理量。在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程
中，由于其使用十进制数显示，测量迅速，精度高，显示直观，所以经常要用到数字频率
计。
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**：数字频率计设计
1总体方案原理与论证
1.1数字频率计
频率计又称为频率计数器，是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器。频
率计主要由四个部分构成：时基电路、输入电路、计数显示电路以及控制电路。
数字频率计用来测量正弦信号、矩形信号、三角波等波形，其测量结果直接用十进制
数字显示。本设计要求用中小规模芯片设计一个数字频率测量仪。频率的测量有三种方法：
直接测量法、直接与间接测量结合法和多周期同步测量法。直接测量法最简单，但测量
误差大；后两种方法测量精度高，但电路较复杂。由于本题目没有对测量误差提出特别的
要求，为简单起见，采用直接测量法。
1.2原理
其最基本的工作原理为：当被测信号在特定时间段T内的周期个数为N时，则被测信
号的频率fN/T。在一个测量周期过程中，被测周期信号在输入电路中经过放大、整形、
微分操作之后形成特定周期的窄脉冲，送到主门的一个输入端。主门的另外一个输入端为
时基电路产生电路产生的闸门脉冲。在闸门脉冲开启主门的期间，特定周期的窄脉冲才能
通过主门，从而进入计数器进行计数，计数器的显示电路则用来显示被测信号的频率值，
内部控制电路则用来完成各种测量功能之间的切换并实现测量设置。
设fx为待测频率，从输入端进入后经整形电路变成方波，加到与非门的一个输入端上。
与该与非门起主闸门作用，在与非门第二个输入端上加上闸门控制信号，控制信号为低电
平时，闸门关闭，无信号输入；控制信号为高电平时，闸门打开，整形脉冲进入计数器计
数。若闸门控制信号高电平取1秒，则在闸门时间1秒内计数器计得的脉冲个数N就是被
测信号的频率fx。即有fxNHz。
根据该原理得到数字频率计的组成框图如图1-1所示，图中逻辑控制电路的作用有两
个：一是产生锁存脉冲，使显示器数字稳定；二是产生清零脉冲，使计数器每次测量从零
开始计数。各信号之间的时序关系如图1-2所示。信号从上到下依次是：输入脉冲信号、
时间基准信号、闸门电路输出、锁存脉冲和清零脉冲。
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数码显示器
逻辑译码器
锁存器
控制
计数器
电路
闸门电路
时基电路放大与整形电路V
X
图1-1数字频率计的组成框图
图1-2时序关系图
1.3技术指标
用中小规模数字集成电路和半导体显示器件实现以下技术指标：
频率测量范围：10-9999Hz
输入电压幅度：300mV-3V
输入信号波形：任意周期信号
显示位数：4位
电源：