电子课程设计 ——多功能数字频率计的设计.doc

任务书 Ⅰ 设计题目 中文：多功能数字频率计的设计 英文：Design of Multi-function Digital Frequency Meter Ⅱ 设计功能要求 1、能正确显示、、、1、、、、 多功能数字频率计的设计 摘 要 为提高运用电子技术基本知识进行理论设计、实践创新独立工作、团队合作的，通过一个数字频率计，学会合理的利用电子器件基于模拟电路和的课程设计与制作。数字频率计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、三角波信号以及其他各种单位时间内变化的物理量。本设计中使用的直接，即计数器1S内输入信号周期的个数。引 言 1 第1章 总体方案设计 2 1.1 系统原理框图 2 1.2 各单元电路介绍 2 第2章 单元模块电路的设计 4 2.1 放大电路 4 2.2 整形电路 5 2.3 秒信号产生电路 6 2.4 闸门控制电路 8 2.5 计数电路 10 2.6 译码显示电路 12 2.7 校准信号电路 15 2.8 直流稳压电源电路 16 第3章 电路的仿真 18 3.1 放大电路 18 3.2 整形电路 18 3.3 秒信号产生电路 19 3.4 闸门控制电路 20 3.5 计数译码显示电路 20 3.6 校准信号电路 21 3.7 直流稳压电路 22 3.8 总电路 23 结 论 25 致 谢 26 参考文献 27 附录A 电路原理总图 28 附录B 元器件列表 29 引 言 在电子测量技术中，频率是一个最基本的参量，对适应晶体振荡器、各种信号发生器、倍频和分频电路的输出信号的频率测量，广播、电视、电讯、微电子技术等现代科学领域。因此，数字频率计是一种应用很广泛的仪器。 数字频率计(DFM)是电子测量与仪表技术最基础的电子仪表类别之一, 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，而且它是数字电压表(DVM)必不可少的部件。当今数字频率计不仅是作为电压表、计算机、天线电广播通讯设备、工艺过程自动化装置。多种仪表仪器与家庭电器等许多电子产品中的数据信息输出显示器映入人们眼帘。集成数字频率计由于所用元件少、投资少,体积小,功耗低,且可靠性高,功能强,易于设计和研发,使得它具有技术上的实用性和应用的广泛性。不论从我们用的彩色电视机、电冰箱，DVD，还有我们现在家庭常用到的数字电压表数字万用表等等都包含有频率计。现在频率计已是向数字智能方向发展，即可以很精确的读数也精巧易于控制。数字频率计已是现在频率计发展的方向,它不仅可以很方便的读数,而且还可以使频率的测量范围和测量准确度上都比模拟先进.而且频率计的使用已是很多的方面,数字卫星、数字通讯等高科技的领域都有应用。 数字式频率计的测量原理有两类：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；二是间接测频法即测周期法，如周期测频法。根据本设计要求的性能与技术指标，首先需要确定能满足这些指标的频率测量方法。由上述频率测量原理与方法的讨论可知，计时法适合于对低频信号的测量，而计数法则适合于对较高频信号的测量。但由于用计时法所获得的信号周期数据，还需要求倒数运算才能得到信号频率，而求倒数运算用中小规模数字集成电路较难实现，因此，计时法不适合本设计要求。测频法的测量误差与信号频率成反比，信号频率越低，测量误差就越大，信号频率越高，其误差就越小。并且用测频法所获得的测量数据，在闸门时间为一秒时，不需要进行任何换算，计数器所计数据就是信号频率。综上所述，本实验所用的频率测量方法是测频法。 第1章 总体方案设计 1.1 系统原理框图 根据设计要求，画出电路整体框图如图1-1所示。 图1-1 数字频率计原理框图 1.2 各单元电路介绍 1.2.1 放大电路 由于频率计要求能测量各种各样的输入信号，因此加入放大电路，用于将幅值较小的信号放大到能被计数器识别的幅值较大的同频率信号以便被计数器识别。 1.2.2 整形电路 整形电路用于将放大电路的放大信号变形为边沿陡直的计数器易于识别的同频率脉冲方波。 1.2.3 秒信号产生电路 秒信号产生电路可以产生精确的秒脉冲，此信号周期为1s，用于输出到闸门控制电路中，负责计数、保持数码管中的显示结果、自动复位和循环。 1.2.4 闸门控制电路 闸门控制电路是电路的控制部分，从秒信号产生电路中获取秒脉冲，从而控制计数器中的计数端和清零端，时系统能够正确显示出输入信号的频率，并以一定时间间隔循环运行。 1.2.5 计数电路 计数电路从放大整形电路中获取输入信号，从闸门控制电路获取计数通断的1s时间间隔和清零信号，使之能够准确输出被测信号在1s内循环的次数即被测信号的频率，并将其在