頻率計(jì)設(shè)計(jì)方法(數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì))
1.數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)
簡(jiǎn)易頻率計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1.設(shè)計(jì)制作一個(gè)簡(jiǎn)易頻率測(cè)量電路，實(shí)現(xiàn)數(shù)碼顯示。
2.測(cè)量范圍：10Hz~99.99KHz 3.測(cè)量精度： 10Hz。4. 輸入信號(hào)幅值：20mV~5V。
5. 顯示方式：4位LED數(shù)碼。二、方案設(shè)計(jì)與論證頻率計(jì)是用來(lái)測(cè)量正弦信號(hào)、矩形信號(hào)、三角形信號(hào)等波形工作頻率的儀器，根據(jù)頻率的概念是單位時(shí)間里脈沖的個(gè)數(shù)，要測(cè)被測(cè)波形的頻率，則須測(cè)被測(cè)波形中1S里有多少個(gè)脈沖，所以，如果用一個(gè)定時(shí)時(shí)間1S控制一個(gè)閘門(mén)電路，在時(shí)間1S內(nèi)閘門(mén)打開(kāi)，讓被測(cè)信號(hào)通過(guò)而進(jìn)入計(jì)數(shù)譯碼器電路，即可得到被測(cè)信號(hào)的頻率fx。
任務(wù)要求分析：頻率計(jì)的測(cè)量范圍要求為10Hz~99.99KHz，且精度為10Hz，所以有用4片10進(jìn)制的計(jì)數(shù)器構(gòu)成1000進(jìn)制對(duì)輸入的被測(cè)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)；要求輸入信號(hào)的幅值為20mV~5V，所以要經(jīng)過(guò)衰減與放大電路進(jìn)行檢查被測(cè)脈沖的幅值；由于被測(cè)的波形是各種不同的波，而后面的閘門(mén)或計(jì)數(shù)電路要求被測(cè)的信號(hào)必須是矩形波，所以還需要波形整形電路；頻率計(jì)的輸出顯示要經(jīng)過(guò)鎖存器進(jìn)行穩(wěn)定再通過(guò)4位LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示。經(jīng)過(guò)上述分析，頻率計(jì)電路設(shè)計(jì)的各個(gè)模塊如下圖：方案一：根據(jù)上述分析，頻率計(jì)定時(shí)時(shí)間1s可以通過(guò)555定時(shí)器和電容、電阻構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生1000Hz的脈沖，再進(jìn)行分頻成1Hz即周期為1s的脈沖，再通過(guò)T觸發(fā)器把脈沖正常高電平為1s；放大整形電路通過(guò)與非門(mén)、非門(mén)和二極管組成；閘門(mén)電路用一個(gè)與門(mén)，只有在定時(shí)脈沖為高電平時(shí)輸入信號(hào)才能通過(guò)與門(mén)進(jìn)入計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)；計(jì)數(shù)電路可以通過(guò)5個(gè)十進(jìn)制的計(jì)數(shù)器組成，計(jì)數(shù)器再將計(jì)的脈沖個(gè)數(shù)通過(guò)鎖存器進(jìn)行穩(wěn)定最后通過(guò)4個(gè)LED數(shù)碼顯像管顯示出來(lái)。
方案二：頻率計(jì)定時(shí)時(shí)間1s可以直接通過(guò)555定時(shí)器和電容、電阻構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生1Hz的脈沖，再通過(guò)T觸發(fā)器把脈沖正常高電平為1s；放大整形電路可以直接用一個(gè)具有放大功能的施密特觸發(fā)器對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行整形放大，其他模塊的電路和方案一的相同。通過(guò)對(duì)兩種方案的分析，為了減少總的電路的延遲時(shí)間，提高測(cè)量精確度，所以選擇元件少的第二種方案。
三、單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算時(shí)基電路：用555_VIRTUAL定時(shí)器和電容、電阻組成多諧振蕩器產(chǎn)生1Hz的脈沖，根據(jù)書(shū)中的振蕩周期 ： T=(R1+R2)C*ln2 取C=10uF,R1=2KΩ，T=1s，計(jì)算得：R2=70.43KΩ，再通過(guò)T觸發(fā)器T_FF把脈沖正常高電平為1s的脈沖，元件的連接如下： 經(jīng)示波器仿真，產(chǎn)生的脈沖的高電平約為1S。放大整形電路：用一個(gè)74HC14D_4V的含放大功能的施密特觸發(fā)器對(duì)輸入脈沖進(jìn)行放大整形，把輸入信號(hào)放大整形成4V的矩形脈沖，其放大整形效果如下圖：閘門(mén)電路：用一個(gè)與門(mén)74LS08作為脈沖能否通過(guò)的閘門(mén)，當(dāng)定時(shí)信號(hào)Q為高電平時(shí)，閘門(mén)打開(kāi)，輸入信號(hào)進(jìn)入計(jì)數(shù)電路進(jìn)行計(jì)數(shù)，否則，其不能通過(guò)閘門(mén)。
計(jì)數(shù)電路：計(jì)數(shù)電路用5(4)片74192N計(jì)數(shù)器組成100000(10000)進(jìn)制的計(jì)數(shù)電路，74192N是上升沿有效的，來(lái)一個(gè)脈沖上升沿，電路記一次數(shù)，所以計(jì)數(shù)的范圍為0~99999(5000)。但計(jì)數(shù)1S后要對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行清零或置零，在這里用清零端，高電平有效，當(dāng)計(jì)數(shù)1S后，Q為低電平，Q'為高電平，所以用Q'作為清零信號(hào)，接線(xiàn)圖如下：鎖存顯示電路：當(dāng)計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)，要把計(jì)得脈沖數(shù)鎖存通過(guò)數(shù)碼顯示管穩(wěn)定顯示出來(lái)。
鎖存器用2片74ls273，時(shí)鐘也是上升沿有效，當(dāng)Q為下降沿時(shí)，Q'恰好是上升沿，所以用Q'作為鎖存器的時(shí)鐘，恰能在計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)把脈沖數(shù)鎖存顯示，電路的接線(xiàn)圖如下：四、總電路工作原理及元器件清單1.總原理圖2.電路完整工作過(guò)程描述（總體工作原理） 555組成的多諧振蕩器產(chǎn)生1Hz的脈沖，經(jīng)過(guò)T觸發(fā)器整形成高電平時(shí)間為1S的脈沖，高電平脈沖打開(kāi)閘門(mén)74LS08N，讓經(jīng)施密特觸發(fā)器74HC14D放大整形的被測(cè)脈沖通過(guò)，進(jìn)入計(jì)數(shù)器進(jìn)行1S的計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)，T觸發(fā)器的Q為下降沿，Q'剛好為上升沿，觸發(fā)鎖存器工作，讓計(jì)數(shù)器輸出的信號(hào)通過(guò)鎖存器鎖存顯示，同時(shí)，高電平的Q'信號(hào)對(duì)計(jì)數(shù)電路進(jìn)行清零，此后，電路將循環(huán)上述過(guò)程，但對(duì)于同一個(gè)被測(cè)信號(hào)，在誤差的允許范圍內(nèi)，LED上所顯示的數(shù)字是穩(wěn)定的。
3.元件清單元件序號(hào) 型號(hào) 主要參數(shù) 數(shù)量 備注 1 74192 5 加法計(jì)數(shù)器 2 74LS273 2 鎖存器3 DCD_HEX 4 LED顯示器4 555_VIRTUAL 1 定時(shí)器5 T_FF 1 T觸發(fā)器6 CAPACITOR_RATED 電容10Uf、額定電壓50V 1 電容7 CAPACITOR_RATED 電容10Nf、額定電壓10V 1 電容8 RES 阻值2KΩ 1 9 RES 阻值 1 10 74LS08 1 雙輸入與門(mén)11 74HC14D_4V 1 施密特觸發(fā)器，放大電壓4V12 AC_VOLTAGE 1 可調(diào)的正弦脈沖信號(hào)五、仿真調(diào)試與分析把各個(gè)模塊組合起來(lái)后，進(jìn)行仿真調(diào)試以達(dá)到任務(wù)要求。① 在信號(hào)輸入端輸入10Hz的交流脈沖，仿真，結(jié)果如下：說(shuō)明仿真的結(jié)果準(zhǔn)確② 在信號(hào)輸入端輸入300Hz的交流脈沖，仿真，結(jié)果如下：仿真結(jié)果準(zhǔn)確③ 在信號(hào)輸入端輸入3KHz正弦脈沖，仿真，結(jié)果如下：④輸入20KHz的正弦脈沖，仿真，結(jié)果如下：仿真結(jié)果結(jié)果與實(shí)際的結(jié)果相差20Hz，這說(shuō)明頻率越高，誤差越大。
經(jīng)分析，這是由于各個(gè)元器件存在著延遲時(shí)間，1S的脈沖，經(jīng)過(guò)各。
2.基于單片機(jī)頻率計(jì)中頻率計(jì)的實(shí)現(xiàn)可用些什么方法
1、設(shè)定一個(gè)時(shí)間shijian1，在該時(shí)間內(nèi)統(tǒng)計(jì)脈沖個(gè)數(shù)count，計(jì)算頻率公式為：pinlv=count/shijian1；啟用定時(shí)器0中斷對(duì)該計(jì)算進(jìn)行控制。
2、輸出用數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)掃描，掃描的刷新時(shí)間為shijian2. 用C語(yǔ)言設(shè)計(jì)。
我談一下個(gè)人看法：
1對(duì)頻率的計(jì)算是放在主程序內(nèi)吧，但也不是絕對(duì)。數(shù)碼管顯示做成子程序形式。
2shijian1選5MS（根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整），shijian2一般取3MS就可以了（顯示子程序調(diào)用周期不能大于20MS，就是1/50HZ）。
3在輸入P1.0口前信號(hào)做整形（比如使用CD40106）。
3.EDA 課程設(shè)計(jì)：數(shù)字頻率計(jì)
一、總體設(shè)計(jì)思想1.1基本原理 傳統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)采用自下至上 （bo t tom _ up ） 的設(shè)計(jì)方法。
這種設(shè)計(jì)方法在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的后期進(jìn)行仿真和調(diào)試， 一旦考慮不周， 系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在較大缺陷， 就有可能要重新設(shè)計(jì)系統(tǒng)， 使設(shè)計(jì)周期大大增加。 現(xiàn)代硬件設(shè)計(jì)利用電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化 （EDA ） 技術(shù)， 采用并行工程和自上至下 （ top _ dow n ） 的設(shè)計(jì)方法， 從系統(tǒng)設(shè)計(jì)入手， 在頂層進(jìn)行功能方框圖的劃分和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在方框圖一級(jí)進(jìn)行仿真和糾錯(cuò)，硬件描述語(yǔ)言對(duì)高層次的系統(tǒng)行為進(jìn)行描述，在系統(tǒng)一級(jí)進(jìn)行驗(yàn)證，最后在用邏輯綜合優(yōu)化工具生成具體地門(mén)邏輯電路的網(wǎng)表，其對(duì)應(yīng)地物理實(shí)現(xiàn)是專(zhuān)用集成電路。
VHDL即超高速集成電路硬件描述語(yǔ)言，主要用于描述數(shù)字系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 行為 功能和接口VHDL對(duì)設(shè)計(jì)的描述具有相對(duì)獨(dú)立性，因此設(shè)計(jì)者可以不懂硬件結(jié)構(gòu)，降低了硬件電路設(shè)計(jì)地難度。以4位十進(jìn)制數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)明VHDL語(yǔ)言在現(xiàn)代設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。
信號(hào)頻率計(jì)的測(cè)量有測(cè)頻法和周期法。本文用測(cè)頻法，即直接計(jì)算每秒鐘內(nèi)信號(hào)脈沖的個(gè)數(shù)。
設(shè)計(jì)一個(gè)4位十進(jìn)制數(shù)字頻率計(jì)，其測(cè)量范圍位1MHz，量程分1KHz 10KHz 100KHz 1MHz四檔（4位數(shù)碼管顯示，最大讀數(shù)胃999999Hz）量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換規(guī)則：（1）讀數(shù)大于999時(shí)，頻率計(jì)處于超量程狀態(tài)，此時(shí)顯示器發(fā)出溢出指示，下次量程，量程自動(dòng)增大一檔。（2）讀數(shù)小時(shí)，頻率計(jì)處于前量程狀態(tài)，下次測(cè)量，量程自動(dòng)增大一檔。
如果計(jì)數(shù)器輸出直接譯碼顯示電路，則頻率計(jì)顯示疆隨時(shí)計(jì)數(shù)值地增加不斷變化閃爍，人眼難以分辨。以防止此類(lèi)現(xiàn)象象， 采用記憶顯示方式， 即在計(jì)數(shù)與顯示電路中間加以鎖存電路， 每次計(jì)數(shù)結(jié)束， 將計(jì)數(shù)結(jié)果送鎖存器鎖存， 并保持到下一個(gè)計(jì)數(shù)結(jié)束。
而譯碼顯示電路以 1 H z 頻率對(duì)鎖存器取樣， 保證了顯示時(shí)間至少為 1 s。測(cè)頻控制信號(hào)發(fā)生器（TESTCTL）的程序如下.LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY TESTCTL IS PORT(CLK: IN STD_LOGIC; CNT_EN,RST_CNT,LOAD:OUT STD_LOGIC); END; ARCHITECTURE BEHAVIOR OF TESTCTL IS SIGNAL div2clk:STD_LOGIC; BEGIN PROCESS(CLK) BEGIN IF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN div2clk<=NOT div2clk; END IF; END PROCESS; PROCESS(CLK,div2clk) BEGIN IF (CLK='0' AND div2clk='0') THEN RST_CNT<='1'; ELSE RST_CNT<='0'; END IF; END PROCESS; LOAD<=NOT div2clk;CNT_EN<=div2clk; END BEHAVIOR； 鎖存器（REG4B）的程序如下.LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY REG4B IS PORT(LOAD: IN STD_LOGIC; DIN:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); DOUT:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)); END; ARCHITECTURE BEHAVIOR OF REG4B IS BEGIN PROCESS(LOAD,DIN) BEGIN IF LOAD'EVENT AND LOAD='1' THEN DOUT<=DIN; END IF; END PROCESS; END BEHAVIOR； 動(dòng)態(tài)掃描輸出（SCAN6A）的程序如下.LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY SCAN6A IS PORT(CLK_SCAN: IN STD_LOGIC; EN:OUT STD_LOGIC; NO1_BCD,NO2_BCD,NO3_BCD,NO4_BCD:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); NO5_BCD,NO6_BCD: IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); SEL:OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); DOUT:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0)); END SCAN6A; ARCHITECTURE BEHAVE OF SCAN6A IS SIGNAL S1:STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); SIGNAL BCD_OUT:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); BEGIN PROCESS(CLK_SCAN) BEGIN IF CLK_SCAN'EVENT AND CLK_SCAN='1' THEN IF S1="101" THEN S1<="000"; ELSE OUTDOUT<="1111001"; END CASE; END PROCESS; EN<='0'; SEL<=S1; END BEHAVE;。
4.跪求：《數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)》 原理,方框圖,電路圖
4.2.3簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)電路設(shè)計(jì) 數(shù)字頻率計(jì)是用數(shù)字顯示被測(cè)信號(hào)頻率的儀器，被測(cè)信號(hào)可以是正弦波、方波或其它周期性變化的信號(hào)。
如配以適當(dāng)?shù)膫鞲衅?，可以?duì)多種物理量進(jìn)行測(cè)試，比如機(jī)械振動(dòng)的頻率、轉(zhuǎn)速、聲音的頻率以及產(chǎn)品的計(jì)件等等。因此，數(shù)字頻率計(jì)是一種應(yīng)用很廣泛的儀器。
一、設(shè)計(jì)目的 1. 了解數(shù)字頻率計(jì)測(cè)量頻率與測(cè)量周期的基本原理； 2. 熟練掌握數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)與調(diào)試方法及減小測(cè)量誤差的方法。 二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 要求設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易的數(shù)字頻率計(jì)，測(cè)量給定信號(hào)的頻率，并用十進(jìn)制數(shù)字顯示，具體指標(biāo)為： 1.測(cè)量范圍：1HZ—9.999KHZ，閘門(mén)時(shí)間1s; 10 HZ—99.99KHZ，閘門(mén)時(shí)間0.1s; 100 HZ—999.9KHZ，閘門(mén)時(shí)間10ms; 1 KHZ—9999KHZ，閘門(mén)時(shí)間1ms; 2.顯示方式：四位十進(jìn)制數(shù) 3. 當(dāng)被測(cè)信號(hào)的頻率超出測(cè)量范圍時(shí)，報(bào)警. 三、數(shù)字頻率計(jì)基本原理及電路設(shè)計(jì) 所謂頻率，就是周期性信號(hào)在單位時(shí)間 （1s） 內(nèi)變化的次數(shù).若在一定時(shí)間間隔T內(nèi)測(cè)得這個(gè)周期性信號(hào)的重復(fù)變化次數(shù)為N，則其頻率可表示為 fx=N/T 。
因此，可以將信號(hào)放大整形后由計(jì)數(shù)器累計(jì)單位時(shí)間內(nèi)的信號(hào)個(gè)數(shù)，然后經(jīng)譯碼、顯示輸出測(cè)量結(jié)果，這是所謂的測(cè)頻法?？梢?jiàn)數(shù)字頻率計(jì)主要由放大整形電路、閘門(mén)電路、計(jì)數(shù)器電路、鎖存器、時(shí)基電路、邏輯控制、譯碼顯示電路幾部分組成，總體結(jié)構(gòu)如圖4-2-6： 圖4-2-6數(shù)字頻率計(jì)原理圖 從原理圖可知，被測(cè)信號(hào)Vx經(jīng)放大整形電路變成計(jì)數(shù)器所要求的脈沖信號(hào)Ⅰ，其頻率與被測(cè)信號(hào)的頻率fx相同。
時(shí)基電路提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)Ⅱ，具有固定寬度T的方波時(shí)基信號(hào)II作為閘門(mén)的一個(gè)輸入端，控制閘門(mén)的開(kāi)放時(shí)間，被測(cè)信號(hào)I從閘門(mén)另一端輸入，被測(cè)信號(hào)頻率為fx，閘門(mén)寬度T，若在閘門(mén)時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)器計(jì)得的脈沖個(gè)數(shù)為N，則被測(cè)信號(hào)頻率fx=N/THz?？梢?jiàn)，閘門(mén)時(shí)間T決定量程，通過(guò)閘門(mén)時(shí)基選擇開(kāi)關(guān)選擇，選擇T大一些，測(cè)量準(zhǔn)確度就高一些，T小一些，則測(cè)量準(zhǔn)確度就低.根據(jù)被測(cè)頻率選擇閘門(mén)時(shí)間來(lái)控制量程.在整個(gè)電路中，時(shí)基電路是關(guān)鍵，閘門(mén)信號(hào)脈沖寬度是否精確直接決定了測(cè)量結(jié)果是否精確.邏輯控制電路的作用有兩個(gè)：一是產(chǎn)生鎖存脈沖Ⅳ，使顯示器上的數(shù)字穩(wěn)定；二是產(chǎn)生清“0”脈沖Ⅴ，使計(jì)數(shù)器每次測(cè)量從零開(kāi)始計(jì)數(shù)。
1.放大整形電路 放大整形電路可以采用晶體管 3DGl00和74LS00，其中3DGl00組成放大器將輸入頻率為fx的周期信號(hào)如正弦波、三角波等進(jìn)行放大。與非門(mén)74LS00構(gòu)成施密特觸發(fā)器，它對(duì)放大器的輸出信號(hào)進(jìn)行整形，使之成為矩形脈沖。
2.時(shí)基電路 時(shí)基電路的作用是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間信號(hào)，可以由555組成的振蕩器產(chǎn)生，若時(shí)間精度要求較高時(shí)，可采用晶體振蕩器。由555定時(shí)器構(gòu)成的時(shí)基電路包括脈沖產(chǎn)生電路和分頻電路兩部分。
（1）555多諧振蕩電路產(chǎn)生時(shí)基脈沖 采用555產(chǎn)生1000HZ振蕩脈沖的參考電路如圖4-2-7所示。電阻參數(shù)可以由振蕩頻率計(jì)算公式f=1.43/((R1+2R2)*C）求得。
（2） 分頻電路 由于本設(shè)計(jì)中需要1s、0.1s、10ms、1ms四個(gè)閘門(mén)時(shí)間，555振蕩器產(chǎn)生1000HZ，周期為1ms的脈沖信號(hào)，需經(jīng)分頻才能得到其他三個(gè)周期的閘門(mén)信號(hào)，可采用74LS90分別經(jīng)過(guò)一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)10分頻得到。 圖4-2-7 555多諧振蕩電路 3. 邏輯控制電路 在時(shí)基信號(hào)II結(jié)束時(shí)產(chǎn)生的負(fù)跳變用來(lái)產(chǎn)生鎖存信號(hào)Ⅳ，鎖存信號(hào)Ⅳ的負(fù)跳變又用來(lái)產(chǎn)生清“0”信號(hào)V。
脈沖信號(hào)Ⅳ和V可由兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LSl23產(chǎn)生，它們的脈沖寬度由電路的時(shí)間常數(shù)決定。觸發(fā)脈沖從B端輸入時(shí)，在觸發(fā)脈沖的負(fù)跳變作用下，輸出端Q可獲得一正脈沖， Q非端可獲得一負(fù)脈沖，其波形關(guān)系正好滿(mǎn)足Ⅳ和V的要求。
手動(dòng)復(fù)位開(kāi)關(guān)S按下時(shí)，計(jì)數(shù)器清“ 0 ”。參考電路如圖4-2-8 圖4-2-8數(shù)字頻率計(jì)邏輯控制電路 4.鎖存器 鎖存器的作用是將計(jì)數(shù)器在閘門(mén)時(shí)間結(jié)束時(shí)所計(jì)得的數(shù)進(jìn)行鎖存，使顯示器上能穩(wěn)定地顯示此時(shí)計(jì)數(shù)器的值.閘門(mén)時(shí)間結(jié)束時(shí)，邏輯控制電路發(fā)出鎖存信號(hào)Ⅳ，將此時(shí)計(jì)數(shù)器的值送譯碼顯示器。
選用8D鎖存器74LS273可以完成上述功能.當(dāng)時(shí)鐘脈沖CP的正跳變來(lái)到時(shí)，鎖存器的輸出等于輸入，即Q=D。從而將計(jì)數(shù)器的輸出值送到鎖存器的輸出端。
正脈沖結(jié)束后，無(wú)論D為何值，輸出端Q的狀態(tài)仍保持原來(lái)的狀態(tài)Qn 不變.所以在計(jì)數(shù)期間內(nèi)，計(jì)數(shù)器的輸出不會(huì)送到譯碼顯示器. 5.報(bào)警電路 本設(shè)計(jì)要求用4位數(shù)字顯示，最高顯示為9999。超過(guò)9999就要求報(bào)警，即當(dāng)千位達(dá)到9（即1001）時(shí)，如果百位上再來(lái)一個(gè)時(shí)鐘脈沖（即進(jìn)位脈沖），就可以利用此來(lái)控制蜂鳴器報(bào)警。
電路如圖4-2-9： 圖4-2-9 數(shù)字頻率計(jì)報(bào)警電路 四、調(diào)試要點(diǎn) 1.通電準(zhǔn)備 打開(kāi)電源之前，先按照系統(tǒng)原理圖檢查制作好的電路板的通斷情況，并取下電路板上的集成塊，然后接通電源，用萬(wàn)用表檢查板上的各點(diǎn)電源電壓值，之后再關(guān)掉電源，插上集成塊。 2.單元電路檢測(cè) 接通電源后，用雙蹤示波器 （ 輸人耦合方式置 DC 檔 ） 觀(guān)察時(shí)基電路的輸出波形，看其是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，若不符合，則調(diào)整R1和R2。
然后改變示波器的掃描速率旋鈕，觀(guān)察 74LSl23 的第13 腳和第10 腳的波形是否為鎖存脈沖Ⅳ和清零脈沖 V 的波形。 將 4 片計(jì)數(shù)器 74LS90。
5.設(shè)計(jì)題目：脈沖數(shù)字頻率計(jì) 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：設(shè)計(jì)一款脈沖信號(hào)的頻率
（一）基本任務(wù)和要求：
1、設(shè)計(jì)一個(gè)可容納6組（或4組）參賽的數(shù)字式搶答器，每組設(shè)一個(gè)按鈕，供搶答使用。
2、搶答器具有第一信號(hào)鑒別和鎖存功能，使除第一搶答者外的按鈕不起作用。
3、設(shè)置一個(gè)主持人“復(fù)位”按鈕。
4、主持人復(fù)位后，開(kāi)始搶答，第一信號(hào)鑒別鎖存電路得到信號(hào)后，有指示燈顯示搶答組別，揚(yáng)聲器發(fā)出2~3秒的音響。
5、設(shè)置一個(gè)計(jì)分電路，每組開(kāi)始預(yù)置100分，由主持人記分，答對(duì)一次加10分，答錯(cuò)一次減10分。
（二）提示：
1、此設(shè)計(jì)問(wèn)題的關(guān)鍵是準(zhǔn)確判斷出第一搶答者并將其鎖存，實(shí)現(xiàn)的方法可使用觸發(fā)器或鎖存器，在得到第一信號(hào)后將輸入封鎖，使其它組的搶答信號(hào)無(wú)效。
2、形成第一搶答信號(hào)后，用編碼、譯碼及數(shù)碼顯示電路顯示第一搶答者的組別，用第一搶答信號(hào)推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出音響。
3、計(jì)分電路采用十進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器、數(shù)碼管顯示，由于每次都是加/減10分，所以個(gè)位始終為零，只要十位、百位進(jìn)行加/減運(yùn)算即可。
設(shè)計(jì)三：數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)
（一）基本任務(wù)和要求：
1、設(shè)計(jì)一個(gè)能測(cè)量方波信號(hào)的頻率的頻率計(jì)。
2、測(cè)量的頻率范圍是0?999999Hz。
3、結(jié)果用十進(jìn)制數(shù)顯示。
（二）提示：
1、脈沖信號(hào)的頻率就是在單位時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的脈沖個(gè)數(shù)，其表達(dá)式為，f為被測(cè)信號(hào)的頻率，N為計(jì)數(shù)器所累計(jì)的脈沖個(gè)數(shù)，T為產(chǎn)生N個(gè)脈沖所需的時(shí)間。所以，在1秒時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)器所記錄的結(jié)果，就是被測(cè)信號(hào)的頻率。
2、被測(cè)頻率信號(hào)取自實(shí)驗(yàn)箱晶體振蕩器輸出信號(hào)，加到主控門(mén)的輸入端。
3、再取晶體振蕩器的另一標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)，經(jīng)分頻后產(chǎn)生各種時(shí)基脈沖：1ms,10ms,0.1s,1s等，時(shí)基信號(hào)的選擇可以控制，即量程可以改變。
4、時(shí)基信號(hào)經(jīng)控制電路產(chǎn)生閘門(mén)信號(hào)至主控門(mén)，只有在閘門(mén)信號(hào)采樣期間內(nèi)（時(shí)基信號(hào)的一個(gè)周期），輸入信號(hào)才通過(guò)主控門(mén)。
5、f=N/T，改變時(shí)基信號(hào)的周期T，即可得到不同的測(cè)頻范圍。
6、當(dāng)主控門(mén)關(guān)閉時(shí)，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，顯示器顯示記錄結(jié)果，此時(shí)控制電路輸出一個(gè)置零信號(hào)，將計(jì)數(shù)器和所有觸發(fā)器復(fù)位，為新的一次采樣做好準(zhǔn)備。
7、改變量程時(shí)，小數(shù)點(diǎn)能自動(dòng)移位。
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6.簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)怎么弄
課程設(shè)計(jì) 簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)2008-10-18 13:16課題名稱(chēng)：簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)和要求：（1） 被測(cè)信號(hào)的頻率范圍100Hz~10kHz(2) 輸入信號(hào)為正弦信號(hào)或方波信號(hào)（3） 四位數(shù)碼管顯示所測(cè)頻率，并用發(fā)光二極管表示單位（4） 具有超量程報(bào)警功能【摘 要】在電子系統(tǒng)非常廣泛應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，到處可見(jiàn)到處理離散信息的數(shù)字電路，在電子技術(shù)中，頻率是最基本的參數(shù)之一，并且與許多電參量的測(cè)量方案、測(cè)量結(jié)果都有十分密切的關(guān)系，因此頻率的測(cè)量就顯得更為重要。
測(cè)量頻率的方法有多種，其中電子計(jì)數(shù)器測(cè)量頻率具有精度高、使用方便、測(cè)量迅速，以及便于實(shí)現(xiàn)測(cè)量過(guò)程自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，文章主要闡述了選擇單片機(jī)作為核心器件，采用模塊化布局，設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)易數(shù)字頻率計(jì)的過(guò)程。設(shè)計(jì)思路頻率計(jì)是直接用十進(jìn)制來(lái)顯示被測(cè)信號(hào)頻率的一種測(cè)量裝置，它可以測(cè)量正弦波 方波和三角波的頻率，利用施密特觸發(fā)器將輸入信號(hào)整形為方波，并利用計(jì)數(shù)器測(cè)量1S內(nèi)脈沖的個(gè)數(shù)，利用鎖存器鎖存，穩(wěn)定顯示在數(shù)碼管上常用的頻率測(cè)量方法（1） 測(cè)頻法測(cè)頻法的基本思想是：對(duì)頻率為f的周期信號(hào)，用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)閘門(mén)信號(hào)對(duì)被測(cè)信號(hào)的重復(fù)周期數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)結(jié)果為N時(shí)，其信號(hào)頻率為如圖測(cè)頻法的測(cè)量誤差與信號(hào)頻率有關(guān)：信號(hào)頻率越高誤差越??；而信號(hào)頻率越低，則測(cè)量誤差越大，因此，測(cè)頻法適合于對(duì)高頻信號(hào)的測(cè)量，測(cè)量越高，測(cè)量精度也就越高（2） F/V 與A/D法這種測(cè)量方法是先通過(guò)F/V變換，把頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)；然后再通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，在對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而得到測(cè)量信號(hào)的頻率根據(jù)性能與技術(shù)指標(biāo)的要求，首先需要確定能滿(mǎn)足這些指標(biāo)的頻率測(cè)量方法，根據(jù)上述頻率測(cè)量原理與方法的討論，本設(shè)計(jì)采用測(cè)頻法由于測(cè)頻法的測(cè)量誤差與信號(hào)頻率成反比：信號(hào)頻率越低，測(cè)量誤差越大，信號(hào)頻率越高，測(cè)量誤差越小。
用測(cè)頻發(fā)所獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)，在閘門(mén)時(shí)間為1S時(shí)，不需要進(jìn)行任何換算，計(jì)數(shù)器所計(jì)數(shù)據(jù)就是信號(hào)頻率，另外，在信號(hào)頻率較低時(shí)，可以通過(guò)增大閘門(mén)時(shí)間來(lái)提高測(cè)量精度電路設(shè)計(jì)用測(cè)頻發(fā)構(gòu)成的數(shù)字頻率計(jì)的原理框圖如圖示（1） 放大整形電路由二極管及電阻構(gòu)成的幅度擴(kuò)展電路和555構(gòu)成的施密特觸發(fā)電路構(gòu)成整形電路，如下圖示二極管D1 D2 及電阻R1R2構(gòu)成信號(hào)幅度擴(kuò)展電路，當(dāng)輸入信號(hào)較小時(shí)，限幅器的二極管均截至，不起作用。用555構(gòu)成的施密特觸發(fā)器作用是將輸入的周期性信號(hào)，如正弦波三角波或其他呈周期性變化的波形換成脈沖波形，其周期不變（2） 時(shí)基電路時(shí)基電路的作用是控制計(jì)數(shù)器的輸入脈沖。
當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)到來(lái)時(shí)，閘門(mén)開(kāi)通，被測(cè)信號(hào)通過(guò)閘門(mén)進(jìn)入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)脈沖結(jié)束時(shí)，閘門(mén)關(guān)閉，計(jì)數(shù)器無(wú)脈沖輸入，時(shí)基電路可以由555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器實(shí)現(xiàn) 如下圖產(chǎn)生的方波信號(hào)高電平時(shí)間長(zhǎng)度為1S，低電平時(shí)間長(zhǎng)度為0.25s。利用公式t1=0.7(R1+R2)t2=0.7R2C計(jì)數(shù)參數(shù)，參數(shù)如上圖（3） 控制電路控制電路可以由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路構(gòu)成 如下圖邏輯控制電路利用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)結(jié)束后產(chǎn)生的負(fù)跳變來(lái)產(chǎn)生鎖存信號(hào)，同時(shí)鎖存信號(hào)經(jīng)反相又產(chǎn)生清零信號(hào)，鎖存信號(hào)的脈沖寬度由單穩(wěn)態(tài)電路本身的時(shí)間常數(shù)決定（4） 計(jì)數(shù) 鎖存 譯碼 顯示電路計(jì)數(shù)電路用4個(gè)同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器構(gòu)成，可以選擇同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS160同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器 74LS190或 74LS192 雙 BCD碼計(jì)數(shù)器CD4518等集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，譯碼器可采用共陰極顯示譯碼器 74LS48或共陽(yáng)極顯示譯碼器74LS47，具體根據(jù)數(shù)碼管的型號(hào)來(lái)確定。
鎖存器則可選用 8D鎖存器74LS373或 74LS273鎖存器的作用是將計(jì)數(shù)器在1s結(jié)束時(shí)的計(jì)數(shù)值進(jìn)行鎖存，使顯示器上獲得穩(wěn)定的測(cè)量值，當(dāng)時(shí)鐘脈沖CP的正跳變來(lái)到時(shí)，鎖存器的輸出等于輸入，從而將計(jì)數(shù)器的輸出值送到鎖存器的輸出端。正脈沖結(jié)束后，輸出不在改變（5） 總電路圖收獲與體會(huì)：通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，體會(huì)到了設(shè)計(jì)的艱辛，第一部分為課題的初步考慮。
通過(guò)查資料找線(xiàn)索，提出不同方案，并對(duì)各種方案進(jìn)行比較討論，選取了最好的方案而且對(duì)總框圖進(jìn)行構(gòu)思和設(shè)計(jì)第二部分為系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。這一部分是最有挑戰(zhàn)性的。
為了實(shí)現(xiàn)各模塊的功能而苦苦奮戰(zhàn)。經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次修改而成功。
初步嘗到成功的喜悅。增強(qiáng)了進(jìn)一步設(shè)計(jì)的信心。
第三部分為系統(tǒng)完成下載階段。這階段也遇到困難。
不過(guò)解決起來(lái)容易多了。對(duì)各種問(wèn)題有了經(jīng)驗(yàn)。
測(cè)試，下載，連線(xiàn)。終于設(shè)計(jì)初步完成了。
