简易数字频率计设计报告
一．系统设计方案
根据系统设计要求，需要实现一个4位十进制数字频率计，其原理框图如图1所示。主要由脉冲发生器电路、测频控制信号发生器电路、待测信号计数模块电路、锁存器、七段译码驱动电路及扫描显示电路等模块组成。
图1 数字频率计组成原理框图
由于是4位十进制数字频率计，所以计数器CNT10需用4个，7段显示译码器也需用4个。频率测量的基本原理是计算每秒钟内待测信号的脉冲个数。为此，测频控制信号发生器 F_IN_CNT应设置一个控制信号时钟CLK，一个计数使能信号输出端EN、一个与EN输出信号反向的锁存输出信号LOCK和清零输出信号CLR。若CLK的输入频率为1HZ，则输出信号端EN输出一个脉宽恰好为1秒的周期信号，可以作为闸门信号用。由它对频率计的每一个计数器的使能端进行同步控制。当EN高电平时允许计数，低电平时停止计数，并保持所计的数。在停止计数期间，锁存信号LOCK的上跳沿将计数器在前1秒钟的计数值锁存进4位锁存器LOCK，由7段译码器译出并稳定显示。设置锁存器的好处是：显示的数据稳定，不会由于周期性的
清零信号而不断闪烁。锁存信号之后，清零信号CLR对计数器进行清零，为下1秒钟的计数操作作准备。
二. 单元电路设计：
1．时基产生与测频时序控制电路模块
时基产生与测频时序控制电路主要产生计数允许信号EN、清零信号CLR和锁存信号LOCK。
时基产生电路：
图2 时基产生模块顶层图
其VHDL程序清单如下：
--CLK_SX_CTRL
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITY CLK_SX_CTRL IS
PORT(CLK: IN STD_LOGIC;
LOCK: OUT STD_LOGIC;
EN: OUT STD_LOGIC;
CLR: OUT STD_LOGIC);
END;
ARCHITECTURE ART OF CLK_SX_CTRL IS
SIGNAL Q: STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
BEGIN
PROCESS(CLK)
BEGIN
IF(CLK'EVENT AND CLK='1')THEN
IF Q="1111"THEN
Q<="0000";
ELSE
Q<=Q+'1';
END IF;
END IF;
EN<=NOT Q(3);
LOCK<=Q(3)AND NOT(Q(2))AND Q(1);
CLR<=Q(3)AND Q(2)AND NOT(Q(1));
END PROCESS;
END ART;
测频时序控制电路：
为实现系统功能,控制电路模块需输出三个信号：一是控制计数器允许对被测信号计数的信号EN；二是将前一秒计数器的计数值存入锁存的锁存信号LOCK；三是为下一个周期计数做准备的计数器清零信号CLR。上述三个信号产生的顺序是:先提供计数信号,这种信号使计数器在1s提供锁存信号,这种信号对计数值进行锁存；最后是发出清零信号,这种信号可对计数器清零。计数器清零结束后又可重新计数,计数进入第二个周期。不难看出,控制电路模块实际上就是一个控制器,它需要一个周期为1s 的信号作为产生并控制控制器输出的时基信号CLK0。控制电路模块中控制器及
端口如图3 所示：
图3 测频时序控制模块顶层图
其VHDL程序清单如下：
--F_IN_CNT.VHD
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITY F_IN_CNT IS
PORT(CLK:IN STD_LOGIC;
EN:IN STD_LOGIC;
CLR:IN STD_LOGIC;
QA,QB,QC,QD:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0 ));
END F_IN_CNT;
ARCHITECTURE ART OF F_IN_CNT IS
COMPONENT CNT10
PORT(CLK,EN,CLR:IN STD_LOGIC;
COUNT10:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0));
END COMPONENT;
SIGNAL S2:STD_LOGIC;
SIGNAL S3:STD_LOGIC;
SIGNAL S4:STD_LOGIC;
BEGIN
S2<=NOT QA(3);
S3<=NOT QB(3);
S4<=NOT QC(3);
U1:CNT10 PORT MAP(CLK,EN,CLR,QA);
U2:CNT10 PORT MAP(S2,EN,CLR,QB);
U3:CNT10 PORT MAP(S3,EN,CLR,QC);
U4:CNT10 PORT MAP(S4,EN,CLR,QD);
END ART;
2. 待测信号脉冲计数电路模块
待测信号脉冲信号脉冲计数电路是对待测脉冲信号的频率进行测量，它可由4个十进制加法计数器组成，其中EN为计数选通控制信号，CLR 为计数器清零信号。在计数器清零信号CLR清零后，当计数选通控制信号EN有效时，开始对待测信号进行计数。如果计数选通控制信号EN的宽度为1s，那么计数结果就为待测信号的频率；如果计数选通控制信号EN的宽度为100ms，那么待测信号的频率等于计数结果的10倍。
该模块将对输入信号进行十进制计数。它虽然由多个十进制计数器组成,但采用CPLD 后,设计时只要先制作一个单个的十进制计数器,然后再将多个结构相同的单个十进制计数器在CPLD 内部进行连接就可组合成为一个完整的计数电路模块。为实现系统功能,十进制计数器需要设置三个输入端:即被测信号输入端CLK、计数器状态清零端CLR 和计数器工作使能端EN。需要设置四个输出端,即COUNT0、COUNT1、COUNT2 和COUNT3 ,并由这四个输出端输出四位BCD码来表示十进制数。需要说明,上述十进制计数器都是满10进1 ,且进位时计数器清零并重新计数。计数电路模块中的
单个计数器符号及端口功能如图4 所示:
图4 待测信号脉冲计数模块顶层图
其VHDL程序清单如下：
--CNT10.VHD
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITY CNT10 IS
PORT(CLK,EN,CLR: IN STD_LOGIC;
COUNT10 :BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)); END CNT10;
ARCHITECTURE ONE OF CNT10 IS
BEGIN
PROCESS(CLK,CLR,EN)
BEGIN
IF CLR='1' THEN
COUNT10<="0000";
ELSIF(CLK'EVENT AND CLK='1')THEN
IF(EN='1')THEN
IF COUNT10="1001"THEN
COUNT10<="0000";
ELSE
COUNT10<=COUNT10+'1';
END IF;
END IF;
END IF;
END PROCESS;
END ONE;
3. 锁存与译码显示控制电路模块
锁存与译码显示控制电路用于实现记忆显示，在测量过程中不刷新新的数据，直到测量过程结束后，锁存显示测量结果，并且保存到下一次测量结束。其功能是对四位BCD码进行锁存并且转换成为对应的4组七段码，用于驱动数码管。
锁存电路模块
该模块可使系统显示电路的工作稳定而可靠,避免计数电路模块清零时引起显示闪烁的现象。锁存电路模块是由多个锁存器组成。每个锁存器都是用来锁存与其单独相连的计数器的输出数据。由于每个锁存器锁存的都是4 位2 进代码表示的十进制数,其功能完全相同,因此只需要设计制作一个锁存器就可连接组合成一个锁存电路模块。为实现系统功能,锁存器需设置四个数据输入端:即QA、QB、QC 和QD ,并由它们输入计数器的计数值。需设置一个使锁存器工作的使能端L0CK。还需设置四个锁存数据的输出端:即LEDA 、LEDB 、LEDC和LEDD 。锁存电路模块中单个锁存器的符号及端口功能如图5 所示。
图5 4位锁存模块顶层图
其VHDL程序清单如下：
--LOCK.VHD
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITY LOCK IS
PORT(LOCK:IN STD_LOGIC;
QA,QB,QC,QD:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); LEDA,LEDB,LEDC,LEDD:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0)); END;
ARCHITECTURE ART OF LOCK IS
SIGNAL L0,L1,L2,L3:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); COMPONENT SEG7
PORT(BCD:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
DOUT:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0));
END COMPONENT;
BEGIN
PROCESS(LOCK)
BEGIN
IF(LOCK'EVENT AND LOCK='1')THEN
L0<=QA;
L1<=QB;
L2<=QC;
L3<=QD;
END IF;
END PROCESS;
U0:SEG7 PORT MAP(L0,LEDA);
U1:SEG7 PORT MAP(L1,LEDB);
U2:SEG7 PORT MAP(L2,LEDC);
U3:SEG7 PORT MAP(L3,LEDD);
END ART;
译码电路模块：
该模块可对表示转换后的十进制数的4 位2 进制代码进行编码,此模块可直接连接数码管驱动器, 从而驱动数码管显示出相应阿拉伯数字等字符。与上述电路模块设计一样,它也只需要先设计一个单个的译码器,然后通过连接组合就可构成系统的译码电路模块,从而实现系统的译码功能。为实现系统的功能,单个译码器需要设置4个数据输入端:即BCD0、BCD1、BCD2 和BCD3 ,并由这些端口输入锁存电路模块输出的4 位2 进制数据。需要设置7个输出端:即DOUT、DOUT1、DOUT2、DOUT3、DOUT4、DOUT5 和DOUT6 ,它们分别连接7段数码管的7个显示输入端。译码电路模块中单个译码器符号及端口功能如图6所示：
图6 7段译码显示模块顶层图
其VHDL程序清单如下：
--SEG7
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
ENTITY SEG7 IS
PORT(bcd:IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0 );
dout:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0)); END SEG7;
ARCHITECTURE a OF SEG7 IS
BEGIN
PROCESS(bcd)
BEGIN
CASE bcd IS
WHEN x"0"=> dout<="0111111";
WHEN x"1"=> dout<="0000110";
WHEN x"2"=> dout<="1001011";
WHEN x"3"=> dout<="1000111";
WHEN x"4"=> dout<="0110110";
WHEN x"5"=> dout<="1101101";
WHEN x"6"=> dout<="1111101";
WHEN x"7"=> dout<="0000111";
WHEN x"8"=> dout<="1111111";
WHEN x"9"=> dout<="1101111";
WHEN OTHERS=> dout<="0000000";
END CASE;
END PROCESS;
END a;
4. 扫描电路模块：
由于本次硬件下载中所使用的EDA试验箱只支持一位七段数码显示，所以在最后显示部分需要设计扫描电路，使得4位数字同时显示出来。四个数码管分别由选通信号k0~k3来选择。被选通的数码管显示数据。其中CLK为扫描时钟；SG为7段控制信号，由高位至低位分别接g、f、e、d、c、b、a 七个段；BT是位选控制信号。程序中CNT4是一个计数器，作为扫描计数信号，由进程P2生成；进程P3是7段译码查表输出程序。其模块顶层原理图如图7所示：
图7 扫描显示模块顶层原理图
其VHDL程序清单如下：
---SCAN.VHD
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
ENTITY SCAN IS
PORT(CLK:IN STD_LOGIC;
LEDA:IN STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);
LEDB:IN STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);
LEDC:IN STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);
LEDD:IN STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);
SG:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0);
BT:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0));
END SCAN;
ARCHITECTURE ONE OF SCAN IS
SIGNAL CNT4 : STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);
SIGNAL a : INTEGER RANGE 0 TO 3;
BEGIN
P1: PROCESS(CNT4)
BEGIN
CASE CNT4 IS
WHEN "00"=>BT<="0001";a<=0;
WHEN "01"=>BT<="0010";a<=1;
WHEN "10"=>BT<="0100";a<=2;
WHEN "11"=>BT<="1000";a<=3;
WHEN OTHERS =>null;
END CASE;
END PROCESS P1;
P2: PROCESS(CLK)
BEGIN
IF CLK'EVENT AND CLK='1' THEN CNT4<=CNT4+1;
END IF;
END PROCESS P2;
P3:PROCESS(a)
BEGIN
CASE a IS
WHEN 0=>SG<=LEDD;
WHEN 1=>SG<=LEDC;
WHEN 2=>SG<=LEDB;
WHEN 3=>SG<=LEDA;
WHEN OTHERS=>NULL;
END CASE;
END PROCESS P3;
END ONE;
三. 各模块设计仿真：
1. 时基产生与测频时序控制电路仿真
图8时基产生与测频时序控制电路仿真2.十进制加法计数器仿真
图9 十进制加法计数器电路仿真
3. 待测信号脉冲计数器仿真
图10 待测信号脉冲计数器电路仿真4. 译码显示电路仿真
图11 译码显示电路仿真
5. 锁存与译码显示控制电路仿真
图12 锁存与译码显示控制电路仿真
6. 扫描电路仿真
图13 扫描显示电路仿真7. 简易数字频率计整个系统仿真
图14 简易数字频率计系统仿真
四．简易数字频率计顶层原理图
图15 简易数字频率计顶层原理图
五. 编程下载：
以上程序经综合仿真后，结果基本符合设计要求。整个频率计设计完成后，其外引脚图如图16所示。原来需要十几块芯片组成的频率计，现在只用一块芯片即可实现。下载适配后，只在输入端接上标准时钟频率和待测频率，相应的输出端接上LED7段显示数码管，即可显示频率。硬件电路简捷，体积小，所有电路都在一块芯片里，因此性能稳定。
图16 数字频率计CPLD外管脚图
六. 设计心得体会：
第一次真正的感觉到自己是学电信专业的，第一次真正体会到自己要搞完一个大型的程序还是不容易的事。提前几天开始拿到本次程序设计题的时候确实有点儿兴奋，心想着尽量要独立快速而又高质量的完成这个设计。可是，当天就发现我对这个基于CPLD的嵌入式系统一点头绪都没有，因为到现在快毕业了对嵌入式真正含义还不是很透彻。随后就是一个劲的去图书馆查阅相关资料，看书上有没有关于数字频率计设计的内容。可是书上的东西好像并没有帮到我什么忙，使我更感到无从下手。就这样一直拖到了不能再拖的时候了，刚开始的豪言壮语也都没有了。
一阵慌乱后，终于定下心来了终于找到了一个比较类似的VHDL程序的简易数字频率计设计。这也使得我今天的程序颇有类同的感觉。刚开始看到那设计的时候一下子就被很多行的VHDL语言给吓着了，当时真想放弃，最后还是硬着头皮看了下去。开始真是很多看不懂，很多传递符号都是以前没有看到过的。好在前几天看过书，对硬件描述语言还有一点的印象，查过书后都能搞清楚。对我来说是新东西的还有寄存器的设计等，最后通过查找书本大概的把这个系统看懂了。
看了几遍课题设计要求和书上给的源程序后对如何写这一方面的程序有了一定的了解，于是就尝试着自己开始作起了这个系统的总体框图。
毕竟是第一次写这么大的关于硬件描述的程序，所以虽然看稍微懂了类似的模块程序，可是到自己的时候还是觉得不能上手，一直是要翻书看和借鉴里的内容。
最后，还是模仿着那系统完成了我这次课程设计的第一步构图啊！虽然不知道有多少内容是自己的，可我还是花了时间和精力去认真完成的。
做这部分的时候简直要命……眼看就第一个设计周快要结束了，才开始马马虎虎的忙碌。主要是平时上课的知识积累不够，掌握得不熟练，到编写程序时，表达起来就很吃力。甚至有时候都不知道自己在编什么，看不懂真的很痛苦！没办法，只得结合下具体情况尝试了，结果可能不太好。时间过得比较快，很快到了对整个系统作调试的时候了，编译、下载、连线、运行，一步一步的很小心。最后测试成功，只不过在显示问题上没有做得很好，如果在显示部分加上扫描模块就比较成功了。不过自己也还算收获很大，毕竟已经尽力了。
通过本次课程设计，感慨很多啊……平时训练太少、课外衍生也做得不够。对于编程类的习题做得不多是导致此次设计不成功的根本原因。在以后的学习工作中应该加强基础知识的牢固掌握，争取比现在做得更好！另外，还要感谢陈老师的悉心指导，通过他的进一步讲解才会更深入的懂得此次任务的思路和很多需要修改的地方。
七．参考文献：
1. 康华光主编电子技术基础（数字部分），高等教育出版社
2. 阎石主编电子技术基础（数字部分），清华大学出版社
3. 陈大钦主编电子技术基础实验，高等教育出版社
4. 彭介华主编电子技术课程设计指导，高等教育出版社
5. 张原编著可编程逻辑器件设计及应用，机械工业出版社
6. 荀殿栋，徐志军编著数字电路设计实用手册，电子工业出版社
7. MAX+PLUSⅡ入门
8. 刘洪喜，陆颖编著VHDL电路设计实用教程清华大学出版社
9. 章彬宏周正林编著EDA应用技术北京理工大学出版社
10. 陈云洽保延翔编著CPLD应用技术与数字系统设计电子工业出版社
简易数字频率计
4.2.3简易数字频率计电路设计 数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器，被测信号可以是正弦波、方波或其它周期性变化的信号。如配以适当的传感器，可以对多种物理量进行测试，比如机械振动的频率、转速、声音的频率以及产品的计件等等。因此，数字频率计是一种应用很广泛的仪器。 一、设计目的 1. 了解数字频率计测量频率与测量周期的基本原理； 2. 熟练掌握数字频率计的设计与调试方法及减小测量误差的方法。 二、设计任务与要求 要求设计一个简易的数字频率计，测量给定信号的频率，并用十进制数字显示，具体指标为： 1.测量范围：1HZ—9.999KHZ，闸门时间1s； 10 HZ—99.99KHZ，闸门时间0.1s； 100 HZ—999.9KHZ，闸门时间10ms； 1 KHZ—9999KHZ，闸门时间1ms； 2.显示方式：四位十进制数 3. 当被测信号的频率超出测量范围时,报警. 三、数字频率计基本原理及电路设计 所谓频率，就是周期性信号在单位时间 (1s) 内变化的次数．若在一定时间间隔T内测得这个周期性信号的重复变化次数为N，则其频率可表示为 fx=N/T 。因此，可以将信号放大整形后由计数器累计单位时间内的信号个数，然后经译码、显示输出测量结果，这是所谓的测频法。可见数字频率计主要由放大整形电路、闸门电路、计数器电路、锁存器、时基电路、逻辑控制、译码显示电路几部分组成，总体结构如图4-2-6：
图4-2-6数字频率计原理图 从原理图可知，被测信号Vx经放大整形电路变成计数器所要求的脉冲信号Ⅰ，其频率与被测信号的频率fx相同。时基电路提供标准时间基准信号Ⅱ，具有固定宽度T的方波时基信号II作为闸门的一个输入端，控制闸门的开放时间，被测信号I从闸门另一端输入，被测信号频率为fx,闸门宽度T，若在闸门时间内计数器计得的脉冲个数为N，则被测信号频率fx=N/THz。可见，闸门时间T决定量程,通过闸门时基选择开关选择,选择T大一些,测量准确度就高一些,T小一些,则测量准确度就低.根据被测频率选择闸门时间来控制量程.在整个电路中,时基电路是关键,闸门信号脉冲宽度是否精确直接决定了测量结果是否精确.逻辑控制电路的作用有两个：一是产生锁存脉冲Ⅳ，使显示器上的数字稳定；二是产生清“0”脉冲Ⅴ，使计数器每次测量从零开始计数。 1.放大整形电路 放大整形电路可以采用晶体管 3DGl00和74LS00，其中3DGl00组成放大器将输入频率为fx的周期信号如正弦波、三角波等进行放大。与非门74LS00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。 2.时基电路 时基电路的作用是产生标准的时间信号，可以由555组成的振荡器产生，若时间精度要求较高时，可采用晶体振荡器。由555定时器构成的时基电路包括脉冲产生电路和分频电路两部分。 （1）555多谐振荡电路产生时基脉冲 采用555产生1000HZ振荡脉冲的参考电路如图4-2-7所示。电阻参数可以由振荡频率计算公式f=1.43/((R1+2R2)*C)求得。 （2）分频电路 由于本设计中需要1s、0.1s、10ms、1ms四个闸门时间，555振荡器产生1000HZ，周期为1ms的脉冲信号，需经分频才能得到其他三个周期的闸门信号，可采用74LS90分别经过一级、二级、三级10分频得到。 图4-2-7 555多谐振荡电路 3. 逻辑控制电路 在时基信号II结束时产生的负跳变用来产生锁存信号Ⅳ，锁存信号Ⅳ的负跳变又用来产生清“0”信号V。脉冲信号Ⅳ和V可由两个单稳态触发器74LSl23产生，它们的脉冲宽度由电路的时间常数决定。触发脉冲从B端输入时，在触发脉冲的负跳变作用下，输出端Q可获得一正脉冲, Q非端可获得一负脉冲，其波形关系正好满足Ⅳ和V的要求。手动复位开关S按下时，计数器清“ 0 ”。参考电路如图4-2-8 图4-2-8数字频率计逻辑控制电路 4.锁存器 锁存器的作用是将计数器在闸门时间结束时所计得的数进行锁存，使显示器上能稳定地显示此时计数器的值．闸门时间结束时，逻辑控制电路发出锁存信号Ⅳ，将此时计数器的值送译码显示器。选用8D锁存器74LS273可以完成上述功能．当时钟脉冲CP的正跳变来到时，锁存器的输出等于输入，即Q=D。从而将计数器
简易数字频率计设计
简易数字频率计设计报告 设计内容： 1、测量信号：方波、正弦波、三角波； 2、测量频率范围: 1Hz~9999Hz； 3、显示方式：4位十进制数显示； 4、时基电路由由555构成的多谐振荡器产生（当标准时间的精度要求较高时，应通过晶体振荡器分频获得）； 5、当被测信号的频率超出测量范围时，报警。 设计报告书写格式： 1、选题介绍和设计系统实现的功能； 2、系统设计结构框图及原理； 3、采用芯片简介； 4、设计的完整电路以及仿真结果； 5、Protel绘制的电路原理图； 6、制作的PCB； 7、课程设计过程心得体会（负责了哪些内容、学到了什么、遇到的难题及解决方法等）。 电子课程设计过程： 系统设计→在Multisim2001下仿真→应用Protel 99SE绘制电路原理图→制作PCB →撰写设计报告
简易数字频率计课程设计报告 第一章技术指标 1.1整体功能要求 1.2系统结构要求 1.3电气指标 1.4扩展指标 1.5设计条件 第二章整体方案设计 2.1 算法设计 2.2 整体方框图及原理 第三章单元电路设计 3.1 时基电路设计 3.2闸门电路设计 3.3控制电路设计 3.4 小数点显示电路设计 3.5整体电路图 3.6整机原件清单 第四章测试与调整 4.1 时基电路的调测 4.2 显示电路的调测 4-3 计数电路的调测 4.4 控制电路的调测 4.5 整体指标测试 第五章设计小结 5.1 设计任务完成情况 5.2 问题及改进
5.3心得体会附录 参考文献
第一章技术指标 1.整体功能要求 频率计主要用于测量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲等周期信号的频率值。其扩展功能可以测量信号的周期和脉冲宽度。 2.系统结构要求 数字频率计的整体结构要求如图所示。图中被测信号为外部信号，送入测量电路进行处理、测量，档位转换用于选择测试的项目------频率、周期或脉宽，若测量频率则进一步选择档位。 数字频率计整体方案结构方框图 3.电气指标 3.1被测信号波形：正弦波、三角波和矩形波。 3.2 测量频率范围：分三档： 1Hz~999Hz 0.01kHz~9.99kHz 0.1kHz~99.9kHz 3.3 测量周期范围：1ms~1s。 3.4 测量脉宽范围：1ms~1s。 3.5测量精度：显示3位有效数字（要求分析1Hz、1kHz和999kHz的测量误 差）。 3.6当被测信号的频率超出测量范围时,报警. 4.扩展指标 要求测量频率值时，1Hz~99.9kHz的精度均为+1。
简易电子闹钟的设计报告
编号：基础工程设计说明书 题目：LED强度可调驱动电路设计 院（系）：电子工程与自动化学院 专业：光电信息科学与工程 学生姓名：李朝庭 学号： 指导教师：彭智勇 职称：高级实验师 2017年1 月1日
摘要 目前，LED 灯的亮度可调通过有两种可行方案：第一种是通过占空比电压来输出不同的电压，从而实现亮度可调；第二种通过控制数模转换器来输出不同的电流，然后经过放大器来进行发大，从而实现输出不同的电压，来实现亮度可调。对于第一种方案，优点是设计简单，且使用的电子器件类较少，造价成本低，其集成度低，电路原理不复杂，适于现代社会发展的需求。对于第二种方案，它设计图复杂，其集成度不高，且使用了数模转换器，因此和第一种设计方案相比略高。所以本设计采用了第一种方案。本设计的结果是设计制作一种路LED光强独立可调的 led 调光电路；自动调光时可使等在熄灭、微亮、较量及最亮四种状态中不断循环；实现灯光的循环调节功能(循环时间分别为为 2s、4s、6s、8s、10s、12s)；关键词：LED；色温；RGB；驱动；调光 Abstract At the end of twentieth Century, the electronic technology has developed rapidly. In the promotion, the modern electronic products have penetrated almost all areas of the society. It has greatly promoted the development of social productive forces and the improvement of social information. Time is always so valuable to people, the work of the busy and complicated and easy to make people forget the current time. Forget to do, when it is not very important, this not hurt the important essentials. Simple electronic alarm clock is a used to after a certain period of time through the alarm sounds and wakes up the user a simple electronic circuit and is used to prevent nap sleep overdo the instrument from time to time to wake up the user's role. This system mainly consists of 555 timer square wave signal generator and the input control through the key input control of the two bit counter timing circuit can be input to the input of a time of the electronic clock, simulation and time interval can be within 99 seconds of continuous adjustable. Key words: timing circuit; 555 timer; multi harmonic oscillator; time clock 目录
数字逻辑数字频率计的设计课程设计报告
滁州学院 课程设计报告 课程名称：数字逻辑课程设计 设计题目：数字频率计的设计 系别：网络与通信工程系 专业：网络工程（无线传感器网络方向）组别：第七组 起止日期:2012年5月28日～2012年6 月18日指导教师:姚光顺 计算机与信息工程学院二○一二年制
课程设计任务书
目录 1绪论 (1) 1.1设计背景 (1) 1.2主要工作和方法 (1) 1.3本文结构 (1) 2相关知识 (1) 2.1数字频率计概念...................................................................................................................... .. (1) 2.2数字频率计组成 (1) 3系统设计 (2) 4系统实现 (2) 4.1计数译码显示电路 (2) 4.2控制电路 (3) 5系统测试与数据分析 (5) 6课程设计总结与体会 (8) 6.1设计总结 (8) 6.2设计体会 (8) 结束语 (9) 参考文献 (9) 附录 (10) 致谢 (12)
1绪论 1.1设计背景 数字频率计是一种基础测量仪器，到目前为止已有 30 多年的发展史。早期，设计师们追求的目标主要是扩展测量范围，再加上提高测量精度、稳定度等，这些也是人们衡量数字频率计的技术水平，决定数字频率计价格高低的主要依据。目前这些基本技术日臻完善，成熟。应用现代技术可以轻松地将数字频率计的测频上限扩展到微频段。 随着科学技术的发展，用户对数字频率计也提出了新的要求。对于低档产品要求使用操作方便，量程（足够）宽，可靠性高，价格低。而对于中高档产品，则要求有高分辨率，高精度，高稳定度，高测量速率；除通常通用频率计所具有的功能外，还要有数据处理功能，统计分析功能，时域分析功能等等，或者包含电压测量等其他功能。这些要求有的已经实现或者部分实现，但要真正完美的实现这些目标，对于生产厂家来说，还有许多工作要做，而不是表面看来似乎发展到头了。 随着数字集成电路技术的飞速发展，应用计数法原理制成的数字式频率测量仪器具有精度高、测量范围宽、便于实现测量过程自动化等一系列的突出特点。 1.2主要工作和方法 设计一个数字频率计。要求频率测量范围为1Hz-10kHz。数字显示位数为四位静态十进制计数显示被测信号。先确定好数字频率计的组成部分，然后分部分设计，最后组成电路。 1.3本文结构 本文第1部分前言主要说明频率计的用处和广泛性。第2部分简要说明了本次课程设计的要求。第3部分概要设计大致的勾画出本次设计的原理框架图和电路的工作流程图。第4部分简要说明4位二进制计数器74160的原理和搭建计数译码显示电路的原理，同时分析控制电路的功能，形成控制电路图，及搭建显示电路和控制电路的组合原理图。第5部分调试与操作说明，介绍相关的操作和输入不同频率是电路的显示情况。 2相关知识 2.1数字频率计介绍 2.1.1数字频率计概念 数字频率计是一种直接用十进制数字现设被测信号频率的一种测量装置，它不仅可以测量正弦波、方波、三角波等信号的频率，而且还可以用它来测量被测信号的周期。经过改装，在电路中增加传感器，还可以做成数字脉搏计、电子称、计价器等。因此，数字频率计在测量物理量方面有广泛的应用。 2.1.2数字频率计组成 数字频率计由振荡器、分频器、放大整形电路、控制电路、计数译码显示电路等部分组成。其中的控制脉冲采用时钟信号源替代，待测信号用函数信号发生器产生。数字频结构原理框图如图3.1
multisim简易数字频率计
. . . . 哈尔滨工业大学 简易频率计的仿真设计
目录 1．设计要求 2. 总电路图及工作原理 3.电路组成介绍 3.1脉冲形成电路 3.2闸门电路 3.3时基电路 3.4计数译码显示电路 4. 电路的测试 5. 分析与评价 附录：元器件清单 1．设计要求 本次设计任务是要求设计一个简易的数字频率计，即用数字显示被测信号频率的仪 2
器，数字频率计的设计指标有： 1. 测量信号：正弦信号、方波信号等周期变化的物理信号； 2. 测量频率范围：0Hz~9999Hz； 3. 显示方式：4位十进制数显示。 2.电路工作原理 频率计总电路图如下所示： 2
频率计的基本原理：通过将被测周期信号整形为同频率的方波信号后，利用555定时器组成的振荡电路所产生的频率为1Hz的标准方波，作为基准时钟，与被整形后的方波信号一起经过闸门电路处理输入计数电路，再利用74LS90N的十进制计数功能进行级联计数，计数后输入8位数据/地址锁存器74LS273N以实现锁存和清零功能，最后输入到译码显示电路中，用BCD7段译码器显示出来，这样就实现了对被测周期信号的频率测量并显示的功能。 频率计的工作原理流程图如下所示： 3.电路组成介绍 3.1脉冲形成电路 脉冲形成电路由信号发生器与整形电路组成，输入信号先经过限幅器，再经过施密特触发器整形，当输入信号幅度较小时，限幅器的二极管均截止，不起限副作用。由555组成的施密特触发器对经过限幅器的信号进行整形得到标准的方波信号。线路图如下所示： 2
3.2闸门电路 闸门电路的作用是控制计数器的输入脉冲，在电路中用一个与非门来实现（如下图所标注）。当标准信号（正脉冲）来到时闸门开通，被侧信号的脉冲通过闸门进入计时器计数；正脉冲结束时闸门关闭，计数器无时钟脉冲输入。 闸门电路 2
数字频率计的设计
长安大学 电子技术课程设计 数字频率计的设计 专业： 班级： 姓名 指导教师： 日期：
目录 引言 第一章系统概述 一、设计方案的选择 1、计数法 2、计时法 二、整体框图及原理 第二章单元电路设计 一、放大电路设计 二、闸门电路设计 三、时基电路设计 四、控制电路设计 五、报警电路设计 六、整体电路图 七、整机元件清单 第三章设计小结 一、设计任务完成情况 二、问题及改进 三、心得体会 鸣谢 附录
引言 题目：数字频率计的设计 初始条件： 本设计可以使用在数模电理论课上学过或没学过的集成器件和必要的门电路构建简易频率计，用数码管显示频率计数值。 要求完成的主要任务： ①设计一个频率计。要求用4位7段数码管显示待测频率，并用发光二极管表示单位。 ②测量频率的范围：100hz—100khz。 ③测量信号类型：正弦波和方波。 ④具有超量程报警功能。 摘要： 本次课程设是基于TTL系列芯片的简易数字频率计,数字频率计应用所学的数字电路和模拟电路的知识进行设计。在设计过程中，所有电路仿真均基于Multisim仿真软件。本课程设计介绍了简易频率计的设计方案及其基本原理，并着重介绍了频率计各单元电路的设计思路，原理及仿真，整体电路的的工作原理，控制器件的工作情况。设计共有三大组成部分：一是原理电路的设计，本部分详细讲解了电路的理论实现，是关键部分；二是性能测试，这部分用于测试设计是否符合任务要求。三是是对本次课程设计的总结。 关键字：频率计、TTL芯片、时基电路、逻辑控制、分频、计数、报警
第一章系统概述 一、设计方案的选择 信号的频率就是信号在单位时间内所产生的脉冲个数，其表达式为f=N/T，其中f为被测信号的频率，N为计数器所累计的脉冲个数，T为产生N个脉冲所需的时间。计数器所记录的结果，就是被测信号的频率。如在1s内记录1000个脉冲，则被测信号的频率为1000HZ。测量频率的基本方法有两种：计数法和计时法，或称测频法和测周期法。 1、计数法 计数法是将被测信号通过一个定时闸门加到计数器进行计数的方法，如果闸门打开的时间为T，计数器得到的计数值为N1，则被测频率为f=N1/T。改变时间T，则可改变测量频率范围。如图（1-1-1） 计数值N1 被测信号 标准闸门 T 图 1-1-1 测频法测量原理 设在T期间，计数器的精确计数值应为N,根据计数器的计数特性可知，N1的绝对误差是N1=N+1,N1的相对误差为δN1=(N1-N)/N=1/N。由N1的相对误差可知，N的数值愈大，相对误差愈小，成反比关系。因此，在f以确定的条件下，为减少N的相对误差，可通过增大T的方法来降低测量误差。当T为某确定值时（通常取1s），则有f1=N1,而f=N，故有f1的相对误差：δf1=(f1-f)/f=1/f 从上式可知f1的相对误差与f成反比关系，即信号频率越高，误差越小；而信号频率越低，则测量误差越大。因此测频法适合用于对高频信号的测量，频率越高，测量精度也越高。
简易数字电子钟 2
XXX大学 《电子技术》课程设计报告（仿真电路使用proteus7.7制作） 题目简易数字电子钟 学院（部） 专业 班级 学生姓名 12 月27 日至1 月7 日共2 周 指导教师（签字）
目录 摘要-------------------------------------------------------------------------------------2 1.课程设计名称----------------------------------------------------------------------3 2.关键字-------------------------------------------------------------------------------3 3.课程设计要求----------------------------------------------------------------------3 4.课程设计内容----------------------------------------------------------------------3—10 第一章系统概述-----------------------------------------------------------------3—4 第二章单元电路设计与分析--------------------------------------------------4—8 第三章系统综述，总体电路图-----------------------------------------------8—9 第四章总结结束语------------------------------------------------------------10 5.元器件明细表---------------------------------------------------------------------10—12 6.设计中的收获与体会-------------------------------------------------------------12—13 7.参考文献---------------------------------------------------------------------------13
简易数字频率计课程设计报告书
一、课题名称与技术要求 <1>名称：简易数字频率计 <2>主要技术指标和要求： 1. 被测信号的频率围100HZ～100KH 2. 输入信号为正弦信号或方波信号 3. 四位数码管显示所测频率，并用发光二极管表示单位 4. 具有超量程报警功能 二、摘要 以门电路，触发器和计数器为核心，由信号输入、放大整形、闸门电路、计数、数据处理和数据显示等功能模块组成。放大整型电路：对被测信号进行预处理；闸门电路：由与门电路通过控制开门关门，攫取单位时间进入计数器的脉冲个数；时基信号：周期性产生一秒高电平信号；计数器译码电路：计数译码集成在一块芯片上，计单位时间脉冲个数，把十进制计数器计数结果译成BCD码；显示：把BCD码译码在数码管显示出来。 关键字：比较器，闸门电路，计数器，锁存器，逻辑控制电路 三、方案论证与选择 <1>频率测量原理与方法 对周期信号的测量方法，常用的有下述几种方法。 1、测频法（M法） 对频率为f的周期信号，测频法的实现方法，是用以标准闸门信号对被测信号的重复周期数进行计数，当计数结果为N时，其频率为：f1=N1/TG。TG为标准闸门宽度，N1是计数器计出的脉冲个数，
设在TG期间，计数器的精确计数值为N，根据计数器的技术特性可知，N1的绝对误差是△N1=N ±1,N1的相对误差为&N1=（N1-N）/N=（N±1-N）/N=±1/N,由N1的相对误差可知，N（或N1）的数值愈大，相对误差愈小，成反比关系。因此，在f已确定的条件下，为减小N1的相对误差，可通过增大TG的方法来降低测量误差。但是，增大TG会使频率测量的响应时间长。当TG为确定值时(通常取TG=1s)，则有f=N，固有f1的相对误差：&f1=(f1-f)/f=(f±1-f)/f=±1/f 由上式可知，f1的相对误差与f成反比关系，即信号频率越高，误差越小；而信号频率越低，则测量误差越大。因此，M法适合于对高频信号的测量，频率越高，测量精度也越高。 测频法原理图 2、测周法（T法） 首先把被测信号通过二分频，获得一个高电频时间和低电平时间都是一个信号周期T的方波信号；然后用一个已知周期的高频方波信号作为计数脉冲，在一个信号周期T的时间对此高频信号进行计数。若在T时间的计数值为N2,则有 T2=N2*Tosc f2=1/T=1/(N2* Tosc)= fosc/N2 N2的绝对误差为△N=±1 N2的相对误差为&N2=(N2-N)/N=(N±1-N)/N=±1/N 从T2的相对误差可以看出，周期测量的误差与信号频率成正比，而与高频你标准计数信号的频率成反比。当fosc为常数时，被测信号频率越低，误差越小，测量精度也就越高。
数字频率计的设计
数字频率计的设计 摘要：采用STC89C52RC单片机作为系统的核心控制器件，该系统采用直流供电，由信号输入模块、信号相加模块、滤波模块、信号比较器模块，电平转换模块组成，具有信号输入、测信号频率、测量矩形方波占空比的功能，并且具有测量精度高功耗低、抗干扰能力强等特点。
1 方案设计与比较
信号混合电路模块 方案一：同相加法器。加法器是一种数位电路，其可进行信号的加法计算。加法器是产生数的和的装置。加数和被加数为输入，和数与进位为输出的装置为半加器。若加数、被加数与低位的进位数为输入，而和数与进位为输出则为全加器。同相加法器输入阻抗高，输出阻抗低反相加法器输入阻抗低，输出阻抗高当选用同相加法器时，如A输入信号时，因为是同相加法器，输入阻抗高，这样信号不太容易流入加法器，反而更容易流入B端，而影响到B端的正常使用;同样，如B输入信号时，容易流入A端，而影响到A端的正常使用。 方案二：反相加法器。当选用反相加法器时，因为加法器输入阻抗低，不管是A端，还是B端信号，更容易流入加法器，而不会影响其它路的正常使用。 综上所述选择方案一。 滤波电路模块 方案一：选用有源二阶切比雪夫高通滤波器。切比雪夫滤波电路在通带或阻带上频率响应幅度等波纹波动的滤波器。切比雪夫滤波器在过渡带比巴特沃斯滤波器的衰减快，但频率响应的幅频特性不如后者平坦。切比雪夫滤波器和理想滤波器的频率响应曲线之间的误差最小，但是在通频带内存在幅度波动，有可能有纹波波动导致电压达到施密特触发器的上限或下限出发电平，导致误触发，输出方波可能严重失真。 方案二：选用有源二阶巴特沃斯高通滤波器。巴特沃斯滤波电路的幅频响应在通带中具有最平幅度特性没有起伏，而在阻频带则逐渐下降为零，由于巴特沃斯滤波电路的幅频响应曲线很平滑，没有起伏，可以有效规避施密特比较器中的误触发，所以选用幅频响应曲线最平滑的巴特沃斯型滤波器，可以有效规避误触发。 综上所述选择方案二。
单片机课程设计--简易电子钟.doc
单片机课程设计报告设计课题：简易电子时钟的设计 专业班级：07通信1班 学生姓名：黎捐 学号：0710618134 指导教师：曾繁政 设计时间：2010.11.5—2010.12.20
一、设计任务与要求 (1)设计任务: 利用单片机设计并制作简易的电子时钟，电路组成框图如图所示。 (2)（2） 设计要求：1）制作完成简易的电子时钟，时间可调整。 2）有闹钟功能。 二、方案设计与论证 简易电子时钟电路系统由主体电路和扩展功能电路两主题组成，总体功能原理是以STC89C52单片机为主要的控制核心，通过外接4个独立式键盘作为控制信号源，八个七段数码管作为显示器件，蜂鸣器作为定时器件，单片机实时的去执行相应的功能。在数码管上显示出来，此时通过不同的按键来观看和调节各种数据。CPU 控制原理图如图1所示。 图1. CPU 控制原理图 三、硬件系统的设计 3.1 STC89C52控制模块 STC89C52是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O ）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，STC89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash 存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash 存储器可有效地降低开发成本。 MCS-52单片机内部结构 8052单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明： 中央处理器： 中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU 负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。 数据存储器(RAM)： 8052内部有128个8位用户数据存储单元和128 个专用寄存器单元，它们是统一编 时间显示显示 主控器（51单片机） 时间 调整 声音报 时 (选做)
数电课程设计报告-数字频率计
数电课程设计报告：频率计 目录 一、设计指标 二、系统概述 1.设计思想 2.可行性论证 3.工作过程 三、单元电路设计及分析 1.器件选择 2.设计及工作原理分析 四、电路的组构及调试 1.遇到的问题 2.现象记录及原因分析 3.解决及结果 4.功能的测试方法、步骤、设备、记录的数据 五、总结 1.体会 2.电路总图 六、参考文献 一、设计指标 设计指标：要求设计一个测量TTL方波信号频率的数字系统。测试值采用4个LED七段数码管显示，并以发光二极管只是测量对象（频率）的单位：Hz、kHz。
频率的测量范围有四档量程。 1）测量结果显示四位有效数字，测量精度为万分之一。 2）频率测量范围：100.1Hz——999.9kHz，分为： 第一档： 100.0Hz——999.9Hz 第二档： 1.000kHz——9.999kHz 第三档： 10.00kHz——99.99kHz 第四档： 100.0kHz——999.9kHz 3）量程切换可以采用两个按键SWB、SWA手动切换。 扩展要求： 一、当被测频率大于999.9kHz，超出最大值时，设置亮一个警灯，并同时发出报警声音。 二、自动切换量程 提示： 1.计数器计到9999时，产生溢出信号CO，启动量程加档。 2.显示不足4位有效数字时量程减档。 三、各量程输出信号的频率最高位有效数字为1、2、3、4、5、6、7、8、9。 二、系统概述 1.设计思想 周期性信号频率可通过记录信号在1s内的周期数来确定其频率。
累计标准时间Ts中被测信号的脉冲个数Nx，被测信号频率：fx≈Nx/Ts 测量时间Ts选择：由于测量时间Ts需要根据被测信号的频率切换，所以通常对振荡时钟进行分频以获得不同的定时时间。 采样定时、显示锁存、计数器清零的控制时序波形图 2.可行性论证 用计数器实现记录周期数的功能；用时基信号产生计数时间作为采样时间；用四位动态扫描通过数码管显示结果；因为如果计数器直接把数据输入到数码管显示，那么数码管的数据就会不断变化，累计增加的情况，所以采用锁存器，在每个时间信号内，通过一个高电平使能有效，将计数器的数值锁存到寄存器或者锁存器；为了不要让每次锁存的数据会比上次
简易数字频率计
宁波工程学院 电子信息工程学院 课程设计报告 课程设计题目：简易数字频率计 起讫时间：2011年05月23日至2011年06月03日
目录第一章技术指标 1.1整体功能要求 1.2电气指标 1.3扩展指标 1.4设计条件 第二章整体方案设计 2.1 算法设计 2.2 整体方框图 2.3 计数原理 第三章单元电路设计 3.1 波形变换电路 3.2 闸门电路设计 3.3小数点显示电路设计 第四章测试与调整 4.1 硬件测试与调整 4.2 软件测试与调整 4.3 整体指标测试 第五章设计小结 5.1 设计任务完成情况 5.2 问题及改进 5.3心得体会 附录
第一章技术指标 1.1整体功能要求 设计并制作一台数字显示的简易频率计，主要用于测量正弦波、方波等周期 信号的频率值。 1.2 电气指标 1.2.1 信号波形：方波； 1.2.2 信号幅度;TTL电平； 1.2.3 信号频率：100Hz～9999Hz； 1.2.4 测量误差：≤1%； 1.2.5 测量时间：≤1s／次，连续测量； 1.2.6 显示：4位有效数字，可用数码管，LED或LCD显示。 1.3扩展指标 1.3.1 可以测量正弦波信号的频率，电压峰－峰值VPP=0.1～5V； 1.3.2 方波测量时频率测量上限为3MHz，测量误差≤1%； 1.3.3 正弦（Vopp=0.1V~5V）测量时频率测量上限为3MHz，测量误差≤1%； 1.3.4量程自动切换，且自动切换为四位有效数字输出； 1.4设计条件 1.4.1 电源条件：+5V。 1.4.2开发平台：本系统以高速SOC单片机C8051F360和FPGAEP2C8T144为 核心，主要包括9个模块，其主要配置见表1-1。 表1-1数字电子系统设计实验平台模块一览 型号名称主要配置 MCU模块SOC单片机8051F360,CPLD芯片EMP3064TC44 74151 FPGA模块EMP3064TC44,串行配置芯片，JTAG和AS配置 接口 74153 LCD和键盘模块12864中文液晶，16个按键 7404 8位高速A/D模块30MHz8位A/D转换器ADS930,信号调理电路4518 10位高速D/A模块双路100MHz10位D/A转换器THS5651,差分放 大电路，反相器
数字频率计的设计
电子测量实训报告 姓名：X X X 院系：X X X X 学院 专业：07电子信息工程 学号： 指导教师： 完成时间: 2010 年 9月 7 日
目录 第1章引言 (3) 1.1数字频率计的概述 (3) 1.2设计任务 (3) 1.3设计目的 (4) 1.4设计方案 (4) 1.5频率计设计原理 (5) 第2章系统硬件设计 (5) 2.1电路原理图设计 (5) 2.2单元电路介绍 (6) 2.3 74LS90引脚及其说明 (8) 2.4 74LS47的介绍 (9) 2.5 74LS123的介绍 (10) 第3章硬件调试 (11) 第4章实训小结 (10) 第5章附录 (13) 附录1 硬件电路原理图和连接图 (13) 附录2 元器件清单 (14) 附录3 参考文献 (14)
数字频率计的设计 摘要：本实训报告是关于数字频率计设计的简要介绍。采用直接测频法的方案来完成本次实训设计。其组成部分有时基电路、闸门电路、逻辑控制电路以及可控制的计数、译码、显示电路。该设计主要用于数码管的显示功能，在四位LED数码管上对输入信号频率进行显示，并能够准确运行。 关键词：数字频率计、计数脉冲、单稳态电路、闸门电路、锁存、频率显示 第1章引言 1.1数字频率计的概述 数字频率计是直接用十进制数字来显示被测信号频率的一种测量装置。它不仅可以测量正弦波，方波，三角波和尖脉冲信号的频率，而且还可以测量他们的周期。数字频率计在测量其他物理量如转速、振荡频率等方面获得广泛应用。所谓频率，就是周期性信号在单位时间（1s）里变化的次数。若在一定时间间隔T内测得的这个周期性信号的重复变化次数N，则其频率可表示为：f =N/T。 1.2设计任务 设计一个数字频率计系统，频率在四位数码管上进行显示，如下图。从左到右依次为频率的千位、百位、十位、个位。 设计要求： （1）位数： 能计4位十进制数，计数位数主要取决于被测信号频率的高低，如果被测信号频率较高，精度又较高，可相应增加显示位数。 （2）量程： 最大读数为9999Hz，闸门信号的采样时间为1s。 （3）显示方式： 用七段LED数码管显示读数，做到显示稳定、不跳变。
单片机电子时钟课程设计报告
目录 1、引言·3 2、总体设计·4 3、详细设计·5 3.1硬件设计·5 3.2软件设计·10 4、实验结果分析·26 5、心得体会·27 6、参考文献·27
摘要 单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。由于具有上述优点，在我国，单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面，而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。这次毕业设计通过对它的学习、应用，以AT89S51芯片为核心，辅以必要的电路，设计了一个简易的电子时钟，它由4.5V直流电源供电，通过数码管能够准确显示时间，调整时间，从而到达学习、设计、开发软、硬件的能力。 关键词：单片机 AT89C51
1.引言 20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。 目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。
数字频率计设计报告
数字电子技术课程设计 数字频率计的设计 姓名：杜昌波 学院：工学院 专业：电气工程及其自动化 学号：12100 505 指导教师：刘权吴敏 2014年06月04日
目录 目录 (2) 1 设计任务与要求 (3) 1.1 基本功能 (3) 1.2 扩展功能 (3) 2 设计原理 (3) 3 电路设计 (4) 3.1 整形电路 (4) 3.2脉冲波形产生及分频电路 (6) 3.3 闸门电路 (8) 3.4 计数电路 (9) 3.5 锁存显示电路 (11) 3.6 超量程报警显示电路 (12) 3.7 单稳态触发器电路 (13) 3.8 整机电路 (14) 3.9 说明 (15) 3.10 仿真结果 (15) 4 元器件清单 (19) 5 设计体会 (21) 参考资料 (22)
数字频率计的设计（第十组） 1 设计任务与要求 1.1 基本功能 1）能够测量正弦信号，矩形信号等波形的频率； 2）测量信号的频率范围为1HZ~100KHZ，分辨率为1HZ； 3）测量结果直接用十进制数值计数，通过五个数码管显示； 4）具有自较和测量两种功能； 5）测量误差小于5%； 6）多谐振荡器采用12M晶振电路，闸门用与门实现，显示用共阳极数码管。 1.2 扩展功能 1）分成四个频段，即1~99Hz,100~1KHz,1~10KHz,10~100KHz； 2）有超量程警告功能，当测量信号频率超过所选档位的量程时，频率计发出铃声警报。 2 设计原理 脉冲信号的频率就是在单位时间(1s)里产生的脉冲个数，若在一定时间间隔tw内测得这个周期信号的重复变化次数为N，则其频率可表示为： f=N/T 数字频率计的总体框图如图1所示： 图1
简易数字频率计设计报告
简易数字频率计设计报告 目录 一.设计任务和要求 (2) 二.设计的方案的选择与论证 (2) 三.电路设计计算与分析 (4) 四.总结与心得..................................... 错误！未定义书签。2 五.附录........................................... 错误！未定义书签。3 六.参考文献....................................... 错误！未定义书签。8
一、 设计任务与要求 1.1位数：计4位十进制数。 1.2.量程 第一档 最小量程档，最大读数是9.999KHZ ，闸门信号的采样时间为1S. 第二档 最大读数是99.99KHZ ，闸门信号采样时间为0.1S. 第三档 最大读数是999.9KHZ ，闸门信号采样时间为10mS. 第四档 最大读数是9999KHZ ，闸门信号采样时间为1mS. 1.3 显示方式 （1）用七段LED 数码管显示读数，做到能显示稳定，不跳变。 （2）小数点的位置随量程的变更而自动移动 （3）为了便于读数，要求数据显示时间在0.5-5s 内连续可调 1.4具有自检功能。 1.5被测信号为方=方波信号 二、设计方案的选择与论证 2.1 算法设计 频率是周期信号每秒钟内所含的周期数值。可根据这一定义采用如图 2-1所示的算法。图2-2是根据算法构建的方框图。 被测信号 图2-2 频率测量算法对应的方框图 输入电路 闸门 计数电路 显示电路 闸门产生
整体方框图及原理 频率测量：测量频率的原理框图如图2-3.测量频率共有3个档位。被测信号经整形后变为脉冲信号（矩形波或者方波），送入闸门电路，等待时基信号的到来。时基信号有555定时器构成一个较稳定的多谐振荡器，经整形分频后，产生一个标准的时基信号，作为闸门开通的基准时间。被测信号通过闸门，作为计数器的时钟信号，计数器即开始记录时钟的个数，这样就达到了测量频率的目的。 周期测量：测量周期的原理框图2-4.测量周期的方法与测量频率的方法相反，即将被测信号经整形、二分频电路后转变为方波信号。方波信号中的脉冲宽度恰好为被测信号的1个周期。将方波的脉宽作为闸门导通的时间，在闸门导通的时间里，计数器记录标准时基信号通过闸门的重复周期个数。计数器累计的结果可以换算出被测信号的周期。用时间Tx来表示：Tx=NTs 式中：Tx为被测信号的周期；N为计数器脉冲计数值；Ts为时基信号周期。时基电路：时基信号由555定时器、RC组容件构成多谐振荡器，其两个暂态
数字频率计课程设计
课程设计任务书 学生姓名：覃朝光专业班级：通信1103 指导教师：工作单位：信息工程学院 题目: 数字频率计的设计与实现 初始条件： 本设计既可以使用集成脉冲发生器、计数器、译码器、单稳态触发器、锁存器、放大器、整形电路和必要的门电路等，也可以使用单片机系统构建简易频率计。用数码管显示频率计数值。 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、课程设计工作量：1周。 2、技术要求： 1）设计一个频率计。要求用4位7段数码管显示待测频率，格式为0000Hz。 2）测量频率范围：10~9999Hz。 3）测量信号类型：正弦波、方波和三角波。 4）测量信号幅值：0.5~5V。 5）设计的脉冲信号发生器，以此产生闸门信号，闸门信号宽度为1s。 6）确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，画出总体电路原理图，阐述基本原理。 3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。 时间安排： 1、2013年5 月17日，布置课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。 2、2013 年 6 月18 日至2013 年6 月22 日，方案选择和电路设计。 3、2013 年6 月22 日至2013 年7 月1 日，电路调试和设计说明书撰写。 4、2013年7月5日，上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 摘要 (3) 1电路的设计思路与原理 (4) 1.1电路设计方案的选择 (4) 1.1.1方案一：利用单片机制作频率计 (4) 1.1.2方案二：利用锁存器与计数器制作频率计 (5) 1.1.3方案三：利用定时电路与计数器制作频率计 (5) 1.1.4方案确定 (6) 1.2 原理及技术指标 (6) 1.3 单元电路设计及参数计算 (8) 1.3.1时基电路 (8) 1.3.2放大整形电路 (9) 1.3.3逻辑控制电路 (9) 1.3.4计数器 (11) 1.3.5锁存器 (12) 1.3.6译码电路 (13) 2仿真结果及分析 (13) 2.1仿真总图 (13) 2.2单个元电路仿真图 (14) 2.3测试结果 (17) 3测试的数据和理论计算的比较分析 (17) 4制作与调试中出现的故障、原因及排除方法 (17) 4.1故障a (17) 4.2故障b (18) 4.3故障c (18) 4.4故障d (18) 4.5故障e (18) 5 心得体会 (19)