数字频率计数器电子设计

目 录

1. 实习目的?????????????????????????1 2. 实习内容????????????????????????..2

2.1 数字频率计数器测频的基本原理?????????????3 2.2 频率测量的技术指标?????????????????..4 2.2.1 频率准确度???????????????????.4 2.2.2 频率测量范围??????????????????.4 2.2.3 数字显示位数??????????????????.4 2.2.4 测量时间????????????????????.4 2.3 数据频率计的设计???????????????????5 2.3.1 放大整形电路??????????????????.5 2.3.2 分频电路????????????????????.6 2.3.3 控制电路及门控电路???????????????.7 2.3.4 微分整形电路??????????????????.8 2.3.5 延时电路????????????????????.8 2.3.6 自动清零电路??????????????????.9 2.3.7 计数、锁存、译码显示电路????????????.10 2.4 我的电路分析????????????????????11 2.4.1 电路模块测试??????????????????.12 2.4.2 实验结果????????????????????.12 3 实习心得?????????????????????????13 附录

附录A 数字频率计的原理图

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1.实习目的

电子线路实习时了配合模拟电子技术基础课程的教学而开设的。采用EAD技术中的multisim软件来对模拟电路进行仿真运行，让学生完成EDA技术方面的初步训练，培养起掌握新技术的能力，以适应当今电子技术的飞速发展。 以计算机仿真为基础的电子设计自动化即EAD技术已成为当代电子电路及集成电路设计中不可缺少的重要手段。multisim是一个优秀的电子技术训练工具，利用它可以更灵活的进行电路实验，并在实验室难以达到的实验条件下进行模拟，从而提高学生设计和分析电路的能力。通过综合性设计能使学生会解决较复杂实际问题的能力，为其后续课程的学习和以后 从事实际工作打下坚实的基础。

2.实习内容

2.1 数字频率计数器测频的基本原理

数字频率计是用十进制来显示被测信号频率的一种测量装置。所谓“频率”，就是周期性信号在单位时间内变化的次数。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N，则频率可以表示为：

f?N/T

因此，数字频率计的原理框图如下图所示：

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图1、数字频率计的原理框图

首先脉冲形成电路进行波形变换将被测信号变成频率等于fx的脉冲信号 时基信号发生器提供标准的时间脉冲信号，若其周期为1S,则门控电路的输出信号持续时间亦准确的等于1S。

闸门电路有标准秒信号控制，当秒信号到来时，闸门开通，被测脉冲信号通过闸门送到计数译码显示电路。秒信号结束时闸门关闭，计数器停止计数。由于计数器记得的脉冲数N是在1秒时间内的累计数，所以被测频率fx=NHz。 逻辑控制单元的作用有两个：其一，产生清”0”脉冲，是计数器每次从零开始计数；其二，产生锁存信号，使显示器上的数字稳定不变。 最后，将锁存器中的数据送入译码显示器即可实现频率测量。

2.2频率测量的技术指标

2.2.1 频率准确度

数字频率计测量频率时的测量误差称为频率准确度，常用相对误差△

fx/fx来表示。分析表明：

?fx1?fc??(?) fxTfxfc式中，1/（Tfx）=△N/N称为量化误差，是数字频率计所特有的误差。△fc/fc=△T/T 称为闸门时间的相对误差，主要由基准信号发生器提供的标准频率的准确度所决定，△fc/fc<<1/(Tfx). 2.2.2 频率测量范围

数字频率计测量的最高频率成为频率测量范围，主要由脉冲形成电路的频

率响应决定。

2.2.3 数字显示位数

频率计的数字显示的位数决定了数字频率计的分辨率。一般情况下，位数

越多分辨率越高，当然需要的计数译码器的位数也就越多。

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2.2.4 测量时间

数字频率计完成一次测量所需的总时间称为测量时间。若用t表示总测量

时间，则 t=t1+t2+t3+t4式中，t1—准备时间，t2—计数时间，t3—锁存时间，t4—复位时间

2.3 数字频率计数器的设计 2.3.1 放大整形电路

放大整形电路由晶体管 3DGl00与74LS00等组成，其中3DGl00组成放大器将输入频率为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。其电路如图：

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图2 放大整形电路

其中由C1端输入未知频率的波，74LS00组成的施密特触发器将从3DG00放大的信号进行整形变换，得到需要的方波.

2.3.2 分频电路

主要由74LS160组成（74LS160的管脚图，功能表及波形图详见附录），因为振荡器产生的是100KHz的脉冲,也就是其周期是0.00001s,而时基信号要求为0.001、0.01s、0.1s和1s。4518为双BCD加计数器，由两个相同的同步4级计数器构成，计数器级为D型触发器，具有内部可交换CP和EN线，用于在时钟上升沿或下降沿加计数，在单个运算中，EN输入保持高电平，且在CP上升沿进位，CR线为高电平时清零。计数器在脉动模式可级联，通过将Q3连接至下一计数器的EN输入端可实现级联，同时后者的CP输入保持低电平。

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