频率计设计proteus仿真

1、. 频率计设计Frequency count design1 实验目的会运用电子技术课程所学到的理论知识，独立完成设计课题。学会将单元电路组成系统电路的方法。熟悉中规模集成电路和半导体显示器件的使用方法。通过查阅手册和文献资料，培养独立分析和解决实际问题的能力。培养严肃认真工作作风和严谨的科学开展。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1所示的算法。图2是根据算法构建的方框图。图1算法计数电路阀门输入电路被测信号计数电路阀门输入电路显示电路阀门电路显示电路阀门电路图2算法方框图在测试电路中设置一个闸门产生电路，用于产生脉冲宽度为1s的闸门信号。该闸门信号控制闸门电路的导通

2、与开断。让被测信号送入闸门电路，当1s闸门脉冲到来时闸门导通，被测信号通过闸门并到达后面的计数电路计数电路用以计算被测输入信号的周期数，当1s闸门完毕时，闸门再次关闭，此时计数器记录的周期个数为1s内被测信号的周期个数，即为被测信号的频率。测量频率的误差与闸门信号的精度直接相关，因此，为保证在1s内被测信号的周期量误差为10 量级，则要求闸门信号的精度为10 量级。例如，当被测信号为1kHz时，在1s的闸门脉冲期间计数器将计数1000次，由于闸门脉冲精度为10 ，闸门信号的误差不大于，固由此造成的计数误差不会超过1，符合5*10 的误差要求。进一步分析可知，当被测信号频率增高时，在闸门脉冲精度

3、不变的情况下，计数器误差的绝对值会增大，但是相对误差仍在5*10 范围内。但是这一算法在被测信号频率很低时便呈现出严重的缺点，例如，当被测信号为时其周期是2s，这时闸门脉冲仍是1s显然是不行的，故应加宽闸门脉冲宽度。假设闸门脉冲宽度加至10s，则闸门导通期间可以计数5次，由于数值5是10s的计数结果，故在显示之间必须将计数值除以10。图3测量频率原理图图4测量周期原理图输入电路：由于输入的信号可以是正弦波，三角波。而后面的闸门或计数电路要求被测信号为矩形波，所以需要设计一个整形电路则在测量的时候，首先通过整形电路将正弦波或者三角波转化成矩形波。在整形之前由于不清楚被测信号的强弱的情况。所以在通

4、过整形之前通过放大衰减处理。当输入信号电压幅度较大时，通过输入衰减电路将电压幅度降低。当输入信号电压幅度较小时，前级输入衰减为零时假设不能驱动后面的整形电路，则调节输入放大的增益，时被测信号得以放大。频率测量：测量频率的原理框图如图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。时基信号由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。被测信号通闸门，作为计数器的时钟信号，计数器即开场记录时钟的个数，这样就达了测量频率的目的。周期测量：测量周期的原理框图4.测量周期的方法与测量频率的方

5、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T*来表示：T*=NTs式中：T*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，其两个暂态时间分别为Ra+Rb重复周期为T=T1+T2 。由于被测信号范围为1Hz1MHz，如果只采用一种闸门脉冲信号，则只能是10s脉冲宽度的闸门信号，假设被测信号为较高频率，计数电路的位数要很多

6、，而且测量时间过长会给用户带来不便，所以可将频率范围设为几档：1Hz999Hz档采用1s闸门脉宽；档采用闸门脉宽；档采用闸门脉宽。多谐振荡器经二级10分频电路后，可提取因档位变化所需的闸门时间1ms、。闸门时间要求非常准确，它直接影响到测量精度，在要求高精度、高稳定度的场合，通常用晶体振荡器作为标准时基信号。在实验中我们采用的就是前一种方案。在电路中引进电位器来调节振荡器产生的频率。使得能够产生1kHz的信号。这对后面的测量精度起到决定性的作用。计数显示电路：在闸门电路导通的情况下，开场计数被测信号中有多少个上升沿。在计数的时候数码管不显示数字。当计数完成后，此时要使数码管显示计数完成后的数字

7、。控制电路：控制电路里面要产生计数清零信号和锁存控制信号。控制电路工作波形的示意图如图5。图5控制电路工作波形图图6时钟电路它由两局部组成: 如图3-1所示，第一局部为555定时器组成的振荡器(即脉冲产生电路),要求其产生1000Hz的脉冲.振荡器的频率计算公式为:f=1.43/(R1+2*R2)*C),因此,我们可以计算出参数通过计算确定了R1取430欧姆,R3取500欧姆,电容取1uF.这样我们得到了比较稳定的脉冲。在R1和R3之间接了一个10K的电位器便于在后面调节使得555能够产生非常接近1KHz的频率。第二局部为分频电路,主要由4518组成4518的管脚图，功能表及波形图详见附录，因

8、为振荡器产生的是1000Hz的脉冲,也就是其周期是0.001s,而时基信号要求为、和1s。74HC123单稳态触发器。它有两种输入，A为低电平有效，B为高电平有效。有两种输出，正好相反。用外接的电阻电容作定时元件，时间自己定，比74LS电路易用。 单稳态触发器74HC123及外围电路来实现该功能。74HC123为双可重复触发的单稳态，其输出脉冲的宽度主要取决于定时电阻R与定时电容C，脉宽的计算为电容值与电阻值的乘积即：WP=RC，在实际设计中R=5kW，C=80pF，输出脉宽为400ns、幅度约5V。脉冲快沿放大与射极跟随输出电路，主要作用是对整形与展宽后的触发脉冲进展加速和放大，以便得到有较

9、高幅度和较快上升沿的脉冲信号去触发场效应管2SC3306。图7阀门电路它由一个开关和一个与非门组成。计数电路图8计数电路7490是二五十进制异步计数器，你要做八进制的就先把7490接成十进制的CP1与Q0接，以CP0做输入，Q3做输出就是十进制的，然后用异步置数跳过一个状态到达八进制计数以从000计到111为例先接成加法计数状态，在输出为1000时既Q4为高电平时把Q4输出接到R01和R02脚上即异步置0，此时当计数到1000时则立刻置0，从新从0开场计数1000的状态为瞬态状态转化图中是0000到0111是有效状态，1000是瞬态，跳转从这个状态跳回到0000状态图9显示电路显示局部由4个数码管组成，可显示0-9999，CD4511 是一片 CMOS BCD锁存/7 段译码/驱动器，用于驱动共阴极 LED 数码管显示器的 BCD 码七段码译码器。具有B