(完整版)數字頻率計電路設計PPT文檔課件

1、數字邏輯電路數字頻率計電路設計 在許多情況下，要對信號的頻率進行測量。利用示波器可以粗略測量被測信號的頻率，精確測量則要用到數字頻率計。設計并制作出一種數字頻率計，其技術指標如下：（1）頻率測量范圍：10 9 999Hz。（2）輸入電壓幅度：300mV 3V。（3）輸入信號波形：任意周期信號。（4）顯示位數：4位。（5）電源：220V、50Hz 數字頻率計的主要功能是測量周期信號的頻率。頻率是單位時間（1s）內信號發(fā)生周期變化的次數。如果我們能在給定的1s時間內對信號波形計數，并將計數結果顯示出來，就能讀取被測信號的頻率。數字頻率計首先必須獲得相對穩(wěn)定與準確的時間，同時將被測信號轉換成幅度與波

2、形均能被數字電路識別的脈沖信號，然后通過計數器計算這一段時間間隔內的脈沖個數，將其換算后顯示出來。這就是數字頻率計的基本原理。從數字頻率計的基本原理出發(fā)，根據設計要求，得到如下圖所示的電路框圖。信號放大分頻器控制門波形整形電源整流穩(wěn)壓全波整流波形整形計數器顯示譯碼器4位LED顯示數據鎖存器被測信號秒信號計數脈沖它的一個輸入端接標準秒信號，一個輸入端接被測脈沖。數字頻率計首先必須獲得相對穩(wěn)定與準確的時間，同時將被測信號轉換成幅度與波形均能被數字電路識別的脈沖信號，然后通過計數器計算這一段時間間隔內的脈沖個數，將其換算后顯示出來。數字頻率計的主要功能是測量周期信號的頻率。根據系統(tǒng)框圖，設計出如下圖

3、所示的實際電路。為了獲得穩(wěn)定的分頻輸出，清零信號與輸入脈沖“與”后再清零，使分頻輸出脈沖在計數脈沖為低電平時能保持高電平一段時間（10ms）。系統(tǒng)對電源的要求不高，可以采用串聯式穩(wěn)壓電源電路來實現。二分頻可以采用T觸發(fā)器來實現。本頻率計采用市電頻率作為標準頻率，以獲得穩(wěn)定的基準時間。可以選用現成的十進制集成計數器。在確定的時間（1s）內計數器的計數結果（被測信號頻率）必須經鎖定后才能獲得穩(wěn)定的顯示值。當采用與門時，秒信號為正時進行計數，當采用或門時，秒信號為負時進行計數。如果我們能在給定的1s時間內對信號波形計數，并將計數結果顯示出來，就能讀取被測信號的頻率。全波整流電路首先對50Hz交流市電

4、進行全波整流，得到如下圖（a）所示100Hz的全波整流波形。為了獲得穩(wěn)定的分頻輸出，清零信號與輸入脈沖“與”后再清零，使分頻輸出脈沖在計數脈沖為低電平時能保持高電平一段時間（10ms）?？刂崎T可以用與門或或門來實現。這就是數字頻率計的基本原理?？驁D中的電源采用50Hz的交流市電。市電被降壓、整流、穩(wěn)壓后為整個系統(tǒng)提供直流電源。 系統(tǒng)對電源的要求不高，可以采用串聯式穩(wěn)壓電源電路來實現。（1） 本頻率計采用市電頻率作為標準頻率，以獲得穩(wěn)定的基準時間。按國家標準，市電的頻率漂移不能超過，即在1的范圍內。用它作普通頻率計的基準信號完全能滿足系統(tǒng)的要求。全波整流電路首先對50Hz交流市電進行全波整流，得

5、到如下圖（a）所示100Hz的全波整流波形。波形整形電路對100Hz信號進行整形，使之成為如下圖（b）所示100Hz的矩形波。10mS(b)(a) 采用過零觸發(fā)電路可將全波整流波形變?yōu)榫匦尾?，也可采用施密特觸發(fā)器進行整形。（5）電源：220V、50Hz它將分頻輸出脈沖整形為脈寬為1s、周期為2s的方波。如果我們能在給定的1s時間內對信號波形計數，并將計數結果顯示出來，就能讀取被測信號的頻率。它將分頻輸出脈沖整形為脈寬為1s、周期為2s的方波。然后再進行二分頻得到如下圖（b）所示占空比為50脈沖寬度為1s的方波信號，由此獲得測量頻率的基準時間。控制門可以用與門或或門來實現。（2）全波整流與波形整

6、形電路如果我們能在給定的1s時間內對信號波形計數，并將計數結果顯示出來，就能讀取被測信號的頻率。數字頻率計電路設計在確定的時間（1s）內計數器的計數結果（被測信號頻率）必須經鎖定后才能獲得穩(wěn)定的顯示值。（5）電源：220V、50Hz計數器的作用是對輸入脈沖計數。當采用與門時，秒信號為正時進行計數，當采用或門時，秒信號為負時進行計數。1S(a)(b) 分頻器的作用是為了獲得1s的標準時間。電路首先對上圖所示的100Hz信號進行100分頻得到如下圖（a）所示周期為1s的脈沖信號。然后再進行二分頻得到如下圖（b）所示占空比為50脈沖寬度為1s的方波信號，由此獲得測量頻率的基準時間。利用此信號去打開與

7、關閉控制門，可以獲得在1s時間內通過控制門的被測脈沖的數目。 分頻器可以采用前面介紹過的方法，由計數器通過計數獲得。二分頻可以采用T觸發(fā)器來實現。+RRRDWCLK1EN2R7Q03Q14Q25Q36U5A4518CLK9EN10R15Q011Q112Q213Q314U5B4518CLK1EN2R7Q03Q14Q25Q36U4A4518CLK9EN10R15Q011Q112Q213Q314U4B4518RR1SABCDLTBILEABCDEFG12345679101112131415U11ABCDLTBILEABCDEFG12345679101112131415U104511ABCDLTBIL

8、EABCDEFG12345679101112131415U94511ABCDLTBILEABCDEFG12345679101112131415U84511CLKCDSD1234567QQJKU2A74HC109121213&U3A74HC11&VccVccVccCLKRSTQ1Q2Q3Q4Q5Q6Q7123456791112U14024U3B34512220V+5V輸出被測信號輸入1S4511&910118U3C74HC1174HC11U1A74HC14U1B74HC14+-1234D0O0D1O1D2O2D3O3D4O4D5O5D6O6D7O7EOCLK123456789111213141516171819U674HC374D