(完整版)数字频率计电路设计PPT文档课件.ppt

1、数字逻辑电路数字频率计电路设计 在许多情况下，要对信号的频率进行测量。利用示波器可以粗略测量被测信号的频率，精确测量则要用到数字频率计。设计并制作出一种数字频率计，其技术指标如下：（1）频率测量范围：10 9 999Hz。（2）输入电压幅度：300mV 3V。（3）输入信号波形：任意周期信号。（4）显示位数：4位。（5）电源：220V、50Hz 数字频率计的主要功能是测量周期信号的频率。频率是单位时间（1s）内信号发生周期变化的次数。如果我们能在给定的1s时间内对信号波形计数，并将计数结果显示出来，就能读取被测信号的频率。数字频率计首先必须获得相对稳定与准确的时间，同时将被测信号转换成幅度与波

2、形均能被数字电路识别的脉冲信号，然后通过计数器计算这一段时间间隔内的脉冲个数，将其换算后显示出来。这就是数字频率计的基本原理。从数字频率计的基本原理出发，根据设计要求，得到如下图所示的电路框图。信号放大分频器控制门波形整形电源整流稳压全波整流波形整形计数器显示译码器4位LED显示数据锁存器被测信号秒信号计数脉冲它的一个输入端接标准秒信号，一个输入端接被测脉冲。数字频率计首先必须获得相对稳定与准确的时间，同时将被测信号转换成幅度与波形均能被数字电路识别的脉冲信号，然后通过计数器计算这一段时间间隔内的脉冲个数，将其换算后显示出来。数字频率计的主要功能是测量周期信号的频率。根据系统框图，设计出如下图

3、所示的实际电路。为了获得稳定的分频输出，清零信号与输入脉冲“与”后再清零，使分频输出脉冲在计数脉冲为低电平时能保持高电平一段时间（10ms）。系统对电源的要求不高，可以采用串联式稳压电源电路来实现。二分频可以采用T触发器来实现。本频率计采用市电频率作为标准频率，以获得稳定的基准时间。可以选用现成的十进制集成计数器。在确定的时间（1s）内计数器的计数结果（被测信号频率）必须经锁定后才能获得稳定的显示值。当采用与门时，秒信号为正时进行计数，当采用或门时，秒信号为负时进行计数。如果我们能在给定的1s时间内对信号波形计数，并将计数结果显示出来，就能读取被测信号的频率。全波整流电路首先对50Hz交流市电

4、进行全波整流，得到如下图（a）所示100Hz的全波整流波形。为了获得稳定的分频输出，清零信号与输入脉冲“与”后再清零，使分频输出脉冲在计数脉冲为低电平时能保持高电平一段时间（10ms）。控制门可以用与门或或门来实现。这就是数字频率计的基本原理。框图中的电源采用50Hz的交流市电。市电被降压、整流、稳压后为整个系统提供直流电源。 系统对电源的要求不高，可以采用串联式稳压电源电路来实现。（1） 本频率计采用市电频率作为标准频率，以获得稳定的基准时间。按国家标准，市电的频率漂移不能超过，即在1的范围内。用它作普通频率计的基准信号完全能满足系统的要求。全波整流电路首先对50Hz交流市电进行全波整流，得

5、到如下图（a）所示100Hz的全波整流波形。波形整形电路对100Hz信号进行整形，使之成为如下图（b）所示100Hz的矩形波。10mS(b)(a) 采用过零触发电路可将全波整流波形变为矩形波，也可采用施密特触发器进行整形。（5）电源：220V、50Hz它将分频输出脉冲整形为脉宽为1s、周期为2s的方波。如果我们能在给定的1s时间内对信号波形计数，并将计数结果显示出来，就能读取被测信号的频率。它将分频输出脉冲整形为脉宽为1s、周期为2s的方波。然后再进行二分频得到如下图（b）所示占空比为50脉冲宽度为1s的方波信号，由此获得测量频率的基准时间。控制门可以用与门或或门来实现。（2）全波整流与波形整

6、形电路如果我们能在给定的1s时间内对信号波形计数，并将计数结果显示出来，就能读取被测信号的频率。数字频率计电路设计在确定的时间（1s）内计数器的计数结果（被测信号频率）必须经锁定后才能获得稳定的显示值。（5）电源：220V、50Hz计数器的作用是对输入脉冲计数。当采用与门时，秒信号为正时进行计数，当采用或门时，秒信号为负时进行计数。1S(a)(b) 分频器的作用是为了获得1s的标准时间。电路首先对上图所示的100Hz信号进行100分频得到如下图（a）所示周期为1s的脉冲信号。然后再进行二分频得到如下图（b）所示占空比为50脉冲宽度为1s的方波信号，由此获得测量频率的基准时间。利用此信号去打开与

7、关闭控制门，可以获得在1s时间内通过控制门的被测脉冲的数目。 分频器可以采用前面介绍过的方法，由计数器通过计数获得。二分频可以采用T触发器来实现。+RRRDWCLK1EN2R7Q03Q14Q25Q36U5A4518CLK9EN10R15Q011Q112Q213Q314U5B4518CLK1EN2R7Q03Q14Q25Q36U4A4518CLK9EN10R15Q011Q112Q213Q314U4B4518RR1SABCDLTBILEABCDEFG12345679101112131415U11ABCDLTBILEABCDEFG12345679101112131415U104511ABCDLTBIL

8、EABCDEFG12345679101112131415U94511ABCDLTBILEABCDEFG12345679101112131415U84511CLKCDSD1234567QQJKU2A74HC109121213&U3A74HC11&VccVccVccCLKRSTQ1Q2Q3Q4Q5Q6Q7123456791112U14024U3B34512220V+5V输出被测信号输入1S4511&910118U3C74HC1174HC11U1A74HC14U1B74HC14+-1234D0O0D1O1D2O2D3O3D4O4D5O5D6O6D7O7EOCLK123456789111213141516171819U674HC374D0O0D1O1D2O2D3O3D4O4D5O5D6O6D7O7EOCLK123456789111213141516171819U774HC374&U3C91011274HC11123478051k1k20k1k2k6V15V103感谢观看感谢观看