电子频率计的设计.ppt

电子频率计的设计,通信工程,任务要求：1、测试范围1HZ200KHZ；可设置波段选择。2、方案：选用数字芯片实现选用单片机定时器实现。,测频原理框图,1频率计数器整体方案计,本系统由输入电路、逻辑控制电路、计数显示电路、时基产生电路4大部分构成，其工作原理为：被测频率信号经过放大、整形之后，将其变换为频率与之相等的计数脉冲信号，作为闸门的一路输入信号，而时基产生电路产生方波信号，送给逻辑控制电路，产生控制闸门开启和关闭的门控信号，作为闸门的另一路输入信号。门控信号为高电平时，闸门开启，计数脉冲信号通过闸门进入十进制计数器进行计数；门控信号为低电平时，闸门关闭，十进制计数器停止计数，计数的结果通过译码显示电路显示出来,2频率计数器硬件电路设计21输入电路设计,实际测量中的输入信号种类繁多，可能是正弦波、三角波、方波或其他形式的波形，不能够满足后级的闸门或计数电路要求，所以在测量的时候需要将被测信号经过一个整形电路，将其变化成满足计数电路要求的脉冲信号。并且在整形之前由于不清楚被测信号的强弱的情况，所以还要考虑信号的放大衰减处理。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，则调节输入放大的增益，使被测信号得以放大。如图2所示为放大整形电路。为保证测量精度，在整形电路的输入端加一前置放大器，对幅值较低的被测信号经放大后再送入整形电路整形。模块电路由单级共射放大电路、74LS00与非门和基本RS触发器所构成，其中3DG100为放大器，可对周期信号进行放大后再传入整形器中对信号进行整形。输入电路通过基于multisim仿真软件的电路仿真，可实现正弦波、三角波到脉冲信号的转换，如图3所示。,22时基产生电路设计,为了获得较为稳定的时间基准信号，以便准确地控制闸门的开启与关闭时间，本设计采取用555定时器组成的多谐振荡器作为时基产生电路，要求其产生频率为1kHz的脉冲。振荡器的频率计算公式为：，因此，可确定各个参数，并通过电路仿真得到了比较稳定的脉冲信号，这里取R1=47k，R2=39k，C=10F。为了提高测频精度以及显示稳定，这里加入了一个电位器，可改变振荡器的输出频率，以改变闸门时间。,23逻辑控制电路设计,逻辑控制电路是本设计最为关键和难搞的模块，主要是控制闸门的开启和关闭，同时也控制整机系统的逻辑关系，包括产生74LS90的清零信号，74LS373的锁存信号以及译码显示电路的控制信号。这里采用两个单稳态触发器74LS123组成逻辑控制电路，当1，触发脉冲从A端输入，其输出信号控制整机系统正常工作。当控制电路输出为高电平时，闸门开启，被测信号通过闸门进入计数电路，于是计数器译码器同时工作，从而记下所测信号频率值。当控制电路输出为低电平时，闸门关闭，计数器停止工作，数码管继续显示所测频率值。直到下一次测量，当手动复位开关S按下时，计数器清零，数码管显示消失，频率计数器完成一次测量。这里闸门采用74LS00与非门。时基产生电路原理图和仿真波形图如图4、图5所示。,24计数与显示电路设计,本模块电路如图6所示，由计数器、锁存器、译码器和LED显示4部分组成。其中74LS90是常用的二-五-十进制异步计数器。本设计要求采用8421码的十进制计数，所以，当R01R02=0，S01S02=0，计数脉冲从CP1输入，CP2接QA，实现十进制计数功能。而R01R02连接控制电路的输出，在控制信号为高电平时，闸门开启，计数器工作。74LS273是带有清除端的8D触发器，只有在清除端CLR为高电平时，才具有锁存功能，锁存控制端为11脚CLK，采用上升沿锁存。这里如果不加74LS273锁存器，那么器的输出结果一直往数码管里送。由于在计数一直在工作，所以数码管上面一直显示数字，并且数字快速闪动，无法观测数据，计数停止，数码管也停止显示。为解决这个问题，可通过锁存信号，实现计数时数码管不显示，计数停止后，数码管再显示计数器的计数结果的功能。,3结语本频率计数器经过测试与应用，确保能正确传输信号及实现频率的测量。在电路改进方面可在时基电路的555定时器的管脚2与7之间加了2个反方向的二极管，并设置参数相等的电阻R1、R2，这样