课程设计任务书。
学生姓名专业班级。
指导教师工作单位： 信息工程学院
题目：数字频率计。
初始条件：具备电子电路的基础知识和设计能力；具备查阅资料的基本方法；熟悉常用的电子器件；熟悉电子设计常用软件的使用；
要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）
1、设计频率检测电路；
2、测量信号与ttl电平兼容，频率范围：0hz～100khz；
3、数码管显示频率；
4、掌握数字电路的设计及调试方法；
5、撰写符合学校要求的课程设计说明书。
时间安排：时间一周，其中2天原理设计，3天电路调试。
指导教师签名年月日。
系主任（或责任教师）签名年月日。
本文介绍了一种测量仅与ttl电平兼容的信号的数字频率计，其频率的测量范围为0hz到100khz，此次设计频率计思路主要是利用计数原理，通过一定的时基控制电路能在1秒钟以内让计数器工作于计数状态，最后在1秒钟内将计数值进行锁存﹑输出﹑显示，即可得到待测信号频率 ，涉及到的集成芯片主要有十进制计数芯片74ls390﹑用于数码管显示的译码器cd4511﹑4093构成的施密特触发器﹑以及时基芯片555构成的不可重复单稳态触发器，共同完成了数字频率计的设计。
关键词：ttl电平兼容信号，计数，频率计。
1) 数字频率计概述。
数字频率计设计是用来对脉冲信号和正弦信号等各种波形进行频率测量的仪器，它将测量的结果直接用十进制数显示出来。数字频率计测量目标是输入信号的频率，改变输入信号的幅值，波形不会影响对频率的测量。如果是低频信号，将输入信号转换为与输入信号同频率的而且符合控制器幅值要求的信号输入到控制器，控制器将采集到的信号按预先编制的程序转换为控制信号，输出到显示器件上。
如果是高频信号，则控制器无法直接采集，可以将输入信号经处理后在分频输入到控制器上，控制器根据采集到的信号计算出原信号的频率，输出控制信号并且由显示电路显示计算结果。信号处理功能由信号调理电路完成。
数字频率计主要是采用数字电路制做成的能实现对周期性变化信号频率测量的仪器。频率计主要用于测量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲等周期信号的频率值。其扩展功能可以测量信号的周期和脉冲宽度。
通常说的，数字频率计是指电子计数式频率计。
2）频率计测量方法。
频率计的测量方法很多，因其工作原理的不同导致有很多的测量方法。比如有比较法、无源测量法﹑示波器法和计数法 ，最常用的的是计数法，计数器法测量电路简单﹑可靠，而且频率的测量精度还较高，便于直接进行数字化的显示。计数法测量频率又分为直接测频法和间接测频法。
3）频率计组成结构。
一般以计数原理来制作的频率计是由时基控制电路，放大整形电路，计数电路以及显示电路等部分组成，频率计的组成框图如下：
图1-1频率计系统。
1.2电路方案设计。
方案1： 采用频率计模块(如icm7216)构成，特点是结构简单，量程可以自动切换。icm7216内部带有放大整形电路，可以直接输入模拟信号。
外部振荡部分选用一块高精度晶振体和两个低温系数电容构成10mhz并联振荡电路。用转搀开关选择10ms，0．1s，ls，10s四种闸门时间，同时量程自动切换，直接点亮led。
方案2： 系统采用可编程逻辑器件(pld，如atv2500)作为信号处理及系统控制核心，完成包括计数、门控、显示等一系列工作。该方案利用了pld的可编程和大规模集成的特点，使电路大为简化，但此题使用pld则不能充分发挥其特点及优势，并且测量精度不够高，导致系统性能**比降低、系统功能扩展受到限制。
方案3： 系统采用mcs一51系列单片机89c51作为控制核心，性能好，**便宜。由于单片机的计数频率上限较低(12mhz晶振时约500khz)，所以需对高频被测信号进行硬件欲分频处理，89c51则完成运算、控制及显示功能。
由于使用了单片机，使整个系统具有极为灵活的可编程性，能方便地对系统进行功能扩展与改进。
方案4：通过单片机软件实现，利用单片机内部所集成的定时器，在编程基础定时周期1秒，然后设置i/o端口为计数模式，并且设置中断时间为1秒，然后直接用单片机i/o端口驱动数码管进行显示，计数值即为所测频率。具体流程如下：
图1-2软件实现流程图。
方案5：通过直接计数法测频率，利用计数芯片和时基控制电路实现对脉冲进行计数，在1秒内对脉冲进行计数，其1秒内计数值通过锁存器进行锁存后输出，然后通过显示电路显示计数值，其计数值则为测量频率。其方案设计流程图如下所示：
图1-3数字芯片实现测量频率流程图。
测频法的基本思想是：对频率为f的周期信号，用一个标准闸门信号（闸门宽度为tg）对被测信号的重复周期数进行计数，当计数结果为n，信号频率为f=n/tg如图1-4 所示。
图1-4测脉宽法的原理框图。
测频法的测量误差与信号频率有关：信号频率越高，误差越小；而信号频率越低，则测量误差越大。因此，测频法适合于对高频信号的测量，频率越高，测量精度也越高。
方案比较论证： 方案一主要是依靠软件编程实现，对于设计一个数字频率计还是电路相对简单，成本也较低，也便于容易实现。方案二是依靠数字集成芯片，原理比较清析，但是用到的集成芯片较多，外围线路很多，但是对于熟练掌握数字电路芯片是个很好锻炼机会，另外本次是完成数电的课程设计。
综合考虑下，最终还是选择方案5。
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