頻率發(fā)生原理

1、清零簡易數(shù)字頻率計電路設(shè)計數(shù)字頻率計是用數(shù)字顯示被測信號頻率的儀器，被測信號可以是正弦波、方波或其它周期性變化的信號。如配以適當(dāng)?shù)膫鞲衅?，可以對多種物理量進(jìn)行測試， 比如機(jī)械振動的頻率、 轉(zhuǎn)速、聲音的頻率以及產(chǎn)品的計件等等。因此，數(shù)字頻率計是一種應(yīng)用很廣泛的儀器。一、設(shè)計目的1. 了解數(shù)字頻率計測量頻率與測量周期的基本原理；2. 熟練掌握數(shù)字頻率計的設(shè)計與調(diào)試方法及減小測量誤差的方法。二、設(shè)計任務(wù)與要求要求設(shè)計一個簡易的數(shù)字頻率計，測量給定信號的頻率，并用十進(jìn)制數(shù)字顯示，具體指標(biāo)為：1. 測量范圍：1HZ9.999KHZ，閘門時間1s;10 Hz 99.99KHZ，閘門時間 0.1 S;100

2、 Hz 999.9KHZ，閘門時間 10ms 1 KHZ 9999KHZ，閘門時間 1ms2. 顯示方式：四位十進(jìn)制數(shù),報警.3. 當(dāng)被測信號的頻率超出測量范圍時(1S)內(nèi)變化的次數(shù).若在一定時間間隔 T內(nèi) 則其頻率可表示為fx=N/T。因此，可以將信號, 然后經(jīng)譯碼、顯示輸出測量結(jié)果，這是所 鎖存器、時基三、數(shù)字頻率計基本原理及電路設(shè)計所謂頻率，就是周期性信號在單位時間 測得這個周期性信號的重復(fù)變化次數(shù)為N,I計數(shù)器電路、4-2-6 :放大整形后由計數(shù)器累計單位時間內(nèi)的信號個數(shù)， 謂的測頻法?？梢姅?shù)字頻率計主要由放大整形電路、閘門電路、 電路、邏輯控制、譯碼顯示電路幾部分組成，總體結(jié)構(gòu)如圖整

3、形放大電路I時基電路顯示器I JWWLTLTLTLJlrnRRnru iinnRmL N 8鎖存信號LJ清零信號圖4-2-6數(shù)字頻率計原理圖從原理圖可知，被測信號V.經(jīng)放大整形電路變成計數(shù)器所要求的脈沖信號I,其頻率與被測信號的頻率 fx相同。時基電路提供標(biāo)準(zhǔn)時間基準(zhǔn)信號n,具有固定寬度T的方波時基信號II作為閘門的一個輸入端，控制閘門的開放時間，被測信號I從閘門另一端輸入，被測信號頻率為fx，閘門寬度T,若在閘門時間內(nèi)計數(shù)器計得的脈沖個數(shù)為N,則被測信號頻.在.邏0”率f x=N/TH?？梢姡l門時間 T決定量程，通過閘門時基選擇開關(guān)選擇 ，選擇T大一些，測量 準(zhǔn)確度就高一些，T小一些，則測

4、量準(zhǔn)確度就低.根據(jù)被測頻率選擇閘門時間來控制量程 整個電路中，時基電路是關(guān)鍵，閘門信號脈沖寬度是否精確直接決定了測量結(jié)果是否精確 輯控制電路的作用有兩個：一是產(chǎn)生鎖存脈沖W,使顯示器上的數(shù)字穩(wěn)定； 二是產(chǎn)生清脈沖V,使計數(shù)器每次測量從零開始計數(shù)。1. 放大整形電路放大整形電路可以采用晶體管 3DG100和74LS00,其中3DG100組成放大器將輸入頻 率為fx的周期信號如正弦波、三角波等進(jìn)行放大。與非門74LS00構(gòu)成施密特觸發(fā)器，它對放大器的輸出信號進(jìn)行整形，使之成為矩形脈沖。2. 時基電路時基電路的作用是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的時間信號，可以由555組成的振蕩器產(chǎn)生，若時間精度要求較高時，可采用晶體振

5、蕩器。由555定時器構(gòu)成的時基電路包括脈沖產(chǎn)生電路和分頻電 路兩部分。Vcc555多諧振蕩電路產(chǎn)生時基脈Ri555產(chǎn)生1000HZ振蕩脈沖的參4-2-7所示。電阻參數(shù)可以由f=1.43/(R+2R2)* Q采用0.01 (F T7R2 -562考電路如圖 振蕩頻率計算公式 求得。(2)分頻電路由于本設(shè)計中需要 1s、0.1 S、10ms 1ms四個閘門時間，555振蕩器產(chǎn)生 1000H Z,周期為1ms的脈沖信號，需經(jīng)分 頻才能得到其他三個周期的閘門信號，可 采用74LS90分別經(jīng)過一級、二級、三級10分頻得到。圖4-2-7 555多諧振蕩電路3. 邏輯控制電路在時基信號II結(jié)束時產(chǎn)生的負(fù)跳變

6、用來產(chǎn)生鎖存信號W,鎖存信號W的負(fù)跳變又用 來產(chǎn)生清“0信號V。脈沖信號W和 V可由兩個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS123產(chǎn)生，它們的脈沖寬度由電路的時間常數(shù)決定。觸發(fā)脈沖從B端輸入時，在觸發(fā)脈沖的負(fù)跳變作用下，輸出端Q可獲得一正脈沖，Q非端可獲得一負(fù)脈沖，其波形關(guān)系正好滿足W和V的要求。手動復(fù)位開關(guān)S按下時，計數(shù)器清“ 0 ?！眳⒖茧娐啡鐖D4-2-8圖4-2-8數(shù)字頻率計邏輯控制電路Vcc5V4. 鎖存器鎖存器的作用是將計數(shù)器在閘門時間結(jié)束時所計得的數(shù)進(jìn)行鎖存，使顯示器上能穩(wěn)定地顯示此時計數(shù)器的值.閘門時間結(jié)束時，邏輯控制電路發(fā)出鎖存信號W,將此時計數(shù)器的值送譯碼顯示器。選用 8D鎖存器74LS27

7、3可以完成上述功能.當(dāng)時鐘脈沖CP的正跳變來到時，鎖存器的輸出等于輸入，即Q=D。從而將計數(shù)器的輸出值送到鎖存器的輸出端。正脈沖結(jié)束后，無論 D為何值，輸出端 Q的狀態(tài)仍保持原來的狀態(tài) Qn不變.所以在計數(shù)期間 內(nèi)，計數(shù)器的輸出不會送到譯碼顯示器.5. 報警電路4位數(shù)字顯示，最高顯示為9999。超過9999就要求報警，即當(dāng)千位達(dá)到如果百位上再來一個時鐘脈沖（即進(jìn)位脈沖），就可以利用此來控制蜂鳴4-2-9 :本設(shè)計要求用9 （即 1001）時，器報警。電路如圖Qa進(jìn)位脈沖Qd如 200 Hz圖4-2-9數(shù)字頻率計報警電路四、調(diào)試要點1. 通電準(zhǔn)備打開電源之前，先按照系統(tǒng)原理圖檢查制作好的電路板的

8、通斷情況，并取下電路板上的集成塊，然后接通電源，用萬用表檢查板上的各點電源電壓值，之后再關(guān)掉電源，插上集成塊。2. 單元電路檢測接通電源后，用雙蹤示波器 （輸人耦合方式置 DC檔）觀察時基電路的輸出波形， 看其是否滿足設(shè)計要求，若不符合，則調(diào)整 Ri和R2。然后改變示波器的掃描速率旋鈕，觀 察74LSI23的第13腳和第10腳的波形是否為鎖存脈沖W和清零脈沖V的波形。將4片計數(shù)器74LS90的第2腳全部接低電平，鎖存器 74LS273的第11腳都接 時鐘脈沖，在個位計數(shù)器的第14腳加入計數(shù)脈沖，檢查4位鎖存、譯碼、顯示器的工作是否正常。3. 系統(tǒng)連調(diào) 在放大電路輸入端加入 Vpp=1v ， f=1k H z