(完整版)數(shù)字頻率計(jì)電路設(shè)計(jì)PPT文檔課件

1、數(shù)字邏輯電路數(shù)字頻率計(jì)電路設(shè)計(jì) 在許多情況下，要對(duì)信號(hào)的頻率進(jìn)行測(cè)量。利用示波器可以粗略測(cè)量被測(cè)信號(hào)的頻率，精確測(cè)量則要用到數(shù)字頻率計(jì)。設(shè)計(jì)并制作出一種數(shù)字頻率計(jì)，其技術(shù)指標(biāo)如下：（1）頻率測(cè)量范圍：10 9 999Hz。（2）輸入電壓幅度：300mV 3V。（3）輸入信號(hào)波形：任意周期信號(hào)。（4）顯示位數(shù)：4位。（5）電源：220V、50Hz 數(shù)字頻率計(jì)的主要功能是測(cè)量周期信號(hào)的頻率。頻率是單位時(shí)間（1s）內(nèi)信號(hào)發(fā)生周期變化的次數(shù)。如果我們能在給定的1s時(shí)間內(nèi)對(duì)信號(hào)波形計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)結(jié)果顯示出來(lái)，就能讀取被測(cè)信號(hào)的頻率。數(shù)字頻率計(jì)首先必須獲得相對(duì)穩(wěn)定與準(zhǔn)確的時(shí)間，同時(shí)將被測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成幅度與波

2、形均能被數(shù)字電路識(shí)別的脈沖信號(hào)，然后通過(guò)計(jì)數(shù)器計(jì)算這一段時(shí)間間隔內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)，將其換算后顯示出來(lái)。這就是數(shù)字頻率計(jì)的基本原理。從數(shù)字頻率計(jì)的基本原理出發(fā)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，得到如下圖所示的電路框圖。信號(hào)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(jì)數(shù)器顯示譯碼器4位LED顯示數(shù)據(jù)鎖存器被測(cè)信號(hào)秒信號(hào)計(jì)數(shù)脈沖它的一個(gè)輸入端接標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)，一個(gè)輸入端接被測(cè)脈沖。數(shù)字頻率計(jì)首先必須獲得相對(duì)穩(wěn)定與準(zhǔn)確的時(shí)間，同時(shí)將被測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成幅度與波形均能被數(shù)字電路識(shí)別的脈沖信號(hào)，然后通過(guò)計(jì)數(shù)器計(jì)算這一段時(shí)間間隔內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)，將其換算后顯示出來(lái)。數(shù)字頻率計(jì)的主要功能是測(cè)量周期信號(hào)的頻率。根據(jù)系統(tǒng)框圖，設(shè)計(jì)出如下圖

3、所示的實(shí)際電路。為了獲得穩(wěn)定的分頻輸出，清零信號(hào)與輸入脈沖“與”后再清零，使分頻輸出脈沖在計(jì)數(shù)脈沖為低電平時(shí)能保持高電平一段時(shí)間（10ms）。系統(tǒng)對(duì)電源的要求不高，可以采用串聯(lián)式穩(wěn)壓電源電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。二分頻可以采用T觸發(fā)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。本頻率計(jì)采用市電頻率作為標(biāo)準(zhǔn)頻率，以獲得穩(wěn)定的基準(zhǔn)時(shí)間?？梢赃x用現(xiàn)成的十進(jìn)制集成計(jì)數(shù)器。在確定的時(shí)間（1s）內(nèi)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)結(jié)果（被測(cè)信號(hào)頻率）必須經(jīng)鎖定后才能獲得穩(wěn)定的顯示值。當(dāng)采用與門時(shí)，秒信號(hào)為正時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)采用或門時(shí)，秒信號(hào)為負(fù)時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)。如果我們能在給定的1s時(shí)間內(nèi)對(duì)信號(hào)波形計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)結(jié)果顯示出來(lái)，就能讀取被測(cè)信號(hào)的頻率。全波整流電路首先對(duì)50Hz交流市電

4、進(jìn)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(hào)與輸入脈沖“與”后再清零，使分頻輸出脈沖在計(jì)數(shù)脈沖為低電平時(shí)能保持高電平一段時(shí)間（10ms）?？刂崎T可以用與門或或門來(lái)實(shí)現(xiàn)。這就是數(shù)字頻率計(jì)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(gè)系統(tǒng)提供直流電源。 系統(tǒng)對(duì)電源的要求不高，可以采用串聯(lián)式穩(wěn)壓電源電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。（1） 本頻率計(jì)采用市電頻率作為標(biāo)準(zhǔn)頻率，以獲得穩(wěn)定的基準(zhǔn)時(shí)間。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，市電的頻率漂移不能超過(guò)，即在1的范圍內(nèi)。用它作普通頻率計(jì)的基準(zhǔn)信號(hào)完全能滿足系統(tǒng)的要求。全波整流電路首先對(duì)50Hz交流市電進(jìn)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(duì)100Hz信號(hào)進(jìn)行整形，使之成為如下圖（b）所示100Hz的矩形波。10mS(b)(a) 采用過(guò)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(jìn)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(shí)間內(nèi)對(duì)信號(hào)波形計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)結(jié)果顯示出來(lái)，就能讀取被測(cè)信號(hào)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(jìn)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(hào)，由此獲得測(cè)量頻率的基準(zhǔn)時(shí)間?？刂崎T可以用與門或或門來(lái)實(shí)現(xiàn)。（2）全波整流與波形整

6、形電路如果我們能在給定的1s時(shí)間內(nèi)對(duì)信號(hào)波形計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)結(jié)果顯示出來(lái)，就能讀取被測(cè)信號(hào)的頻率。數(shù)字頻率計(jì)電路設(shè)計(jì)在確定的時(shí)間（1s）內(nèi)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)結(jié)果（被測(cè)信號(hào)頻率）必須經(jīng)鎖定后才能獲得穩(wěn)定的顯示值。（5）電源：220V、50Hz計(jì)數(shù)器的作用是對(duì)輸入脈沖計(jì)數(shù)。當(dāng)采用與門時(shí)，秒信號(hào)為正時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)采用或門時(shí)，秒信號(hào)為負(fù)時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)。1S(a)(b) 分頻器的作用是為了獲得1s的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。電路首先對(duì)上圖所示的100Hz信號(hào)進(jìn)行100分頻得到如下圖（a）所示周期為1s的脈沖信號(hào)。然后再進(jìn)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(hào)，由此獲得測(cè)量頻率的基準(zhǔn)時(shí)間。利用此信號(hào)去打開(kāi)與

7、關(guān)閉控制門，可以獲得在1s時(shí)間內(nèi)通過(guò)控制門的被測(cè)脈沖的數(shù)目。 分頻器可以采用前面介紹過(guò)的方法，由計(jì)數(shù)器通過(guò)計(jì)數(shù)獲得。二分頻可以采用T觸發(fā)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。+RRRDWCLK1EN2R7Q03Q14Q25Q36U5A4518CLK9EN10R15Q011Q112Q213Q314U5B4518CLK1EN2R7Q03Q14Q25Q36U4A4518CLK9EN10R15Q011Q112Q213Q314U4B4518RR1SABCDLTBILEABCDEFG12345679101112131415U11ABCDLTBILEABCDEFG12345679101112131415U104511ABCDLTBIL

8、EABCDEFG12345679101112131415U94511ABCDLTBILEABCDEFG12345679101112131415U84511CLKCDSD1234567QQJKU2A74HC109121213&U3A74HC11&VccVccVccCLKRSTQ1Q2Q3Q4Q5Q6Q7123456791112U14024U3B34512220V+5V輸出被測(cè)信號(hào)輸入1S4511&910118U3C74HC1174HC11U1A74HC14U1B74HC14+-1234D0O0D1O1D2O2D3O3D4O4D5O5D6O6D7O7EOCLK123456789111213141516171819U674HC374D