数字式频率计数器

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1、电子线路课程设计第15页共14页电子线路课程设计报告姓名：陈晗学号：090401332专业：电子信息工程日期：2012-03-12南京理工大学紫金学院电光系15电子线路课程设计第15页共14页1引言数字式频率计数器是以数字方式对信号参数进行精密测量的仪器。衡量频率计数器主要指标是测量范围、测量功能、精度和稳定性。频率计数器的应用非常广泛，它被广泛应用于航天、电子、测控等领域。本次电子线路课程设计是设计并制作一个具有选频特性的简易两位数字式频率计电路。本次设计基本思路是运用数字计数器在单位时间计数信号的变化次数。1．1主要技术指标和要求1.1.1主要技术指标频率计电路的输入信号为正弦信号：频率：

2、1Hz~10KHz，幅度：峰-峰值300mV。输入信号整形电路：（1）设计一个电压放大器，增益5~10倍可调。（2）设计一个电压比较器，参考端基准电压为1.0V左右。（3）设计一个中心频率为200Hz~1KHz的有源带通滤波器，使计数器能够对频率通带内的信号进行正常计数，其余则不计数。计数器电路：（1）设计一个2位的十进计数器、译码驱动和显示电路。（2）要求频率计具有自动测频、自动清零、数据显示和数据保持功能。1.1.2发挥部分（1）频率计电路要求具有较高的抗干扰性能（采用TLP521光耦隔离器）。.（2）频率计具有A、B双通道自动测频、数据显示和数据保持功能。（3）频率计实现A、B通道号的显

3、示。1.1.3实物要求根据频率计测频原理，结合模电和数电的基础理论知识，完成对简易数字式频率计方案和电路设计和仿真，并在面包板上完成连接、装配、调试和演示。1.1.4实验仪器示波器：TDO2022A功率函数信号发生器：SP1631A三路稳压电源：MPS-3003L-315电子线路课程设计第15页共14页万用表：UNI-T1.1.5主要器件及典型电路形式（1）本次课程设计用器件介绍：74LS00、74LS04、74LS20、74LS32、74LS160、74LS47、74LS123、74LS74、74HCT573、CD4020、LM339、TLP521、OP07、LM324、七段LED数码管、发

4、光二极管、开关二极管和三极管等。（2）典型数字电路形式：十进计数器、译器显示及驱动电路、逻辑控制电路、比较器、分频器、光电隔离器、时基信号发生器、单稳态信号发生器。（3）典型模拟电路形式：放大器、跟随器、二阶有源带通滤波器。集成运放电路均采用±5V供电。2工作原理2.1简易数字式频率计电路设计简易数字式频率计电原理图如图1图1简易频率计电原理图2.2电路工作原理如图1，本设计主要包括电压放大电路、有源带通滤波电路、整形电路、计数、译码驱动电路和逻辑控制电路等。（1）被测正弦波信号通过放大器放大，有源带通滤波器滤波，电压比较器整形后，如果被测信号频率落在滤波器通带内，频率计进行测频，否则频率计不

5、测频。15电子线路课程设计第15页共14页（2）由LM555产生周期约2s的时基信号，是频率计的主要工作时序，在该信号的一个周期的时间内，频率计可以完成清零，计数、显示和计数结果保持，在下一周期时重复上述过程。简易频率计工作波形示意图如图2。图2简易频率计工作波形示意图（3）用LM555时基信号发生器产生的周期信号的上升沿，触发由74LS123电路构成的单稳态发生器1，产生对计数器清零的脉冲信号，使计数器在工作前归零，该脉冲信号的宽度一般约1ms左右，由该单稳态电路的RC参数值决定。（4）计数器清零后，需要一个定时脉冲信号控制计数器的计数，可用清零脉冲信号的下降沿，触发另一个单稳电路2，从而产

6、生一个标准的1s定时计数脉冲。在该定时计数脉冲的持续时间内，计数器可以计数，频率计完成对输入被测信号的测频。定时计数脉冲的宽度为1s左右，由单稳态电路2的RC参数值决定。（5）二级十进计数器电路由两个74LS160组成，译码驱动与显示电路由74LS47和七段共阳数码管组成。3各单元电路设计与安装3.1放大器、有源带通滤波器和电压比较器设计（1）放大器设计该放大器可以把技术指标规定的输入信号放大到足够的电平，以驱动后面的电压比较器，放大器可采用OP07集成运放，如图3所示。图3由OP07构成的放大器电路15电子线路课程设计第15页共14页（2）带通滤波器设计带通滤波电路的设计中心频率为1KHz左

7、右，通带宽度BW=100Hz左右。巴特沃斯滤波器：特点是带内带外最佳平稳，但低阶的过度带比较宽。切比雪夫滤波器：特点是过度带可以很窄，但带内带外幅频震荡比较严重。典型的有源带通滤波器电路如图4。带通滤波器中心频率和带宽的调整：带通滤波器的中心频率和带宽主要是由滤波器中RC元件参数确定，通常可先选定电容器C值，再调节电阻阻值，一般可采用电位器调节。带通滤波器采用集成运放OP07。图4典型的有源带通滤