频率计数器的设计

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1、频率计数器的设计1.1频率计数器电路的设计1.1.1频率计数器测定频率的常用方法Z—是利用示波器读取波形的周期，然后计算出它的频率,电子这种方法是利用器测读取周期，所以误差非常大。诅字波形例如如果心備f5业b.正弦波形如果t=17um.f=59KHz如果t=lum.f=lMHz图1.1利用示波器求频率的方法在使用石英振子或者陶瓷振子震荡的场合，它的频率已经是确定的，除了需要准确知道振荡频率的情况Z外，通常没有进行测定的必要，但是在使用RC的振荡电路中，鉴于使用的电容器和电阻的精度，通常实际值并不恰好就是标称值的因素，实际的振荡频率并不一定就是理论计算所的到的振荡频率，所以在改变元器件调整振

2、荡频率使它达到设定频率时，就需要测定频率，适时利用频率计数器进行测定就非常方便。1.1.2使用的部件应该考虑尽量不使用特殊的部件，不过为了减少部件数目可以使用专用的计数器IC,图1.2是4位频率计数器的总电路图，专用计数器IC使用10进制4位计数器TC5051P,作为专用IC；还使用了七段译码器TC5022BP和驱动ICTD6204P其他的IC都是74HC系列的产品，至于显示部分的LED只要是共阴极七段LED,哪种型号都可以，这里使用小型化产品，TLR312,可以直接装在基板上。使用4MHZ的石英振子产生基准信号，不过也可以使用1MHZ的振子。1.3频率计数器的电路结构图1・3是频率计数器

3、的框图，我们通过这个框图来说明频率计数器的工作原理。6XOQCAISaSj32«9^S:I—OIOCISiIa丿)nEmEgofe*一4MM-H—w4t=g活mEmAs・To0Nl.)...aa{HFs&fis..£Qdpdp^Hn-S-「一•§•^Hn导s厂“虫l@i@i-G3ffiffiflfcodssmda層<-•£asQsrr-gttz.目专L三£刃二图1.24位频率计数器的总电路图（能够测定到9.999MHz）图1.3频率计数器的框图频率计数器的基本工作就是能够对1S内被测定信号的时钟脉冲数目进行计数，如果把测定频率的基本规则原封不动地应用于电路，即将1S内进入1个脉冲信号

4、的频率设定为1Hz,那么频率为1MHZ的信号就是在1S之内计数到1000000个脉冲。经常使用的信号频率大多在几十KHZ至几MHZ的范围，假设最大可以测定到10MHZ那就要求必须具有每秒计数到10000000个脉冲数，8位计数器，不过尽管频率的定义明确指出测定的频率是指1S吋间内数得的脉冲数，但是并不以为着实际构成的频率计数器一定要计数ISo例如：可以不对1S内的脉冲计数，而只对其1/10的时间即对0.1S内的脉冲进行计数也是可以的，测定同样的频率只用1/10的时间，那么计数器显示的也是1/10的数据，这就是说使用少1位的计数器也可以得到同样的测定结果（移动小数点的位置）。如果只在1/10

5、S的时间内进行计数，那么计数器的最小位就表示lOHzo在测定几IKHZ至几MHZ频率的场合很少有要求频率，精确到1Hz的，所以这里设计最小值为1KHZ的电路，在这种情况下就可以利用4位计数器对频率测定到9999KHZ,也就是9.999MHz,因此，只需要具有1ms的基准信号和能够计数到9.999MHz的计数器就可以了。但是图1.3中的情况与上而的说明稍微有一些不同这是为了减少部件数目而使用了TC5051P,它的最大计数频率约为1.5MHz,如果TC5051P能够工作到10MHz的话，还可能进一步减少部件数目，不过没有办法。使用计数器IC74HC160,设定测定的频率是原来1/10而且使用1

6、0ms的基准脉冲和4位计数器，这样一来最小位能够测定到lOOHzo所谓益处是指在测定频率高于计数器最大值的场合，表明所显示的频率数出现了辛昔误的符号。1.2频率计数器各框图的工作1.2.1取样时钟脉冲发生部分取样时钟脉冲发牛部分应该具有发牛约10Hz的时钟脉冲，1S内进行约10次计数器测定的功能，当计数器的基准脉冲为10ms时，这样原封不动地制作的频率计数器由于1S内要进行100次测定，测定的信号在快速变化，会导致闪烁太快而很难看清楚，为了避免这种情况出现，采用取样吋钟脉冲。1.2.2计数器部分计数器部分用4位10进制计数ICTC5051P,这种IC是16管教的DIP,内藏有4个十进制计数

7、器和4个锁存器，还有能够用分时操作输出BCD的多路转换器和OSC（振荡）电路，它不是74系列的产品，不过设计用CMOSIC在5V电压下工作，图1.4是TC5051P的管脚连接和内部逻辑图。由于端子数目少（16管脚），所以不能同时取出多为的BCD输出，不过它与动态发光的LED等组合使用，可以减少布线，同时还可以减少所占据的空间。动态扫描用的振荡电力只连接1个电容器进行振荡，在使用1000PF电容器的场合震荡频率约为25KH