chanong 简易数显频率计的设计
摘要：本文采用NE555构成时钟电路、7809构成稳压电源电路、控制电路、数码管构成计数锁存译码显示电路，实现可测量频段1HZ的数字频率计数器。 -99赫兹。
关键词：脉搏； 频率; 数数; 控制 1 简介
在电子技术中，频率是最基本的参数之一，它与许多电参数的测量方案和测量结果密切相关，因此频率的测量非常重要。 测量频率的方法有很多种。 其中，电子计数器测频具有精度高、使用方便、测量快速、易于实现测量过程自动化等优点。 它是频率测量的重要手段之一。 2 电子计数器测频方法
用电子计数器测量频率有两种方法：一种是直接测频法，测量一定选通时间内被测信号的脉冲数；另一种是直接测频法，即测量被测信号在一定选通时间内的脉冲个数。 另一种是间接测频法，如周期性测频法。 数字频率计是一种用数字显示被测信号频率的仪器。 被测信号可以是正弦波、方波或其他周期性变化的信号。 如果配备适当的传感器，可以测试多种物理量，如机械振动的频率、转速、声音的频率、产品的件数等。因此，数字频率计是一种广泛使用的仪器。 图3 简单数字频率计电路框图
本设计主要运用了数字电路的知识。 NE555构成时钟电路，7809构成稳压电源电路，后者构成控制电路，数码管构成计数锁存译码显示电路。 从单元电路的功能来划分，频率计由四大模块组成，即电源电路、时钟电路（门）、计数译码显示电路、控制电路（被测信号输入电路、锁存和清除）。 电路结构如图1所示。
图1 简易数字频率计电路框图 单元模块电路设计 4.1 电源电路
在电子电路中，通常需要电压稳定的直流电源。 小功率稳压电源的组成如图2所示，它由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。
图2 电源电路
220V市电经220V/12V变压器T降压、二极管桥式整流电路整流、电容滤波后送至7809的输入端（1脚）。7809的第二脚接接地，第三引脚输出稳压直流电压。 C7和C8用于进一步改变输出电压的纹波。 红色发光管LED指示电源工作状态。 R9是LED的限流电阻，取值5.1K。 4.2 时钟电路
电路如图3所示，是由NE555组成的多谐振电路。 引脚3输出振荡脉冲。 LED是黄色发光二极管。 R1为5.1K，R2为1K，R3为10K，C1和C5为100UF，C4为0.01。 UF、C2为RPE选择10K。
图3 时钟电路
4.3 计数及显示电路
该电路是集十进制加减计数、译码、锁存、驱动于一体的集成电路。 CPU是加法输入端。 当有脉冲输入时，计数器进行加法计数。 CPD是减法输入端子。 当有脉冲输入时，计数器进行减法计数。 QCO 是进位输出端。 计数器加法时，每到10就输出一个脉冲。QBO是借位输出。 计数器减法时，每到10就输出一个脉冲。该频率计数器电路使用CPU输入端。 当第10个脉冲信号输入时，QCO输出的进位脉冲作为计数脉冲送至CPU的高位计数器输入端。 5脚的R端是计数器的清零端。 当该引脚加高电平信号时，计数器输出状态为零，相应数码管显示0。 4.4 被测信号输入电路
NE555等元件形成频率为1Hz的振荡信号。 其3脚输出经非门反相后作为控制信号加到CP输入端，产生时序控制信号，从而在1s内实现脉冲计数（即频率检测）。 值被维护并自动清除。 从图4可以看出，当非门输出端输出第一个高电平脉冲时，该脉冲使Q1输出端由低电平变为高电平； CP输入端Q1的第二输入端将保持高电平，直到脉冲信号到来。
当Q1输出高电平时，与门控制电路打开，从USB与非门另一端输入的被测脉冲信号可以通过与门控制电路进入CPu输入端。 脉冲计数。 通过调节电位器调节NE555的振荡频率，使Q1输出高电平的持续时间为1s。 那么1s内累积的计数脉冲数就是被测信号的频率。 4.5 频率显示电路
当美国与非门输出第二脉冲信号时，Q1输出端由高电平变为低电平，Q2输出端由低电平变为高电平。 Q1输出端低电平关闭与门控制电路。 此时F2另一脚输入的测量信号无法通过，计数器不工作。 因此，当第二个脉冲出现时，数字计数器停止计数。 在第三个脉冲到来之前，Q2输入端保持高电平。 该高电平的持续时间（1s）就是数值保持时间。 1s内可读取被测信号的频率显示值。 4.6 计数及显示清零电路
当第三个脉冲到来时，Q2端变为低电平，Q3端输出高电平。 但由于Q3端子与清零端子Cr相连，因此该高电平信号将Q1、Q2、Q3端子全部变为低电平。 Q3输出端出现的瞬时高电平信号通过二极管加到清零端R，将计数器和数码管清零，以便下次重新计数。
图4 频率计电路原理图结论
从电路的工作原理可以看出，本电路中引入的频率计的检测周期为3s。 每次检测到，计数器累加时间1s，数据保存1s。 清零后保持1s，然后重新开始计数、保持、清零。 零周期。 如果觉得数值保持时间太短，不方便读取读数，可以将Q3输出端与Cr断开，将Q4连接到Cr清零端，使数据保持时间变为2s。
这款简易数显频率计专为数字电路教学而设计，使学生能够灵活使用各种常见的集成电路，掌握较复杂电路的设计步骤。 频率测量不可避免地存在许多缺陷。
参考
[1] 王刚元. 电气和电子实用指南。 江西科学技术出版社，2005； [2] 严石. 数字电子技术基础。 高等教育出版社，2003； [2] 王亚芳. 电路设计和图案制作的介绍和改进。 机械工业出版社，2011； 仪表用：本文采用NE555时钟、7809电源、锁存器、电子管。可1HZ-99HZ。关键词：脉冲、、、
第 2 部分：频率计（格式）数字逻辑
课程设计任务表
（由导师填写）
课程设计姓名 电子技术 课程设计 学生姓名
专业班
设计主题
简易数字频率计
一、课程设计的任务和目的
任务：设计一个简单的数字频率计，测量单位时间内数字信号的脉冲数，并用数码管显示。
目的：
掌握简易数字频率计的设计、组装和调试方法。 了解集成电路的工作原理。
二、设计内容、技术条件和要求
1.设计一个简单的数字频率计：
⑴. 设计一个简单的数字频率计，用于测量和显示数字信号的频率。 使用开关控制频率计的启动和停止以及设置频率计。
⑵. 频率测量范围从0.1Hz到。
⑶. 测量所需的时基时间可调，有1秒和10秒两个档次。
⑷. 可连续循环测量和显示。 如果使用1秒档位，完成一个周期需要6秒，其中1秒算测量； 4秒显示结果； 1秒清除。 然后循环过去。
2、根据上述要求，画出电路框图和原理图。 3. 模拟原理图。 4、在实验箱上组装、调试。 5. 撰写设计总结报告。
3. 时间安排
本课程设计为期两周。第一周：理论设计
周二
安排设计任务； 提出课程设计的目的和要求； 讲解电子电路的一般设计方法和电子电路的安装与调试技术； 明确了总结报告的撰写和总示意图的绘制要求； 安排问答和实验时间。
周二至周五
学生查阅资料并进行理论设计，其中包括三场问答环节，指导学生进行设计。 第二周：仿真、安装调试、撰写设计总结报告 周一
提交设计草图供老师审阅。
周二至周三
设计好的电路在EDA实验室进行仿真，可以根据仿真修改设计，确保设计正确，能够完成设计要求。周三至周四
在实验箱上安装调试，并通过老师验收。 最后写出设计总结报告并画出总体原理图。
四、主要参考文献
1、各版本数字电子技术基础教材； 2、各版本电子技术课程设计指南；
3.集成电路手册。
导师签名：
2013 年 12 月 16 日
第三部分：基于单片机的简单频率计设计
基于单片机的简易频率计设计
彭兰峰胡佳佳彭胡（南昌大学科技学院，江西省南昌市）(of and } , , ) 摘要：为了解决各种多功能、高精度数字频率计价格昂贵的问题本文综合分析了市场上的实际工作情况，根据要求，选用市场上价格低廉的常见元件，由单片机产生门控时间、时钟等参考信号，减少外围电路。 因此，提出一种以微控制器()为主控制核心、LCD 1602为显示接口的频率计设计方案。 。 该方案能够满足市场对体积小、成本低、精度高、可测量频率带宽的简易频率计的需求。 频率计； 液晶显示
CLC 分类号：TM93 文档识别码：A 文章编号：1671-4792 (2012) 09-0121-03
：为了以较低的价格满足多、高计量表的需求，我们以便宜的价格，使用基于()的基本时钟。A表计具有体积小、成本低的特点，高和宽 .: : 米； Displ 0 简介 实现复杂性。
频率计又称电子计数器，是一种常用的电子测量仪器。其基本功能是测量信号的频率和周期。 广泛应用于教学、科研、高精度仪器测量、工业控制等领域。
场地。 目前市场上的频率计基本上都是由专用计数芯片和数字逻辑电路组成。 由于这些芯片的工作频率较低，产品工作频率的提升有限，远远不能满足一些特殊场合的需求。 利用51系列单片机设计频率计，并采用适当的算法替代传统电路，不仅可以克服传统频率计结构复杂、稳定性差、精度低等缺点，而且频率计的性能也会受到影响。大大改善。 本设计提供了一种以单片机()为主控芯片的频率计设计方案。 不仅可行，而且体积小、保密性高、设计简单、精度高、频带宽可测量，大大降低了设计成本。 和实现的复杂性。
1 总体设计方案
频率计的结构主要包括时钟信号发生电路、阀门控制、单片机控制电路和LCD显示电路。 频率计的主要核心部件用于产生计时和记录脉冲变化的次数，并用于组成计数器，突破了大多数用于组成计数器的数字电路模板。 本设计主要采用芯片和LCD 1602来实现，软件编程主要采用C51语言。 图 1 显示了设计框图。
图1 频率计结构图
1.1控制核心
以单片机为核心，待测信号首先进入信号放大电路进行放大，然后送至波形整形电路进行整形，将待测正弦波或三角波整形为方波。 利用单片机的计数器/定时器功能对待测信号进行计数。 编写相应的程序可以使单片机自动调整测量范围，并将测得的频率数据送至显示电路进行显示。
1.2 显示部分
LCD 1602是具有记忆功能的液晶显示器。 当频率值没有变化时，不需要更新显示区域。 该功能可以节省微控制器的运行时间并减少测量转换时间。
1.3 波形整形电路
LM358比较电路用于波形整形。 40K电阻和100K可调电阻分压。 由于LM358比较器的开环增益很大，输入电压大于分压后会变成电源电压5v，而小于电源电压。 电压将变为0v。 这样就可以将正弦波和三角波整形为方波。 图2所示为整形电路图。
图2 波形整形电路
2软件设计
频率计的核心部分是程序的编写。 算法的好坏将直接影响频率计的精度。 它包括以下主程序：主程序、LCD 1602显示程序、显示转换程序、频率计算程序。
2.1 主程序
主程序只起控制作用。 它调用三个子程序：定时器1中断初始化、LCD 1602初始化以及LCD上的显示。 调用完成后，等待中断到来。 无效主（无效）（）；
//定时器1中断初始化();
//初始化();//在LCD上显示 while(1);} 2.2 LCD 1602显示程序
无效{=0x01;
//清屏并重置光标 DISP();=0x38;
//设置显示模式：8位子行Sx 7点阵 DISP();=0x0c;
//显示器亮，光标亮，允许光标闪烁 DISP();=0x06;
//文字不动，光标自动向右移动 DISP();=0x84;
//设置显示初始位置 DISP();} 2.3 计数程序
在本设计中，T0使用计数功能。 需要注意的一个问题是，待测输入时钟信号的频率最高可达65536次，但计数器最多只能计数65536次。 显然，计数单元需要扩展。 扩展的思路是除了计数器TO的THO和TLO之外，还使用一个计数单元进行计数。 每当计数器TO溢出归零时，产生中断，中断程序执行计数扩展单元加1。本设计要求最大测量频率为 ，不需要扩展。 无效 } 3 { TH1=THCLK;TL1=TLCLK;(n){
情况2: }if(--==0)}=(THO*256+TLO)/4)* 1000;;
THO=O;TLO=0;} 中断;}
case3: {if(--==0){=(THO*256+TLO)/4)* 100;();
TH0=0;TL0=0;} 中断;}
画架:{if(--==0){=(TH0*256+TLO)/4)* 10+60;();
TH0=0;TL0=0;} 中断;}
} 2.4 显示转换
计数器采集到的频率数据是整数，不能直接送到LCD显示。 因此，需要将这些数据转换为标准有效的字符串。 以下程序将整数转换为字符串。
空白（）
[0]=/10000+48；
[1]=
(000)/1000+48；
[2]=(00)/100+48;
[3]=(0)/10+48；
[4]=+48；
[5]='H';
[6]='z';
[7]=''；
=Oxc4；
//设置显示初始位置
DISPQ；；
} 3结论
本设计采用广泛使用的微控制器作为控制芯片，为频率计的设计提出了新的方向。 基于单片机的简易频率计可以满足市场对体积小、成本低、精度高、可测量频率带宽的简易频率计的需求。 因此，该方案具有一定的应用价值。参考文献
[1] 邱冠元. 电路}M]。 北京：高等教育出版社，2006．[2]谢子梅。 电路设计·实验·测试[M]． 武汉：华中科技大学出版社，2006.[3] 王洪元．电工电子实用指南}M]． 江西：江西科学技术出版社，2009．[4]严石． 数字电子技术基础[M]． 北京：高等教育出版社，2006．[5]赵全利，肖兴达。 单片机原理与应用教程（第二版）[M]． 机械工业出版社，2007，7.[6].高换低的小说[J].APEC}2001：469-475。
第 4 部分：简单的数字存储示波器设计
合肥工业大学课程设计实验报告
职称： 简易数字存储示波器 设计院： 专业： 姓名： 学号： 指导教师：
目录
1. 概述--------------第2页
1.课程设计题目及要求--------------
2.课程设计目的----------------------
三、背景介绍------------------------
2. 设计方案和电路实现 第 4 页
1、工作原理----------------------------------
2.使用软件写入.v文件--------
3.以及软件仿真、波形等描述电路性能的参数
4. 模拟与结论 ------------------
3. 经验----第9页
4. 参考文献--------------第9页
一、概述
（一）课程设计的主题和要求
1.课程设计题目：简单数字存储示波器设计。 2.课程设计要求：
A。 使用FPGA实现数字存储示波器。 b. FPGA控制ADC对模拟信号进行采样，采样数据暂时存储在RAM中。 C。 FPGA读出RAM中的数据，并控制DAC输出显示在示波器上。 d.通过按钮模拟触发信号。e.选择GW48-PK2系统，编写程序在FPGA上实现并验证。 （二）课程设计目的
1.通过本课程掌握软件的设计与应用 2.掌握数字信号处理的原理、方法和实现过程
3.通过本课程设计学习解决问题的思路和方法，学习查找信息和运用所学知识解决实际问题的能力 4.学习与他人沟通与合作的能力 5.学会独立思考
（三）背景介绍
数字存储示波器与一般模拟示波器不同。 它们将采集到的模拟电压信号转换成数字信号，由内部微型计算机进行分析、处理、存储、显示或打印。 这类示波器通常具有程序控制和远程控制功能，还可以通过GPIB接口将数据传输到计算机等外部设备进行分析处理。
数字存储示波器的基本原理如图所示。 其工作过程一般分为存储和显示两个阶段。 在存储阶段，首先对测量的模拟信号进行采样和量化。 经过A/D转换器转换成数字信号后，依次存储在RAM中。 当采样频率足够高时，信号可以不失真地存储。 当需要观察这些信息时，只需以合适的频率将信息按原始顺序从内存RAM中取出，经过D/A转换和LPE滤波后发送到示波器，就可以观察到恢复后的波形。
P31荧光粉在普通模拟示波器CRT上的余辉时间小于1ms。 在某些情况下，使用 P7 荧光粉的 CRT 可以提供约 300ms 的余辉时间。 只要有信号照射到荧光物质上，CRT就会连续显示信号波形。 当信号被移除时，使用P31材料的CRT上的迹线很快变得更暗，而使用P7材料的CRT上的迹线保持更长的时间。
那么，如果信号在一秒钟内只出现几次，或者信号周期只有几秒，甚至信号只突发一次，会发生什么呢？ 在这种情况下，使用我们上面介绍的模拟示波器几乎或完全观察不到这些信号。
所谓数字存储就是将信号以数字编码的形式存储在示波器中。 当信号进入数字存储示波器 (DSO) 时，示波器将在信号到达 CRT 偏转电路之前以一定的时间间隔对信号电压进行采样（图 1）。 然后使用模数转换器 (ADC) 对这些样本进行转换，生成代表每个采样电压的二进制字。 这个过程称为数字化。
获得的二进制值存储在内存中。 对输入信号进行采样的速率称为采样率。 采样率由采样时钟控制。 对于典型用途，采样率范围为 20 兆位每秒 (20MS/s) 至 200MS/s。 存储在存储器中的数据用于重建示波器屏幕上的信号波形。 因此，DSO 中的输入信号连接器和示波器 CRT 之间的电路不仅仅是模拟电路。 输入信号的波形必须先存储在存储器中，然后才能显示在 CRT 上。 我们在示波器屏幕上看到的波形始终是根据收集的数据重建的波形，而不是添加到输入连接的信号的直接波形。 展示。
2、设计方案及电路实现
一、工作原理
数字存储示波器与模拟示波器的区别在于，信号进入示波器后，前端立即通过高速A/D转换器对模拟信号进行快速采样，并存储数字化信号。 并利用数字信号处理技术对存储的数据进行实时快速处理，得到信号波形及其参数，由示波器显示出来，从而实现模拟示波器的功能和较高的测量精度。 信号还可以被存储，因此数字存储示波器可以存储和调用特定时刻的信号。
计数器模块使用与A/D同步的时钟，并通过写使能wren来控制A/D采样。 当wren=1时，处于采样使能阶段。 A/D每个时钟周期采集一次数据，每经过一个采样周期地址计数器加一，产生地址锁存器，将数据锁存到RAM中。
2.A/D结构①含S/H；
② 为半闪存结构（flash），两个4位并行A/D组合为8位，转换速率为20Ms/s； ③输入信号+(0-2)V； ④参考电压+2V等内部电路结构
3、使用软件编写.v文件（1）顶层模块
（clk、key1、trag、adin、dout）；
输入[7:0] adin;输入clk,key1;
[9:0] 特拉格；[9:0] 杜特；
线[9:0] trag;线[9:0] doout;线[9:0] Q1;线[7:0] md;线[7:0] din;
reg[9:0] t;
doout={md[7:0],2'b00}; 特拉格=Q1；
计数计数(.q1(Q1),.时钟(clk));ad ad(.ADIN(adin),.DIN(din),.CLK(clk));
dpram dpram(.data(din),.wren(key1),.q(md),.(Q1),.(clk));
(2)计数器模块
计数（时钟，q1）；输入时钟； [9:0] q1；
reg[9:0] t;
@(时钟)开始t
微信扫一扫打赏
支付宝扫一扫打赏
