本內容為數字頻率計用數字電路解決的方案，各位同學可下載參考
目 錄
1數字頻率計的基本原理2
2．1數字頻率計的設計3
2.1.1 電源電路3
2.1.2 放大整形電路----3
2.1.3 時鐘電路4
2.1.4 分頻器電路5
2.1.5 同步檢測電路6
2.1.6 計數測量電路7
2.1.7 鎖存電路--8
2.1.8 顯示電路9
2.1.9 自動換擋電路10
2.1.10 量程顯示電路
2.1.11 閥門時間產生電路
2.1.12 清零電路
2.2 芯片功能介紹14
2.2.1 74LS138引腳圖如圖2.2.114
2.2.2 74LS138引腳圖如圖2.2.215
2.2.3 74LS390引腳圖如圖2.2.316
2.2.4 74LS273引腳圖如圖2.2.417
3 總 結18
參考文獻19
元件清單20
1數字頻率計測頻率的基本原理
頻率的定義是單位時間（1s）內周期信號的變化次數。若在一定時間間隔T內測得周期信號的重復變化次數為N，則其頻率為：f=N/T 據此，設計方案框圖如圖1.1。 
圖1.1設計框圖 被測信號Vx經整形電路變成計數器所要求的矩形脈沖信號，其頻率與被測信號的頻率Fx相同。時鐘電路提供標準時間基準信號，基準時鐘經分頻器后輸出頻率分別有1Hz，0.1Hz，0.01Hz，0.001Hz，0.0001Hz的閥門信號，計數器在一個閥門信號周期內對被測信號計數，直到1周期閥門信號結束時，停止計數，同時產生鎖存信號，啟動延時信號。鎖存信號使計數器的值在數碼管上顯示。當延時結束后清除計時器和分頻器開始下一次測量。在計數過程中若閘門時間未到計數器計就產生溢出信號，說明被測頻率信號高，這是要啟動自動換擋功能，設置更小的閥門時間。 2 數字頻率計的設計2.1.1 電源電路220V交流電通過變壓器降為12V，后經過整流橋后變為脈動直流電，經過7805穩壓塊后變為標志5V直流電。電路如圖2.1.1 圖2.1.1電源電路 2.1.2 放大整形電路 放大整形電路由運算放大器LM358與施密特觸發器74LS14等組成。其中LM358組成放大器，當輸入信號很小時將其進行放大。開關可以用來選擇是否放大。施密特觸發器，它對放大器的輸出信號進行整形，使之成為矩形脈沖。電路如圖2.1.2。
圖2.2.2整形電路 2.1.3 時鐘電路 時鐘信號是控制計數器計數的標準時間信號，其精度很大程度上決定了頻率計的頻率測量精度。當要求頻率測量精度較高時，應使用晶體振蕩器通過分頻獲得。電路應用74LS04與晶振產生10MHz的時鐘信號，其輸出頻率穩定性很高。電路如圖2.1.3
圖2.1.3時鐘電路 2.1.4 分頻器電路 首先時基信號的頻率一定要足夠小，也就是時間一定要足夠長，進入的脈沖波才足夠多，從而減少誤差。應用2個74LS390十進制計數器對10M的時鐘信號進行100分頻得到100KHz時鐘。再用2個74LS390分別對10KHz時鐘進行10，100，1000，10000分頻得到1000Hz， 100Hz，10Hz，1Hz的時鐘信號。電路如圖2.2.4。
圖2.1.4分頻電路 2.1.5 同步檢測電路被測信號整形后，通過反相器連接到D觸發器CLK引腳當被測信號出現下跳沿時，D觸發器輸出高電平，這時與非門開啟，分頻器開始工作。據此可以達到同步的目的。電路如圖2.1.5。 
圖2.1.5同步檢測電路 2.1.6 計數測量電路計數脈沖通過計數電路進行有效的計數，按照設計要求每一秒種都必須對計數器清零一次，當檢測到被測信號的下降沿時，閥門打開，用74LS390構成的十進制計數器開始對被測信號進行計數。當閥門時間到后計數器停止計數。電路如圖2.1.6。 
圖2.1.6計數測量電路 2.1.7 鎖存電路計數器的結果進入鎖存器鎖存： 當閥門時間到時U1974LS74 ~Q端輸出高電平，在其上升沿產生鎖存信號使74LS273鎖存。電路如圖2.1.7。 
圖2.1.7鎖存電路 2.1.8 顯示電路電路通過4個7段數碼管顯示被測信號的頻率，當74LS273鎖存后，把數據送到74LS48進行譯碼。74LS48譯碼后輸出對應的高低電平使數碼管顯示不同的值。從而達到顯示。電路如圖2.1.8。  圖2.1.8顯示電路
2.1.9 自動換擋電路當被測信號的頻率太高時，計數器在一秒內對被測信號計數時會產生溢出，因此電路要根據不同的信號設定不同的閥門時間。本電路通過檢測計數器是否溢出判斷。第一次測量時閥門時間是一秒，當計數器溢出一次時U3 74LS390加一，U3構成5進制計數器，輸出接74LS151 A ，B，C三端。當計數器值為零時151選擇D0即閥門時間為1秒，當計數器加一后，151選擇D1即閥門時間為0.1秒。當計數器值為4時，151選擇D3即閥門時間為0.001秒。電路如圖2.1.9。  圖2.1.9自動換擋電路
2.1.10 量程顯示電路U3計數器對溢出次數計數，每計數一次閥門時間變為原來的1/10，當前的計數值通過138譯碼后即可顯示量程。電路如圖2.1.10。 
圖2.1.10量程顯示電路 2.1.11 閥門時間產生電路74151輸出頻率為1Hz，10Hz等的時鐘，通過U19 D觸發器構成的T觸發器，使其輸出高（低）電平時間為1秒，0.1秒等，其輸出控制閥門U14。 2.1.12 清零電路當閥門時間到時U14 ~Q端輸出高電平開啟計數延時U3B ，當延時完成，產生全局清零信號。另外每當換擋之后也會產生清零信號，這些信號通過或非門去清除分頻器，計數器值。電路如圖2.1.12。  圖2.1.12清零電路
2.2 芯片功能介紹2.2.1 74LS138引腳圖如圖2.2.1圖2.2.1(a) 74LS138引腳圖 74LS138功能圖如圖2.2.2。 
圖2.2.1(b) 2.2.2 74LS48引腳圖2.2.2（a）
74LS48功能表如圖2.2.2（b） 
2.2.3 74LS390引腳圖如圖2.2.3（a）
74LS390功能表如圖2.2.3（b） 2.2.4 74LS273引腳圖和功能表如圖2.2.4 
3 總 結本方案通過時鐘電路產生一個10MHz的信號，再通過分頻得到100KHz的被測信號，再通過對被測信號整形使信號變成矩形波，便于脈沖計數器對其計數從而測量出一定閥門時間內的脈沖個數，達到測量頻率的目的。當計數器溢出后自動調整閥門時間，實現自動換擋功能。 對我來說，這次課程設計真的是一項艱巨而富有挑戰性的任務！剛接到這個題目的時候，我的頭就大了：不僅僅是因為以前沒有做過類似的課題，覺得自己在這方面的能力實在有限，根本不可能完成一個自己從來都沒有接觸過的設計， 當時老師說這個任務是最繁瑣的，我們也只有三個人一組，其他都是六個人一組，心里也有電點不平衡，但是想想還是好好的做吧，與其抱怨，還不如快點做好呢！ 拿到任務書的第二天,就開始大量的查資料，上網，去圖書館搜索相關的東西 ，后來終于在查閱大量網絡和圖書資料后做出了原理圖。當拿出自己的原理圖和別人比較的時候特別有成就感，因為我們的圖比他們的還幾倍還要多!在這一周多的課程設計實驗中，我收獲的東西很多。它和以往實驗都不同，這是我第一次在團隊的配合下完成的電路設計，在實驗中不僅學到了非常多的知識還深深地感受到了團結就是力量與智慧。這段時間里，在我們組成員默契的配合下，圓滿地完成了課程設計任務，不僅鞏固了我們在課堂上所學到的知識還極大的增長了見識。 總之，我非常地感謝這次課程設計， 它讓我懂得了很多東西，也學會了很多東西，這是一件非常有意義的任務。
附錄二 元件清單
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