简易信号发生器和频率计

一、设计目的

1、掌握正弦波、方波及三角波信号发生器的设计、组

装与调试方法；

2、掌握数字频率计的设计与调试方法；

二、设计任务及技术指标

1、设计一个的正弦波、方波和三角波发生器：

(1) 频率可调范围：2Hz—20KHz，分为4档：

2—20Hz；20—200Hz；200Hz—2KHz；2—20KHz；

(2) 幅度可调范围：0—5V；

(3) 可调偏置。

2、设计一个简易数字频率计：

(1) 测量频率范围：1Hz~100 KHz，显示单位为Hz；

(2) 输入电压幅度VPP：100mV～10V；

(3) 输入信号波形：任意周期信号；

(4) 显示方式: 6位十进制数显示。

三、设计步骤和方法

1.原理了解，清楚设计内容。

2.方案设计：画出原理草图，一人一张。

3.教师检查通过原理设计。

4.原理图绘制，仿真结果正确，一组一张。

5.安装实际电路。

6.调试，功能实现。

7.教师检查及答辩。

8.完成设计报告。

四、基本原理

（一）简易信号发生器

运用集成运算放大器为主要器件，设计一个正弦波、方波和三角波产生电路，具有输出幅度调节、直流偏置调节和频率调节的功能。实现此功能的方框图如下图所示：

1、正弦波震荡电路

由RC桥式正弦波震荡电路产生的正弦波，正弦波的频率可以通

过R和C来调节。要求设计的电路频率为四个量程，可以通过电容值来进行量程的切换，但所选择的最大电容不应当超过几个微法。RC桥式振荡电路为了实现频率的微调功能，可将R选择为符合要求的电位器。当量程确定后，通过电位器便可实现频率的微调。为了保护电路，电位器通常要和一个小电阻串联。为了使RC桥式正弦波震荡电路产生对称的正弦波，应选用双电源供电的运算放大器。

2、调偏电路

通常RC桥式正弦波振荡电路产生的正弦波的偏移不会很大，但是经过逐级放大、器件自身的离散性以及高频时电容充放电的影响，输出三角波会产生严重偏移，所以需要在电路中设置直流偏置电路，来调节偏移。偏置电路可有运算放大器组成的加法运算电路来实现，即实现正弦波和可调直流电压的叠加。这样不仅可以调节正弦波直流偏置，还可以调节后面电路产生的方波和三角波的偏置。为了避免调偏电路产生的正弦波产生失真，通常偏调电路放大倍数应小于1。

3、方波发生器

方波发生器可有运算放大器组成的过零比较器来实现。

4、三角波发生器

运算放大器组成的积分电路可实现方波到三角波的转换。方波、三角波的频率和正弦波的相同，均有RC正弦波振荡电路来调节

在积分电路中，积分时间常数和信号的频率应匹配，否则会导致输出三角波失真。信号的频率分为四个量程，因此积分电路中也应对应四个电容值通过调节电容获得较好的三角波。如图所示，积分电路时间常数过小时电容充放电速度过快，很快进入运放饱和区，产生失真。如图所示，积分时间常数过大，电容充放电时间过长，则输出三角波的电压值就会过小。

积分常数过小：

积分常数过大：

调幅电路：

可由运放组成的比例电路来实现，反馈电阻由电位器构成，即可达

到调幅的目的。

二、简易频率计

1、数字频率计的基本原理

数字频率计首先必须获得相对稳定的准确的时基信号，同时将被测信号转换成幅度和波形均能被数字电路识别的脉冲信号，然后通过计数器计算这一段时间间隔的脉冲个数，并将其换算后显示出来。如图

数字频率计由放大整形电路、脉冲计数器、数据锁存电路、译码驱动、LED显示电路、时钟电路和产生清零脉冲的单稳态电路组成。

（二）、各部分的实现方法及功能

1、放大整形电路

由双运算放大器NE5532组成，采用正负5V电源。其中一个运算放大器对输入信号进行放大，放大倍数选用50；

另一个运算放大器接成过零电压比较器，对放大后的信号进行整形，

产生±5V的脉冲信号。要想得到TTL脉冲信号，需要设计成带限幅的过零比较器。

放大整形电路的波形变换：

为了能够对直流周期信号的频率进行测量，需要在放大前加入滤波电路。

2. 时钟电路、清零和锁存脉冲

晶振采用平常较为多见的时钟晶振，谐振频率为32.786kHz，用CD4060 对其进行214 分频，得到2Hz的信号，再由J-K触发器CD4027进行2分频得到需要的1秒的时钟信号。

时钟信号同时又作为锁存器的锁存信号，直接送到锁存器74HC374，在时钟信号的上升沿进行锁存。

由于芯片的时间延时，可以保证在锁存器进行锁存之后，计数器才

开始清零操作。

各信号的波形如图所示：

3.译码驱动和LED显示电路

由四片BCD码译码驱动芯片CD4543和四个八段LED数码管组成。CD4543将74HC374锁存器输出的BCD码进行译码后驱动LED数码管显示。

五、电子产品装配

1、元器件识别、筛选、检测

准确清点和检查全套装配材料数量与质量，进行元器件的识别与检测，筛选确定元器件。

2、电路板焊接安装

要求严格按电路原理图和PCB板实际连线进行电路安装，各元器件极性安装正确；焊点大小适中，无漏、假、虚、连焊，焊点光

滑、圆润、无毛刺；引脚加工尺寸及成形符合工艺要求，导线长度、剥头长度符合工艺要求。芯线完好，念头镀锡；PCB板无烫伤和划伤处，整版清洁无污物

3、调试

电路安装好后，进行了通电前的检查，通电后，每片集成芯片没有发热现象。工作电压正常，这是电路工作的基本保障。调试单元电路直到正常工作。

统调电路的方法是将调试好的若干元电路连接起来，然后按照信号流向，由输入到输出，由简单到复杂，依次测试，直至正常工作。

4、排除故障

一般的故障测试手段：面包板上的指示灯，万用表测试。

用万用表测试：

1、首先用万用表的电压档测试芯片的电源线和接地之间的电压是否为电源电压。，为防止导线接触不良，用万用表的红黑表笔直接测试芯片的电源和地两个引脚之间的电压。

2、用万用表测试每一根线是否接触良好，若检测导线的状况良好，但信号却没有送到对应的引脚，可能是芯片没有插好造成接触不良，重新插好再测试，直到正常。

六、参数测试

简易信号发生器：

1.正弦波波形及测试结果

2．方波波形及测试结果

3.三角波波形及测试结果

简易频率计：

在输入为正弦波、方波和三角波三种情况下，分别测试：

量程为：6-270K(HZ)

电压为：1.5V

七、设计总结

通过此次课程设计，使我加深了对放大器的理解和运用，对正弦波、三角波和方波的产生以及幅值、频率的调节有了清楚的认识，通过自己亲自仿真对电路原理有了更深刻的认识。经过两天的焊接和调试，当一个个波形在示波器上清楚的显示出来时，有一种成就感。通过此次课程设计不但培养了自己运用理论知识解决实践问题、训练了自己科学实验能力和创新能力，两个人一组还培养了合作能力。我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。

回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。

八、主要参考文献

【1】任为民.电子技术课程设计指导书.北京：中央广播电视大学出版社，2001

【2】焦宝文. 电子技术基础课程设计指南. 北京：清华大学出版社，2002

【3】高吉祥.电子技术基础实验与课程设计. 北京：电子工业出版社，2002

【4】余孟尝.数字电子技术简明教程. 北京：高等教育出版社，2005 【5】康华光.电子技术基础（数字部分）. 北京：高等教育出版社，2001

【6】阎石.数字电子技术基础. 北京：高等教育出版社，2004

【7】王楚. .数字逻辑电路. 北京：高等教育出版社，1999

附录：

附录一工具清单

附录2 元器件清单

简易函数信号发生器元器件清单

数字频率计元器件清单

实际连接电路图

信号发生器毕业设计

信号发生器的设计与制作系别：机电系专业：应用电子技术届：07届姓名：张海峰摘要本系统以AD8951集成块为核心器件，AT89C51集成块为辅助控制器件，制作一种函数信号发生器，制作成本较低。适合学生学习电子技术测量使用。AD9851是AD公司生产的最高时钟为125 MHz、采用先进的CMOS技术的直接频率合成器，主要由可编程DDS系统、高性能模数变换器（DAC）和高速比较器3部分构成，能实现全数字编程控制的频率合成。关键词AD9851，AT89C51,波形，原理图，常用接法

ABSTRACT 5 The system AD8951 integrated block as the core device, AT89C51 Manifold for auxiliary control devices, production of a function signal generator to produce low cost. Suitable for students to learn the use of electronic technology measurement. AD9851 is a AD produced a maximum clock of 125 MHz, using advanced CMOS technology, the direct frequency synthesizer, mainly by the programmable DDS systems, high-performance module converter (DAC) and high-speed comparator three parts, to achieve full Digital program-controlled frequency synthesizer. Key words AD9851, AT89C51, waveforms, schematics, Common Connection

简易数字频率计

宁波工程学院电子信息工程学院课程设计报告课程设计题目：简易数字频率计起讫时间：2011年05月23日至2011年06月03日

目录第一章技术指标 1.1整体功能要求 1.2电气指标 1.3扩展指标 1.4设计条件第二章整体方案设计 2.1 算法设计 2.2 整体方框图 2.3 计数原理第三章单元电路设计 3.1 波形变换电路 3.2 闸门电路设计 3.3小数点显示电路设计第四章测试与调整 4.1 硬件测试与调整 4.2 软件测试与调整 4.3 整体指标测试第五章设计小结 5.1 设计任务完成情况 5.2 问题及改进 5.3心得体会附录

第一章技术指标 1.1整体功能要求设计并制作一台数字显示的简易频率计，主要用于测量正弦波、方波等周期信号的频率值。 1.2 电气指标 1.2.1 信号波形：方波； 1.2.2 信号幅度;TTL电平； 1.2.3 信号频率：100Hz～9999Hz； 1.2.4 测量误差：≤1%； 1.2.5 测量时间：≤1s／次，连续测量； 1.2.6 显示：4位有效数字，可用数码管，LED或LCD显示。 1.3扩展指标 1.3.1 可以测量正弦波信号的频率，电压峰－峰值VPP=0.1～5V； 1.3.2 方波测量时频率测量上限为3MHz，测量误差≤1%； 1.3.3 正弦（Vopp=0.1V~5V）测量时频率测量上限为3MHz，测量误差≤1%； 1.3.4量程自动切换，且自动切换为四位有效数字输出； 1.4设计条件 1.4.1 电源条件：+5V。 1.4.2开发平台：本系统以高速SOC单片机C8051F360和FPGAEP2C8T144为核心，主要包括9个模块，其主要配置见表1-1。表1-1数字电子系统设计实验平台模块一览型号名称主要配置 MCU模块SOC单片机8051F360,CPLD芯片EMP3064TC44 74151 FPGA模块EMP3064TC44,串行配置芯片，JTAG和AS配置接口 74153 LCD和键盘模块12864中文液晶，16个按键 7404 8位高速A/D模块30MHz8位A/D转换器ADS930,信号调理电路4518 10位高速D/A模块双路100MHz10位D/A转换器THS5651,差分放大电路，反相器

简易数字频率计设计

简易数字频率计设计报告设计内容： 1、测量信号：方波、正弦波、三角波； 2、测量频率范围: 1Hz~9999Hz； 3、显示方式：4位十进制数显示； 4、时基电路由由555构成的多谐振荡器产生（当标准时间的精度要求较高时，应通过晶体振荡器分频获得）； 5、当被测信号的频率超出测量范围时，报警。设计报告书写格式： 1、选题介绍和设计系统实现的功能； 2、系统设计结构框图及原理； 3、采用芯片简介； 4、设计的完整电路以及仿真结果； 5、Protel绘制的电路原理图； 6、制作的PCB； 7、课程设计过程心得体会（负责了哪些内容、学到了什么、遇到的难题及解决方法等）。电子课程设计过程：系统设计→在Multisim2001下仿真→应用Protel 99SE绘制电路原理图→制作PCB →撰写设计报告

简易数字频率计课程设计报告第一章技术指标 1.1整体功能要求 1.2系统结构要求 1.3电气指标 1.4扩展指标 1.5设计条件第二章整体方案设计 2.1 算法设计 2.2 整体方框图及原理第三章单元电路设计 3.1 时基电路设计 3.2闸门电路设计 3.3控制电路设计 3.4 小数点显示电路设计 3.5整体电路图 3.6整机原件清单第四章测试与调整 4.1 时基电路的调测 4.2 显示电路的调测 4-3 计数电路的调测 4.4 控制电路的调测 4.5 整体指标测试第五章设计小结 5.1 设计任务完成情况 5.2 问题及改进

5.3心得体会附录参考文献

第一章技术指标 1.整体功能要求频率计主要用于测量正弦波、矩形波、三角波和尖脉冲等周期信号的频率值。其扩展功能可以测量信号的周期和脉冲宽度。 2.系统结构要求数字频率计的整体结构要求如图所示。图中被测信号为外部信号，送入测量电路进行处理、测量，档位转换用于选择测试的项目------频率、周期或脉宽，若测量频率则进一步选择档位。数字频率计整体方案结构方框图 3.电气指标 3.1被测信号波形：正弦波、三角波和矩形波。 3.2 测量频率范围：分三档： 1Hz~999Hz 0.01kHz~9.99kHz 0.1kHz~99.9kHz 3.3 测量周期范围：1ms~1s。 3.4 测量脉宽范围：1ms~1s。 3.5测量精度：显示3位有效数字（要求分析1Hz、1kHz和999kHz的测量误差）。 3.6当被测信号的频率超出测量范围时,报警. 4.扩展指标要求测量频率值时，1Hz~99.9kHz的精度均为+1。

信号发生器设计(附仿真)

南昌大学实验报告学生姓名：学号：专业班级：实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：信号发生器设计一、设计任务设计一信号发生器，能产生方波、三角波和正弦波并进行仿真。二、设计要求基本性能指标：(1)频率范围100Hz~1kHz；(2)输出电压：方波U p-p≤24V，三角波U p-p =6V，正弦波U p-p>1V。扩展性能指标：频率范围分段设置10Hz~100Hz, 100Hz~1kHz，1kHz~10kHz；波形特性方波t r<30u s（1kHz，最大输出时），三角波r△<2%，正弦波r～<5%。三、设计方案信号发生器设计方案有多种，图1是先产生方波、三角波，再将三角波转换为正弦波的组成框图。图1 信号发生器组成框图主要原理是：由迟滞比较器和积分器构成方波——三角波产生电路，三角波在经过差分放大器变换为正弦波。方波——三角波产生基本电路和差分放大器电路分别如图2和图4所示。图2所示，是由滞回比较器和积分器首尾相接形成的正反馈闭环系统，则比较器A1输出的方波经积分器A2积分可得到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波、方波发生器。其工作原理如图3所示。

图2 方波和三角波产生电路图3 比较器传输特性和波形利用差分放大器的特点和传输特性，可以将频率较低的三角波变换为正弦波。其基本工作原理如图5所示。为了使输出波形更接近正弦波，设计时需注意：差分放大器的传输特性曲线越对称、线性区越窄越好；三角波的幅值V 应接近晶体管的截止电压值。 m 图4 三角波→正弦波变换电路

图5 三角波→正弦波变换关系在图4中，RP 1调节三角波的幅度，RP 2 调整电路的对称性，并联电阻R E2 用来减小差分放大器的线性区。C 1、C 2 、C 3 为隔直电容，C 4 为滤波电容，以滤除谐波分量，改善输出波形。波形发生器的性能指标： ①输出波形种类：基本波形为正弦波、方波和三角波。 ②频率范围：输出信号的频率范围一般分为若干波段，根据需要，可设置n个波段范围。 ③输出电压：一般指输出波形的峰-峰值U p-p。 ④波形特性：表征正弦波和三角波特性的参数是非线性失真系数r～和r△；表征方波特性的参数是上升时间t r。四、电路仿真与分析

简易数字频率计

4.2.3简易数字频率计电路设计数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器，被测信号可以是正弦波、方波或其它周期性变化的信号。如配以适当的传感器，可以对多种物理量进行测试，比如机械振动的频率、转速、声音的频率以及产品的计件等等。因此，数字频率计是一种应用很广泛的仪器。一、设计目的 1. 了解数字频率计测量频率与测量周期的基本原理； 2. 熟练掌握数字频率计的设计与调试方法及减小测量误差的方法。二、设计任务与要求要求设计一个简易的数字频率计，测量给定信号的频率，并用十进制数字显示，具体指标为： 1.测量范围：1HZ—9.999KHZ，闸门时间1s； 10 HZ—99.99KHZ，闸门时间0.1s； 100 HZ—999.9KHZ，闸门时间10ms； 1 KHZ—9999KHZ，闸门时间1ms； 2.显示方式：四位十进制数 3. 当被测信号的频率超出测量范围时,报警. 三、数字频率计基本原理及电路设计所谓频率，就是周期性信号在单位时间 (1s) 内变化的次数．若在一定时间间隔T内测得这个周期性信号的重复变化次数为N，则其频率可表示为 fx=N/T 。因此，可以将信号放大整形后由计数器累计单位时间内的信号个数，然后经译码、显示输出测量结果，这是所谓的测频法。可见数字频率计主要由放大整形电路、闸门电路、计数器电路、锁存器、时基电路、逻辑控制、译码显示电路几部分组成，总体结构如图4-2-6：

图4-2-6数字频率计原理图从原理图可知，被测信号Vx经放大整形电路变成计数器所要求的脉冲信号Ⅰ，其频率与被测信号的频率fx相同。时基电路提供标准时间基准信号Ⅱ，具有固定宽度T的方波时基信号II作为闸门的一个输入端，控制闸门的开放时间，被测信号I从闸门另一端输入，被测信号频率为fx,闸门宽度T，若在闸门时间内计数器计得的脉冲个数为N，则被测信号频率fx=N/THz。可见，闸门时间T决定量程,通过闸门时基选择开关选择,选择T大一些,测量准确度就高一些,T小一些,则测量准确度就低.根据被测频率选择闸门时间来控制量程.在整个电路中,时基电路是关键,闸门信号脉冲宽度是否精确直接决定了测量结果是否精确.逻辑控制电路的作用有两个：一是产生锁存脉冲Ⅳ，使显示器上的数字稳定；二是产生清“0”脉冲Ⅴ，使计数器每次测量从零开始计数。 1.放大整形电路放大整形电路可以采用晶体管 3DGl00和74LS00，其中3DGl00组成放大器将输入频率为fx的周期信号如正弦波、三角波等进行放大。与非门74LS00构成施密特触发器，它对放大器的输出信号进行整形，使之成为矩形脉冲。 2.时基电路时基电路的作用是产生标准的时间信号，可以由555组成的振荡器产生，若时间精度要求较高时，可采用晶体振荡器。由555定时器构成的时基电路包括脉冲产生电路和分频电路两部分。（1）555多谐振荡电路产生时基脉冲采用555产生1000HZ振荡脉冲的参考电路如图4-2-7所示。电阻参数可以由振荡频率计算公式f=1.43/((R1+2R2)*C)求得。（2）分频电路由于本设计中需要1s、0.1s、10ms、1ms四个闸门时间，555振荡器产生1000HZ，周期为1ms的脉冲信号，需经分频才能得到其他三个周期的闸门信号，可采用74LS90分别经过一级、二级、三级10分频得到。图4-2-7 555多谐振荡电路 3. 逻辑控制电路在时基信号II结束时产生的负跳变用来产生锁存信号Ⅳ，锁存信号Ⅳ的负跳变又用来产生清“0”信号V。脉冲信号Ⅳ和V可由两个单稳态触发器74LSl23产生，它们的脉冲宽度由电路的时间常数决定。触发脉冲从B端输入时，在触发脉冲的负跳变作用下，输出端Q可获得一正脉冲, Q非端可获得一负脉冲，其波形关系正好满足Ⅳ和V的要求。手动复位开关S按下时，计数器清“ 0 ”。参考电路如图4-2-8 图4-2-8数字频率计逻辑控制电路 4.锁存器锁存器的作用是将计数器在闸门时间结束时所计得的数进行锁存，使显示器上能稳定地显示此时计数器的值．闸门时间结束时，逻辑控制电路发出锁存信号Ⅳ，将此时计数器的值送译码显示器。选用8D锁存器74LS273可以完成上述功能．当时钟脉冲CP的正跳变来到时，锁存器的输出等于输入，即Q=D。从而将计数器

简易频率计课程设计

目录 1 技术要求及系统结构 (1) 1.1技术要求 (1) 1.2系统结构 (1) 2设计方案及工作原理 (2) 2.1 算法设计 (2) 2.2 工作原理 (3) 3组成电路设计及其原理 (6) 3.1时基电路设计及其工作原理 (6) 3.2闸门电路设计 (7) 3.3控制电路设计 (8) 3.4小数点控制电路 (9) 3.5整体电路 (10) 3.6 元件清单 (10) 4设计总结 (11) 参考文献 (11) 附录1 (12) 附录2 (17)

摘要简易数字频率计是一种用四位十进制数字显示被测信号频率（1Hz—100KHz）的数字测量仪器.它的基本功能是测量正弦波，方波，三角波信号，有四个档位（×1，×10，×100，×1000），并能使用数码管显示被测信号数据，本课程设计讲述了数字频率计的工作原理以及其各个组成部分，记述了在整个设计过程中对各个部分的设计思路、对各部分电路设计方案的选择、元器件的筛选、以及在设计过程中的分析，以确保设计出的频率计成功测量被测信号。关键词：简易数字频率计十进制信号频率数码管工作原理 1技术要求及结构本设计可以采用中、小规模集成芯片设计制作一个具有下列功能的数字频率测量仪。 1.1技术要求 ⑴要求测量频率范围1Hz－100KHz，量程分为4档，即×1、×10、×100、×1000。 ⑵要求被测量信号可以是正弦波、三角波和方波。 ⑶要求测试结果用数码管表示出来，显示方式为4位十进制。 1.2 系统结构数字频率计的整体结构要求如图1-1所示。图中被测信号为外部信号，送入测量电路进行处理、测量，档位转换用于选择测试的项目------频率、周期或脉宽，若测量频率则进一步选择档位。图1-1 数字频率计系统结构框图 2 设计方案及工作原理 2.1 算法设计

multisim简易数字频率计

. . . . 哈尔滨工业大学简易频率计的仿真设计

目录 1．设计要求 2. 总电路图及工作原理 3.电路组成介绍 3.1脉冲形成电路 3.2闸门电路 3.3时基电路 3.4计数译码显示电路 4. 电路的测试 5. 分析与评价附录：元器件清单 1．设计要求本次设计任务是要求设计一个简易的数字频率计，即用数字显示被测信号频率的仪 2

器，数字频率计的设计指标有： 1. 测量信号：正弦信号、方波信号等周期变化的物理信号； 2. 测量频率范围：0Hz~9999Hz； 3. 显示方式：4位十进制数显示。 2.电路工作原理频率计总电路图如下所示： 2

频率计的基本原理：通过将被测周期信号整形为同频率的方波信号后，利用555定时器组成的振荡电路所产生的频率为1Hz的标准方波，作为基准时钟，与被整形后的方波信号一起经过闸门电路处理输入计数电路，再利用74LS90N的十进制计数功能进行级联计数，计数后输入8位数据/地址锁存器74LS273N以实现锁存和清零功能，最后输入到译码显示电路中，用BCD7段译码器显示出来，这样就实现了对被测周期信号的频率测量并显示的功能。频率计的工作原理流程图如下所示： 3.电路组成介绍 3.1脉冲形成电路脉冲形成电路由信号发生器与整形电路组成，输入信号先经过限幅器，再经过施密特触发器整形，当输入信号幅度较小时，限幅器的二极管均截止，不起限副作用。由555组成的施密特触发器对经过限幅器的信号进行整形得到标准的方波信号。线路图如下所示： 2

3.2闸门电路闸门电路的作用是控制计数器的输入脉冲，在电路中用一个与非门来实现（如下图所标注）。当标准信号（正脉冲）来到时闸门开通，被侧信号的脉冲通过闸门进入计时器计数；正脉冲结束时闸门关闭，计数器无时钟脉冲输入。闸门电路 2

简易数字频率计设计报告

简易数字频率计设计报告目录一.设计任务和要求 (2) 二.设计的方案的选择与论证 (2) 三.电路设计计算与分析 (4) 四.总结与心得..................................... 错误！未定义书签。2 五.附录........................................... 错误！未定义书签。3 六.参考文献....................................... 错误！未定义书签。8

一、设计任务与要求 1.1位数：计4位十进制数。 1.2.量程第一档最小量程档，最大读数是9.999KHZ ，闸门信号的采样时间为1S. 第二档最大读数是99.99KHZ ，闸门信号采样时间为0.1S. 第三档最大读数是999.9KHZ ，闸门信号采样时间为10mS. 第四档最大读数是9999KHZ ，闸门信号采样时间为1mS. 1.3 显示方式（1）用七段LED 数码管显示读数，做到能显示稳定，不跳变。（2）小数点的位置随量程的变更而自动移动（3）为了便于读数，要求数据显示时间在0.5-5s 内连续可调 1.4具有自检功能。 1.5被测信号为方=方波信号二、设计方案的选择与论证 2.1 算法设计频率是周期信号每秒钟内所含的周期数值。可根据这一定义采用如图 2-1所示的算法。图2-2是根据算法构建的方框图。被测信号图2-2 频率测量算法对应的方框图输入电路闸门计数电路显示电路闸门产生

整体方框图及原理频率测量：测量频率的原理框图如图2-3.测量频率共有3个档位。被测信号经整形后变为脉冲信号（矩形波或者方波），送入闸门电路，等待时基信号的到来。时基信号有555定时器构成一个较稳定的多谐振荡器，经整形分频后，产生一个标准的时基信号，作为闸门开通的基准时间。被测信号通过闸门，作为计数器的时钟信号，计数器即开始记录时钟的个数，这样就达到了测量频率的目的。周期测量：测量周期的原理框图2-4.测量周期的方法与测量频率的方法相反，即将被测信号经整形、二分频电路后转变为方波信号。方波信号中的脉冲宽度恰好为被测信号的1个周期。将方波的脉宽作为闸门导通的时间，在闸门导通的时间里，计数器记录标准时基信号通过闸门的重复周期个数。计数器累计的结果可以换算出被测信号的周期。用时间Tx来表示：Tx=NTs 式中：Tx为被测信号的周期；N为计数器脉冲计数值；Ts为时基信号周期。时基电路：时基信号由555定时器、RC组容件构成多谐振荡器，其两个暂态

单片机简易频率计课程设计

前言 (3) 一、总体设计 (4) 二、硬件设计 (6) AT89C51单片机及其引脚说明： (6) 显示原理 (8) 技术参数 (10) 电参数表 (10) 时序特性表 (11) 模块引脚功能表 (12) 三、软件设计 (12) 四、调试说明 (15) 五、使用说明 (17) 结论 (17) 参考文献 (18)

附录 (19) Ⅰ、系统电路图 (19) Ⅱ、程序清单 (20)

前言单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制,以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。因此，单片机的学习、开发与应用在生活中至关重要。随着电子信息产业的不断发展,信号频率的测量在科技研究和实际应用中的作用日益重要。传统的频率计通常是用很多的逻辑电路和时序电路来实现的，这种电路一般运行缓慢，而且测量频率的范围比较小.考虑到上述问题，本论文设计一个基于单片机技术的数字频率计。首先，我们把待测信号经过放大整形;然后把信号送入单片机的定时计数器里进行计数,获得频率值；最后把测得的频率数值送入显示电路里进行显示。本文从频率计的原理出发，介绍了基于单片机的数字频率计的设计方案，选择了实现系统得各种电路元器件，并对硬件电路进行了仿真。

一、总体设计用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。它以测量周期的方法对正弦波、方波、三角波的频率进行自动的测量. 所谓“频率”，就是周期性信号在单位时间（1s）内变化的次数。若在一定时间间隔T内测得这个周期性信号的重复变化次数N，则其频率可表示为f=N/T。其中脉冲形成电路的作用是将被测信号变成脉冲信号，其重复频率等于被测频率f x。时间基准信号发生器提供标准的时间脉冲信号，若其周期为1s,则门控电路的输出信号持续时间亦准确地等于1s.闸门电路由标准秒信号进行控制，当秒信号来到时，闸门开通，被测脉冲信号通过闸门送到计数译码显示电路。秒信号结束时闸门关闭,计数器停止计数。由于计数器计得的脉冲数N是在1秒时间内的累计数，所以被测频率fx=NHz。本系统采用测量频率法,可将频率脉冲直接连接到AT89C51的T0端，将T/C1用做定时器。T/C0用做计数器。在T/C1定时的时间里，对频率脉冲进行计数。在1S定时内所计脉冲数即是该脉冲的频率。见图1: 图1测量时序图由于T0并不与T1同步,并且有可能造成脉冲丢失，所以对计数器T0做一定的延时，以矫正误差。具体延时时间根据具体实验确定。根据频率的定义，频率是单位时间内信号波的个数，因此采用上述各种方案

信号发生器的设计实现

电子电路综合设计总结报告设计选题 ——信号发生器的设计实现姓名：*** 学号：*** 班级：*** 指导老师：*** 2012

摘要本综合实验利用555芯片、CD4518、MF10和LM324等集成电路来产生各种信号的数据，利用555芯片与电阻、电容组成无稳态多谐振荡电路，其产生脉冲信号由CD4518做分频实现方波信号，再经低通滤波成为正弦信号，再有积分电路变为锯齿波。此所形成的信号发生器，信号产生的种类、频率、幅值均为可调，信号的种类、频率可通过按键来改变，幅度可以通过电位器来调节。信号的最高频率应该达到500Hz以上，可用的频率应三个以上，T,2T,3T或T,2T,4T均可。信号的种类应三种以上，必须产生正弦波、方波，幅度可在1~5V之间调节。在此过程中，综合的运用多科学相关知识进行了初步工程设计。

设计选题：信号发生器的设计实现设计任务要求：信号发生器形成的信号产生的种类、频率、幅值均为可调，信号的种类、频率可通过按键来改变，幅度可以通过电位器来调节。信号的最高频率应该达到500Hz以上，可用的频率应三个以上，T,2T,3T 或T,2T,4T均可。信号的种类应三种以上，必须产生正弦波、方波，幅度可在1~5V之间调节。正文方案设计与论证做本设计时考虑了三种设计方案，具体如下：方案一实现首先由单片机通过I/O输出波形的数字信号，之后DA变换器接受数字信号后将其变换为模拟信号，再由运算放大器将DA输出的信号进行放大。利用单片机的I/O接收按键信号，实现波形变换、频率转换功能。

基本设计原理框图（图1）时钟电路系统的时钟采用内部时钟产生的方式。单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反相放大器的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器。晶振频率为11.0592MHz，两个配合晶振的电容为33pF。复位电路复位电路通常采用上电自动复位的方式。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。程序下载电路 STC89C51系列单片机支持ISP程序下载，为此，需要为系统设计ISP下载电路。系统采用MAX232来实现单片机的I/O口电平与RS232接口电平之间的转换，从而使系统与计算机串行接口直接通信，实现程序下载。方案一的特点：方案一实现系统既涉及到单片机及DA、运放的硬件系统设计，

简易数字频率计电路设计

摘要请对内容进行简短的陈述，一般不超过300字关键字：周期；频率；数码管，锁存器，计数器，中规模电路，定时器在电子技术中，频率是最基本的参数之一，并且与许多电参量的测量方案、测量结果都有十分密切的关系，因此频率的测量就显得更为重要。数字频率计是用数字显示被测信号频率的仪器，被测信号可以是正弦波、方波或其它周期性变化的信号。如配以适当的传感器，可以对多种物理量进行测试，比如机械振动的频率、转速、声音的频率以及产品的计件等等。因此，数字频率计是一种应用很广泛的仪器。本章要求设计一个简易的数字频率计，测量给定信号的频率，并用十进制数字显示。数字频率计主要由放大整形电路、闸门电路、计数器电路、锁存器、数码管、时基电路、逻辑控制、译码显示电路几部分组成。

目录前言 (1) 1.数字频率计的原理 (2) 2.系统框图 (3) 3.系统各功能单元电路设计 (3) 3.1 时基电路设计 (3) 3.2 放大整形电路 (4) 3.3 逻辑控制电路 (5) 3.4 锁存单元 (6) 3.5 分频电路 (7) 3.6 显示器 (7) 3.7 报警电路 (8) 4.系统总电路图 (10) 结束语 (11) 参考文献 (12)

前言数字频率计是一种专门对被测信号频率进行测量的电子测量仪器。被测信号可以是正弦波、方波或其它周期性变化的信号。数字频率计主要由放大整形电路、闸门电路、计数器电路、锁存器、时基电路、逻辑控制、译码显示电路几部分组成。在传统的电子测量仪器中，示波器在进行频率测量时测量精度较低，误差较大。频谱仪可以准确的测量频率并显示被测信号的频谱，但测量速度较慢，无法实时快速的跟踪捕捉到被测信号频率的变化。正是由于频率计能够快速准确的捕捉到被测信号频率的变化，因此，频率计拥有非常广泛的应用范围。在传统的生产制造企业中，频率计被广泛的应用在产线的生产测试中。频率计能够快速的捕捉到晶体振荡器输出频率的变化，用户通过使用频率计能够迅速的发现有故障的晶振产品，确保产品质量。频率计被用来对各种电子测量设备的本地振荡器进行校准。在无线通讯测试中，频率计既可以被用来对无线通讯基站的主时钟进行校准，还可以被用来对无线电台的跳频信号和频率调制信号进行分析。

简易频率计设计(数电课设)

简易频率计设计 1、设计目的综合运用数字电子技术相关知识设计具有指定用途的数字电路，学会由分立器件与集成电路组成电子电路的方法。 2、设计任务设计一简易频率计，要求如下：（1）频率测量范围：0—99Hz （2）输入电压幅度：300mv～5v （3）输入信号波形：方波、正弦波、三角波等周期信号（4）显示位数：2位 3、设计要求（1）合理的设计硬件电路，说明工作原理及设计过程，画出相关的电路原理图；（2）选择常用的电器元件（说明电器元件选择的过程和依据）；（3）对设计的电路进行仿真，验证各性能指标；（4）按照规范要求，按时提交课程设计报告，并完成答辩。 4、参考资料（l）李立主编. 电工学实验指导. 北京：高等教育出版社，2005（2）高吉祥主编. 电子技术基础实验与课程设计. 北京：电子工业出版社，2004 （3）谢云等编著. 现代电子技术实践课程指导. 北京：机械工业出版社，2003

目录一、设计方案的选择（原理） (3) 二、电路设计计算与分析 (4) 1.单元模块的设计 (4) （1）整形电路 (4) （2）时基电路 (6) （3）计数电路 (8) （4）锁存电路 (9) （5）译码显示电路 (9) 2.电路中集成器件 (10) （1）555定时器 (11) （2）74HC160 (12) （3）74HC373 (13) （4）74LS48 (13) 3.电路参数分析 (15) 三、总结及心得 (16) 四、附录： (17) 五、参考文献 (19)

一、设计方案的选择（原理）运用555定时器构成的多谐振荡器电路，使其产生时钟脉冲，即为有一定频率或周期的方波信号，再使用一个555定时器构成的施密特电路对待测波形进行调整，无论待测信号为方波、三角波还是正弦波都可以调成同一周期的方波信号，然后用一个与门将两个555产生的不同方波连接起来再与两个计数器连接，目的是为了当计数器在多谐震荡器输出一秒的高电平的情况下使计数器正确计数一秒内待测信号的高电平出现数目。计数器的输出连接一个锁存器，能将所需数字即待测信号的频率正确锁定，最后是译码器和七段显示器，显示出正确的频率。如果一次循环结束，将电源断开即计数结束。方案的原理如图1.1所示：图 1.1 设计方案的方框图

函数信号发生器设计报告

函数信号发生器设计报告目录一、设计要求 .......................................................................................... - 2 - 二、设计的作用、目的 .......................................................................... - 2 - 三、性能指标 .......................................................................................... - 2 - 四、设计方案的选择及论证 .................................................................. - 3 - 五、函数发生器的具体方案 .................................................................. - 4 - 1. 总的原理框图及总方案 ................................................................. - 4 - 2.各组成部分的工作原理 ................................................................... - 5 - 2.1 方波发生电路 .......................................................................... - 5 - 2.２三角波发生电路 .................................................................... - 6 - 2.３正弦波发生电路 .................................................................. - 7 - 2.４方波---三角波转换电路的工作原理 ................................ - 10 - 2.５三角波—正弦波转换电路工作原理 .................................. - 13 - 3. 总电路图 ....................................................................................... - 15 - 六、实验结果分析 ................................................................................ - 16 - 七、实验总结 ........................................................................................ - 17 - 八、参考资料 ........................................................................................ - 18 - 九、附录：元器件列表 ........................................................................ - 19 -

简易数字频率计设计实验报告

电子线路课程设计报告姓名：学号：专业：电子信息日期：2014.4.13 南京理工大学紫金学院电光系 2014-4-13

引言《电子线路课程设计》是一门理论和实践相结合的课程。它融入了现代电子设计的新思想和新方法，架起一座利用单元模块实现电子系统的桥梁，帮助学生进一步提高电子设计能力。对于推动信息电子类学科面向21世纪课程体系和课程内容改革，引导、培养大学生创新意识、协作精神和理论联系实际的学风，加强学生工程实践能力的训练和培养，促进广大学生踊跃参加课外科技活动和提高毕业生的就业率都会起到了良好作用。该课程主要内容：（1）了解和掌握一个完整的电子线路设计方法和概念；（2）通过电子线路设计、仿真、安装和调试，了解和掌握电子系统研发产品的一个基本流程。（3）了解和掌握一些常见的单元电路设计方法和在电子系统中的应用：包括放大器、滤波器、比较器、光电耦合器、单稳、逻辑控制、计数和显示电路等。（4）通过编写设计文档与报告，进一步提高学生撰写科技文档的能力。（5）电子线路课程设计课题：设计并制作一个基于模电和数电的简易数字频率计。

目录第一章设计要求................................................. 1.1 基本要求........................................... 1.2 提高部分........................................... 1.3 设计报告........................................... 第二章整体方案设计............................................. 2.1 算法设计........................................... 2.2 整体方框图及原理................................... 第三章单元电路设计............................................. 3.1 模电部分设计....................................... 3.1.1 放大电路........................................ 3.1.2 滤波电路........................................ 3.1.3 比较电路........................................ 3.1.4 模电总体电路.................................... 3.2 数电部分设计....................................... 3.2.1 时基电路........................................ 3.2.2 单稳态电路...................................... 3.2.3 计数、译码、显示电路............................ 3.2.4 数电总体电路.................................... 第四章测试与调整............................................... 4.1 时基电路的调测..................................... 4.2 计数电路的调测..................................... 4.3 显示电路的调测..................................... 第五章设计小结................................................. 5.1 设计任务完成情况................................... 5.2心得体会...........................................

简易数字式频率计仿真设计

简易数字频率计仿真设计报告班级学号姓名平时成绩答辩成绩报告成绩总分122039304 杨现涛30 122039310 郭慧泽30

目录一、设计要求 (2) 二、设计过程 (2) 三、元器件清单 (3) 四、电路连线图 (4) 放大整形电路图 (4) 单脉冲发生器电路图 (4) 闸门电路电路图 (5) 计数部分电路图 (5) 译码显示电路图 (6) 整体电路图 (7) 五、实验（仿真结果） (8) 六、出现的问题及解决方法 (8)

一）设计要求 1）设计一个单脉冲发生器，其脉冲宽度t与手动按钮时间长短无关，与两次按钮的时间间隔无关，仅与时钟脉冲频率有关，且有下列关系： t=1/f1 2）设计一个四位十进制计数器，实现0000-9999计数。 3）将上述两种电路图组成一个简易数字式频率计。实现如图效果： 0-1 1清零信号1清 11111清零清零信号二、设计过程根据实验要求，要完成数字式频率计的设计任务就要了解其中包含的电路以及用到的知识及元器件。首先经过查阅资料了解数字是频率计的原理和工作过程，下面简单介绍一下数字是频率计。数字式频率计是一种用数字显示的频率测量仪表，它不仅可以测量正弦信号、方波信号和尖脉冲信号的频率，而且还能对其他多种物频率进行测量，诸如机械振动次数，物体转动速度，明暗变化的闪光次数，单位时间里经过传送带的产品数量等等，这些物理量的变化情况可以有关传感器先转变成周期变化的信号，然后用数字频率计测量单位时间内变化次数，再用数码显示出来。

接地 3 双刀开关 1 导线若干四、电路连线图 1、放大整形电路该电路采用的是555多谐振荡器，并连接了电容，主要作用是整形波形，使进来的各种波形整形成标准的方波，以便计数器计数，具体图形如下图： 2、单脉冲发生器电路图该部分电路图主要是采用了两片74LS74D系列的D触发器，将其两侧串联起来，从一个CP端输入f1=1hz的基准信号，另一CP端接0-1按钮，按下按钮，输出两种信号，一种为宽度为1s的单脉冲信号，用于开启闸门，另一种为清零信号，使计数器清零，具体电路图如下：

信号发生器设计---实验报告

信号发生器设计一、设计任务设计一信号发生器，能产生方波、三角波和正弦波并进行仿真。二、设计要求基本性能指标：(1)频率范围100Hz~1kHz；(2)输出电压：方波U p-p≤24V，三角波U =6V，正弦波U p-p>1V。 p-p 扩展性能指标：频率范围分段设置10Hz~100Hz, 100Hz~1kHz，1kHz~10kHz；波形特性方波t r<30u s（1kHz，最大输出时）用仪器测量上升时间，三角波r△<2%，正弦波r <5%。（计算参数）～三、设计方案信号发生器设计方案有多种，图1是先产生方波、三角波，再将三角波转换为正弦波的组成框图。图1 信号发生器组成框图主要原理是：由迟滞比较器和积分器构成方波——三角波产生电路，三角波在经过差分放大器变换为正弦波。方波——三角波产生基本电路和差分放大器电路分别如图2和图4所示。图2所示，是由滞回比较器和积分器首尾相接形成的正反馈闭环系统，则比较器A1输出的方波经积分器A2积分可得到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波、方波发生器。其工作原理如图3所示。

图2 方波和三角波产生电路图3 比较器传输特性和波形利用差分放大器的特点和传输特性，可以将频率较低的三角波变换为正弦波。（差模传输特性）其基本工作原理如图5所示。为了使输出波形更接近正弦波，设计时需注应接近晶体意：差分放大器的传输特性曲线越对称、线性区越窄越好；三角波的幅值V m 管的截止电压值。图4 三角波→正弦波变换电路

图5 三角波→正弦波变换关系在图4中，RP 1调节三角波的幅度，RP 2调整电路的对称性，并联电阻R E2用来减小差分放大器的线性区。C 1、C 2、C 3为隔直电容，C 4为滤波电容，以滤除谐波分量，改善输出波形。取Ic2上面的电流（看输出）波形发生器的性能指标： ①输出波形种类：基本波形为正弦波、方波和三角波。 ②频率范围：输出信号的频率范围一般分为若干波段，根据需要，可设置n 个波段范围。(n>3) ③输出电压：一般指输出波形的峰-峰值U p-p 。 ④波形特性：表征正弦波和三角波特性的参数是非线性失真系数r ～和r △；表征方波特性的参数是上升时间t r 。四、电路仿真与分析实验仿真电路图如图

电子课程设计_简易数字频率计的设计

某某某某大学某某某某学院电子课程设计姓名张三学号年级XX级专业电子信息工程

题目简易数字频率计的设计（含电源) 指导老师李四上交时间XXＸX-6-1１ ?【课题名称】:数字频率计设计目的 ①掌握数字频率计的设计、组装与调试方法。 ②了解频率测量与周期测量的基本原理及减小误差的方法。 1.设计内容与要求 ①简易数字频率计的主要技术指标: 测量频率范围000０Hz~999９Hz;数字显示位数4位数字显示;频率测量准确度Δfｘ/fｘ≤±15%;测量时间t≤1.５s;被测信号幅度Uzm=5V(正弦波,方波,三角波）。 ②设计频率计相应的单元电路：可控制的计数、锁存、译码显示系统;设计频率计的整机电路并画出框图和总电路图。 ③组装、调试单元电路和整机系统。

④测试系统的性能指标。 ⑤总结报告。 2.数字频率计的基本原理 ⑴数字频率计测频的基本原理数字频率计是直接用十进制数字来显示被测信号频率的一种测量装置。它不仅可以测量正弦波，方波,三角波和类似脉冲信号的频率，而且还可以测量它们的周期。数字频率计在测量其他物理量如转速，振动频率等方面获得广泛应用。众所周知，所谓“频率”，就是周期性信号在单位时间（１s）内变化的次数。若在一定时间间隔T内测得这个周期性信号的重复变化次数N，则其频率可表示为 f=N/T 因此,数字频率计测频率时的原理框图如下。其中脉冲形成电路的作用是：将被测信号变成脉冲信号,其重复频率等于被测频率fｘ。时间基准信号发生器提供标准的时间脉冲信号,若其周期为1s,则门控电路的输出信号持续时间也准确的等于1s。闸门电路由标准的秒信号进行控制,当秒信号来到时，闸门开通被测脉冲信号通过闸门送到计数译码显示电路。秒信号结束时闸门关闭,计数器停止计数。由于计数器计得的脉冲数N为在1s时间内的累计数，所以被测信号的频率fx =ＮHz。