哈尔滨工业大学
简易频率计的仿真设计

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
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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：
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：
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
3.3 时基电路
时基电路是由555定时器构成的振荡器组成，其功能为产生标准时间为1秒的脉冲，选取振荡器的频率，其中高电平的时间为t1=1秒，低电平时间为0.25秒。利用t1=0.7(R1+R4)C2，t2=0.7R4C2。选取 CCD=100uF，则R4=3.57kΩ，R1=10.7kΩ。

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