高精度频率计的使用方法 频率差法测量方法？

频率差法测量方法？

一般来说，频率测量时的方法有：

1，计频法：说白频率，就是单位时间内信号周期变化的次数。如果不是以1s为单位，再测此时间区间内的脉冲电流个数应该是频率。这样的精度根本不高，要是把单位时间可以放大到10s、100s等，那样的话精度会增强很多。

2，计时法：直接测量一个脉冲序列来的时间和结束后的时间，二者之差叶白信号周期，取其正数叶白频率。不过如果不是待测频率很高，脉冲波周期相当短，这就没有要求很高的计时器来测量时这微小的时间差，所以我这种方法测量高频来讲难以柯西-黎曼方程精度要求。但准确测量10个，100个……脉冲电流周期可能会很容易一些，计算精确一些。

单独不使用某一种，虽然太低测量范围，可以不提高精度，可是那就有了缺陷。如果不是可以使用混合方法来实现方法，也可以可以计算出高精度的频率。

计频法：可以设置时间阀值，对该时间内再采集脉冲序列计数法，计数为N；计时法，精确计算测N个脉冲序列所用时间，计时为T。则计时器计频来测频率为FN/T.

简易数字频率计的设计？

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简易频率计

一、设计任务与要求

1．设计制作一个铁架频率测量电路，实现数码不显示。

2．测量范围：10Hz~99.99KHz

3．测量精度：10Hz。

4.输入输入信号幅值：20mV~5V。

5.没显示位LED数码。

二、方案设计与论证

频率计是用来测量正弦信号、平行四边形信号、三角形信号等波形工作频率的仪器，依据频率的概念是单位时间里脉冲序列的个数，要测被测波形的频率，则须测被测波形中1S里有多少个驱动信号，所以才，如果没有用一个设置定时时间1S完全控制一个闸门电路，在时间1S内闸门然后打开，让被测信号实际而再次进入定时计数译码器电路，即可换取被测信号的频率fx。

任务具体的要求总结：

频率计的测量范围要求为10Hz~99.99KHz，且精度为10Hz，所以有用4片10进制的计数器构成1000进制对输入的被测驱动信号参与数器；那些要求输入信号的幅值为20mV~5V，所以我要在脉冲前沿与放大电路参与检查被测驱动信号的幅值；导致被测的波形是各种有所不同的波，而后面的闸门或计数电路要求被测的信号需要是四边形波，所以才还必须波形整形电路；频率计的输出会显示要经过锁存器通过稳定点再按照4位LED数码管通过显示。

经过本案所涉分析，频率计电路设计的各个模块如下图：

方案一：

根据本案所涉分析，频率计设置定时时间1s这个可以是从和电容、电阻构成的产生1000Hz的脉冲，再进行分频成1Hz即周期为1s的脉冲，再按照把脉冲序列都正常高电平为1s；变小整形电路通过与非门、非门和二极管横列；闸门电路用一个与门，只有一在每隔几小时脉冲为高电平时键入信号才能通过与门进入计数寄存器电路数器；定时计数电路也可以个十进制的计数器横列，计数器再将计的脉冲序列个数通过锁存器通过稳定啊到最后按照4个LED数码显像管不显示进去。

方案二：

频率计每隔几小时时间1s可以再是从和电容、电阻构成的产生1Hz的脉冲，再通过把脉冲电流正常高电平为1s；变小整形电路这个可以真接用一个具高放大缩小功能的施密特触发器对输入输入的信号通过整形变小，其他模块的电路和方案一的是一样的。

对两种方案的分析，为了会减少总的电路的延迟大时间，提高测量精确度，因为选择类型元件少的第二种方案。

三、单元与参数换算

：

用555_VIRTUAL定时器和电容、电阻分成有一种1Hz的脉冲波，根据书中的振荡周期：T（R1 R2）C*ln2取C10uF，R12KΩ，T1s，算出得：R270.43KΩ，再是从T_FF把脉冲波都正常高电平为1s的脉冲，元件的连接万分感谢：

经示波器仿真，出现的脉冲的高电平约为1S。

变小整形电路：

用一个74HC14D_4V的含放大缩小功能的施密特触发器对然后输入脉冲通过放大整形，把再输入信号放大整形成4V的正方形脉冲，其放大缩小整形效果如下图：

闸门电路：

用一个与门74LS08以及脉冲可不可以的闸门，当设置定时信号Q为高电平时，闸门然后打开，键入信号刚刚进入计数寄存器电路进行定时计数，否则，其又不能通过闸门。

计数电路：

计数电路用5（4）片74192N计数器组成100000（10000）进制的计数电路，74192N是迅速下降沿比较有效的，来一个脉冲电流向上升沿，电路记一次数，所以数器的范围为0~99999（5000）。但计数法1S后要对计数器并且清零或置零，在这里用清零端，高电平最有效，当数器1S后，Q为低电平，Q'为高电平，因此用Q'以及清零信号，接线图追加：

锁存没显示电路：

当计数法电路数器已经结束时，要把计得驱动信号数锁存是从数码会显示管稳定没显示不出来。锁存器用2片74ls273，时钟都是猛升沿管用，当Q为逐渐下降沿时，Q'恰巧是缓慢上升沿，所以用Q'以及锁存器的时钟，恰能在计数结束时把脉冲电流数锁存会显示，电路的接线图追加：

四、总电路工作原理及元器件清单

1．总原理图

2．电路完整工作过程详细解释（总体工作原理）

555横列的多谐振荡器产生1Hz的脉冲，经由T触发器整形成高电平时间为1S的脉冲，高电平脉冲然后打开闸门74LS08N，让经施密特触发器74HC14D放大缩小整形的被测脉冲是从，进入计数器进行1S的计数法。当计数都结束了时，T触发器的Q为逐渐下降沿，Q'还好为迅速下降沿，触发时锁存器工作，让计数器输出的信号按照锁存器锁存会显示，同时，高电平的Q'信号对计数寄存器电路进行清零，其后，电路将循环本案所涉过程，但对于同一个被测信号，在误差的容许范围内，LED上所不显示的数字是稳定的。

3．元件清单

元件序号型号主要参数数量备注

1741925加法计数器

274LS2732锁存器

3DCD_HEX4LED显示器

4555_VIRTUAL1定时器

5T_FF1T触发器

6CAPACITOR_RATED电容10Uf、额定电压50V1电容

7CAPACITOR_RATED电容10Nf、额定电压10V1电容

8RES阻值2KΩ1

9RES阻值1

1074LS081双输入与门

1174HC14D_4V1施密特触发器，放大电压4V

12AC_VOLTAGE1可调的正弦脉冲信号

五、仿真的调试与分析

把各个模块两种站了起来后，接受仿真调试以提升任务要求。

①在信号键入端输入输入10Hz的交流驱动信号，仿真，最终万分感谢：

那说明仿真的结果准

②在信号输入端再输入300Hz的交流脉冲，仿真，结果万分感谢：

设计模拟结果清楚

③在信号键入端键入3KHz正弦波脉冲序列，仿真，可是追加：

④键入20KHz的正弦脉冲，仿真，结果万分感谢：

仿真的最终结果与实际的结果超过20Hz，这只能证明频率越高，误差越大。经分析，这是导致各个元器件存在地着服务器延迟时间，1S的脉冲，经由各个元器件的延迟大，定时计数时间会大于11s，频率越高，误差越大，所以我计数寄存器的时间要稍微小于等于1S，调小时基电路的R3为70.23KΩ，仿真，结果追加：

我还是必然误差，经三次适当调节R3仿真，之后判断R3为70.06KΩ时是对各个频率的测试都比较详细，20KHz时仿真结果追加：

因为R3为70.06KΩ是测得的各个频率值都比较好确切，且电路设计都符合国家规定测任务要求。

六、结论与心得

在这次设计题目的过程中，我好东西不少。必须，我学会什么了把一个电路四等份模块去设计，最后再整合，那样可以不把一个紧张的电路简单的化了，因此那样的话更方便与调试与直接修改；如果你是，设计助于了我去没基础一些元器件的功能，去形象的修辞它；再度，我也进一步会用multisim软件设计电路；后来，接下来课程设计也增强了我查找问题根源、思考问题和解决问题的能力，还锻练了我的耐性。

在刚才课程设计中也遇见了很多问题，首先，是对元器件了解不多，相对于要实现某种功能可不知道用那一种元件，所以问同学，电脑上网收索，再打听一下这种元件的逻辑功能，学会什么去用它；或者，不太大会用电路设计软件，一开始用EWB软件设计，对模块仿真是可以，但统一整合整个原理图仿真却不行的话，按照示波器观察输出波形发现驱动信号走了一小段却停止下来了，以为是是电路有问题，就中搜索了很多遍才找到问题的根源，原来是在那个软件仿真时是不容许未知两个信号，因为恢复用multisim设计，才也可以；后来，在用multisim仿真高频率时仿真速度极慢，因为决定了软件的仿真大的步长，但问题又出现了，信号紊乱，数码管没显示数字不一，后再就推测会不会是元件的问题，太高频率元件来得及反应就输出来结果，但无线上网寻找答案，原来是是软件的仿真步长会会影响仿真的精确度，因此，某一范围的频率仿真，要用相对应的的最仿真步长。

这个题目的设计花了自己不少心血，有时侯甚至连一整晚在弄，不过当自己最终地怎么设计出电路时所完成任务的那一份成就感是难以思想感情的，因此整个电路的设计过程饱含着苦恼与乐趣。

七、参考文献

《数字电子技术基本教程》阎石《数字电子技术基本教程》第一版，清华大学出版社，2007.08

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