目录第一章技术指标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 闸门电路控制电路设计3.4 计数电路和显示电路设计3.5 小数点电路设计3.6 超量程指示灯设计3.7 整体电路原理图3.8 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 显示电路和计数电路的调测4.3 控制电路的调测4.4 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 心得体会附录精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 23 页第一章技术指标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工程-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：1Hz999Hz 0.01kHz9.99kHz 被测信号测量电路显示电路档位转换精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 23 页0.1kHz99.9kHz 3.3 测量周期范围：1ms1s。3.4 测量脉宽范围：1ms1s。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，1Hz99.9kHz 的精度均为 +1。5. 设计条件5.1 电源条件： +5V。5.2 可供选择的元器件范围如下表型号名称及功能7400 四 2 输入与非门74151 8 选 1 数据选择器74153 双 4 选 1 数据选择器7404 六反向器4518 十进制同步加 / 减计数器74132 四 2 输入与非门（有施密特触发器）4029 十进制同步计数器C392 数码管4017 十进制计数器 / 脉冲分配器4511 4 线七段所存译码器/ 驱动器CD4093 四 2 输入与非门（有施密特触发器）10K电位器电阻电容拨盘开关门电路、阻容件、发光二极管和转换开关等原件自定。第二章整体方案设计精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 23 页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在测试电路中设置一个闸门产生电路，用于产生脉冲宽度为1s 的闸门信号。改闸门信号控制闸门电路的导通与开断。让被测信号送入闸门电路，当1s 闸门脉冲到来时闸门导通，被测信号通过闸门并到达后面的计数电路（计数电路用以计算被测输入信号的周期数），当1s 闸门结束时，闸门再次关闭，此时计数器记录的周期个数为1s 内被测信号的周期个数，即为被测信号的频率。测量频率的误差与闸门信号的精度直接相关，因此，为保证在1s 内被测信号的周期量误差在103量级，则要求闸门信号的精度为 10 量级。例如，当被测信号为1kHz 时，在1s 的闸门脉冲期间计数器将计数1000次，由于闸门脉冲精度为10，闸门信号的误差不大于0.1s ，固由此造成的计数误差不会超过1，符合5*10 3的误差要求。进一步分析可知，当被测信号频率增高时，在闸门脉冲精度不变的情况下，计数器误差的绝对值会增大，但是相对误差仍在5*10 3范围内。输入电路闸门计数电路显示电路闸门产生精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 23 页但是这一算法在被测信号频率很低时便呈现出严重的缺点，例如，当被测信号为0.5Hz时其周期是2s，这时闸门脉冲仍未1s 显然是不行的，故应加宽闸门脉冲宽度。假设闸门脉冲宽度加至10s，则闸门导通期间可以计数5 次，由于数值5 是 10s 的计数结果，故在显示之间必须将计数值除以10. 2.2 整体方框图及原理被测信号图 2-5 测 量 脉 宽 的 原 理 框 图输入电路：由于输入的信号可以是正弦波，三角波。而后面的闸门或计数电路要求被测信号为矩形波，所以需要设计一个整形电路则在测量的时候，首先通过整形电时基电路门闸电路计数电路整形电路控制电路译码显示锁存电路精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 23 页路将正弦波或者三角波转化成矩形波。在整形之前由于不清楚被测信号的强弱的情况。所以在通过整形之前通过放大衰减处理。当输入信号电压幅度较大时，通过输入衰减电路将电压幅度降低。当输入信号电压幅度较小时，前级输入衰减为零时若不能驱动后面的整形电路，则调节输入放大的增益，时被测信号得以放大。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CD4093 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。脉宽测量：测量周期的原理框图2-5. 测量脉宽的方法与测量频率的方法相反，即被测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T 来表示： T=NTs 式中： T为被测信号的脉宽；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CD4093 、RC 组容件构成多谐振荡器，其两个暂态时间分别为： T1=0.7（Ra+Rb ） C T2=0.7RbC 重复周期为 T=T1+T2 。由于被测信号范围为1Hz1MHz ，如果只采用一种闸门脉冲信号，则只能是10s 脉冲宽度的闸门信号，若被测信号为较高频率，计数电路的位数要很 多 ， 而 且 测 量 时 间 过 长 会 给 用 户 带 来 不 便 ， 所 以 可 将 频 率 范 围 设 为 几 档 ：1Hz999Hz 档 采 用1s闸 门 脉 宽 ； 0.01kHz9.99kHz档 采 用0.1s闸 门 脉 宽 ；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 23 页0.1kHz99.9kHz档采用 0.01s 闸门脉宽。多谐振荡器经二级10 分频电路后，可提取因档位变化所需的闸门时间1ms 、0.1ms。闸门时间要求非常准确，它直接影响到测量精度，在要求高精度、高稳定度的场合，通常用晶体振荡器作为标准时基信号。在实验中我们采用的就是前一种方案。在电路中引进电位器来调节振荡器产生的频率, 使得能够产生10kHz 的信号，再经CD4518J进行分频分别得到1KHz,100Hz,10HZ 和 1Hz 的信号。这对后面的测量精度起到决定性的作用。计数显示电路：在闸门电路导通的情况下，开始计数被测信号中有多少个上升沿。在计数的时候数码管不显示数字。当计数完成后，此时要使数码管显示计数完成后的数字并锁存。控制电路：控制电路里面要产生计数清零信号和锁存控制信号，利用CD4017脉冲分配器产生的0Q,2Q的脉冲信号分别作为清零信号和锁存信号。设此时的门闸时间是T, 则在第一个T 时间里对计数器进行清零，第二个T 时间里是计数器进行计数的时间，第三个T时间里允许显示电路输出并显示数值（只有在第三个T 时间里 CD4511可以输出，其余时间均锁存）。闸门电路：利用CD4017 的1Q，被测信号或被测信号的二分频信号作为闸门，设闸门的时间是T，则截取并选通一段T 时间的计数的脉冲，进入计数电路。开关和小数点控制电路：用一片74153 的两个输出分别控制两个小数点，根据档位的不同也就是开关的状态的不同来控制小数点。开关要用三个，分别编号A,B,C, 其中 C是高位。档位（ CBA）功能档位 (CBA) 功能000 不测量100 周期 1ms1s001 1Hz999Hz101 脉宽 1ms1s010 0.01kHz9.99kHz110 脉宽 0.1ms99.9ms011 0.1kHz99.9kHz111 周期 0.1ms99.9ms精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 23 页第三章 单元电路设计3.1 电路基本原理频率计的基本原理是用一个频率稳定度高的频率源作为基准时钟，对比测量其他信号的频率。通常情况下计算每秒内待测信号的脉冲个数，此时我们称闸门时间为1 秒。闸门时间也可以大于或小于一秒。闸门时间越长，得到的频率值就越准确，但闸门时间越长则没测一次频率的间隔就越长。闸门时间越短，测的频率值刷新就越快，但测得的频率精度就受影响。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，由组成框图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，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，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，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，使显示器上的数字稳定；二是产生清“0”脉冲，使计数器每次测量从零开始计数。3.2 时基电路设计精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 23 页时基电路它由两部分组成:图 3-1 振荡电路原理图图 3-2 分频电路原理图如图 3-1 所示，第一部分为CD4093 ， 10K 的电位器和30000pF 的电容（实际电路中使用三个103 的电容并联）组成的振荡器( 即脉冲产生电路), 要求其产生10KHz的脉冲 . 通过10K 的电位器调节使得振荡电路能够产生非常接近10KHz 的频率的脉冲。第二部分为分频电路 , 主要由4518 组成（ 4518 的管脚图，功能表及波形图详见附录），因为振荡器产生的是 10KHz的脉冲 , 也就是其周期是0.1ms, 而时基信号要求为0.01s 、0.1s 和 1s。4518 为双BCD加计数器，由两个相同的同步4 级计数器构成，计数器级为D 型触发器，具有内部可精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 23 页交换CP 和 EN 线，用于在时钟上升沿或下降沿加计数，在单个运算中，EN 输入保持高电平，且在CP 上升沿进位，CR 线为高电平时清零。计数器在脉动模式可级联，通过将连接至下一计数器的EN 输入端可实现级联，同时后者的CP 输入保持低电平。如图3-2所示，利用两片CD4518级联进行分频，可分别得到要求的频率为1Hz,10Hz,100Hz( 测量频率 )和周期为1ms的信号。图 3-3 分频后的波形图3.3 闸门电路和控制电路设计如图 3-4 所示，通过第一片74151 数据选择器来选择所要的100 分频、 1000 分频和10000分频信号。 74151 的 CBA接拨盘开关来对档位进行控制。当CBA输入 001 时 74151 输出的方波的频率是1Hz；当 CBA输入 010 时 74151 输出的方波的频率是10Hz；当 CBA输入 011时 74151 输出的方波的频率是100Hz。当 CBA输入为 100-111 时均输出被测信号；这里我们以输出100Hz 的信号为例。分析其通过4017 后出现的波形图（4017 的管脚图、功能表和波形图详见附录）。4017 是 5 位计数器，具有10 个译码输出端，CP，CR ，INH 输入端，时钟输入端的施密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制，INH 为低电平时，计数器清零。100Hz 的方波作为4017 的 CP端，如图3-4，信号通过40171KHz(1ms) 100Hz 10Hz 1Hz 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 23 页后，从Q1 输出的信号高电平的脉宽刚好为100Hz 信号的一个周期(10ms) ，原信号经过4017 后输出的信号脉宽是原信号的两倍，频率是原信号的0.1 倍。也就是4017 的输出信号高电平持续的时间为10ms，那么这个信号可以用来导通闸门和关闭闸门。图3-5 ，是4017 的输入输出的波形图。图 3-4 闸门电路和控制电路原理图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 23 页图 3-5 4017 的输入和输出波形图通过分析我们知道控制电路这部分是本实验的最为关键，且较为复杂和容易出错的模块。通过控制开关的状态来选择所要测量的档位：频率，周期，脉宽。同时控制电路还要产生符合时间顺序的4029 的清零信号和4511 的锁存信号，以及有效的计数脉宽。当 CBA的状态为001、010、011 的时候电路实现的是测量被测信号频率的功能。当CBA的状态为 100、110 的时候实现的是测量被测信号周期的功能。当CBA的状态为101、111 的时候实现的是测量被测信号脉宽的功能。图3-6分别是测试被测信号频率时，4029 的 PE端输入波形（清零信号）、4029 的 CP端信号波形（计数脉冲）、4511 锁存端波形图(锁存信号 ) 和被测信号波形图。在时间顺序上先对计数电路进行清零，以保证数值的正确；然后允许计数脉冲进入计数电路，对上升沿进行计数；最后，允许4511 输出数据到显示电路进行显示。控制电路在实现对被测信号的周期和脉宽的测量时，原理是一样的，只是将测评率是的被测信号换为周期为1ms 或 0.1ms 的时基信号，将原信号或原信号的二分频作为门闸信号即可，波形的示意图和测频率的也是一样。当CBA 处在不同的状态，控制电路就会选择不同的信号和闸门，以此实现测量频率、周期和脉宽的功能。输入信号Q0 清零信号Q1 闸门信号Q2 锁存信号精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 23 页图 3-6 控制电路输出的波信图3.4 计数电路和显示电路设计显示电路由三个七段共阴数码管和三片4511（译码器）以及保护电阻（阻值为120 欧姆）组成。 LE为 4511 的锁存控制端，当LE输入高电平时保持输出不变，当LE为低电平时允许数据输出。这样利用4511 的锁存功能，可以实现计数的时候让数码管不显示，计完数后，让数码管显示计数器计到的数字的功能。根据图3-6 可以看到，当计数脉冲结束的时候，此时 4511 的 LE端的输入信号也刚好到达下降沿，允许数据输出。清零信号计数脉冲锁存信号被测信号或时基信号精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 23 页图 3-7 显示电路原理图图 3-8 计数电路原理图计数电路有三片4029（同步计数器）组成，并通过4029 的进位输出端CO和进位输入端CI进行级联。三片4029 同步接入时钟信号。低位的4029 的进位输入端CI接地，进位输出端CO 接入下一片的进位输入端CI。通过控制端将三片4029 设置为十进制加法计数。PE为为4029 的置数控制端，将输入信号ABCD 全部接地，则置数也就是清零了。3.5 小数点控制电路设计在测量频率的时候，由于分3 个档位，那么在不同的档的时候，小数点也要跟着显示。比如CBA接 011 测量频率的时候，它所测信号频率的范围是0.1KHz99.9KHz，那么在显示的时候三个数码管的第二个数码管的小数点要显示。CBA接 010 测量频率的时候，它所测号频率的范围是0.01KHz9.99KHz ，那么显示的时候，最高位的数码管的小数点也要显示。另外在册量周期和脉宽时有0.1ms 的档位，也就数当CBA接 110 和 111 时，第二个数码管的小数点要显示。我们可以想到可以通过74153（双四选一数据选择器) 来实现小数点显示的问题。利用以前学习数字电路基础课程中的降维知识，可以解得74153 输入端的数据。卡诺图如下：最高位的小数点第二位的小数点降维后得BAC 00 01 11 10 0 1 1 BAC 00 01 11 10 0 1 1 1 1 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 23 页由以上分析可知：74153 的输入数据输入端1D0 1D1 1D2 1D3 2D0 2D1 2D2 2D3 数据A 0 0 0 0 A 0 1 具体的实现方法见图3-9 所示。图 3-9 小数点电路原理图 B C 0 1 0 0 A 1 0 0 B C 0 1 0 0 A 1 0 1 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 23 页3.6 超量程指示灯设计当测量超过量程时，只有在计数电路部分有体现。当最高位的计数器长生了进位，就说明此时所测数据超过量程。经分析4029 计数器的工作原理可知：当计数器计到九时，进位信号输出端CO输出一个时钟的低电平，使得高位计数器的进位输入端CI（当 CI 为高电平时计数器保持，当CI 为低电平时，且有时钟的上升沿到来则计数器计数）接入一个时钟的低电平，即在下一个时钟到来时能够计一次数。利用T触发器的原理：当有时钟的上升沿到来时，输出就跳变一次。由于可选器件中没有触发器，此处用4029 的 Q1 代替。设计原理如图 3-10。图 3-10 超量程指示灯原理图由原理图可知，此处的4029 的清零信号和计数电路部分的清零信号接到一起，保证每次计数的开始时，发光二极管都是灭的（Q1 输出低电平时，发光二极管灭；Q1输出高电平时，发光二极管亮）。超量程时，最高位的进位输出端有可能输出多个进位脉冲信号（负脉冲），所以当第一个进位脉冲信号将发光二极管点亮后，通过与非门使得4029 的CO端的进位脉冲信号不能再次进入4029 的 CP端进行计数。发光二极管经120 欧姆的保护电阻接地。3.7 整体电路原理图下图是用 protues 软件绘制的整体电路原理图（仿真原理图）。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 23 页3.8 整机原件清单型号名称及功能数量7400 四 2 输入与非门3 片74151 8 选 1 数据选择器2 片74153 双 4 选 1 数据选择器2 片4518 十进制同步加 / 减计数器用于分频电路2 片4029 十进制同步计数器4 片C392 数码管3 片4017 十进制计数器 / 脉冲分配器用于控制电路1 片4511 4 线七段所存译码器/ 驱动器3 片CD4093 四 2 输入与非门（有施密特触发器）用于振荡电路1 片10K电位器用于调节振荡电路产生信号的频率。1 片发光二极管电源指示灯，超量程指示灯2 个120 欧姆电阻用于保护数码管和发光二极管7 个1k 电阻接开关电路3 个103 电容（ 10000pF）用于 RC谐振电路3 个拨盘开关用于测量档位的调节1 个在实际电路中，常用7400 的与非门代替7404 的非门，以减少摆放芯片的数量。故在实际电路中没有使用7404 芯片。第四章测试与调整精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 23 页4.1 时基电路的调测对于由4093，电容和电位器组成的振荡器，产生的10k 脉冲信号不是很稳定。但相对来说，分频电路的工作较稳定。所以在调测时基电路时，调测时分别将振荡电路的输出和10分频的信号接入双宗示波器，并利用示波器测量频率。通过调节10k 的电位器，来调节输出脉冲的频率到10k 左右，误差在100Hz 以内。再利用示波器，分别观察100 分频、 1000分频和 10000 分频信号。4.2 显示电路和计数电路的调测显示电路和计数电路是最先在面包板上组装的。放在一起测式：先将4511 的锁存信号控制端 LE 接低电平，允许4511 输出数据到数码管显示；然后，从函数发生器输出1Hz 的时钟信号（振幅5V），接入4029 的 CP端；再将4029 的置数控制端接高电平使得4029 计数器清零，观察数码管是否显示正常（显示3 个“ 0 ）。若显示不正常，先用万用表测量4029 的数据输出端是否全为零，是则显示电路有问题。一般，显示电路不易出问题，只要注意数码管的管脚正确对应。在确保显示电路正确的前提下，将4029 的置数端PT 接低电平，计数器开始计数。观察第一位数码管从0-9 是否显示正常。同时还要注意第二片数码管是否在第一个数码管显示0 时，开始进位。4.3 控制电路的调测先将时基电路和控制电路并接，再将计数脉冲接入示波器，通电后调换档位观察示波器是否能够得到入图3-6 中的计数脉冲的波形。另外小数点电路的测试，也可以通过开关的不同档位，观察数码管的小数点显示。4.4 整体指标测试频率测量：档位被测信号频率测量值档位被测信号频率测量值 000 不计数 001 666HZ 665 010 6.5KHz 6.49 011 78.6KHz 78.5 周期测量： 100 20Hz （周期 50ms） 049 110 200Hz(5ms) 05.1 脉宽测量： 101 20Hz(脉宽 25ms) 025 111 200Hz(2.5ms) 02.5第五章设计实验小结精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 23 页5.1 设计任务完成情况通过为期两周的课程设计，完成了本次设计的技术指标，并且扩展的增加了测量周期和脉宽的0.1ms-99.9ms 的范围。刚开始设计的时候，控制电路这部分的设计有错误，在经过老师的指导，才完善了控制电路的设计。振荡电路最初使用555 设计的，后因没有555芯片，而改用4093 完成。5.2 问题及改进由 4093 构成多谐振荡器输出的脉冲信号，由于电路里面使用的电容元件，在实验的时候，随着实验室里面温度的变化，输出信号的频率也会发生变化，这是造成误差的一个原因，为了在验收的时候提高测量的准确性，所以在测量前要调节电位器，把产生的脉冲信号接示波器，测量其输出频率，调节电位器，使输出的信号非常接近10KHz，这样的话在后面的测量中会减小误差。在调测计数显示电路的时候，在连接4511 元件的时候忘记了将 4511 的 5 端接地，导致数码管无法计数，在实验的过程中，连接好电路以后，发现没反应，然后通过示波器一个一个检测元件的输入和输出信号，看看是不是和理论的一样。找出不符合理论的那部分，对照电路图进行检查修改，最后发现有的芯片的使能端没有接地，导致元件的功能没有实现。所以在连接电路的时候要细心，这也是要改进的地方。不然的话就会出现一个又一个的连接上面的问题。在最终测量频率很低的时候，那么本次电路测量频率的算法就有了一定的缺点。例如，当被测信号为0.5Hz 时，其周期为2s，这时闸门的脉冲仍为1s 显然是不行的。故应该加宽闸门脉冲的宽度假设闸门脉冲宽度加至10S，则闸门导通期间可计数5 次，由于计数值5 是 10s的计数结果，故在显示之间必须将计数值除以10.加宽闸门信号也会带来一些问题：计数结果要进行除以10 的运算，每次测量的时间最少要10s，时间过长不符合人们的测量习惯，由于闸门期间计数值过少，测量的精度也会下降。为了克服测量低频信号时的不足，可以使用另一种算法。将被测信号送入被测信号闸门产生电路，该电路输出一个脉冲信号，脉宽与被测信号的周期相等。再用闸门产生电路输出的闸门信号控制闸门电路的导通与开断。设置一个频率精度较高的周期信号（例如10KHz）作为时基信号，当闸门导通时，时基信号通过闸门到达计数电路计数。由于闸门导通时间与被测信号周期相同，则可根据计数器计数值和时基信号的周期算出被测信号的周期T。T=时基信号周期* 计数器计数值。再根据频率和周期互为倒数的关系，算出被测信号的频率f。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 23 页5.3 心得体会此次课程设计让我经历设计电路、连接电路、调测电路的整个系统的过程。对我们今后的学习和工作都是有帮组的。电路设计是我们将来必需的技能，这次课程设计恰恰给我们提供了一个应用自己所学知识的机会，从到图书馆查找资料到对电路的设计，对电路的调试，再到最后面包板的连接，都对我所学的知识和动手能力进行了检验。在实习的过程中发现了以前学的数字电路的知识掌握的不牢。同时在设计的过程中，遇到了一些以前没有见到过的元件，但是通过查找资料来学习这些元件的功能和使用。制作过程是一个考验人耐心的过程，不能有丝毫的急躁和马虎，往往有接错导线的现象发生。这是电路连接完成后得主要对电路的调试要一步一步来，不能急躁。而且在课程设计的两周时间里，需要我们要灵活安排时间。因为连接电路需要花大量的时间，在面包板上连线时不产生跳线，是需要提前做好芯片的摆放和布局。附录CD4093 四双输入与非门Cd4093由四个 2 输入端施密特触发器电路组成。每个电路均为在两输入端具有斯密特触发功能的 2 输入与非门。每个门在信号的上升和下降沿的不同点开、关。上升电压(V P)T 和下降电压 (V N) 之差定义为滞后电压( V T) 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 23 页CD4017 ：十进制计数器 /脉冲分配器CD4017 是 5 位 Johnson 计数器，具有10 个译码输出端，CP 、 CR 、INH 输入端。时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。INH 为低电平时，计数器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。CR 为高电平时，计数器清零。CD4511 七段码译码器CD4511是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的BCD 码七段码译码器，特点如下：具有 BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS 电路能提供较大的拉电流。可直接驱动LED显示器。其功能介绍如下：BI：4 脚是消隐输入控制端，当BI=0 时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。LT：3 脚是测试输入端，当BI=1 ，LT=0 时，译码输出全为1，不管输入DCBA 状态如何，七段均发亮，显示“8”。它主要用来检测数码管是否损坏。 LE ：锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。 LE=1 时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。A1、A2、A3、 A4、为 8421BCD码输入端。 a 、b、c、d、e、f 、g：为译码输出端，输出为高电平1 有效。 CD4511 的内部有上拉电阻，在输入端与数码管笔段端接上限流电阻就可工作。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 23 页数码管 1-a 2-b 4-c 5-DP 6-d 7-e 9-f 10-g 3、8- 公共端CD4029-4位二进制 /十进制加减计数器简要说明：CD4029 是由具有预进位功能的4 位二进制或 BCD 码十进制加减计数器构成。LD 为高电平时，D0D3 预置计数器为任何状态，为低电平时，对计数器清零。当CI和 LD 均为低电平时，在时钟上升沿计数器计数。CO一般为高电平，只有在加至最大或减至最小时，为低电平。计数器闲置时，CI 端需与 Vss 相连，当 B/ D为高电平时，以二进制计数；反之，为十进制。U/ D为高电平时，为加计数器；反之，为减计数器。5 1 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 23 页