摘 要：频率计在电子技术中应用是很广泛的，它可以用来测量正弦波信号、方波信号及尖脉冲信号等各种信号的频率，所以频率计的关键是单位时间内测量出输入脉冲信号的个数。如果用一个固定的时间T控制闸门电路，在T时间将闸门打开，被测信号通过计数译码显示，即可得到并显示出被测信号的频率Fx，那么Fx=N/T，式中T是闸门开门的时间（s），N是所计脉冲个数，Fx是频率（Hz）。当开门时间T=1s，Fx=N，即计数器所计的脉冲个数就是输入信号的频率。本设计主要是采用NE555与电阻电容组成的多谐振荡器，得到秒脉冲信号，再经稳态、取样、封锁、计数、译码、锁存、驱动把被测信号频率变成十进制数字显示出来，实现了频率的测量。
　　关键词：数字频率计；脉冲信号 ；计数器
　　1设计原理
　　本电路设计原理主要是采用NE555与电阻R和电容C組成的多谐振荡器，得到秒脉冲信号。然后经测量控制门、控制闸门将被测的信号送到CD40110十进制加减法计数器计数、译码、锁存、驱动，由数码显示管将被测信号显示出来，即把被测信号在输出端变成十进制数字显示出来。其设计原理框图如图1.1所示：
　　2 单元电路设计
　　2.1 秒脉冲信号发生器电路的设计
　　能够实现秒脉冲的电路很多，可以用施密特触发器和电阻电容组成振荡电路再经分频得到，也可以用NE555构成多谐振荡器输出脉冲信号，也可以用晶振经分频得到。采用NE555时基电路组成秒脉冲发生器，在准确度要求不太高的情况下，可以用NE555组成的电路，其工作原理如图2.1所示：
　　2.2 测量控制门电路的设计
　　测量控制门电路作用是保证频率计的工作状态是计数1s，显示1s，清零1s。线路由十进制计数、分配器CD4017等组成。CD4017线路工作原理图如图2.2。当复位时，只有Q0为高电平，其余输出均为低电平，输出端为Q0～Q9，12脚为进位输出端，13脚为后沿计数脉冲输入端，14脚为前沿计数脉冲输入端，8脚接电源负极，16交接电源正极，15脚为清“0”端。线路的工作原理：由CP端输入的秒脉冲信号，当输入第1个秒脉冲时，CD4017的输出端Q1输出高电平，其余输出端均为低电平。这一高电平加到控制闸门F1（CD4081）的①脚，将控制闸门打开，由控制闸门F1的②脚输入被测信号。当第2个秒脉冲输入后，CD4017的输出端Q1变为低电平，Q2变为高电平，Q1的低电平通过F1的①脚将控制闸门关闭，被测信号停在输入。
　　在第1至第2个秒脉冲期间，输入到计数器的被测脉冲数，就是被测信号的频率。在第3个秒脉冲输入前Q2保持高电平的1秒钟，为
　　数值显示保持时间。在第3个秒脉冲输入后，输出端Q3变为高电平，
　　由于Q3（7脚）与复位端CR（15脚）相连，使CD4017组成的控制门复位为0，为下一次测量做准备。通过上述的设计，实现了设计的要求，即计数1s，保持1s，清零1s。
　　2.3 输出电路的设计
　　输出电路包括控制闸门、计数电路、译码电路、锁存电路、驱动电路及数字显示电路。 十进制的计数器采用CD40110集成电路，它是符合设计要求的计数、译码、锁存、驱动为一体的计数器，数码显示管采用ULS—5010SA型的，线路的工作原理如图2.3所示。
　　由图2.3可知，被测信号在与门被打开后，进入计数器，经计数、译码、锁存、驱动。由于与门高电平持续1秒钟，所以显示出来的频率就是被测的频率。图2.3是数字个位的显示电路图，当个位显示计数到10时，由CD40110的进位端输出，传输到十位计数器的计数输入端再进行计数，以后的百位、千位显示的工作原理以此类推。
　　结语
　　本文首先简述了数字频率计的设计原理，分析了实现该频率计的技术指标，包括设计任务和要求、单元电路的设计等。这里着重介绍了取样电路的设计、控制电路的设计、输出电路的设计。当然，这次设计的小型数字频率计只是初级产品，还可以根据对功能不同的要求进行改装，实现可以对被测频率自我调节和显示数值大小及测试时间等。
　　参考文献
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