前言頻率計的作用是對被測訊號的頻率進行測量，並以十進位制數顯示出來，測量範圍越廣誤差越小越好。頻率計不但可以測頻率，而且可以測週期並以十進位制數顯示，該設計的頻率計就有此功能。
頻率計的設計主要由四部分組成，即電源部分，被測訊號源，頻率測量與顯示部分，週期測量與顯示部分。電源部分：由於數字頻率計是由不同數字晶元和元件組成，數字晶元工作在0,1電平上，所以要對220z,50hz的交流電經過濾波，整形與穩壓，使之變成電路工作所需的電壓；被測訊號源：
由於此設計中被測訊號源需自製，訊號源可產生正弦波，方波與三角波，正弦波用電容三點式振盪電路產生，方波與三角波可由模電書上的方法生成，即電壓比較器，電阻，電容按一定連線生成；頻率測量與顯示部分：數字頻率計主要用來測頻率，頻率測量部分由555多諧振盪器，十分頻器，資料選擇器，二分頻器，邏輯控制部分，放大整形電路，門控，計數器，鎖存器，解碼器，顯示器，自動換擋部分，設計時需對各部分分別設計；週期測量部分：用來對被測訊號週期進行測量，並按一定的誤差要求用十進位制顯示，由二分頻器，門控，資料選擇器，555多諧振盪器，十分頻器，邏輯控制部分，放大整形電路，門控，計數器，鎖存器，解碼器，顯示器，自動換擋部分，電路的大部分可與頻率測量部分共用，區別的是週期測量把被測訊號作為門控訊號，555多諧振盪器產生的訊號作為被計數訊號。
了解了頻率計的各部分後，就要選擇合適的晶元與元件，把各個部分的功能分別實現。
該設計的頻率計具有頻率測量與顯示，週期測量與顯示，自動換擋，測量頻率範圍為1hz～1mhz,週期範圍為1us～1s，誤差為0.1％的特點。
1.總體方案設計
1.1 設計任務和要求
設計乙個能測量1hz—1mhz，具有自動換擋功能的頻率測量儀。
要求可以進行週期測量與顯示並畫出完整的電路圖，說明電路的工作原理。
要求頻率測量儀的週期範圍為1us～1s，誤差為0.1％。
1.2整體方案：
同引言中的敘述，頻率計由電源部分，被測訊號源，頻率測量與顯示部分，週期測量與顯示部分，下面對之分別設計，電源部分由220v，50hz交流源，二極體濾波，電容整形，負反饋穩壓部分組成；訊號源由電容三點式振盪電路，電壓比較器，電阻，電容組成的方波三角波產生電路；頻率測量與顯示部分，十分頻器選擇4518晶元，資料選擇器選擇74251晶元，二分頻器選擇4017晶元，邏輯控制部分選擇74221晶元，放大整形電路選擇三極體與555施密特觸發器，門控用乙個二輸入與非門，計數器選擇74ls90晶元，鎖存器選擇74ls273晶元，解碼器選擇74ls48晶元，顯示器選擇lts547數碼管，自動換擋部分主要有二進位制加計數器74lv161和資料選擇器選擇74251；週期測量與顯示部分的晶元型號與頻率測量部分的選擇相同。
1.3系統框圖
2.詳細設計
2.1電源部分
乙個完整的頻率計，其內部必有電源部分，其主要作用是將220v交流電轉換為頻率計工作電壓，作為電源部分以下有兩種方案可以選擇。
方案一：
採用如下電路結構：
220v，50hz的交流電經變壓器後，由四個二極體對其進行整流（利用二極體的單嚮導通性質），再經電容c7進行濾波，輸出為有一定波動的直流電壓，但未達到穩壓，此時再經過三極體，電阻，比較器放大器，穩壓管組成的網路時，輸出電壓為vo，基本上已達到穩壓效果，穩定過程如下
v1↑→v0↑→vf↑→vb↓→vce↑
v0↓同理當電壓v1減小時，亦能使輸出電壓基本保持不變。
基準電壓vref、調整管t1和q1組成同向放大電路，輸出電壓：
v0=vref(1+)
輸出電壓是可調的，該設計中，各晶元和模組採用5v的直流供電，只要選擇合適的r24，r25值，調節rp於合適位置，即可得到5v的輸出電壓。5v作為數電的高電平1。
方案二：
如方案一中的電路，基準電壓vref是穩壓電路的乙個重要組成部分，它直接影響穩壓電路的效能，圖中穩壓管d1的溫度係數較大，且輸出電阻大，將其用以下電路代替，圖中v1為整流濾波的輸出電壓，ic2 r21是具有正溫度係數的電壓，作用是彌補t2的負溫度效應。基準電壓
vref=vbe4+ic2 r21
又 ln() → vref=vbe3+
故合理的選擇ic3/ic2,r21/r22的值，即可利用具有正溫度係數的電壓ic2 r21補償具有負溫度係數的電壓vbe4,使得基準電壓為
vref=eg/q=1.205v
此時vref的溫度係數恰好為零。
2.2訊號源產生電路
2.2.1正弦波產生電路
方案一：
產生電路如下：
該網路由選頻網路和放大電路組成，諧振時可產生頻率為f= 的正弦波，但要輸出可變頻率時，調節起來比較麻煩，無法保證兩個r值調一樣，兩個c值調一樣，實用性差。
方案二：利用電容三點式諧振迴路產生正弦波
電路如下：
該電路的特點是，由於反饋電壓是從（c3）兩端取出，対高次諧波阻抗小，因而將高次諧波濾除，所以輸出波形好。調節頻率時要求c2，c3同時可變，這在實用上不方便，故在電感的兩端併聯了乙個可變電容ct，可在小範圍內調頻。這種振盪電路的工作頻率可從數百千赫到一百兆赫以上。
本設計採用此方案。
2.2.2三角波方波產生電路
電路圖如下：
此電路中，取v01即為方波，取v02為三角波，可通過改變電容ct的值得到不同頻率的波形。f=4r9 ×r13× ct/r11。
2.3週期測量部分
2.3.1放大整形電路
電路結構如下：
被測訊號由三極體電阻組成的網路進行放大，由555組成的施密特觸發器對其進行整形，變成矩形脈衝。
2.3.2 555多諧振盪電路
電路結構如下:
振盪器的頻率計算公式為：f=1.43/((r16+2×r17)×c9)，因此設計中選擇合適的r16，r17，c9的值即可得到輸出為1mhz頻率的方波。
與r16串聯乙個電位器r15便於在後面調節使得555能夠產生非常接近1mhz的頻率。
2.4分頻電路
2.4.1 4518分頻器
電路結構如下:
4518為10分頻器，以上連線方式是對555多諧振盪器輸出的1mhz的頻率進行1000分頻，10000分頻,100000分頻，1000000分頻，對應的輸出頻率為1000hz,100hz,10hz,1hz。
2.4.2 8選1資料選擇器74251
其作用是對分頻器產生的不同頻率的訊號進行選擇，輸出其中之一，如果分頻器產生的不同頻率訊號按上圖所示接於d3，d2，d1端，當cba為001時選擇1hz，010時選擇10hz,011時選擇100hz。
2.4.3 二分頻器4017
因為頻率為1hz的方波，一週期內高電平只有0.5秒，要得到持續時間為1秒的門控訊號，故需將其經過乙個二分頻器，這樣就能得到1秒，0.1秒，0.
01秒的門控訊號，用於換擋。其結構如下，cp0輸入，q1輸出。
2.5 閘門電路
結構如下
其輸入輸出連線如下。
僅當f0為高電平時，閘門才開啟，允許被測訊號通過，因為當f0為0時，閘門輸出就為1。
2.6 邏輯控制電路
控制電路的作用是用來產生計數器的清零訊號和鎖存器的鎖存訊號，當閘門訊號接於圖中a端時，門控訊號結束時產生的負跳變可用來產生鎖存訊號，鎖存訊號結束時產生的負跳變用可用來產生清零訊號，過程如下:
控制電路結構如下：
按下sw1可手動清零。
2.7 計數器電路
74ls90結構和連線如下：
本設計利用74ls90作為計數器，將qd接到ckb的輸入端，構成十進位制計數器。
當低位計到9時qa=1，下乙個計數脈衝到來的時候，計數器計滿溢位，qa由1→0，產生的下降沿正好作為高一位的clk輸入。
在74ls90中，僅當r0(1)和r0(2)同時為1時，計數器才清零。將所有r0(1)和r0(2)連在一起接清零訊號。
2.8 鎖存器電路
鎖存器的作用是將計數器在閘門時間結束時所計得的數進行鎖存，使顯示器上能穩定地顯示此時計數器的值．閘門時間結束時，邏輯控制電路發出鎖存訊號，將此時計數器的值送解碼顯示器。選用鎖存器74ls273可以完成上述功能．當時鐘脈衝cp的正跳變來到時，鎖存器的輸出等於輸入，即q=d。從而將計數器的輸出值送到鎖存器的輸出端。
正脈衝結束後，無論d為何值，輸出端q的狀態仍保持原來的狀態qn 不變．所以在計數期間內，計數器的輸出不會送到解碼顯示器。
2.9 解碼與顯示電路
電路結構如下：
本設計採用的是74ls48碼器， lts547數碼顯示器，連線如上圖所示。
2.10 自動檢測切換量程電路設計
頻率測量過程中的自動換擋涉及到8選1資料選擇器74251，同步二進位制加計數器74lv161，由於74251的 cba為001時選擇1hz，010時選擇10hz,011時選擇100hz，不同的選擇輸出導致門控訊號的持續時間即閘門開啟的時間不同，若能在計數過程中使得cba從001→010→011自動變化，即可實現自動換擋，這個變化是個加計數過程，考慮到計數器計數溢位時最高位有1→0的跳變，若將這個變化經過乙個非門，即能得到0→1的跳變，這個跳變可作為74lv161的觸發訊號，使其進行加計數，事先將74lv161預製成0001，將0011中的1與非後接到pe，即可實現從0001→0010→0011→0001的迴圈計數，再將74lv161的輸出端q2，q1，q0與74251的c，b，a分別相連，就能使c，b，a實現從0001→0010→0011的自動變化，即實現了自動換擋，自動換擋的實質是改變門控的時間，顯示時應注意，頻率為四位時可直接顯示，單位為hz，顯示誤差最大為0.1％，頻率為五位時，如99999hz，應顯示為99.99khz,顯示誤差最大為10/10000,即為0.
1％，此時應為帶小數點顯示，單位變成了khz，同理為六位時，如999999hz，應顯示為999.9khz, 顯示誤差最大為100/100000,也為0.1％，顯示時只要點亮相應的小數點即可。
工作過程如下：例如，頻率為876456hz，開始時門控訊號為1秒，此頻率訊號通過門控，計數器對其進行計數，當計到9999hz時，再來乙個脈衝將溢位，此時qa就有1→0的跳變，經過非門後，作為74lv161的觸發脈衝，此時cba變為010，門控訊號時間變為0.1秒，0.
1秒內會有87645個脈衝經過閘門，同理會溢位，門控訊號再次變為0.01秒，此時有8764個脈衝經過閘門，不會溢位，被計數與顯示，單位為khz，此時點亮6後面的小數點即可，點亮小數點的訊號可由此時的cba中的1與0按一定的邏輯運算後變為1的得到。如下圖所示。
頻率計課程設計報告
自動化專業綜合課程設計1 課程設計報告 題目 數字式頻率計的設計 院 系 機電與自動化學院 專業班級 學生姓名 學號指導教師 2013年6月17日至2013年7月3日 華中科技大學武昌分校 自動化專業綜合課程設計1 設計任務書 目錄1 課程設計目的1 2 課程設計要求1 3 課程設計內容2 3.1系...
數字頻率計課程設計
數字電子技術課程設計報告 題目 數字頻率計 學院專業 班級姓名 指導教師 2009年 12月14 日 1 會運用電子技術課程所學到的理論知識，獨立完成設計課題。2 學會將單元電路組成系統電路的方法。3 熟悉中規模積體電路和半導體顯示器件的使用方法。4 通過查閱手冊和文獻資料，培養獨立分析和解決實際問...
電子線路課程設計報告 數字頻率計
課程設計 課題 數字頻率計 指導老師 設計組員 時間 課題名稱 數字頻率計 課題名稱任務及要求 數字頻率計用於測量正弦訊號，矩形訊號等波形的頻率，其概念是單位時間裡的脈衝個數，如果用乙個定時時間t控制乙個閘門電路，時間t內閘門開啟，讓被測訊號通過而進入計數解碼，可得到被測訊號的頻率fx n t,若t...